Silic: Chất dinh dưỡng thực vật và chất diệt khuẩn

  • 24/04/2019 02:17
  • 545

Silicon được sử dụng trong một số quy trình sinh lý trong thực vật. Dễ thấy nhất và được nghiên cứu kỹ là vai trò của nó trong việc giảm căng thẳng đối với cả stress phi sinh học và stress sinh học. Trong khi các cơ chế phân tử chưa được biết đến, sự bảo vệ này đã được chứng minh ở một số loài thực vật chống lại nhiều loại tác nhân gây căng thẳng. Ngoài căng thẳng, Si cũng đã được chứng minh là tương tác với các kim loại nặng và được cho là đóng vai trò trong cả độc tính và thiếu chất dinh dưỡng. Si được biết là có liên quan đến con đường oxy phản ứng (ROS) và chịu trách nhiệm cho hiện tượng mồi nơi thực vật nhạy cảm hơn với căng thẳng, cho phép chúng phản ứng nhanh hơn. Silic dinh dưỡng thực vật.

Biên tập viên Lưu ý: Wendy Zellner đã trình bày chuyên sâu về silicon và sử dụng nó như một chất diệt khuẩn trong cây rau tại Hội nghị & Triển lãm Biocontrols USA West 2017. Để kiếm thêm về Hội nghị & Triển lãm Biocontrols và các sự kiện sắp tới, hãy truy cập BiocontrolsConference.com.

Wendy L. Zellner, Tiến sĩ, là nhà sinh lý học thực vật nghiên cứu tại USDA-ARS

Silic được sử dụng trong một số quy trình sinh lý trong thực vật. Dễ thấy nhất và được nghiên cứu kỹ là vai trò của nó trong việc giảm căng thẳng đối với cả stress phi sinh học và stress sinh học. Trong khi các cơ chế phân tử chưa được biết đến, sự bảo vệ này đã được chứng minh ở một số loài thực vật chống lại nhiều loại tác nhân gây căng thẳng. Ngoài căng thẳng, Si cũng đã được chứng minh là tương tác với các kim loại nặng và được cho là đóng vai trò trong cả độc tính và thiếu chất dinh dưỡng. Si được biết là có liên quan đến con đường oxy phản ứng (ROS) và chịu trách nhiệm cho hiện tượng mồi nơi thực vật nhạy cảm hơn với căng thẳng, cho phép chúng phản ứng nhanh hơn. Si cũng đã được liên quan đến con đường phát triển, nhưng điều này thậm chí còn ít được hiểu.

Si đã làm giảm tác dụng tăng trưởng bất lợi do căng thẳng phi sinh học như nhiệt độ, hạn hán, nhiễm mặn và mất cân bằng dinh dưỡng. Trong Hình 1 là một ví dụ về căng thẳng hạn hán trong đó Impatiens New Guinea được xử lý bằng Si (màu đỏ) đã phục hồi sau khi khô nghiêm trọng sớm hơn các nhà máy đối chứng như được thấy dưới đây trong màu xanh. Ngoài ra, Si được biết là bảo vệ thực vật khỏi một số mầm bệnh, làm giảm cả sự khởi phát và lây lan của các sinh vật này.

Hình 1

Hình 1 cũng cho thấy một ví dụ về cây thuốc lá được trồng với lượng Si thấp hoặc trung bình và bị nhiễm vi rút ringpot thuốc lá. Cây được xử lý bằng Si đã làm giảm sự lây lan của các triệu chứng virut cũng như sự chậm trễ trong việc xuất hiện các triệu chứng, so với đối chứng.

Si có khả năng bảo vệ thực vật thông qua cả phương tiện vật lý và hóa học. Về mặt vật lý, Si giúp củng cố thành tế bào và có mặt trong các lớp bảo vệ, chẳng hạn như vảy trên bề mặt mô biểu bì. Sự dày lên này bảo vệ rễ và cho phép thực vật xử lý tốt hơn các điều kiện môi trường bất lợi.

