Vai trò của Si (đại diện là phytolith) trong thực vật, đặc biệt là thực vật ưa Si, ngày càng trở nên quan trọng và trở thành yếu tố chi phối năng suất của thực vật giống như các nguyên tố dinh dưỡng khác. Si tồn tại trong đất với hàm lượng lớn (~28,8%) và sẽ khơng có gì đáng nói nếu q trình phong hố tạo ra lượng Si hồ tan đáp ứng đủ nhu cầu của thực vật. Tuy nhiên, trong tự nhiên, Si tồn tại dưới dạng DSi có hàm lượng dao động từ khoảng 0,1đến 0,6 mM (Epstein, 1994) [33]. Hàm lượng như vậy là tương đối thấp đối với các loại cây tích luỹ Si ở hàm lượng cao, ví dụ như ở lúa nếu hàm lượng Si dễ tiêu trong đất thấp hơn 40mg/kg đất sẽ ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của lúa (Barbosa-Filho và nnk, 2001) [4].
Trong các hệ sinh thái tự nhiên, điều này hồn tồn có thể được khắc phục khi các dạng Si trong sinh khối thực vật (Si hoà tan và phytolith) được quay trở lại đất. Trong khi đó, các hệ sinh thái nhân tạo, cùng với sự mang đi Silic của năng suất, sự thiếu hụt Si càng trở nên trầm trọng. Các hệ sinh thái nơng nghiệp chiếm một khu vực khoảng 15,33 ×108 ha diện tích tồn cầu và đóng vai trị quan trọng trong việc tuần hồn các ngun tố trong đó có C và Si (Song và nnk, 2013) [53]. Ước tính, canh tác tồn cầu và thu hoạch các loại cây trồng có thể mang đi 50 – 100 kg Si/ha/năm (Meunier và nnk, 2008) [64] hay 220 – 820 Tg Si/năm (1 Tg = 1012g,
Carey và Fulweiler, 2012) [11], trong khi Si rửa trôi theo các thuỷ vực ra đại dương ~ 140 Tg Si/năm (Tréguer và nnk, 1995) có thể làm cạn kiệt bồn Si trong đất (Meunier và nnk, 2008; Vandevenne và nnk, 2012; Barão và nnk, 2014) [64;95;3].
Do đó, hàm lượng phytolith trong đất và việc bồi hoàn dạng Si này lại cho đất sau mỗi mùa vụ trở thành yếu tố quyết định hàm lượng Si hoà tan cung cấp cho cây trồng. Lúa, ngơ và lúa mì là các cây trồng chính góp phần vào sự hình thành phytolith trong sản phẩm lương thực trên thế giới vì khu vực phân bố lớn của chúng và thông lượng sản xuất phytolith cao lần lượt khoảng 617 ± 132 kg/ha/năm, 404 ± 116 kg/ha/năm và 342 ± 114 kg/ha/năm (Carey và Fulweiler, 2012; Rajendran và nnk, 2012; Song và nnk, 2014) [11;89]. Ước tính rộng hơn trên quy mơ tồn sinh quyển, tỷ lệ sản xuất phytolith có thể lên tới 167 – 286 Tg SiO2/năm (Rajendran và nnk, 2012) hay 240 ± 66 Tg SiO2/năm (Song và nnk, 2013) [90].
Trong các hệ sinh thái trên cạn ít được quản lý, hầu hết sinh khối thực vật chứa phytolith được trả lại cho đất thông qua tàn dư sinh khối sau thu hoạch hoặc phân hủy từ rễ (Bartoli, 1983) [5]. Ví dụ ở khu vực canh tác lúa, sau khi thu hoạch vụ mùa, một phần phytolith trong rơm hoặc rễ có thể được trả trực tiếp (Ngoc Nguyen và nnk, 2014) [73] hoặc gián tiếp qua than sinh học - dạng than sau đốt trực tiếp trên đồng ruộng hoặc qua các quá trình đốt cháy khác- vào đất tại ngay khu vực canh tác (Houben và nnk, 2014) [42]. Ngược lại, một tỷ lệ đáng kể của phytolith được thốt khỏi hồn tồn hệ sinh thái trong các sản phẩm thu hoạch (Meunier và nnk, 2008) [64]. Dạng phytolith này sẽ được chuyển qua chất thải của người và động vật vào đất hoặc các nguồn nước bề mặt (Vandevenne và nnk, 2012; Song và nnk, 2013) [95;90].
Hình 8: Sản phẩm phytolith được tạo ra trong từng giai đoạn thu hoạch và sử dụng sản phẩm canh tác và sử dụng sản phẩm canh tác
Ở Việt Nam, trung bình trong 10 năm qua (2004 – 2013) diện tích cây lương thực có hạt chiếm 8.476,7 nghìn ha trong đó có tới 7.497,15 nghìn ha diện tích trồng lúa với sản lượng 39.167,2 nghìn tấn/năm (Tổng cục thống kê, 2015). Theo Putun và nnk (2004), rơm rạ chiếm hơn 50% tổng trọng lượng cây lúa, lượng rơm rạ phát sinh hằng năm của cả nước ~ 40 triệu tấn. Rơm rạ được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như trồng nấm, đun nấu, đốt trên cánh đồng, phân bón, thức ăn chăn nuôi (23%), phủ luống trồng cây ăn quả, trong đó tỷ lệ đốt bỏ trung bình lên tới 42% (Tổ chức Phát triển Hà Lan SNV, 2012). Như vậy, sau mỗi vụ, có thể có tới 4,9 triệu tấn – 9,4 triệu tấn phytolith được hoàn trả lại đất theo con đường tiêu huỷ sinh khối (phytolith chiếm 12,46 đến 23,6% rơm rạ theo Prajapati và nnk, 2015). Tuy nhiên, khác với phytolith hoàn trả lại đất theo con đường vùi lấp rơm rạ (đặc biệt là thời gian chuyển giao giữa vụ xuân hè sang hè thu khi mà ruộng luôn tồn tại nước), khi sinh khối được đốt bỏ phần nào đó của phytolith sẽ biến đổi tính chất phụ thuộc vào phương thức đốt (đốt đống, đốt rãi rác,…); trạng thái sinh khối (bộ phận, độ ẩm, kích thước,...); điều kiện đồng ruộng (mực nước trong ruộng, điều kiện gió, địa hình).