تعداد بالای تحقیقات داخلی و خارجی صورت گرفته در رابطه با اثر سیلیسیم بر رشد گیاهان مختلف، شایستگی توجه به این عنصر غذایی را به وضوح نشان می دهد. با آنکه نتایج بدست آمده در مطالعات مخلتف همیشه با یکدیگر توافق ندارند، در نظر گرفتن سیلیسیم به عنوان عنصری ضروری برای برخی از گونه های گیاهی و به عنوان عنصری مفید در اکثر گیاهان، امری مرسوم می باشد که در تولید تجاری محصولات زراعی نیز مورد توجه قرار گرفته است.
سیلیسیم دومین عنصر با بیشترین فراوانی در خاک (پس از اکسیژن)، و هشتمین عنصر فراوان در طبیعت است. غلظت آن در گیاهان مختلف متغیر بوده و عموما با غلظت سایر عناصر غذایی پر مصرف برابری می کند. در برخی از گونه های گیاهی مقدار Si موجود، از عنصر ماکروی فسفر نیز بیشتر است. به طور کل گیاهانی مانند خانواده دم اسبیان (Horsetail family)، گون ها (Milkvetch, Astragalus)، گندمیانی مانند برنج و گیاهان زراعی مانند نیشکر از توانایی قابل توجهی در جذب مقادیر بالای سیلیسیم دارا می باشند. در واقع، نشان داده شده است که گیاهان نیشکر، گندم و برنج بیشترین مقادیر Si را از خاک جذب می کنند. مقدار Si برداشت شده توسط این گیاهان، به ترتیب، برابر با 700-300، 300-150 و 150-50 کیلوگرم در هکتار می باشد. سیلیسیم را می توان برای گیاهان ذکر شده و به طور کلی برای گیاهان C4، به عنوان یک عنصر ضروری پر مصرف در نظر گرفت.
تحقیقات نشان داده است که وجود سیلیسیم در محیط رشد گیاه باعث افزایش مقاوت آن نسبت به انواع تنش های محیطی از جمله تنش های خشکی، دماهای بالا، تنش های مربوط به UV، یخ زدگی و تنش شوری می شود. Si از طرفی می تواند گیاه را نسبت به حمله پاتوژن ها نیز محافظت کند. لذا استفاده بهینه از Si در تغذیه گیاه می تواند هزینه های مربوط به سموم و آفت کش ها را کاهش دهد.
سیلیسیم در نقش های ساختاری خود باعث افزایش زبری ساقه شده و از ورس پیدا کردن گیاه جلوگیری می کند. این امر به ویژه در گیاه برنج مشهود است. از طرفی با تنظیم زاویه برگ ها و جلوگیری از سایه اندازی، موجب افزایش ظرفیت فتوسنتزی گیاه و در نهایت افزایش تولید زیست توده می شود.
در تعدادی از تحقیقات داخلی نیز اثر عنصر غذایی Si بر توسعه سیستم ریشه و افزایش جذب املاح توسط آن مورد بررسی قرار گرفته است. در مقاله ای که در شانزدهمین کنگره علوم خاک ایران و تحت عنوان «اثر مقادیر و منابع مختلف سیلیسیم بر توسعه ریشه و جذب فسفر» ارائه شد، حضور Si در محیط رشد گیاه باعث افزایش توسعه حجمی و وزنی سیستم ریشه، و به دنبال آن جذب بیشتر فسفر توسط گیاه شد. حضور Si باعث قرار گرفتن آن در سطوح تبادلی و آزادسازی فسفات از این مکان ها می شود. بر اساس مطالعه دیگری در همین زمینه، اضافه کردن سیلیسیم در تغذیه متوازن گیاه به همراه افزایش جمعیت باکتری های حل کننده فسفات، می تواند تا حد زیادی، مشکلات موجود در مدیریت کود های فسفاته را بهبود بخشد.