Phản ứng hóa học được tăng cường bởi Si bao gồm cả việc tạo ra con đường oxy phản ứng và sản xuất các hợp chất phenolic. ROS chịu trách nhiệm cho phản ứng siêu nhạy cảm dẫn đến hoại tử trong thực vật và là một phần của con đường phòng thủ bẩm sinh, tạo ra sự bảo vệ chống lại một loạt các bệnh nhiễm trùng. Con đường Phenolic bảo vệ thực vật chống lại cả căng thẳng môi trường và mầm bệnh thông qua việc sản xuất các hợp chất phòng vệ.

Silic như côn trùng kiểm soát

Các nhà nghiên cứu khác cũng có một số ví dụ thú vị về cách Si hoạt động như một chất diệt khuẩn, làm giảm cả côn trùng ăn cỏ và nhiễm mầm bệnh. Nhiều nghiên cứu đang bắt đầu xuất hiện cho thấy Si làm giảm áp lực côn trùng. Các nghiên cứu được thực hiện bởi Goussain và các đồng nghiệp (Neotropical Entomology, 2005) trên lúa mì đã chỉ ra rằng việc xử lý thực vật bằng Si làm giảm khả năng rệp tạo ra trứng dẫn đến số lượng con đẻ ra thấp hơn. Họ đã quan sát thấy những loài côn trùng này cũng làm giảm các giọt mật ong và tin rằng Si có ảnh hưởng đến việc ăn nhựa cây, trái ngược với rào cản vật lý đơn giản đối với sự xâm nhập của cá tầm. Trên dưa chuột, Correa và các đồng nghiệp (Neotropical Entomology, 2005) đã phát hiện ra rằng phương pháp điều trị Si qua lá cũng đã được chứng minh là làm giảm tỷ lệ mắc bệnh của loài bướm trắng. Và có một số nghiên cứu đã được Certis USA thực hiện với Sil-Matrix, một loại silicat kali áp dụng trên lá, cho thấy sự giảm các loài côn trùng khác nhau, bao gồm cả nhện nhện trên dâu tây, ve đỏ táo châu Âu và rệp xanh.

Kiểm soát bệnh và kiểm soát bệnh

Si không chỉ làm giảm áp lực côn trùng mà còn có tác dụng rõ rệt hơn đối với mầm bệnh nấm. Phần lớn các nghiên cứu tập trung vào việc giảm Si trong mầm bệnh nấm, vì nó dễ dàng được quan sát. Điều quan trọng cần lưu ý là Si KHÔNG bảo vệ chống lại mọi căng thẳng mọi lúc. Phản ứng có thể rất khác nhau và phụ thuộc vào cả điều kiện môi trường và các loài thực vật. Đây là lý do tại sao Si đã cho thấy sự bảo vệ và không có tác dụng chống lại một số mầm bệnh này, bao gồm cả phấn trắng, gỉ lá cà phê và rỉ sét đậu tương châu Á.

Si áp dụng trên lá có thể làm giảm tỷ lệ mầm bệnh nấm thông qua cả phản ứng vật lý và hóa học. Khi Si trên lá được áp dụng, khi nó khô, nó sẽ trùng hợp để tạo thành một lớp Si vô định hình trên đỉnh của lớp biểu bì. Khi Si được phun, một số vật liệu cũng có thể chảy ra khỏi môi trường và được đưa vào cây qua rễ và được vận chuyển đến chồi, nơi nó có thể đóng vai trò trong con đường phòng thủ của cây. Khi bào tử nấm di chuyển trong không khí và hạ cánh trên bề mặt của lá, cấu trúc của nó được cho là dễ dàng xâm nhập vào một cây không được xử lý so với Si được xử lý. Vì phải mất các cấu trúc này lâu hơn để thâm nhập, điều này giúp giảm áp lực bệnh cho cây. Ngoài ra, một khi nấm có thể xâm nhập, ở những cây không được xử lý, nó có thể nhanh chóng phát triển và lan rộng trong môi trường giàu dinh dưỡng, trong khi đó, cây được xử lý bằng Si có khả năng nhanh chóng tạo ra các hợp chất phòng vệ, như phenolics, làm giảm thêm sự phát triển và lan rộng của nấm.

