Axit ortho-silixic có đáng bổ sung trong thủy canh hay không?

Silicon là chất được ưa chuộng hiện nay và các nhà sản xuất silicon khác nhau đang ráo riết để sản xuất ra sản phẩm thương mại chứa silicon có nhiều hoạt tính sinh học. Ý tưởng này chủ yếu dựa trên kali silicat - hình thức thông dụng nhất của silicon trong thủy canh - có một số vấn đề về việc duy trì khả năng sinh học cao ở mức độ pH sử dụng trong thủy canh và do đó cần nguồn silic ổn định hơn nhằm đáp ứng nhu cầu thực vật. Tuy nhiên, chúng ta cần phải tự hỏi liệu điều này thực sự đúng hay không và có đáng để sử dụng nguồn Si đắt tiền khi bổ sung các sản phẩm silicon cho thực vật hay không. Hôm nay, tôi muốn nói về việc nghiên cứu Si và các sản phẩm silicon ổn định.

Một số nghiên cứu đã chứng minh lợi ích của việc bổ sung silicon. Như đã giải thích trong tài liệu nghiên cứu gần đây từ năm 2015 về vai trò silicon trong thực vật, những lợi ích từ ứng dụng silicon bao gồm tăng quang hợp, tăng đề kháng với stress sinh học cũng như với một số nấm gây bệnh. Rõ ràng, ứng dụng phân bón Silicon ở lá không dẫn đến sự gia tăng lớn ở nồng độ mô trong khi các ứng dụng gốc có xu hướng mang lại lợi ích lớn nhất. Những hình ảnh trên cho thấy một số lợi ích của phương pháp điều trị Si cao (1mm) và thấp (0.1mm) trong điều kiện trồng bí ngòi thủy canh khác nhau. Bài viết này cũng đề cập đến hình thức silicon ổn định và những bằng chứng thiếu khoa học liên quan đến hiệu quả khi so sánh với hình thức silicon truyền thống không ổn định.

Vì vậy, nếu silicon từ kali silicat có thể mang lại những lợi ích thì tại sao chúng ta lại cần một loại silicon khác tốt hơn? Vấn đề với silicat là ở giá trị pH thấp, các ion silicat được thêm proton vào và chuyển đổi thành axit silixic nhưng axit silixic không ổn định và có xu hướng trùng hợp, tạo ra các phân tử có tính sinh học hạn chế. Nếu sử dụng một loại silicon mà không bị vấn đề này thì chúng ta có thể nhận được một số lợi ích. Một vài nghiên cứu ở rau diếp và cà chua cho thấy việc choline làm ổn định axit orthosilicic (ch-OSA) thực sự có thể cải thiện phản ứng thực vật dưới stress Mn và thậm chí đã có nghiên cứu về việc sử dụng ch-OSA nhằm cải thiện tăng trưởng cây giống nhưng lại thiếu kết quả kiểm soát đối với kali silicat vì vậy chúng tôi không biết liệu phản ứng có giống như ứng dụng silicat truyền thống hay không. Đồ họa của một cấu trúc phân tử choline dưới đây cho thấy choline cơ bản là một acid amin beta có khả năng ổn định axit silixic bằng cách bám vào các nguyên tử oxy thông qua các nhóm trimethylamine tích cực, ức chế trùng hợp.

Tuy nhiên, chúng ta biết rằng không phải tất cả các hình thức từ các nguồn silicon ổn định đều làm việc tốt. Ví dụ một nghiên cứu về axit silicic alkyl (một hình thức khác để ổn định silicon) cho thấy rằng việc áp dụng các hợp chất này tạo ra kết quả còn tồi tệ hơn so với nhóm đối chứng không bổ sung silicon. Cây dường như không thích ứng tốt với loại hợp chất ổn định, khi silicon được ổn định bằng sự ra đời của nhóm alkyl đơn giản. Một số hình thức của silic - axit silixic dimethyl - thậm chí còn gây độc cao cho thực vật ở nồng độ thấp.

Đến thời điểm này chưa không có bằng chứng khoa học nào cho thấy các nguồn silicon ổn định như ch-OSA có thể cung cấp nhiều lợi ích hơn khi so sánh với việc sử dụng nguồn silic đơn giản và rẻ hơn như kali silicat ở thực vật bậc cao. Nếu kali silicat được hòa tan với nồng độ thích hợp và đầy đủ thì nó có thể đem lại lợi ích chi phí đáng kể. Các công ty sản xuất ch-OSA và nguồn silicon ổn định tương tự thường nói rằng chúng chứa "silicon sinh học nhiều hơn" và có một số loại silicon phong phú trong dung dịch khi so sánh với kali silicat. Trong khi chưa có bằng chứng xác thực thì chúng ta không nên bỏ ra khoản chi phí phụ này. Các lợi ích về kali silicat đã được chứng minh trong khi sử dụng ch-OSA không được chứng minh là có lợi ích nhiều như những nguồn silicon rẻ này.