آشنایی با عنصر سیلیکون و کاربرد آن در صنعت کشاورزی

کاربرد سیلیکون ( سیلیسیم ) در صنعت کشاورزی یکی از بهترین و امیدوار کننده ترین روش ها جهت کنترل پایدار و سازگار با محیط زیست طیف وسیعی از بیماری های قارچی گیاهان در زمینه های مختلف کشاورزی می باشد. به همین علت درچند دهه ی گذشته مطالعات گسترده ای به منظور بررسی نقش حفاظتی سیلیکون در پاتو سیستم های مختلف انجام گرفته است. در حالی که هنوز این عنصر بعنوان یک ماده غذایی ضروری برای گیاهان در نظر گرفته نمی شود سالهاست که در کشاورزی مورد استفاده قرار گرفته است. عنصر سیلیکون دارای مزایای فراوانی برای گیاهان می باشد.
∴ سیلیکون دومین عنصر عمده در پوسته زمین است. معمولا خاکها دارای ۵ تا ۴۰ درصد سیلیکون می باشند. این عنصر به ۲ صورت در خاک موجود می باشد:

⇔ کوارتز کم محلول

⇔ سیلیکات های کریستالی

این ها به عنوان مواد بی اثر خاک در نظر گرفته می شوند. با وجود فراوانی این عنصر در خاک اغلب سیلیکون به صورت غیر محلول بوده و برای گیاهان قابل دسترس نیست. فرم قابل جذب سیلیکون برای گیاهان بصورت اسید مونوسیلیسیک محلول می باشد که یک محلول بدون بار است.

سیلیکون قابل جذب توسط گیاهان به عنوان یک عامل موثر در رشد و نمو، مقاومت در برابر آفات و بیماری های گیاهی و تنش های محیطی عمل می کند. همچنین سیلیکون در دسترس گیاه اثرات مهم و معنی داری در بافت خاک، ظرفیت نگهداری آب، ظرفیت جذب و تثبیت فرسایش خاک دارد.

∴ نحوه جذب و انتقال سیلیکون در گیاهان:

زمانی که PH خاک کمتر از ۹ باشد سیلیکون به شکل سیلیسیک اسید توسط ریشه گیاهان قابل جذب می شود. توانایی ذخیره این عنصر در بافت های گیاهان مختلف با یکدیگر متفاوت می باشد.

گیاهان تک لپه:

بیشتر این گیاهان قادر به ذخیره مقادیر بالایی از عنصر سیلیکون در بافت های خود می باشند.

گیاهان دو لپه:

اغلب گیاهان دو لپه ای توانایی کمتری نسبت به گیاهان تک لپه در تجمع سیلیکون در بافت های خود دارند.

علت تفاوت در میزان تجمع سیلیکون در بین گونه های مختلف گیاهان به دلیل توانایی متفاوت آن ها در جذب سیلیکون از ریشه است.

بر طبق تحقیقاتی که در شرایط یکسان بر روی برنج، گوجه فرنگی و خیار صورت گرفت مشخص شد که انتقال عنصر سیلیکون از محلول خارجی به سلول های پوستی توسط یک ماده منتقل کننده انجام می شود. سرعت انتقال در گیاهان متفاوت می باشد. این امر نشان دهنده ی تفاوت در میزان تراکم ماده انتقال دهنده در این ۳ گیاه می باشد. در طی این تحقیقات مشخص شد که در شیره زایلم گیاه برنج تجمع سیلیکون بیشتر از خیار و گوجه فرنگی می باشد.

تجمع بسیار کم سیلیکون در خیار و گوجه فرنگی را می توان به چندین دلیل توضیح داد:

↵ تراکم پایین ماده انتقال دهنده سیلیکون به سلول های کورتکس

↵ عدم حضور یا کمبود این ماده جهت انتقال از سلول های پوست به زایلم

∴ نقش سیلیکون در گیاهان

۱- نقش سیلیکون در افزایش مقاومت به تنش های زیستی

تنش زیستی در گیاهان توسط موجودات زنده ایجاد می شود. این موجودات شامل:

• ویروس ها

• باکتری ها

• قارچ ها

• نماتدها

• علف های هرز

• آفات

اسید سیلیسیک پلیمریزه شده در دیواره سلول گیاه یک غشای سلولزی حاوی سیلیکون تشکیل می دهد. این غشا به عنوان یک سد مکانیکی در برابر عوامل بیماری زا و حشرات گیاه خوار عمل می کند. و دفاع فیزیکی و شیمیایی گیاه را در برابر بسیاری از آفات افزایش می دهد.

