98-7-40
عليرضا غفوري
علي يدا…پور
بخش تحقيقات و توسعه شركت آراشيمي كيميا
سیلیسیم از نظر فراوانی دومین عنصر موجود در پوسته زمین است و در اغلب خاک‌ها وجود دارد. این عنصر به سرعت توسط گیاهان جذب شده و در اغلب بافت‌های گیاهی به مقدار نسبتاً زیادی مورد نیاز است. هرچند به عنوان یک ماده غذایی ضروری برای گیاهان به آن توجه نشده است، اما برخی اوقات نیاز به سیلیسیم در بافت‌های گیاهی حتی بیشتر از ازت و فسفر است؛ بنابراین سیلیسیم را باید از اجزاي اصلی بافت‌های گیاهی دانست.
سیلیسیم میتواند عنصری سودمند برای همه گیاهان باشد. تأثیرات مثبت مقادیر کافی سیلیسیم شامل کاهش حساسیت به پاتوژن‌های قارچی، بهبود استرس‌های محیطی و افزایش رشد در برخی گیاهان است.
اگرچه کوددهی فراوان سیلیسی لازم و ضروری نیست، ولی بیشتر گونه‌های گیاهی نسبت به مدیریت اسید سیلیسیک واکنش مثبتی نشان می‌دهند. گیاهان تولیدشده بدون سیلیس ضعیف‌ترند و رشد و تمایز غیرطبیعی نشان می‌دهند. به ویژه گیاهان خانواده کدوئیان و تک‌لپه‌ای‌ها پس از تیمار شدن با سیلیس، نتایج مثبت قابل‌توجهی در رشد و عملکرد نشان می‌دهند.
کاربرد صحیح این عنصر میتواند موجب افزایش سازگاری و تحمل به بیماری‌ها، کاهش بروز کمبودهای غذایی، افزایش تحمل شرایط پرتنش مانند شوری و خشکی، بهبود کیفیت محصولات و در نهایت افزایش و تضمین عملکرد محصولات کشاورزی شود.
هرچند سیلیسیم از قرن‌ها پیش برای جلوگیری از بیماری‌ها در کشاورزی استفاده می‌شده است، ما در ابتدای راه برای درک بهتر نقش این عنصر در فیزیولوژی گیاه و جلوگیری از بروز تنش‌های فیزیولوژیک و محیطی در گیاهان قرار داریم.
نقش سیلیسیم در کاهش بیماری‌های قارچی
یکی از مهم‌ترین نقش‌های بررسی‌شده سیليسیم، کاهش حساسیت برخی گیاهان به بیماری‌های قارچی است. این تأثیر سیلیسیم در خیار گلخانه‌ای و برنج مورد مطالعه قرار گرفته است.
برنج گیاهی است که تمایل دارد سیليسیم را به مقادیر زیاد (بیش از 5%) در بافت‌های خود ذخیره کند. همان طور که در ابتدا گفته شد، اغلب خاک‌ها حاوی مقادیر کافی سیلیس هستند، اما خاک‌هایی که برای کشت برنج مورد استفاده قرار می‌گیرند، اغلب به دلیل تکرار مداوم کشت، از سیلیس تهی می‌شوند یا در برخی مناطق، کشت برنج در خاک‌های کاملاً هوازده یا خاک‌های ارگانیک انجام می‌شود که فاقد سیلیس هستند؛ بنابراین استفاده از کودهای سیليسیمی در این خاک‌ها موجب افزایش رشد و کاهش بیماری می‌شود.
بیماری‌های بلاست، لکه قهوه‌ای و شیت بلایت، بیماری‌های مهم قارچی هستند که رشد برنج را محدود می‌کنند. تحقیقات نشان داده‌اند که افزودن کود سیلیسیمی به خاک موجب کاهش 58 تا 73 درصدی بیماری بلاست برنج شده و لکه قهوه‌ای را هم به میزان 58 تا 75 درصد در طول فصل رشد کاهش داده است.
درصد کنترل این بیماری‌ها در برنج، برابر با نتیجه حاصل از مصرف قارچ‌کش بنومیل است. نکته قابل توجه این که میزان محصول هم بین 56 تا 88 درصد افزایش یافته که درصدی از آن به خاطر کاهش تأثیر عوامل بیمارگر در برنج بوده است.
