シリコン

シリコンは、硬くもろい青灰色の固体で、金属光沢を有し、無臭である。融点は1414 ℃、沸点は3265 ℃と非常に高い。シリコンは準元素（メタロイド）であり、地殻中で酸素に次いで2番目に豊富な元素である。通常、結晶形またはアモルファス（非晶質）形で分離される。シリコンは、シリコーン、シラン、ケイ酸塩および半導体グレードのウエハーの製造における基盤となる原料である。主な産業用途としては、電子機器（集積回路、太陽電池）、建設業（シリコーン系シーラント、接着剤、防水材）、特殊ポリマー（例：シリコーンゴム、樹脂、流体）などがある。また、アルミニウム合金への添加元素や、冶金プロセスにおける還元剤としても使用される。

Elemental silicon has some of the most important applications in this electronic age. One of the major applications is in computer chips. The single crystals of crystalline silicon are used for solid-state or semiconductor devices. Silicon of hyperpurity, doped with trace elements, such as boron, phosphorus, arsenic, and gallium is one of the best semiconductors. They are used in transistors, power rectifiers, diodes and solar cells. Silicon rectifiers are most efficient in converting a-c to d-c electricity. Hydrogenated amorphous silicon converts solar energy into electricity.
一部の植物は、微量および多量栄養素に加えてシリコン（Si）を必要とします。シリコンは植物が吸収する最も豊富な元素の一つです。周期表では第14族（旧IVB族）に属します。シリコンは高等動物の正常な成長にとって不可欠な微量元素であり、骨および軟骨の形成に関与しています。可溶性シリカを供給しない条件下で栽培された作物は、可溶性シリカを供給された作物と比較して、うどんこ病に罹りやすくなります。イネ、キュウリ、ピクルス用のミニキュウリ（ゲルキン）、大麦はシリコンを必要とします。また、サトウキビの生育もシリコンによって促進されます。シリコンは、マンガン（Mn）、鉄（Fe）、活性アルミニウム（Al）の過剰による土壌毒性を緩和します。イネの根の酸化力および高濃度の鉄・マンガンに対する耐性は、シリコン栄養によってもたらされると考えられています。フィールド試験において、イネの一部の区画でシリカと窒素の比率が11:2であった場合、1ヘクタールあたり10トンの追加収量が得られました。シリコンは、（a）イネの葉の直立性を維持し、（b）害虫への抵抗性を高め、（c）光合成を促進し、（d）茎数を増加させ、（e）イネの植物体の鮮重量および乾物重量を向上させます。生殖期にシリカの供給を停止すると、穂の小花数および成熟粒率が低下します。シリコンは細胞壁の構造に寄与し、その結果として（a）細胞壁を病害に対してより免疫的にし、（b）茎の強度を高め、（c）倒伏耐性を増加させます。イネおよびサトウキビはシリコン肥料に対して良好な反応を示します。サトウキビでは、酵素とシリコンからなる複合体が光合成および酵素活性の保護または調節因子として機能します。サトウキビにおけるインベルターゼ活性を抑制することにより、シリコンは糖の生産量を増加させます。シリコンおよび酸素は地殻の75％を占めており、そのうちシリコン単体で27.7％を占めています。シリカは、不溶性の石英シリカとして60～80％の割合で存在し、利用可能な形態としてはモノシリシック酸［Si(OH)₄］です。その可用性は、土壌pHおよび温度の上昇とともに増加します。水田イネの収量を最大限に引き出すための空気乾燥土壌中の利用可能シリコン（SiO₂）の臨界濃度は、おおよそ130 ppmです。この臨界濃度は、シリコン（SiO₂として）を添加することで高まります。植物種によってシリコンの吸収量は異なります。イネ科植物は、マメ科植物および双子葉植物に比べて10～20倍多くのシリコンを含んでいます。イネのわらには4.6～7.0％のシリコンが含まれています。鉄およびアルミニウムの酸化物、石灰資材の施用、湛水、および栄養供給はシリコン吸収に影響を与えます。特に、高い土壌水分含量は、イネ、大麦、オート麦、ソルゴーおよびサトウキビのシリコン吸収を促進します。土壌へのシリカ肥料の施用量は、利用可能シリカと有機物との比率に基づいて決定されます。この比率が100未満の場合、肥料の施用が必要です。比率が100を超える場合は、有機物の添加が必要です。比率が50未満の場合は、土壌がシリコン不足であることを示します。シリコン不足地域では、2～4トン/ヘクタールのシリカ肥料の施用が推奨されます。フレッキング（斑点状壊死）は、直射日光（特に紫外線：UV）を受けるサトウキビに見られる葉斑症であり、これはシリコン含量が低いことが原因です。十分なシリコンが存在すれば、サトウキビは有害な紫外線を遮断することができます。主要なシリカ肥料には、カルシウムシリケートスラグ、カルシウムシリケートおよびナトリウムメタシリケートがあります。低シリコン土壌でイネを栽培する場合、通常は1.5～2.0トン/ヘクタールのシリケートスラグを施用すれば十分なシリコンが供給されます。シリケート肥料は、シリコン源であると同時に、酸性土壌での石灰資材としても機能します。製鋼業から得られるスラグ、粉砕した基本スラグ（Al、Ca、Fe、Mn、MgおよびSiを異なる含有量で含む）およびウォラストナイト（Ca-Mgシリケート）は、いずれもシリケート肥料です。ナトリウムシリケートは、リン酸欠乏土壌において作物収量を増加させますが、これはおそらくシリケートが植物によるリン酸の同化を促進するためであり、土壌中のリン酸の可用性を高めるためではないと考えられます。ただし、一部の研究者によれば、シリケートは土壌中の可用リン酸量を増加させる可能性があるとしています。大量の窒素施肥は、わら中のシリコン濃度を低下させることにより、イネを真菌感染に対してより感受性にします。

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