• نقش سیلیکون در دفاع فیزیکی گیاه در برابر حشرات گیاه خوار و عوامل بیماری زا:

↵ سیلیکاتی شدن دیواره سلول های اپیدرم باعث جلوگیری از ورود استایلت آفات مکنده و هیف های قارچ به نواحی بین سلولی می شود.

↵ باند های سیلیکون با محافظت از بافت های دستجات آوندی باعث محدودیت تغذیه آفات جونده و مکنده از نواحی بین سلولی می شود.

↵ بسیاری از حشرات و آفات جونده به دلیل سیلیسی شدن حاشیه ی برگ ها از نفوذ و تغذیه گیاه باز می مانند.

• نقش سیلیکون در دفاع شیمیایی گیاه در برابر حشرات گیاه خوار و بیماری های گیاهی:

↵ افزایش انتقال سیگنال در سطح سلول و در نتیجه افزایش مقاومت سیستمیک القا شده در گیاه

↵ تولید و تنظیم سیگنال های سیستمیک

۲- نقش سیلیکون در افزایش مقاومت به تنش های غیر زیستی

تنش غیر زیستی در گیاهان به وسیله عوامل محیطی ایجاد می شود. شامل:

• خشکی

• شوری

• گرما

• سرما

• عناصر سنگین

سیلیکون باعث افزایش تحمل گیاهان به تنش های غیر زیستی می گردد. در طی تحقیقاتی ثابت شده است که در حضور سیلیکون ارقام حساس به کرم ساقه خوار که در معرض تنش آبی قرار گرفته اند، مکانیسم دفاعی شیمیایی با ساختاری مشابه به ارقام مقاوم را از خود نشان می دهند. همچنین سیلیکون باعث مقاومت گیاهان زراعی مانند برنج و نیشکر نسبت به بیماری های گیاهی می شود.

۳- نقش سیلیکون در افزایش مقاومت علیه آفات گیاه خوار

سیلیکون اثرات مستقیم و غیر مستقیمی علیه حشرات گیاه خوار دارد.

• اثرات مستقیم شامل:

⇐ افزایش مقاومت گیاه

⇐ کاهش رشد و تولید مثل حشرات

⇐ کاهش خسارت به گیاه

• اثرات غیر مستقیم شامل:

⇐ میزان مرگ و میر حشرات

⇐ تاخیر یا کاهش ورود به گیاه

⇐ جذب حشرات مفید

⇐ افزایش تحمل گیاهان به تنش های غیر زیستی مانند تنش آبی، شوری و …

⇔ در نتیجه این اثرات مستقیم و غیر مستقیم این گونه می توان بیان نمود:

رسوب سیلیکون در گیاهان باعث به وجود آمدن و القای مقاومت در برابرطیف وسیعی از آفات گیاه خوار نظیر کرم ساقه خوار و … می گردد.

۴- نقش سیلیکون در جذب دشمنان طبیعی و افزایش میزان تلفات آفات

سیلیکون با جذب حشرات مفید به سمت گیاه باعث کنترل بهتر و بیشتر جمعیت آفات می گردد. گیاهانی که با سیلیکون تیمار شده اند اسید سالیسیلیک را از بافت های خود عبور می دهند.

زمانی که این گیاهان مورد حمله آفات قرار می گیرند سیگنال های سیستمیک مانند اسید جاسمونیک و اسید سیلیسیک تولید می کنند. این سیگنال ها با تاثیر بر روی سطوح دوم و سوم غذایی باعث جذب حشرات شکارگر و پارازیتوئید می گردند.

سیلیکون تاثیر بسیار بسزایی بر استحکام دیواره سلولی گیاهان دارد. استحکام دیواره سلول باعث تاخیر یا کاهش ورود لارو برخی از آفات به درون گیاه می شود. در نتیجه حشرات گیاه خوار به مدت بیشتری در معرض دشمنان طبیعی و همچنین شرایط بد اقلیمی قرار می گیرند.