Silikon, silika, silikaat of silikoon Wat het ek nodig?

Chantal Forssman

Deur Hennie du Plessis
M-Tech Agric, BASOS, A0653
Besigheidsbestuurder: Plantvoeding
Laeveld Agrochem

Silikon is deesdae die nuwe gonswoord in bemestingskringe. Weet ons werklik wat dit is? Ek het al by sommige vergaderings en teedrinksessies gehoor hoe praat die manne van silika of selfs silikoon. Hopelik het almal na hierdie artikel ’n beter idee van wat is wat, en waar die bel van die silikon-klok nou eintlik hang.

Silikon is die chemiese element met die afkorting Si, en die atoomgetal van 14 in die periodieke tabel. Dit is ’n tetra-valente oorgangsmetaal en is ’n baie belangrike semigeleier van elektrisiteit. Op ’n massabasis is silikon, naas suurstof, die tweede algemeenste element in die aardkors. Suiwer silikon is baie skaars en kom selde in die natuur voor.

Silikon is ’n baie belangrike komponent in moderne elektronika vanweë die spesifieke geleidingsvermoë wat dit besit. Die word algemeen gebruik in mikroskyfies, asook in die vervaardiging van stroombane in rekenaars, selfone en in baie ander elektroniese toerusting. Silikon is ook ’n voordelige plantvoedingselement (sien die afdeling “Silikon in landbou” hieronder).

Silika vir suurstof is baie hoog en dit vorm verbindings met suurstof om silikondioksied (SiO2), beter bekend as silika, te vorm. In die natuur kom silika voor in sand, graniet, kwarts, mika en sommige soorte klei. Silikon in sand is die hoofbestanddeel van glas. Dit word in die konstruksiebedryf en in sement gebruik.

Silikaat is verbindings van silikon en suurstof met metale soos kalium, kalsium, magnesium, natrium, aluminium ens., en staan bekend as silikate. Sulke verbindings kom in grond voor, en kan oor tyd verweer en silikon as silikonsuur in grondoplossings vrystel. Silikate van kalsium, magnesium en aluminium is ook ’n neweproduk in staalvervaardiging. Dit kan vir grondtoediening (verbeterings) gebruik word.

Silikoon, daarenteen, word van silikondioksied (SiO2, oftewel silika) vervaardig. Dit is ’n sintetiese polimeer wat uit silikon, suurstof en ander elemente soos koolstof en waterstof bestaan. Dit is gewoonlik ’n vloeistof of buigbare rubberagtige plastiek. Dit het ’n baie lae toksisiteit en kan uiterste temperatuurskommelings weerstaan.

Daar is ’n verskeidenheid silikoon-tipes, wat bepaal word deur die ander elemente wat in die polimeer is. Silikoon het ’n baie wye gebruiksreeks, soos verseëlaars, elektriese isolasies, smeermiddels, speelgoed, kombuisware en nog meer. In die mediese veld word silikoon gebruik vir borsinplantings, kosmetiese chirurgie en kontaklense, om maar net ’n paar te noem.

Silikon in landbou (Plantproduksie)

Meer as ’n dekade gelede is daar geglo dat plante slegs 16 mineraalelemente benodig, wat noodsaaklik is om plante se lewensiklus te voltooi. Soos nuwe navorsing na vore gekom het, is nog elemente by hierdie lys gevoeg en het dit tot ongeveer 19 elemente gegroei.

Silikon word tot vandag toe nog nie as ’n noodsaaklike plantvoedingselement in hoër plante geklassifiseer nie, hoofsaaklik omdat dit nie aan die vereistes van noodsaaklike elemente voldoen nie. Een van die redes is omdat Si altyd teenwoordig is in grond, asook in sekere groeimedia en waterbronne. Voorts is dit ook baie moeilik om silikonvrye toetsomgewings te skep om te bewys dat silikon noodsaaklik is om ’n plant se lewensiklus te voltooi.

Navorsing het egter bewys dat Si baie belangrik is in plantgroei en ontwikkeling, en gevolglik eerder geklassifiseer word as ‘n voordelige plantvoedingselement. In sommige gewasse is gevind dat Si meer uit die grond onttrek word as makro-elemente soos stikstof (N) en kalium (K). By suikerriet is daar byvoorbeeld gevind dat tot soveel as 300kg/ha/jaar Si onttrek word, terwyl slegs ongeveer 100kg/ha stikstof onttrek word.

Silikon in grond

Grondontledings vir silikon word nie as standaard gedoen nie. Inteendeel, navorsers is nog besig om die metode van analise te evalueer en te standaardiseer. Dit wil voorkom of die asynsuur-ekstraksiemetode beter korreleer met blaarontledings. Die eerste grondontleding vir silikon het so vroeg as in 1898 op Hawaise grond plaasgevind. Sedertdien is baie navorsing rakende die Si-inhoud in landbougrond, veral in China, gedoen (seker nie ’n woord wat ons in hierdie tyd wil hoor nie). Die Si-inhoude van grond verskil aansienlik tussen grondtipes, organiese materiaal, tekstuur (sand, klei- en slikpersentasie) en suurheidsgraad, oftewel pH, om ’n paar te noem. Wat ons egter duidelik moet verstaan, is dat die Si in gronde nie alles plantopneembaar is nie. Sandgronde is byvoorbeeld gewoonlik hoog in Si, afkomstig van silikondioksied (SiO2), maar baie laag in plantopneembare silikon. Die plantopneembare vorm van silikon is mono- of orto-silikonsuur (H4SiO4).

