نقش سیلیسیم در گیاه و کشاورزی

سیلیسیم، دومین عنصر فراوان در پوسته زمین است که در کشت و زرع کاربرد فراوانی دارد.  نقش سیلیسیم در گیاهان مخصوصا وقتی در شرایط سخت محیطی قرار دارند، افزایش مقاومت و حفظ سلامتی آنها است. سیلیسیم عنصری است که موجب تقویت بیشتر خاک و افزایش رشد و عملکرد محصولات کشاورزی می‌شود همچنین مقاومت گیاهان را افزایش می‌دهد و در عملکردهای محیطی آنها تاثیر مستقیم می‌گذارد.این عنصر از طریق ریشه گیاه جذ شده و با عبور از آوند های چوبی در بخش های مختلف گیاه توزیع می شود. نحوه توزیع آن در بخش‌های مختلف گیاه نظیر برگ‌ها، شاخه‌ها و غیره بر طبق میزان تعرقی که دارند  مشخص می‌شود. در ادامه به بررسی نقش این عنصر در کشاورزی می پردازیم.

نقش سیلیسیم در گیاه

 مهمترین تاثیر گذاری سیلیس در گیاهان تقویت کردن دیواره‌های سلولی است که مانع از نفوذ قارچ‌ها به گیاه می‌شود. بیشترین مقدار سیلیس موجود در گیاهان در سلول های اپیدرمی تجمع می یابد که سختی و استحکام بافت گیاهی را افزایش می دهد که  مانع از ورود و استقرار لاروهای جوان به ساقه می شود.سیلیسیم در بافت های اپیدرمی سلول های برگ و ریشه به فرم ژل سیلیکا تجمع می یابد. این لایه سبب پایداری مکانیکی ، افزایش مقاومت به ورس و پایداری بیشتر اتصال دانه به خوشه را در برخی از گونه های غلات دانه دار می گردد. همچنین افزایش استحکام مکانیکی ایجاد شده توسط سیلیسیم، موجب  افزایش دریافت انرژی نورانی خورشید توسط برگ گونه های غلات می شود در نتیجه برگ ها سبز تیره و سفت تر شده و روند پیری آنها نیز کند می شود. از این رو قابلیت فرآیند فتوسنتز توسط برگ ها و در نهایت فرآیند های رشدی افزایش می یابد.

رسوب سیلیسیم در ساقه ، برگ و بخش های مختلف خوشه و بذر ، کاهش تعرق از کوتیکول را به همراه داشته که به واسطه تجمع سیلسیم در دیواره های سلولی اپیدرم و ممانعت از تلف شدن آب از کوتیکول از فروریختن آوندها جلوگیری می کند و در نتیجه سبب افزایش مقاومت نسبت به ورس و  تنشهای ناشی از دماهای بالا و پایین، تابش شدید اشعه ی خورشید و ماوراء بنفش و خشکی می شود. از دیگر تاثیرات فواید سیلیسم در گیاه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

افزایش مقاومت نسبت به تنش‌های محیطی نظیر سرما، خشکی، دمای هوا، شوری

 افزایش مقاومت نسبت به مسمومیت گیاه بر اثر جذب فلزات سنگین مانند کادمیوم، منگنز، آرسنیک و آلومینیوم

افزایش جذب نور آفتاب توسط گیاهان

افزایش مقاومت در مقابل آفات و بیماری‌هایی مانند ورس،سن، زنجرک، پسیل و بلاست، کرم ساقه خوار، کپک‌های پودری

مزایای وجود سیلیسیم در خاک

عنصر سیلیسیم ویژگی های بیولوژیکی و شیمیایی خاک را تحت تاثیر قرار می دهد.  استفاده از سیلیسیم در خاک مزایایی را به همراه دارد از جمله:

