هره گيري از ترکيبات سيليسي در کشاورزي رهيافتي است که در دهه‌هاي اخير (از سال ۱۹۹۰) مورد توجه قرار گرفته است بطوريکه اخيراً کاربرد ترکيبات حاوي ذرات سيليسي در مقياس نانو نيز رايج شده است. سيليسيوم يکي از فراوانترين عناصر موجود در جهان است که با ۲/۲۷‌ پس از اکسيژن (۵/۴۵‌) در جايگاه دوم قرار دارد. هرچند اهميت زيستي اين عنصر کماکان ناشناخته باقي مانده اما ترکيبات حاوي اين عنصر همچون اورتو-سيليسيک اسيد H4SiO4، فرم غالب و در دسترس در بدن موجودات است که در فرآيندهاي مختلف تاثيرگذار است. در گياهان سيليسيوم نقش بسزايي در مقاومت به آفات و بيماري‌‌ها و نيز افزايش رشد و عملکرد محصول بر عهده دارد.

از اوايل دهه ۱۹۵۰ و با رونق علم تغذيه گياهي بخصوص از طريق محلولپاشي برگ، به جز اهميت نقش عناصر پر مصرف و کم مصرف، نقش ساير مواد همچون هورمون‌هاي گياهي و محرک‌هاي رشد گياهي نيز که از طريق اين روش مورد استفاده قرار ميگرفتند، بيش از پيش مورد توجه قرار گرفت. محرک‌هاي رشد گياهي مواد و يا ميکروارگانيسم‌هايي هستند که جهت افزايش جذب عناصر، کارايي بيشتر تغذيه، مقاومت به استرس هاي محيطي و غير محيطي و يا افزايش کمي و کيفي محصول بکار گرفته مي‌شوند. اين ترکيبات شامل: اسيد فولويک، اسيد هيوميک، آمينو اسيدها، عصاره جلبک‌هاي دريايي، مواد غير آلي مثل ترکيبات سيليکوني و ميکرو ارگانيسم‌هايي از قبيل قارچ‌ها و باکتري‌ها هستند. بنابه تعريف ارائه شده و نيز بر اساس طبقه بندي موجود اتحاديه اروپا، ترکيبات سيليسي، جزو گروه محرک‌هاي رشدي طبقه بندي مي‌شوند هرچند برخي اين ترکيبات را جزو مواد کودي در نظر گرفته اند. در اين مقاله سعي بر آن است که نقش کاربرد ترکيبات مختلف سيليسي از طريق به اختصار مورد بررسي قرار گيرد. قبل از آن بهتر است برخي اصطلاحات رايج در اين خصوص ارائه گردد.

Biogenic silicon: ترکيبات سيليسي در گياه

Monosilicic acid يا Orthosilicic acid: ساده ترين فرم قابل حل از اسيد سيليسيک مي‌باشد (Si (OH)4) که در آب درياها، رودخانه‌ها و يا خاک در مقادير بسيار اندک (قسمت در ميليون) يافت مي‌شوند. اين گروه از ترکيبات سيليکوني تنها فرم قابل دسترس از سيليکون در دنياي موجودات زنده به شمار مي‌آيند.

Organic silicon: ترکيبات سيليکوني موجود در عصاره گياهان و بقاياي تجزيه شده مي‌باشند.

Oligomeric Silicic acid: دي‌سيليسيک اسيدها و ساختارهاي خوشه‌اي کوچکي از مونوسيليسيک اسيدها را شامل مي‌شوند.

PAS  يا Plant Available Silicon : اگرچه مونوسيليسيک اسيد تنها فرم قابل دسترس براي گياه مي‌باشد اما مقاديري از اين ترکيبات در نتيجه تعادل غلظت‌هاي معيني از دي‌سيليسيک اسيدها و اوليگومريک اسيدها مي‌باشند.