Silikon in grond kom hoofsaaklik in drie fases voor, naamlik die soliede fase, geabsorbeerde fase en oplosbare fase (Tubana & Heckman, 2015) (Figuur 1).

Die grootste fraksie silikon in gronde is in die kristallyne-vorm van die soliede fase. In Figuur 1 kan ons sien dat daar wel plantopneembare silikon (monosilikonsuur) in gronde voorkom, en dit word bepaal deur onder andere die grond-pH. Monosilikonsuur is plantopneembaar, terwyl polisilikonsuur verantwoordelik is om struktuur aan grond te gee.

Silikon in plante

Soos reeds bespreek, is Si nie ’n noodsaaklike voedingselement nie, maar navorsing het bewys dat Si beslis voordelig is in gewasproduksie. Hoewel die presiese biochemiese rol wat Si in plante speel nog nie vasgestel kon word nie, het navorsing bewys dat sommige gewasse wat goed voorsien is van Si baie beter presteer as plante daarsonder. Opbrengsverhogings in verskeie gewasse is al gedokumenteer waar Si addisioneel as bemestingstof toegedien is.

Die invloed van Si as voedingselement is moontlik sekondêr van aard deurdat dit ’n wesenlike bydrae tot die opheffing van biotiese en abiotiese stremming in plante lewer. Alhoewel die meeste navorsing op monokotiele plante (grasfamilie) gedoen is, is daar ook werk gedoen om te bewys dat Si voordelig vir dikotiele plante (twee-saadlobbig) is.

Silikon word deur plantwortels uit die grondoplossing opgeneem as monosilikonsuur (H4SiO4). Daarna word dit deur die transpirasiestroom vervoer na die loof van plante, waar dit onder andere in die selwande akkumuleer. Hier vind polimerisasie plaas, wat die H4SiO4 omskakel na ’n silika-jel, in Engels beter bekend as “phytoliths”. Indien dit in hierdie vorm is, kan dit nie weer getranslokeer word na ander plantdele nie.

Dit is die silika-jel wat die selwande versterk en weerstand bied teen veral biotiese stremming van plantpatogene en selfs insekte. Silikon akkumuleer ook in wortelpunte, wat dit meer verhard om die grond beter te penetreer. Wat abiotiese stremming aanbetref, is navorsers nog nie eens wat die metode van werking van Si is om hierdie stremmings op te hef nie. Baie navorsing, veral op rys en suikerriet, het bewys dat Si direk of indirek verantwoordelik is vir opbrengsverhogings en gewasse wat goeie weerstand bied teen biotiese en abiotiese stremming.

Laeveld Agrochem se silikon-produkreeks
Laeveld Agrochem is in ’n bevoorregte posisie om vyf verskillende silikon-produkte aan sy kliënte te bied (Tabel 1). In Tabel 1 is dit duidelik dat al die produkte as blaarvoeding en grondtoediening gebruik kan word. Dit is belangrik om te kyk na die produkte se pH. Vier van die produkte het ’n sterk alkaliese formulering (hoë pH), wat moontlik versoenbaarheidsprobleme met ander tipe produkte kan gee. Lees die etikette deeglik of kontak jou Laeveld Agrochem-verteenwoordiger.

Opsomming

Hoewel silikon nog nie as ’n noodsaaklike voedingselement geklassifieer is nie, is dit duidelik dat dit baie belangrik is in die landbou. Die feit dat baie navorsing rakende die invloed van Si op biotiese stremmingstoestande gedoen is, beklemtoon die belangrikheid van silikon – nie net as voedingselement nie, maar ook as ’n moontlike biododer.

Baie vorms en verbindings van silikon kom in grond voor, maar die plantopneembare vorm is die minste. Die feit dat Laeveld Agrochem oor vyf verskillende silikon-produkte beskik, plaas ons in ’n goeie posisie om produsente met die regte produk te kan help. Silikon, silika, silikaat of silikoon bevat elementêre silikon, maar as daar van plantvoeding gepraat word, is slegs silikon ter sprake.

Verwysings

Verskeie bronne en wetenskaplike artikels is gebruik om hierdie artikel saam te stel:
1. Currie, H.A. & Perry, C.C., 2007. Silica in Plants: Biological, Biochemical and Chemical Studies. Annals of Bot. 100.
2. Deshmukh, R.K, Ma, J.F. & Bélanger, R.R., 2017. Editorial: Role of Silicon in Plants. Frontiers in Plant Sci. 8.
3. Liang, Y., Nikolic, M., Belanger, R., Gong, H. & Song, A., 2015. Silicon in Agriculture From Theory to Practice.
Springer Dordrecht Heidelberg New York London. ISBN 978-94-017-9977-5.
4. Proceedings of the 7th International Conference on Silicon in Agriculture, 24-28 October 2017, Bengaluru, India.
5. Rodrigues, F.A. & Datnoff, L.E., 2015. Silicon and Plant Diseases. Springer International Publishing. ISB 978-3-319-35262-6.
6. Tubana, B.S., Babu, T. & Datnoff, L.E., 2016. A Review of Silicon in Soils and Plant and Its Role in US Agriculture. History and Future Perspectives. Soil Sci. 181.