کشت گیاه برنج در خاک‌های هوازده یا با درصد بالایی از مواد آلی، پاسخ خوبی به مصرف سیلیس نشان داده است. چنانچه در تحقیقی، پس از کوددهی محصول 48% افزایش یافت.
در خیار گلخانه‌ای هم مانند برنج، بیماری‌های قارچی پس از استفاده از کودهای سیلیسیمی به شدت کاهش می‌یابد. در صورت مناسب بودن غلظت سیلیس، خیار هم میتواند سیلیس را به مقدار زیاد در خود ذخیره نماید.
تحقیقات بسیاری تأثیر کود سیلیس را در کاهش حساسیت خیار به سفیدک پودری اثبات نموده‌اند. بر اساس یک مطالعه بسیار دقیق و کنترل‌شده، تأثیر مقادیر مختلف سیلیسیم بر خیار گلخانه‌ای بررسی شده است.
در این آزمایش، برگ‌های خیار با اسپور قارچ سفیدک پودری تلقیح شده و پس از استفاده از سیلیسیم، نتایج حاکی از آن بود که بیماری تا 98% کنترل شده است. در این آزمایش‌ها محلول 100پی‌پی‌ام بیشترین تاثیر را بر کنترل قارچ داشت.
کود سیلیسیم موجب کاهش حساسیت خیار گلخانه‌ای به پوسیدگی ریشه و پوسیدگی تاجی نیز می‌شود. همچنین مقدار 100 تا 200 پی‌پی‌ام سیلیسیم توانست مرگ ریشه، تجزیه ریشه و کاهش محصول ناشی از پیتیوم را تا حد قابل توجهی کنترل کند. علاوه بر این، به نحو چشمگیری موجب افزایش وزن خشک ریشه و تعداد میوه‌ها (به‌خصوص میوه‌های درجه يك) نسبت به گیاهانی شد که آلوده بودند، اما کود سیلیسیمی دریافت نکرده بودند. نکته جالب توجه این است که گیاهان آلوده‌ای که سیلیس دریافت کرده بودند به اندازه گیاهان سالم، تولید محصول داشتند. به نظر می‌رسد که سیلیس در حضور پاتوژن‌ها موجب بهبود سلامت و افزایش تولید می‌شود. در مورد پاتوژن‌های ریشه از جمله پیتیوم‌آفانیدرماتوم نیز نتایج مشابهی به دست آمده است.
مکانیسم‌های عمل سیلیسیم
سیلیسیم برداشت شده توسط گیاهان در فضاهای آپوپلاستی به ویژه دیواره سلول‌های اپیدرمی تجمع پیدا می‌کند. این مشاهدات محققان را به فکر واداشت که سیلیسیم از طریق جلوگیری فیزیکی از ورود لوله تندشی قارچ (Germ Tube) به داخل سلول‌های اپیدرم، مانع بروز بیماری‌های قارچی می‌شود. هرچند محققان بعدی دریافتند که فقط کرک‌های اپیدرمی خیار تمایل به سیلیکاته شدن دارند.
براساس مشاهدات جدید، سیلیسیم اطراف هیف قارچ تجمع پیدا کرده و باعث محدود شدن عوامل بیماری‌زا در داخل سلول‌های آلوده گیاهی می‌شوند.
یکی از راه‌های دفاع طبیعی گیاهان در مقابل بیماری‌ها، تجمع مواد فنلی و کیتینی در داخل سلول‌های گیاهی است. در گیاهانی که سیلیسیم دریافت کرده‌اند، تجمع مواد فنلی و کیتین بسیار سریع‌تر و بیشتر صورت می‌گیرد و نفوذ هیف قارچ در سلول‌هایی که دارای تجمع زیاد مواد فنلی بودند، به شدت با مشکل مواجه شده بود.
واضح است که کودهای سیلیسیمی علاوه بر افزایش استحکام سلول‌های اپیدرمی، از طریق تحریک سیستم دفاعی گیاه نیز می‌توانند حساسیت نسبت به بیماری‌ها را کاهش دهند.
نقش سیلیسیم در بهبود آثار ناشی از تنش‌های محیطی
سیلیسیم نشان داده است که علاوه بر جلوگیری از بیماری‌های قارچی میتواند در بهبود آثار ناشی از تنش‌های محیطی نیز نقش مؤثری داشته باشد.