چنانچه کمي دقيق‌تر به دنياي گياهان از منظر اهميت وجود سيليسيوم بپردازيم، مقدار اين عنصر در مقادير مختلف و بسته به گونه گياهي متغير است (۱/۰ تا ۱۰% وزن خشک گياه). از اينرو مي‌توان گونه‌هاي مختلف گياهي را بر اساس مقدار سيليس موجود در آنها به سه گروه تقسيم بندي نمود:

گروه اول: گونه‌هاي ذخيره کننده‌هاي سيليس، که ميزان اين عنصر در آنها بيش از ۱% است

گروه دوم: گونه‌هاي حدواسط، که محتواي سيليس بين ۵/۰% تا ۱% دارند.

گروه سوم:  گونه‌هاي استثناء و خاص که محتوي مقادير کمتر از ۵/۰% سيليس مي‌باشند.

در ميان گياهان مختلف که در گروه اول اين طبقه بندي قرار مي‌گيرند، برنج مثال بارز و گياه شاخص اين گروه به حساب مي‌آيد (نزديک به ۱۰% وزن خشک شامل سيليس) در حاليکه برخي گياهان زراعي مثل گوجه فرنگي در گروه دوم و گياه دارويي گزنه در گروه سوم طبقه بندي مي‌شوند. البته اين تفاوت‌ها ناشي از ظرفيت جذب ريشه‌اي گياهان مختلف در جذب مونوسيليسيک اسيدها است، هرچند در ژنوتيپ‌هاي گونه‌هاي مشابه ممکن است اين تفاوت جذب مشاهده شود. از اينرو فرايند جذب سيليسيوم به فرم مونوسيليسيک اسيد در گياهان نقش مهمي در تامين اين عنصر در گياه دارد. در گياهان تک لپه‌اي اين فرايند، فعال صورت مي‌گيرد. به عنوان مثال در برنج، ميزان بارگذاري و انتقال اين عنصر در آوند چوبي به انتقال‌دهنده‌هاي موجود در ديواره سلولي ريشه‌ها وابسته است. حال آنکه در گياهان دولپه‌اي، اين فرايند کاملا متفاوت بوده و بر اساس فرآيند انتشار ناشي از اختلاف غلظت مونوسيليسيک اسيد در آوند چوبي صورت مي‌گيرد. در هر صورت مونوسيليسيک اسيد پس از جذب توسط گياه به بخش‌هاي مختلف گياه منتقل شده و در هر بخش متناسب با آن درون و يا مابين فضاي ديواره سلولي قرار گرفته و تاثيراتي از قبيل استحکام ساختاري، نقش تنظيم فرايند جذب ساير عناصر تغذيه‌اي، رشد و نمو گياه بويژه در شرايط استرس‌هاي محيطي (شوري، خشکي، اسيدي و …) و استرس‌هاي ناشي از عوامل زنده (با تحريک مکانيسم‌هاي دفاعي گياه)، کاهش خسارت ناشي از حشرات و جوندگان و نيز نقش دور کنندگي براي گياهخواران را برعهده دارد.

بنابراين نقش سيليسيوم به عنوان يکي از عناصر موثر در رشد و نمو و بقا گياه، غيرقابل انکار بوده و به همين لحاظ تغذيه گياه با اين عنصر بويژه در کشاورزي از اهميت زيادي برخوردار است. اين اهميت بويژه با در نظر گرفتن ميزان در دسترس بودن ترکيبات سيليکوني قابل جذب در خاک، نقش کاربرد روش محلولپاشي برگي اين ترکيبات را پررنگ مي‌نمايد. چرا که اين روش کمبود ميزان جذب مقادير اندک ترکيبات سيليکوني قابل جذب از خاک را براحتي جبران مي‌کند.

برخي منابع ترکيبات سيليکوني را در سه گروه طبقه بندي مي‌کنند؛

الف) سيليکات‌ها

ب) فرم هاي پايدار سيليس (اسيد سيليسيک)

ج) ترکيبات سيليسي حاوي ذرات نانو (مثل نانو SiO2)

