硅肥的作用机制

硅肥改良土壤的机理，涉及硅离子（Si4+）与土壤颗粒表面的相互作用和吸附过程。硅肥中的硅离子在与土壤颗粒接触时，会发生离子交换和吸附作用。硅离子可以与土壤颗粒表面的氢氧化铝、铁氧化物以及黏土矿物等，共构成吸附复合物。这种吸附过程是通过静电作用、表面配位作用和化学反应等机制，应用在肥料领域，就是改善土壤阳离子交换力和增加保肥力的功能。这也是最为大家周知的效用之一。

增加叶片物理效能

硅酸单体进入作物体内后，容易失去一个质子（氢离子）形成阴离子，彼此键结形成二体，再形成寡分子，最后形成聚硅酸颗粒的型态。这个就是在植物体内形成的″硅化结构″。藻类体内累计硅元素的过程，是目前研究的比较清楚的。在累积的早期，硅元素在细胞内呈现胶状的形态。到了成熟期，在藻类的叶面和叶背开始呈现圆颗粒，最高含量可占据到总基质里的0.5%。研究指出，添加硅肥对叶片的角质层和干物质累计，增加的幅度高达85%和46%。但这个过程的前提，需要足够的钙和果胶质来实现。叶片绒毛中的含硅量，比对照组明显的高出75%。在减少叶片的变形率或者是叶片的破损率，也分别达到15%和25%，对白粉病跟灰霉病带来的感染率也都明显的降低。

解除盐害机制

硅肥对盐害作物的解除机制，在细胞结构上的了解，硅能减少盐离子对细胞产生高渗透压逆境而导致的失水皱缩。最主要的就是增加膜上的离子钾/钠比。在高盐度环境下，钾离子的外流和钠离子的内流稳定了细胞膜的电位差，增加细胞膜酶活性，减少细胞质的流失。在高度的盐害逆境下，硅也能让叶片上可溶性蛋白溶解，补偿细胞膜失去的渗透压，让细胞不至于死亡。其中的环节涉及各种氧化还原酶的作用。

降重金属性能多样化

硅对付重金属的研究，最早在1957年的大麦研究。硅并不能影响大麦所吸收锰的总量，但它能让锰在叶表分布均匀，减少在单点上的高度集中产生的叶片毒害。物质在植物细胞的流通路径，走的有共质体通道和质外体通道。硅质体可在质外体空间中形成物理屏障，从而减少镉的运输速率，降低镉在细胞质中的积累和分布。另外，硅和镉细胞壁有共沉淀的机制。在玉米的研究当中，镉、锌等重金属会与根表皮、外胚层、内胚层、木质部等细胞中的硅产生共沉淀现象，产生解毒的作用。日本人则发现，硅可让重金属形成氧化态后沉淀。对在胞外的重金属，硅直接和它们形成共价键的结合，让重金属失活。而已经进入细胞的重金属，硅能增加三磷酸腺苷合酶ATPase和焦磷酸酶Ppase的活性。这两种酶都是和能量的释放有关，能将胞器内的重金属，往叶泡输送并封锁在内，避免进一步毒害其他胞器。简单总结，就是将重金属″胞内封锁、胞外失活″。

植物体内硅的形成机制和生理机制，牵涉的的生理、生化和分子层面多已有充分了解。硅的吸收需要经由特定的转运蛋白的辅助，且需要能量机制的支持，因此，低温和代谢抑制剂会抑制硅的转运。丝氨酸等氨基酸可作为单硅酸形成多硅酸盐等复杂硅化物质的媒介。然而，硅也不是万能的。单硅酸盐在化学上不活跃，并且会形成多硅酸胶体颗粒。过量的多硅酸，也会干扰土壤结构的形成和保水能力。由于在原子电子结构上的限制，硅无法与太多其他类型原子形成化学键，这限制了它直接参于很多重要的生化代谢反应。然而，就目前了解的硅功能，已足以带来广谱性的综合效益。