เนื่องด้วยบทบาทที่เกี่ยวข้องกับซิลิคอนเริ่มมีบทบาทเพิ่มมากขึ้นในวงการเกษตรในบ้านเรามีการใช้กลุ่มของหินแร่เขาไฟที่มีองค์ประกอบของแร่ธาตุซิลิกอนหรือซิลิก้า ที่อยู่ในในรูปที่ละลายน้ำ(monosilisicacid)ได้นำไปใช้ในพืชไร่ไม้ผล ไม้ยืนต้น ปาล์ม ยางอีกทั้งยังมีการนำไปใช้ในสัตว์น้ำอย่างเช่นปลากัด ปลาคาร์บเพื่อเสริมสร้างให้สีสันสวยสดงดงาม เกร็ดมีความแข็งแรง นอกนั้นยังมีการนำ ซิลิคอนที่อยู่ในรูปของหินแร่ภูเขาไฟ ที่ชื่อว่า สเม็คไทต์, ไคลน็อพติโลไลท์นำไปคลุกผสมกับอาหารสัตว์เพียง 3 เปอร์เซ็นต์เพื่อช่วยจับอฟลาท๊อกซินที่ติดค้างในอาหารสัตว์(ศุภสิทธิ์ ปัททุม, 2542. ผลของการผสมซีโอไลท์ในอาหารไก่กระทงเพื่อเป็นท็อกซินไบเดอร์:มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์) และบทบาทในด้านอื่นๆ อีกค่อนข้างมากและในวันนี้จึงอยากให้ท่านสมาชิกและผู้ที่สนใจเกี่ยวกับซิลิคอนอีกแง่มุมหนึ่งที่เกี่ยวกับแร่ธาตุหรือสารอาหารพืชโดยท่าน รศ.ดร.ยงยุทธ์ โอสถสภา ดังนี้

ธาตุซิลิคอน Silicon

โดย รศ.ดร.ยงยุทธ์ โอสถสภา

ธาตุเสริมประโยชน์(Beneficial mineral elements) หมายถึง ธาตุที่ช่วยกระตุ้น (stimulate)การเจริญเติบโตของพืชแต่

1)มิใช่ธาตุอาหารที่จำเป็นต่อพืชตามคำนิยามที่ได้กล่าวแล้วในบทที่ 1หรือ

2)เป็นเพียงธาตุอาหารที่จำเป็นต่อพืชบางชนิด ธาตุที่จัดเป็นธาตุเสริมประโยชน์ ได้แก่ซิลิคอน โซเดียม โคบอลต์ ซีลีเนียม และอลูมิเนียมสำหรับพืชบางชนิดที่ต้องการธาตุดังกล่าวธาตุใดธาตุหนึ่งอย่างแท้จริงก็ถือว่าธาตุนั้นเป็นธาตุอาหารจุลภาคเฉพาะพืชในอนาคตเชื่อว่าจำนวนธาตุอาหารจุลภาคจะเพิ่มขึ้นในขณะที่จำนวนธาตุเสริมประโยชน์จะลดลงเนื่องจากการพัฒนาในสามด้านต่อไปนี้คือ 1)เทคนิคการขจัดสิ่งเจือปนในวัสดุทดลองเช่น สารเคมี น้ำ และภาชนะปลูกพืช 2) เคมีวิเคราะห์เพื่อให้ทราบชนิดและปริมาณของธาตุที่เจือปนในวัสดุหรือมีในเนื้อเยื่อพืช และ 3)ชีวเคมี เพื่อเพิ่มความกระจ่างในเรื่องบทบาทของธาตุต่าง ๆ ในเมแทบอลิซึมของพืช