ترکيبات گروه اول از سال‌هاي ۱۹۹۰ تا کنون مورد استفاده قرار گرفته و در حقيقت روشي جهت کاهش استرس-هاي ناشي از عوامل زنده (پاتوژن‌ها و …) مي‌باشند. بنابراين اين گروه از ترکيبات حاوي سيليس در رشد گياه و توليد محصول اثر کم و يا حداقلي داشته و تنها در برخي منابع به تاثيرات جزئي و اندک آنها بر رشد و توليد محصول اشاره شده است. رايج‌ترين ترکيب اين گروه سيليکات پتاسيم است. در اين رابطه مطالعات گسترده اي در رابطه با مقايسه روش کاربرد اين ترکيب بصورت محلولپاشي يا از طريق ريشه و تاثير آن در کنترل يا ايجاد مقاومت به پاتوژن‌هاي مختلف در گياهان صورت گرفته است. به عنوان مثال تاثير بسيار معني دار روش محلولپاشي سيليکات پتاسيم در مقايسه با کاربرد آن با آب آبياري در کنترل بيماري سفيدک پودري در گياهان خيار، انگور و توت فرنگي و نيز بيماري بلاست در برنج يا بيماري لکه قهوه اي نشانگر اين تفاوت در مقاومت به عوامل بيمارگر مي-باشد. حال آنکه در تمامي اين آزمايشات تاثير سيليکات پتاسيم روند رشدي گياهان در مقايسه با تيمارهاي شاهد تفاوت معني داري نداشت. ترکيبات گروه دوم (فرم‌هاي پايدار اسيد سيليسيک) داراي عامل پايدارکننده (مثل کولين) سيليسيک اسيد هستند و به دليل اينکه عامل پايدار کننده از پليمريزه شدن اسيد سيليسيک جلوگيري مي‌کند، ماهيت اسيدي دارند. بنابراين قبل از استفاده از آنها بايستي بين ۱۷۰ تا ۱۰۰۰ برابر رقيق شوند. در رابطه با ترکيبات اين گروه نيز مطالعات زيادي در خصوص تاثير اين گروه از ترکيبات سيليکوني بر راندمان و افزايش عملکرد محصولات مختلفي همچون سيب زميني، پياز، توت فرنگي و انگور صورت گرفته است که تاثير معني‌دار مقادير مختلف از فرم-هاي پايدار اسيد سيليسيک بر افزايش عملکرد و رشد محصول را نشان مي‌دهد.

در نهايت گروه سوم شامل ترکيبات سيليکوني در مقياس نانو ذرات هستند که به منظور اهدافي همچون خواص ضد قارچي، آفتکش‌هاي زيستي و نيز مواد تغذيه اي توليد و به بازار ارائه مي‌شوند. بطور مثال در يک مطالعه کاربرد اين ترکيبات با روش محلولپاشي روي فاکتورهاي مرفولوژيکي ذرت همچون افزايش کانوپي، قطر ساقه و ارتفاع گياه تاثير بسزايي به همراه داشته است. هرچند مکانيزم اثر اين گروه از ترکيبات به درستي هنوز شناخته نشده است.

در جدول زير به طور خلاصه تاثير انواع مختلف ترکيبات سيليکوني بر پارامترهاي موثر بر گياه ارائه شده است.

نگاه دقيق‌تر به ساز و کار جذب ترکيبات سيليسيومي توسط گياه پاسخ برخي سوالات مطرح شده در رابطه با توانمندي محصولات مختلفي که از اين گروه به بازار ارائه مي‌شوند را بهتر ارائه مي‌نمايند. به عنوان مثال سيليکات پتاسيم ترکيب رايجي در بازار است که به عنوان يکي از کودهاي رايج در برنامه‌هاي تغذيه مورد استفاده کشاورزان قرار مي‌گيرد. اما آيا اين فرم از سيليس براي گياه قابل جذب است؟ پاسخ منفي است چرا که اندازه اين مولکول براي نفوذ به درون سلول و عبور از ديواره سلولي بسيار بزرگ است. در اين حالت تنها راه جذب اين مولکول به درون سلول تبديل آن به فرم سيليسيک اسيد خواهد بود که در شرايط طبيعي اين فرايند توسط ميکروارگانيسم‌هاي خاک و البته با گذشت زمان (هفته‌ها و ماه‌ها) رخ خواهد داد. بنابراين در شرايط طبيعي اين فرآيند وابسته به عوامل مختلفي است که بطور مستقيم يا غير مستقيم بر جمعيت ميکروارگانيسم‌هاي خاک تاثير گذارند. از طرفي در طبيعت نيز سيليسيک اسيد بيشتر به صورت پلي‌مر است چرا که حالت پايداري داشته و از زيرواحد هاي مونوسيليسيک اسيد (فرم قابل دسترس براي گياه) تشکيل شده است. از اينرو محصولاتي که در جهت تامين سيليسوم قابل جذب براي گياه مورد استفاده قرار مي‌گيرند بايستي حاوي اشکال پايدار زيرواحدهاي مونوسيليسيک اسيد بوده و يا اشکالي از از سيليکات پتاسيم باشند که قابل تبديل به فرم‌هاي مونوسيليسيک اسيد باشند.