افزایش محصولات کشاورزی

کاهش تحرک عناصر سنگین خاک مانند منگنز، آلومینیوم و آهن

تقویت خاک را در برابر فرسایش

افزایش پایداری مواد آلی موجود در خاک

کاهش آبشویی فسفر و پتاسیم موجود در خاک

بهبودی و اصلاح بافت خاک

افزایش فعالیت میکروب‌های مفید خاک

افزایش ماندگاری رطوبت در خاک

افزایش وزن محصولات کشاورزی

افزایش ماندگاری محصولات انبار شده

تاثیر سیلیسیم بر جذب سایر عناصر غذایی

وجود سیلیسیم در محلول های غذایی جذب و انتقال عناصر غذایی ماکرو و میکرو را تحت تاثیر قرار می دهد. تغذیه با کودهای سیلیس دار ، جذب عنصر روی را در شرایط  کمبود آن در خاک افزایش می دهد به ویژه اگر بیش بود فسفر در خاک وجود داشته باشد، تغذیه با کودهای سیلیس دار ، جذب فسفر توسط ریشه را کاهش می دهد، در مقابل انتقال فسفر به دانه در گندم و برنج افزایش می یابد. اکثر گیاهان تنها حدود 30 درصد فسفر موجود در کودهای فسفاته را مورد استفاده قرار می دهند به شرطی که آبشویی پایین باشد. مخلوط کودهای دارای سیلیسیم فعال و کودهای فسفاته ، کارآیی کودهای فسفاته را 40 تا 60 درصد افزایش می دهد.

یکی از مهم ترین مزایای استفاده از کودهای سیلیس دار کاهش خسارت ناشی از تجمع نمک و شوری خاک می باشد. تغذیه با کودهای سیلیس دار ، جذب سدیم را در برنج ، گندم و جو کاهش می دهد. در گونه های گیاهی تحت تاثیر تنش شوری ، تغذیه با کودهای سیلیس دار ، با کاهش نفوذپذیری غشای پلاسمایی سلول های برگی ، جذب سدیم کاهش می یابد و بواسطه آنزیم های انتی اکسیدانی، بافتهای گیاهی را در مقابل سمیت نمک حفظ می کند و با افزایش کلروفیل، سطح برگ ، فتوسنتز ، رشد و عملکرد گیاه را در شرایط شوری افزایش می دهند.کودهای سیلیکاتی با توجه به منابع طبیعی فراوان سیلیس موجود در پوسته ی زمین به عنوان یک کود ارگانیک محسوب می شوند و نیازی به فرآیند تولید سنتتیک این کودها در کارخانجات پتروشیمی نمی باشد.سیلیسیم در حفظ سلامتی بسیاری از گونه های گیاهی تاثیر گذار است. گیاه برنج بدون سیلیسیم رشد کافی نخواهد داشت و در گیاهانی مثل خیار ، سویا ، توت فرنگی و گوجه فرنگی ، بدون سیلیسیم فرایندهای رشد و نمو آنها تحت تاثیر قرار می گیرد.

در کشت نیشکر و در خاک های فاقد سیلیسیم ، در صورت اضافه کردن کودهای سیلیکاتی ، تولید محصول 10 تا 50 درصد افزایش می یابد.استفاده از کودهای سیلیکاتی در باغات مرکبات سرعت رشد آنها را 30 تا 80 درصد افزایش می دهد و رسیدن میوه ها را دو تا چهار هفته تسریع می کند.کودهای سیلیکاتی موجب کاهش ترکیدگی حبه های انگور و افزایش میزان قند میوه می گردد و همچنین سبب حفاظت گیاه در برابر بیماری های قارچی مثل سفیدک سطحی و نیز آفات مکنده خواهد شد.در توت فرنگی کودهای سیلیکاتی سبب رشد قابل توجه ریشه باندازه 100 تا 200 درصد خواهد شد. همچنین موجب افزایش تولید گل و میوه ، افزایش قند میوه و ازدیاد متوسط عملکرد تا 35 درصد خواهد شد.مصرف سیلیس در برنج ضمن افزایش تعداد خوشه چه در هر خوشه و تعداد دانه ، درصد پرشدن دانه و دانه های رسیده باعث افزایش کیفیت و عملکرد دانه می شود.همچنین سبب کاهش خوابیدگی ( ورس) و مقاومت در برابر آفات مکنده و بیماری ها می شود. همانگونه که اشاره شد استفاده از کودهای سیلیس ضمن افزایش عملکرد محصول ، در مقاومت گیاه به تنش تحت شرایط شوری موثر است.