Thời gian đáp ứng nhanh hơn này được gọi là mồi. Hình 2 cho thấy một ví dụ về mồi trong cà chua bị nhiễm Xanthomonas gardennerii.

Hình 2

Cả hai cây đều được tiêm cùng nồng độ vi khuẩn và cây được xử lý Si ở bên phải phản ứng nhanh hơn với vi khuẩn, cho thấy hoại tử và nhiễm clo tăng cường, so với cây đối chứng. Bằng cách đáp ứng nhanh hơn với nhiễm trùng, thực vật có thể làm giảm sự lây lan của bệnh cả trong mô cũng như các cây lân cận.

Các hình thức sản phẩm cần xem xét

Bằng cách giảm bệnh tật và căng thẳng, sửa đổi Si dẫn đến các nhà máy khỏe mạnh hơn với năng suất tốt hơn, so với các đối tác thiếu Si của họ. Vì vậy, những sản phẩm có sẵn để phù hợp với nhu cầu hiện tại của bạn?

Có thể đáng ngạc nhiên khi biết rằng có một số sản phẩm trên thị trường cung cấp Si cho các nhà máy thông qua cả ứng dụng sửa đổi đất và trên lá. Các sản phẩm rắn bao gồm xỉ thép tái chế, wollastonite khai thác và ignimbrite, thủy tinh tái chế và vật liệu từ thực vật như vỏ gạo và than sinh học được sản xuất từ ​​vỏ gạo được khí hóa. Những sản phẩm rắn này có xu hướng được tích hợp vào môi trường và cho phép giải phóng axit silicic chậm hơn cho cây trồng. Các sản phẩm lỏng được sử dụng cho các phương pháp ứng dụng trên lá hoặc làm ướt hoặc phụ gia cho các hệ thống thủy canh hoặc aeroponic và bao gồm kali, canxi và natri silicat. Cả hai sản phẩm lỏng và rắn đều được dán nhãn cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau, bao gồm các chất bón vôi thay thế, phân bón, chất kích thích sinh học và chất diệt khuẩn. Vì bây giờ chúng ta biết rằng Si có nhiều vai trò trong thực vật, không có gì đáng ngạc nhiên khi nó phù hợp với tất cả các loại này. Sản phẩm được dán nhãn dựa trên yêu cầu được liệt kê. Điều này có nghĩa là các sản phẩm Si được dán nhãn là chất diệt khuẩn đã được thử nghiệm để giảm côn trùng và / hoặc các mầm bệnh khác. Các sản phẩm ứng dụng chất lỏng có xu hướng có phản ứng nhanh hơn so với sửa đổi rắn, có xu hướng thay đổi thời gian đáp ứng tùy thuộc vào thành phần vật liệu và diện tích bề mặt.

Mẹo xử lý và ứng dụng silicon

Với sự biến đổi rộng rãi trong các sản phẩm này, như với bất kỳ tài liệu nào, việc đọc và làm theo tất cả các hướng dẫn được dán nhãn là vô cùng quan trọng.

Mặc dù các biện pháp phòng ngừa là cần thiết cho nhiều sản phẩm này, nhưng chúng có xu hướng gây ra ít rủi ro hơn các thuốc thử hóa học thay thế. Các sản phẩm silicon được dán nhãn cho chế phẩm sinh học có nguy cơ gây kích ứng mắt, da và hô hấp và cần có PPE thích hợp để sử dụng, bao gồm găng tay, kính bảo hộ và mặt nạ chống bụi (đối với các sản phẩm rắn có thể hít phải). Các silicat kali đậm đặc có độ pH cao và cũng như nhiều loại thuốc trừ sâu, pha loãng vật liệu đậm đặc có nguy cơ phơi nhiễm cao nhất.