در اين خصوص بار ديگر به طبقه بندي ارائه شده قبلي، رجوع مي‌کنيم و همانگونه که اشاره گرديد گروهي از ترکيبات سيليسي به فرم اسيد سيليسيک پايدارند و از اينرو قابليت حلاليت و جذب آنها بسيار زياد است. نگاهي دقيق تر به فرم هاي پايدار سيليس و بويژه عوامل پايدار کننده به کار رفته در ترکيبات مختلف اين گروه مي‌تواند جالب توجه باشد (شکل ۱)

هر دوي اين مواد داراي گروهاي هيدروکسيلي (- OH) هستند که بستر مناسبي جهت برقراري پيوند با هريک از گروه‌هاي هيدروکسيلي مونوسيليسيک اسيد و ايجاد ساختار پايدار مي‌باشند (شکل ۲).

با مقايسه دو عامل پايدار کننده يعني کولين و اسيد هيوميک براحتي مي‌توان دريافت که اسيد هيوميک در ساختار خود گروه‌هاي مستعد هيدروکسيلي بيشتري براي برقرار پيوند و ايجاد پايداري در مونوسيليسيک اسيد دارد. از اين رو ترکيبات سيليسي که پايداري آنها بر اساس کاربرد مواد هيوميکي برقرار شده است، در زمره بهترين ترکيبات سيليسي قرار مي‌گيرند که علاوه بر کاهش تنش‌هاي ناشي از عوامل زنده و غير زنده، بر رشد گياه و افزايش محصول و عملکرد نيز تاثير قابل توجهي در برخواهند داشت. به عنوان مثال STAND SKH (توليد شرکت اگريکم استراليا) محصولي بر پايه سيليس و داراي مواد هيوميکي فعال است موجب ايجاد فرم پايداري از سيليسيوم با قابليت جذب بالا براي گياه مي‌باشد.

نقش مونوسيليسيک اسيد در گياه پس از جذب به درون سلول از طريق سازوکارهاي زير صورت مي‌پذيرد:

– مکانيکي: استقرار سيليس مستقيما در لايه خارجي سلول، ساختاري محکم و مقاوم به استرس ايجاد مي‌کند (شکل ۱)

–تغذيه اي: افزايش سرعت انتقال عناصر و ايجاد تعادل در جذب عناصر تغذيه اي  (شکل ۲)

– ايمني: با تحريک توليد ترکيبات دفاعي (فنوليک، فيتوالکسين) در گياه و نيز انتقال به بخش آسيب ديده يا مورد حمله قرار گرفته توسط پاتوژن يا آفت، موجب استحکام بيشتر آن محل مي‌گردد.

همانگونه که اشاره شد، سيليسيوم در فرآيند جذب عناصر نقش کليدي و مهمي را برعهده دارد، در اين خصوص شايد اشاره به توالي بيوشيميايي جذب عناصر اهميت سيليس را بيش از پيش نمايان کند. فرآيند جذب عناصر در گياه تابع توالي خاصي از جذب عناصر است که در آن ابتدا بور (بُر) جذب شده که در اثر آن مولکولهاي قند از طريق سيستم ريشه گياه در دسترس ميکروارگانيسم‌هاي اطراف ريشه قرار مي‌گيرند. ميکروارگانيسم‌ها با تغذيه از اين قندها موجب تبديل فرم‌هاي سيليکاتي (بزرگ و غير قابل نفوذ در سلول گياه) به سيليسيک اسيد مي‌شوند. سيليسيک اسيد موجب افزايش ويا بهبود جذب کلسيم و پس از آن نيتروژن (بصورت فرم اسيد آمينه)، منيزيم، فسفر و نهايتا پتاسيم خواهد شد (شکل۵).