وجود دو عنصر سیلیس و پتاس در کنار هم علاوه بر آنکه اثر همدیگر را تشدید می کنند ، باعث افزایش فتوسنتز ، افزایش رشد جوانه های انتهایی ، افزایش تعداد و استحکام ساقه ها ، کاهش ورس(خوابیدگی) در غلات، افزایش مقاومت گیاه در برابر حشرات مکنده ، بهبود اندازه و ماندگاری میوه خصوصا در محصولاتی چون توت فرنگی و همچنین کاهش سمیت عناصر سنگین می گردد. استفاده از کود مایع سیلیس و پتاسیم به دلیل افزایش مقاومت مکانیکی ، حالت عمودی را به برگ و ساقه می دهد که موجب می گردد درصد ورس کاهش یافته و نفوذ نور به داخل سایه انداز بوته ها افزایش یابد. لذا گیاه می تواند میزان فتوسنتز بیشتری انجام دهد و امکان کاشت برنج در تراکم های بالاتر فراهم می گردد که نهایتا مهم ترین جزء عملکرد در برنج که همان تعداد خوشه در هر متر مربع است ، افزایش خواهد یافت و می توان میزان مصرف کودهای نیتروژنه را جهت رسیدن به پتانسیل بالاتر تولید افزایش داد بدون اینکه باعث ایجاد ورس و یا حساسیت به بیماری ها گردد.

نشانه‌های کمبود سیلیس در کشاورزی

کمبود سیلیس  برای گیاهان خالی از عوارض نخواهد بود. به طور کلی کمبود آن با علائم خاصی بروز نمی‌کند. زمانی متوجه عدم جذب این عنصر توسط گیاهان می‌شوید که مقاومت آنها در مقابل آفات و بیماری‌ها بسیار کم شده است. هرچه میزان سیلیس در بافت گیاهان بیشتر باشد مقاومت آنها در مقابل حمله آفات نیز بهتر خواهد بود. همچنین بررسی ها نشان داده که با کم شدن مقادیر سیلیسیم جذب دی اکسید کربن توسط گیاه نیز کم شده و روزنه ها به مانند تنش آبی بسته شده  و فتوسنتز متوقف می شود. به طور کلی وجود سیلیسیم به جذب بهتر و موثرتر سایر عناصر نیز کمک می‌کند و در صورت کمبود این عنصر رشد دانه‌ها نیز با کندی صورت می‌گیرد. رفته رفته عملکرد کلی گیاه نیز کاهش پیدا کرده و ظاهر آن پژمرده خواهد شد. ادامه دار شدن این روند به پوسیدگی کامل گیاه منجر خواهد شد.از جمله مواردی که می تواند نشان دهنده کمبود ماده سیلیسیم در گیاه باشد، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

پژمرده شدن ساقه و برگ گیاه

کاهش عمل فتوسنتز

کاهش عملکرد

کاهش رشد گیاه

بالا رفتن بیماری در گیاه

پوسیدگی گیاه

پیشگیری و رفع کمبود سیلیس

معمولا خاک‌ها به صورت طبیعی در خود، عنصر سیلیسیم را دارند، اما کاشت و برداشت مداوم باعث بروز کمبود سیلیس در خاک و ضعیف شدن گیاهان می‌شود. در نتیجه باید به صورت مداوم کود داده شود.برای جبران خسارات ناشی از کمبود سیلیس و پیش گیری از کمبود آن باید از کود های سیلیس دار استفاده کرد. در گیاهان تغذیه شده با کود های سیلیس دار ، کاهش شدت آلودگی به انواع بیماری های گیاهی مانند بلاست برنج و سفیدک سطحی انگور و در نهایت افزایش عملکرد مشاهده می شود.

استفاده از کود سیلیکات پتاسیم بهترین گزینه برای جبران و پیش گیری از کمبود سیلیس است. کود سیلیکات پتاسیم بسیار غلیظ است و به صورت محلول در بازار عرضه می شود.این کود حاوی پتاس نیز می باشد که به افزایش بهره وری خاک کمک می کند و سبب بالا رفتن مقاومت و کیفیت محصولمی شود. البته که سیلیس به تنهایی به عنوان کود نیز در خاک قابل استفاده است. اما اینکه در هر فصل  چه میزانی از آن برای گیاهان مناسب است را باید از کارشناسان مجرب سوال بفرمایید.