1. ซิลิคอน

1.1ซิลิคอนในดิน

แม้ซิลิคอน (silicon) จะเป็นธาตุซึ่งมีมากที่สุดในชั้นผิวโลกแต่ปริมาณที่ละลายได้และอยู่ในสารละลายดินมีเพียงเล็กน้อยรูปของธาตุนี้ในสารละลายดินส่วนมาก คือ กรดโมโนซิลิซิก [monosilicic acid, Si(OH)₄] สภาพละลายได้ของกรดดังกล่าวในน้ำ (25 ^OC) ประมาณ 2 มิลลิโมลาร์ หรือ 56 มิลลิกรัม Si ต่อ 3.5-4.0 มิลลิกรัม) หากมีค่าเกิน 56มิลลิกรัม Si/ลิตร ถือว่าเป็นสารละลายอิ่มตัวอย่างยิ่งหรือกรดดังกล่าวเริ่มตัวกันเป็นพอลิเมอร์ความเข้มขันของกรดซิลิซิกในสารละลายดินอาจลดลงเนื่องจากสาเหตุ 2 ประการคือ 1)พีเอชของดินสูงกว่า 7 และ 2) เมื่อมีเซสควิออกไซด์ (sesquioxides) ในดินมากเป็นเหตุให้เกิดการดูดซับแอนไอออนสูง ซึ่งพบมากในดินเขตร้อน (Marschner,1995)

กรดซิลิซิก มีความคล้ายคลึงกับกรดบอริก [B(OH0₃] หลายประการเช่น 1) เป็นกรดอ่อน 2)ทำปฏิกิริยากับเพกทินและพอลิฟินอลในผนังเซลล์ได้ดี 3) ส่วนใหญ่อยู่ในผนังเซลล์อย่างไรก็ตามซิลิคอนเป็นธาตุอาหารที่จำเป็นสำหรับพืชบางชนิดและมีผลด้านเสริมประโยชน์แก่พืชส่วนมากในบางสถานการณ์ (Epstein, 1994)

1.2การดูดของราก ความเข้มข้นและการกระจายในพืช

พืชชั้นสูงดูดซิลิคอนจากดินมาใช้ได้มากน้อยแตกต่างกันอาจแบ่งพืชออกเป็นสามกลุ่มโดยพิจารณาความเข้มข้นของซิลิคอนในส่วนเหนือดิน(%SiO₂ คิดจากน้ำหนักแห้ง) ดังนี้ 1) พืชที่มีซิลิคอนสูงเป็นพืชในวงศ์ Cyperaceae เช่น Equisetumarvense และพืชในวงศ์ Gramineae ซึ่งอยู่ในดินน้ำขังเช่น ข้าวมี 10-15%SiO₂ 2) พืชที่มีซิลิคอนปานกลางเป็นพืชวงศ์ Gramineae ซึ่งอยู่ในดินไร่ เช่น อ้อยกับธัญพืชส่วนมากและพืชใบเลี้ยงคู่บางชนิด มี 1-3%SiO₂ และ 3) พืชที่มีซิลิคอนต่ำ เป็นพืชใบเลี้ยงคู่ส่วนมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งพืชตระกูลถั่วมีน้อยกว่า 0.5%SiO₂ นอกจากนี้ยังอาจจำแนกพืชออกได้เป็นสองกลุ่ม คือพืชสะสมซิลิคอน (siliconaccumulators) กับพืชไม่สะสมซิลิคอน (siliconnonaccumulators) โดยถือเกณฑ์ดังนี้คือ 1) พืชสะสมดูดซิลิคอนมากกว่าที่มากับน้ำซึ่งพืชดูดได้ แสดงว่ากลไกการดูดเป็นแบบแอกทีฟ และ 2) พืชไม่สะสมดูดซิลิคอนเท่ากับหรือน้อยกว่าที่มากับน้ำซึ่งพืชดูดได้ตารางที่ 10.1 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างชนิดพืชความเข้มข้นของซิลิคอนในเนื้อเยื่อและการดูดซิลิคอน โดยเสนอข้อมูลความเข้มข้นของธาตุในพืชจากการวัดจริงและการคำนวณค่าจากการคำนวณ คือปริมาณธาตุที่ละลายน้ำและสะสมในพืชในสัดส่วนเดียวกับทีพืชดูดน้ำมาใช้สำหรับข้าวไม่ว่าซิลิคอนในสารละลายภายนอกจะต่ำหรือสูงก็สะสมได้มากแสดงว่ากลไกการดูดธาตุนี้ส่วนหนึ่งเป็นแบบแอกทีฟ (Takahashi and Miyake,1977)

ตารางที่ 10.1ความเข้มข้นของซิลิคอนในส่วนเหนือดินจากการ วัดและคำนวณเมื่อปลูกพืชในสารละลายธาตุอาหารที่มีความเข้มข้นของซิลิคอนแตกต่างกัน