در رابطه با نقش سيليسيوم در افزايش مقاومت گياه در برابر شرايط استرس، مطالعات نشان مي‌دهد که اين عنصر بر هورمون‌هاي گياهي تاثير قابل توجهي دارد. به اين ترتيب که با تغيير در غلظت اين هورمون‌ها در گياه در شرايط استرس مختلف، نوع و غلظت هورمون‌ها تغيير خواهد کرد. به عنوان مثال، در برنج که تحت تاثير مسموميت با فلزات سنگين قرار گرفته است، سيليسيوم موجب کاهش غلظت هورمون‌هاي جاسمونيک اسيد و ساليسيليک اسيد شده در حالکيه غلظت آبسزيک اسيد ابتدا افزايش و سپس کاهش مي‌يابد. همچنين مطالعات نشان مي‌دهد که رفتار اين عنصر در شرايط استرس ناشي از صدمات مکانيکي موجب کاهش غلظت هورمون جاسمونيک اسيد شده ولي در شرايط استرس شوري افزايش غلظت ژيبرليک اسيد را موجب مي‌شود. تاثير سيليسيوم بر مکانيسم دفاعي گياه در برابر استرس‌هاي ناشي از عوامل زنده علاوه بر افزايش توليد ترکيبات دفاعي همچون فنول‌ها، فيتوالکسين‌ها و آنزيم‌هايي نظير پروکسيداز، پلي‌فنول اکسيداز، ليپوکسيژناز و .. ، ساز و کار مشابهي با مواجهه با شرايط استرس‌هاي محيطي دارد. به عنوان مثال در بررسي اين تاثير در گياهاني که مورد حمله قارچ عامل سفيدک پودري (Erysiphe cichoracearum) قرار گرفتند، اين عنصر موجب بهبود و افزايش بيوسنتز ساليسيليک اسيد، جاسمونيک اسيد و اتيلن شد که منجر به افزايش مقاومت به اين بيماري گرديد. در مطالعه ديگري روي بيماري باکتريايي Ralstonia solanacearum در گوجه فرنگي، کاربرد سيليسيوم در تيمارها موجب افزايش غلظت هورمون جاسمونيک اسيد و اتيلن شد که نهايتا افزايش مقاومت به اين پاتوژن را به دنبال داشت.

بنابراين همانگونه که بطور مختصر در اين مقاله به آن اشاره شد، سيليسيوم عنصري پر اهميت در تغذيه گياهي است و تاثير آن در رشد و نمو گياه و نيز حفاظت از گياه در شرايط تنش غير قابل چشم پوشي است. از اينرو در نظر گرفتن برنامه غذايي حاوي اين عنصر و نيز انتخاب محصولي که بتواند تمام آنچه که سيليسوم قادر است در بهبود سلامتي و ايمني گياه برآورده کند، بسيار حائز اهميت خواهد بود.

درباره ما

بصیرشیمی پارس در امر واردات، توزیع و فروش انواع سموم وحشره کش های بهداشت محیط و کشاورزی، سم پاش، مه پاش و یو.ال.وی پاش، مواد ضد عفونی کننده و همچنین مواد اولیه کارخانجات تولید کننده داخل کشور بر مبنای استانداردهای روز دنیا سال ها است فعالیت می نمید.

 این مجموعه همواره در راستای عرضه محصولات با کیفیت بالا و بر گرفته از دانش روز دنیا گام بر می دارد. بعلاوه کارشناسان این مجموعه علاوه  بر کیفیت  کارایی محصولات  توجه خاصی به بسته بندی محصولات دارند و بسته بندی محصولات این شرکت مطابق با استاندارد جهانی و در اندازه های متفاوت برای هر گونه کاربری در دسترس می باشد.

هدف نهایی شرکت بصیر شیمی پارس نیل جامعه به تولید محصولات سالم و استفاده از مواد و ترکیبات با کیفیت و منطبق بر قوانین زیست محیطی می باشد