矽是接合植物細胞的重要元素,一旦進入植物體內沉澱後便不會再移動,所以瞭解如何在整個作物成長週期內持續補充矽肥相當重要。適當地補充矽能夠增進作物成長、總體產量和作物健康。

矽對作物的功能:

  • 提高光合作用效率
  • 增加作物的果實大小、風味與糖度。
  • 降低鋁、鈉、錳和鐵元素過量所帶來的負面影響。
  • 調節作物對氮燐鉀等不同營養的平衡吸收,強化鈣、鎂的吸收和利用。
  • 改善授粉並增加花粉產量。
  • 增厚植物的細胞壁外牆,使莖葉更強壯,抗倒伏。
  • 同時提高作物的抗逆性與抗病蟲害能力。
  • 減少儲藏和運送過程的鮮重量損失。

 

矽是什麼?

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矽是地殼中含量僅次於氧的第二常見的元素,約占地殼組成27.7%。以沙子(二氧化矽),或更常見的片狀矽酸鹽型式存在,地殼裡有千百種矽的化合物型態,由矽、氧、各種礦物質或金屬元素組合而成。矽由岩石風化而進入土壤中,以正矽酸型態(mono-silicic acid)被植物吸收。
地下水中可含有400ppm的矽酸。土壤栽培出的作物組織採樣當中矽可占幹重的10%,在有些情形下,矽所占的百分比可和鈣、鎂和燐相當,有些草本植物所含的矽甚至比其他任何礦物質來的高。植物含矽量的順序是:穀類作物>牧草>蔬菜>果樹>豆科。

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雖然在植物的細胞組織含有如此多的矽,但是矽卻不被主流視作植物生長所需的必要元素,連是否該被納入巨量元素都仍有爭議。

 

植物如何利用矽?

植物以正矽酸(monosilicic acid)的形式吸收矽,水耕最常使用的添加形態是矽酸鉀Potassium Silicate (K2O3Si)。矽在被根系攝取後會被運送到植物體需要的部位,然後便會永久沈澱下來成為水合二氧化矽(SiO2•nH2O)儲存細胞之間的水分子,或是單一細胞壁內的無水矽酸。
矽對於植物細胞的作用就像是粘合磚塊之間的灰泥,可增加植物的結構完整性,使莖與分枝更粗壯,葉面更綠更強韌。

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添加矽的好處
改善植物細胞的發展—增加細胞壁內矽二氧化矽的沈澱儲量,有助於植物組成二氧化矽與纖維素的天然架構,可讓植株生長更快速且強韌。

平衡元素吸收比例—
矽能夠對幾種巨量及微量元素的攝取吸收有正面的效用。矽可以提高鋅的攝取與氮的利用率,平衡燐的攝取,避免燐的過量造成毒害風險。

避免植物吸收過量金屬元素產生毒害—
矽會在根區保護作物,避免因過度攝取鋁、鈉、錳和鐵元素所造成的負面影響,雖然這些元素也是生長必需的成分,但過量亦可能產生毒害,同時降低收成。

保持細胞的完整與植株強健—
沉積在細胞組織中的矽會增加植株的結構完整性,幫助植物抵抗在乾旱和極熱期間出現的木質部和韌皮部壓縮。強健的木質部會形成更堅硬厚實的葉子,以便更好的攔截光線。粗壯的莖與分枝意味著水份和營養能更容易被攝取和蒸散,也給予植物本身足夠的結構強度,較粗的分枝能夠負擔更多的重量,而不需要額外的支架輔助。所以理論上矽可以讓植物長得更大、速度更快。

增加植物抗病蟲害能力—
矽能使沉澱在作物體內使表皮細胞壁加厚,讓病原體很難穿透,增強了植物對病蟲害的抵抗能力。當植物體受到如白粉病或腐黴等病原體的攻擊時,植物會將矽運輸沉積到受攻擊的區域。這刺激了防止感染過程的抗真菌類黃酮的產生。矽沉積在表皮細胞和根部的內皮層中形成中了防止真菌和線蟲攻擊的堅韌物理屏障。
增加作物整體重量與體積—
減少儲藏和運送過程的鮮重量損失。沉澱在植物組織表皮的矽能降低採收後的水份流失。

 

添加方式

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矽一旦進入植物體內沉澱後便不會再移動,所以需要在整個作物成長週期裡持續補充矽。
在一般的濃縮養液和促進開根開花的配方裡都不會包含矽,矽要在pH 7.0以上才能保持可溶性,如果直接加進一般的水耕用的濃縮養液(通常pH在5.5~6.5)裡,矽會與其它元素產生反應,可能造成缺素的症狀。
養液若在7.0以下的話建議以葉面噴灑的方式使用矽酸鹽的添加劑溶液。如果養液水槽的ph在6.0~7.0我們可以在稀釋調配好的養液裡混和少量的矽,直接添加到植物的根系區。但最好的方法還是獨立添加,別與基礎的NPK弱酸性養液混合,避免元素間的交互化學反應,以達到最佳的添加效果。

 

缺少矽的症狀

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和充分供應矽的環境相比,當植物生長在缺少矽的環境下,植物的強韌度將會比較脆弱。

  • l 莖和根部容易被折斷,因為強韌度較差、細胞整體結構不完整
  • l 較容易被病菌和害蟲傷害
  • l 根部較容易受到有害金屬元素的影響

 

References:
Several articles discuss the importance of Si as a supplemental nutrient. Among those reviewed for this article:
Dr. Mary Provance Bowley, Ph.D, Silicon’s Beneficial Effects in Greenhouse Production: March 2015;
Sonali Jana and Byoung Ryong Jeong; Silicon: the most under appreciated Element in Horticulture Crops; Trends in Horticulture Research; 2014.

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