*ถือว่าไม่มีการคัดเลือกไอออนเมื่อปริมาณการดูดของรากเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณที่มาสุ่รากด้วยการไหลแบบกลุ่มก้อน(mass flow)

ที่มา : Vorm (1980)

การดูดการเคลื่อนย้าย และการสะสมซิลิคอนของพืชแต่ละชนิดแตกต่างกันดังนี้

1) ถั่วเหลืองซึ่งเป็นพืชที่ไม่สะสมซิลิคอนเมื่อความเข้มข้นของธาตุนี้ในสารละลายธาตุอาหารสูงการดูดและการเคลื่อนย้ายเข้าสู่ไซเลมเวสเซลมิได้เพิ่มเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นดังกล่าวแสดงว่ามีกลไกบางอย่างทำหน้าที่ขับซิลิคอนออกจากรากบ้าง (Vorm, 1980)

2)อัตราการดูดซิลิคอนของรากข้าวสาลีมีความสัมพันธ์กับอัตราการคายน้ำดังนั้นจึงอาจใช้ค่าความเข้มข้นของธาตุนี้ในส่วนเหนือดินเป็นพารามิเตอร์สำหรับคำนวณประสิทธิภาพการใช้น้ำของพืชได้ทางหนึ่งอย่างก็ไรก็ตามต้องตระหนักด้วยว่าอัตราการดูดซิลิคอนรวมทั้งโบรอนของพืชต่างพันธุ์ก็มีความแตกต่างกัน(Nable et al., 1990)

3) พืชสะสมซิลิคอนเช่น ข้าวและพืชชนิดอื่นๆมีอัตราการดูดธาตุนี้ที่สัมพันธ์กับเมแทบอลิซึมของรากแต่ไม่เกี่ยวข้องกับอัตราการคายน้ำการเคลื่อนย้ายไอออนในรากข้าวฟ่างซึ่งเป็นพืชในกลุ่มนี้จะใช้กักซิลิคอนเอาไว้และสะสมมากเป็นพิเศษที่ผนังเซลล์ด้านใน ส่วนปลายรากจะมีธาตุนี้มากกว่าโคนรากจึงเชื่อว่าการสะสมซิลิคอนในผนังเอนโดเดอร์มิสดังกล่าวอาจเป็นกลไกป้องกันมิให้เชื้อโรคล่วงล้ำเข้าไปในสทิลของรากพืช(Hudson and Sangster, 1989)

ซิลิคอนเคลื่อนย้ายจากรากสู่ส่วนเหนือดินทางไซเลมและสะสมอยู่ในผนังของไซเลมเวสเซลค่อนข้างมาก ช่วยให้ไซเลมแข็งแรงและไม่ยุบตัวขณะที่พืชมีอัตราการคายน้ำสูงส่วนปริมาณการสะสมซิลิคอนในแต่ละอวัยวะของส่วนเหนือดินขึ้นอยู่กับอัตราการคายน้ำของอวัยวะนั้นๆโดยสะสมที่อะโพพลาสติของเซลล์และมีมากขึ้นตามอายุของอวัยวะการสะสมจะเกิดขึ้นเสมอตรงปลายทางของกระแสการคายน้ำ ซึ่งได้แก่ 1)ด้านนอกของผนังเซลล์ชั้นผิวใบทั้งด้านบนและล่าง 2) ใบประดับ (bracts) ของดอกหญ้า 3) ขนหรือไตรโคม (trichomes) และ 4)เซลล์ม้วนหรือเซลล์ยนต์ (buliform cells) ของใบพืชตระกูลหญ้าซิลิคอนที่สะสมในพืชอยู่ในรูปซิลิคาอสัณฐาน (amorphous silica, SiO₂.nH₂O)จัดเรียงเป็นชั้นในผนังเซลล์ จึงมีประโยชน์ต่อพืช 2 ประการคือ 1)ลดการคายน้ำผ่านผิวเคลือบคิวทิน (cuticle) และ2) เป็นสิ่งขัดขวางการล่วงล้ำของเชื้อโรคเข้าไปในเซลล์ (balasta et al.1983)

มนตรี บุญจรัส

ชมรมเกษตรปลอดสารพิษ //www.thaigreenagro.com

Create Date : 10 เมษายน 2555
Last Update : 10 เมษายน 2555 7:11:27 น.		0 comments
Counter : 1279 Pageviews.
Share Tweet