Khi trộn silicat lỏng vào dung dịch, có thể có một số phản ứng bất lợi. Để bắt đầu, các dung dịch silicon đậm đặc này có khả năng tạo gel ở pH 6.0. Nếu phạm vi pH mục tiêu của bạn thấp hơn 6 thì nên chuyển qua pH 6 càng nhanh càng tốt để tránh phản ứng này. Một số nguồn nước nhạy cảm hơn với khí hậu và những nguồn chứa Ca hoặc Mg cao hơn có thể thấy hiệu ứng này xảy ra nhanh hơn. Một khi các gel vật chất, không thể đình chỉ trở lại vào giải pháp. Một vấn đề khác có thể xảy ra là việc bổ sung silicat hòa tan vào dung dịch dinh dưỡng đã trộn sẵn, trong đó pH cao có thể làm kết tủa các chất dinh dưỡng trong dung dịch. Pha loãng vật liệu và giảm độ pH trước khi trộn có thể giúp tránh vấn đề này. Như với tất cả các sản phẩm, đảm bảo nói chuyện với đại diện bán hàng của bạn. để xác định làm thế nào để tránh những vấn đề tiềm năng này.

Một hiệu ứng khác mà bạn có thể thấy khi bắt đầu sử dụng những sản phẩm này là những phản ứng ngoài ý muốn trong cây. Nên sử dụng silicat dạng lỏng, dạng lá, được phun ở nồng độ 600-1500 ppm. Nghiên cứu của tôi làm việc với Si được áp dụng như các phương tiện truyền thông ở nồng độ dưới 50 ppm, vì axit silicic bắt đầu trùng hợp khoảng 58 ppm (hoặc 2,7 mM), làm giảm lượng Si có sẵn để hấp thu. Biểu đồ này là đại diện cho lượng Si có sẵn cho sự hấp thụ của cây khi nồng độ Si tăng. Chúng tôi thấy rằng khi nồng độ tăng lên trên 58 ppm, thì có ít Si hơn cho cây, do đó hiệu ứng mồi và các biện pháp phòng vệ Si bên trong khác mà chúng tôi đã thảo luận trước đó bị ức chế, vì bạn đang giảm nồng độ Si trong cây. Ngoài ra, những nồng độ cao của Si trùng hợp trong môi trường tăng trưởng cũng có thể bắt đầu loại bỏ các vi chất dinh dưỡng khác như đồng, mangan, molypden và kẽm.

Sự thải sắt của các vi chất dinh dưỡng này có thể dẫn đến các triệu chứng thiếu hụt ở các cây nhạy cảm hoặc hệ thống cây trồng. Trong một nghiên cứu của Kamenidou và Cavins (HortScience, 2008), họ đã báo cáo rằng Si gây ra dị tật ở lá hướng dương và cảnh báo độc tính của nó đối với một số cây. Các nhà nghiên cứu đã bổ sung 100-200 mM Si vào phương tiện truyền thông có khả năng gây thiếu hụt kẽm trong hoa hướng dương dẫn đến phát hiện của họ. Báo cáo về cháy lá trên cây cũng đã được báo cáo và điều này có thể là do ảnh hưởng của muối trên lá. Như với bất kỳ sửa đổi hoặc sinh học mới, các nhà máy nên được thử nghiệm để xác định liều ứng dụng. Đối với các nhà máy nhạy cảm, việc giảm nồng độ của chất diệt khuẩn hoặc tăng thêm vi chất dinh dưỡng có thể giúp chống lại các tác động này.

Tóm lại, Si là một chất dinh dưỡng thực vật quan trọng cho tất cả các loại cây. Si có một vai trò cụ thể trong các phản ứng căng thẳng và thực vật thiếu Si sẽ không đáp ứng tốt với căng thẳng như thực vật ăn Si. Cả Si trên lá và đất áp dụng đều cho thấy lợi ích đối với stress ở nhiều loài thực vật và điều quan trọng là phải hiểu hệ thống cây trồng của bạn và cách kết hợp tốt nhất các sản phẩm để có được lợi ích cao nhất.

By Wendy Zellner - 03-04-2017

Tham khảo: https://www.growingproduce.com/vegetables/silicon-plant-nutrient-and-biocontrol-agent/