با توجه به مقدار بالای Si و نقش های حایز اهمیت این عنصر غذایی در گیاه (همچون افزایش مقاومت گیاه به استرس ها، افزایش ظرفیت فتوسنتزی، توسعه ریشه و...)، اطلاع داشتن از غلظت آن در گیاه تحت کشت می تواند تا حد زیادی در مدیریت حاصلخیزی خاک و مصرف بهینه سموم و آفت کش ها کارآمد باشد.
اساس کار اندازه گیری سیلیسیم قابل جذب گیاه، روش رنگ سنجی است. در این روش با استفاده از انواع عصاره گیر ها می توان Si موجود در گیاه (عمدتا به صورت نا محلول) را از بافت گیاه جدا کرد و سپس میزان قابلیت جذب نور توسط عصاره حاوی آن را با استفاده از دستگاه Spectrophotometer مورد اندازه گیری قرار داد. با تهیه محلول های استاندارد و اندازه گیری Absorbance هر کدام از آنها، نسبت به رسم منحنی Calibration اقدام کرده و با استفاده از جذب نور قرائت شده توسط دستگاه (از نمونه مجهول) غلظت Si موجود در نمونه را از آن استخراج می کنیم.
| مواد و ابزار مورد نیاز | ||
| پیپت | Oxalic acid | عصاره گیاهی |
| زمان سنج | نمونه های استاندارد | HCL |
| بشر | Spectrophotometer | Ammonium Molybdate |
مراحل کار:
- 5 cc عصاره گیاهی را با استفاده از پیپت به یک بشر کوچک منتقل می کنیم.
- 1 cc HCl و 2 cc Ammonium Molybdate به بشر اضافه می کنیم.
- پس از گذشت حدودا 5 تا 10 دقیقه، 2 cc Oxalic acid 10% به مخلوط داخل بشر اضافه می کنیم.
- با گذشت حدودا 5 تا 10 دقیقه و ظهور رنگ، قابلیت جذب نور نمونه مجهول را توسط دستگاه Spectrophotometer قرائت می کنیم.
- با استفاده از نمودار کالیبراسیون که بر اساس قابلیت جذب نور محلول های استاندارد رسم شده است، غلظت Si را در نمونه مجهول بدست می آوریم.
منابع احتمالی خطا:
- عدم آشنایی و تجربه کافی در هنگام کار با دستگاه Spectrophotometer می تواند تا حد زیادی در قرائت نهایی تاثیر گذار باشد.
- قرار دادن نمونه های مجهول در دستگاه پیش از آنکه شدت رنگ محلول به حد کافی رسیده باشد، موجب قرائت هایی کمتر از مقدار واقعی خواهد شد.
- عدم تکرار آزمایش باعث کاهش دقت اندازه گیری خواهد شد.
- تداخل (Interference) سایر مواد موجود در نمونه با عناصر مورد نظر باعث کاهش صحت آزمایش می شود.
- چنانچه اندازه گیری در شرایطی ناپایدار صورت گیرد، هر گونه تغییر ناگهانی در کارایی دستگاه (به طور نوسان ولتاژ) می تواند باعث بروز خطا شود.
منابع:
ب. متشرع‌زاده. 1395. تقریرات درس مدیریت تغذیه گیاه. گروه علوم و مهندسی خاک، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران.
Mahbod Sahebi, Mohamed M. Hanafi, Abdullah Siti Nor Akmar, et al., “Importance of Silicon and Mechanisms of Biosilica Formation in Plants,” BioMed Research International, vol. 2015, Article ID 396010, 16 pages, 2015. https://doi.org/10.1155/2015/396010.
Saberian Ranjbar, Somayeh & Motesharezadeh, Babak & Moshiri, Farhad & Alikhani, Hossein. (2019). The effect of different amounts and sources of silicon on root development and phosphorus uptake.
D. YIGIT, F. AKAR, E. BAYDAS and M. BUYUKYILDIZ. (2010). Elemental Composition of Various Mulberry Species, Asian Journal of Chemistry.