چندین مطالعه نشان داده‌اند که سیلیس میتواند موجب کاهش یا جلوگیری از سمیت منگنز، آهن و آلومینیوم در گیاه شود.
تاثیر سیلیسیم بیشتر بر نحوه توزیع منگنز در برگ است. در سطوح پایین سیلیسیم، منگنز به جای انتشار در گیاه تمایل دارد، در نقاطی از برگ تجمع بیش از حد پیدا کرده و به حد سمیت برسد با تأمین مقادیر کافی سیلیسیم این اتفاق رخ نخواهد داد.
سیلیسم از طریق کاهش تعرق به واسطه حضور در سلول‌های اپیدرمی و سخت کردن آنها موجب افزایش مقاومت به تنش کم‌آبی نیز می‌شود.
ما هنوز در ابتدای راه برای شناخت نقش سیلیسیم در گیاه هستیم، اما به زودی راه‌های جدیدی برای استفاده از آثار مثبت این عنصر سودمند جهت افزایش سلامت گیاهان پیدا خواهد شد.
روش‌های مختلفی که سیلیس برای افزایش مقاومت گیاهان به سمیت شوری به‌کار می‌گیرد، عبارتند از:
۱- افزایش فعالیت آنزیم های -ATP آز و-PPآز در كلروپلاست.
۲-کاهش سمیت یون سدیم.
3ـ مهار پراکسیداسیون لیپیدها از طریق افزایش فعالیت‌های آنزیمی آنتی‌اکسیدانی.
4ـ کاهش نفوذپذیری یا تراوایی غشا در شرایط تنش خصوصاً سرما‌زدگی و افزایش پایداری آن.
5ـ نسبت پتاسیم به سدیم را افزایش داده و پراکنش یون‌ها را در ریشه و برگ‌های گیاه تغییر می‌دهد.
۶ـ تقسیم یون‌های نمک به درون واکوئل‌ها.
۷ـ کاهش جذب سدیم.
8ـ افزایش جذب پتاسیم.
9ـ کاهش سمیت و آثار منفی شوری.
10ـ تعادل بین عناصر غذایی بهبود می‌بخشد.
11ـ جذب سیلیس توسط گیاهان تحت تنش و استرس شوری
12ـ افزایش فعالیت ریشه
13ـ جلوگیری از تعرق زیاد
14ـ افزایش جذب مواد غذایی
15ـ کاهش تنش اسمزی
نقش سیلیسیم در کاهش خسارت آفات مکنده و برگخوار
سیلیسیم با توجه به مقاومتی که به بافت گیاه می‌دهد و با توجه به تجمع در دیواره سلول باعث می‌شود که حشرات مکنده نتوانند خرطوم خود را به‌راحتی درون بافت گیاهی کرده و شیره گیاه را بمکند. همچنین آفاتی مانند کنه و تریپس امکان فرو بردن استایلت را در قسمت ضخیم و شکننده گیاه نداشته و خسارت بسیار کم می‌شود.
تجارب بسیار ارزنده‌ای در حال حاضر در کشور درخصوص کاربری ترکیبات سیلیسیمی علیه خسارت آفاتی چون پسیل پسته، تریپس پیاز، سفید بالک گلخانه، کنه‌های گردآلود و… وجود دارد.
ترکیبات سیلیسی همچنین با خواص چسبانندگی خود می‌توانند کودها و سمومی که در اختلاط با آنها قرار می‌گیرند را بهتر و بیشتر به سطوح برگ، اندام‌های هوایی و ریشه بچسبانند و تجارب خوبی نیز در این زمینه وجود دارد که عمدتاً برای کنترل آفات مکنده یا گاهی برای کنترل بیماری‌های مهلک ریشه‌ای در درختان میوه یا گیاهان زراعی به‌کار گرفته شده‌اند.
کاربرد محلول‌پاشی یا خاکی سیلیس
سیلیس به خودی خود سمی نیست و امکان تجمع آن با عملیات زراعی در خاک به‌وجود نمی‌آید. به‌طور کلی سیلیس از طریق ریشه بیشتر و مؤثرتر از برگ‌ها جذب می‌شود؛ چرا که جذب برگی در برخی از گیاهان ممکن است به‌خوبی صورت نگیرد.
قابلیت دسترسی سیلیس در خاک به میزان مواد آلی و مواد معدنی موجود در خاک بستگی دارد. خاک‌های دارای مقادیر بالای مواد آلی معمولاً میزان سیلیس قابل دسترس بیشتری در محلول خاک دارند.
در برخی موارد محلول‌پاشی سیلیس در برابر مبارزه با بیماری سفیدک پودری بسیار مؤثر است؛ زیرا که روی قارچ عامل بیماری اثر مستقیم دارد. محلول‌پاشی سیلیس میتواند تا میزان 60 درصد نسبت به کاربرد آن در آب آبیاری بیماری سفیدک پودری را بیشتر کاهش دهد.
در محلول‌پاشی با سیلیس باید دقت کافی داشت و از اختلاط آن با ترکیبات دارای بور خودداری کرد؛ زیرا به دلیل خاصیت سورفکتانتی موجود در آن موجب افزایش جذب بور آزاد توسط گیاه می شود. در صورت نیاز به مخلوط کردن با عناصر یا ترکیبات دیگر بهتر است به‌طور آزمایشی جهت جلوگیری و تشخیص خسارات احتمالی و محلول‌پاشی شود.
محصول شيلد، ترکیبی است که ضمن داشتن مزایای فوق، با برخورداری از فناوري جذب سریع، افزایش اندازه میوه، بهبود رنگ و افزایش میزان عملکرد در واحد سطح را برای کشاورزان به ارمغان می‌آورد.
شیلد سرشار از سیلیسیم و پتاسیم است که در خود 25 درصد سیلیسم و 13 درصد پتاسیم جای داده است.
مزایای شیلد :
- محصولی توانمند از دانشمندان توانمند علم تغذیه در کشور عزیزمان ایران.
افزاینده بی‌نظیر مقاومت به بیماری‌ها از طریق مکانیزم‌های مختلف از جمله کاهش میزان نفوذ، کاهش رشد قارچ و جذب مواد غذایی سلول از طریق خاصیت فانجی‌استاتیک، افزایش تولید و تمرکز ترکیبات فنلی از بین برنده عوامل بیمارگر در گیاه، خصوصا در اندام‌هایی که مقادیری از آلودگی در آنها توسط سیستم‌های ایمنی گیاه تشخیص داده شده است ، آفات مکنده، تریپس‌ها، کنه‌ها و تنش‌های محیطی همچون خشکی، شوری، گرما و سرما.
کاهنده مسمومیت احتمالی فلزاتی چون آلومینیوم و عناصر سنگین مانند جیوه، کادمیوم، سرب و آرسنیک در گیاه از طریق رسوب بی‌بازگشت این عناصر در خاک.
- افزاینده میزان جذب و انتقال مواد غذایی از جمله کلسیم در گیاه.
- کاهنده بروز ناسازگاری بین فسفر و روی در بافت‌های گیاهی.
- افزاینده ضخامت برگ، وزن خشک و باردهی در کشت‌هایی چون یونجه، شبدر و گیاهان علوفه‌ای دیگر. شیلد همچنین قابلیت برداشت گیاهان علوفه‌ای بلند مانند ذرت علوفه‌ای و سودانگراس را با دستگاه‌های مکانیزه مانند چاپر بالا برده و بازده سیلویی این محصولات را افزایش می‌دهد.
- شیلد با افزایش میزان تراکم کلروفیل در گیاهان باعث افزایش ظرفیت فتوسنتزی گیاه، افزایش تولید و ذخیره‌سازی قندها و در نهایت رشد بهتر و تولید بیشتر در محصولات زراعی و درختان میوه مي‌شود.
- سیلیسیم ویژه مورد استفاده قرار گرفته در فرمولاسیون شیلد، با افزایش فعالیت و کار آیی پمپ سلولی H-ATP-Aseمنجر به بهبود عملکرد پمپ حیاتی سلول یعنی پمپ سدیم-پتاسیم شده و با تزریق هیدروژن به فضای بیرون از سلول، جذب پتاسیم جهت کاهش خسارت‌های ناشی از وفور سدیم در سلول را تسهیل می‌كند. این پمپ در شرایط تنش خشکی و گرما نقش فراوانی در افزایش شانس زنده‌مانی و رشد در گیاه دارد.