植物的硅素营养与硅肥的施用

植物的硅素营养与硅肥的施用硅是地壳和土壤中第二个最丰富的元素，但迄今人们对硅的生物学作用了解尚少。尽管目前尚无法证明硅是植物生长的必需元素，但硅对禾本科等植物的健康生长至少是有益的。本文就硅对植物生长的影响、硅肥的施用等方面作一简要的论述。一、硅对植物生长的作用1、提高作物的光合用用：硅提高水稻、大小麦、甘蔗等禾本科作物的光合效率，其机理是淀积在表皮细胞中的硅使植株挺拔，叶片与茎杆夹角变小，改善了植株的受光势，提高了植株对光的截获与利用。2、提高根系活性：硅提高根系的活性表现在硅可使水稻根系的白根数增加，提高水稻根系的ɑ－萘胺氧化力，增强水稻根的泌氧能力，提高根的脱氢酶活性，从而减轻厌氧条件下还原性有害、有毒物质如Fe2＋、Mn2＋、H2S等对根系的危害。3、提高抗倒伏能力：由于淀积在表皮细胞壁中的硅形成角硅双层，茎杆的机械强度增加，使植株拔，可有效地防止水稻、大小麦等作物的倒伏现象，在恶劣气候如台风袭击等情况下这种作用尤其明显。4、增强抗病能力：硅提高作物的抗病性已是不争的事实。硅对水稻的三大病害（稻瘟病、纹枯病、白叶枯病）和胡麻叶斑病，小麦的锈病和赤霉病具有显著的抗性。硅肥可显著减轻水稻的螟虫、稻飞虱和大小麦的蚜虫危害，可提高黄瓜、冬瓜、甜瓜、西瓜等葫芦科物对真菌病害如霜霉病、腐霉病、白粉病的抵抗力，减轻番茄脐腐病的发病率。然而硅提高作物抗病性的机制尚未搞清楚。长期以来，人们一直认为沉积在乳突体、表皮细胞壁或受真菌侵染部位的硅对植物起着天然的机械或物理屏障作用，硅的积累与寄主细胞的抗病或系统抗病。5、提高植物的抗逆能力：硅显著提高植物对生物胁迫（如上述的抗病性）和非生物胁迫（即环境胁迫，如铁、锰、铝等重金属毒害、盐害、干旱胁迫等）的抗（耐）性。6、抑制作物的蒸腾作用，提高水分利用率：淀积在表皮细胞壁中的硅所形成的角硅又层可抑制水分蒸腾作用，有利于作物经济用水。对于发展节水农业有重要意义。7、提高作物产量、改善品质：水稻、大小麦、玉米、甘蔗等禾本科作物，黄瓜、冬瓜、西瓜、甜瓜等胡芦科作物以及.番茄、大豆、草莓、棉花等作物对硅肥也有较明显的反应。甘蔗、甜菜、甜菜、甜瓜施用硅肥后可显著提高含糖量，番茄施用硅肥后可提高维生素C含量。增产的机理应该是综合性的效果（促进生长、提高高光合作用，促进对养分的吸收，提高对养分的利用率。提高抗倒状、抗病性等）。9、促进对养分的吸收，改善体内养分平衡：硅可以通过促进或抑制作物对某些必需营养元素的吸收与运输从而改善作物体内的养分不平衡状况。二、我国土壤硅素丰缺状况长期以来，人们一直认为南方的酸性、微酸性土壤由于强烈的脱硅富铝化的成土作用，土壤有效硅含量较低。因此，酸性、微酸性土壤与砖红壤、砖砖红壤性红壤、红黄壤等土壤有效硅缺乏，而北方的石灰性土壤不缺硅。但时，近十年来的研究表明，北方的石灰性也存在缺硅现象。其原因是石灰性土壤中大量的碳酸钙对硅酸钙对硅酸的吸附与固定作用降低了硅的有效性。据粗略估计，我国大约有两亿亩水稻土存在缺硅现象。三、土壤与作物缺硅的诊断技术1、土壤诊断南方酸性、微酸性土壤有效硅（PH4.0醋酸－醋酸钠缓冲液提取）含量＜100－105mgSiO2/kg，表明土壤缺硅，水稻等作物施用硅肥有显著增产效应。土壤有效硅含量在100－130mgSiO2/kg，施用硅肥可能有效。北方石灰性土壤有效硅（PH4.0醋酸－醋酸钠缓冲液提取）含量＜300mgSiO2/kg，施用硅肥仍然有显著效果。2、植株诊断1）根据茎杆SiO2全量诊：成熟期水稻茎杆SiO2全量＜10％，表明水稻缺硅。2）根据形态诊断：缺硅水稻茎杆柔软，叶片下披，呈垂柳状，遇风易倒伏，病害如稻瘟病等真菌病害较为严重。甘蔗易得叶斑病。四、硅肥的种类与施用1、熔渣硅肥国内外目前施用的硅肥大多为炼钢炼铁的副产品高炉熔渣经过机械磨细（过100目筛）而成的熔渣硅肥，该种硅肥的有效硅含量与细度有关。每亩地用量为50－100公斤。在日本、南朝鲜、泰国、马来西亚等产稻国家订施用熔渣硅肥的施用量也较大。我国其他地区以前也施用熔渣硅肥，增产效果较好。但是由于施用量大、农村运输不便，未能大面积推广应用。熔渣硅肥为缓效性硅肥，一般作基肥施用。熔渣硅肥除了适宜于水稻、甘蔗等喜硅作物以外，还适宜于喜钙作如豆科作物。2、高效硅素化肥由南京农业大学资源与环境科学学院马同生教授等发明的硅肥，以泡花碱（水玻璃）为原料经过喷雾干燥法制成。该种硅肥为全水溶性白色粉未状，为过二硅酸钠和偏硅酸钠的混合物，不含其它副成分，水溶性SiO2含量50－56％。每亩用量为6公斤，可作基肥与追肥施用。如作追肥最好的拔节前施用。但由于每吨售价高达3000－4000元，因而未能推广应用。3、新型高效硅肥由南京农业大学资源与环境科学学院梁永超教授等研制成功，其原料也是炼钢炼铁的副产品高炉熔渣。高炉熔渣经化学处理形成一种化成复合肥。有效硅（SiO2）含量＞20％，有效CaO＞20％，有效MgO5－10％，此外还含有P、S、K和其它有效态的微量元素。每亩地用量为10－30公斤。成本低，效果较好。该种硅肥适宜作基肥。作追肥最好在拔节前施用。本产品除了适宜于水稻、甘蔗等喜硅作物以外，还适宜于喜钙作物如花生等豆科作物。4、含硅复合肥由复合肥添加硅肥经造粒而成。该种肥料有效硅含量一般较低，各厂生产的含硅复合肥基有效硅含量不同。一般作基肥施用。五、结语硅对植物生长的有益作用已越来越受到人们的重视，在农业可持续发展中将起到更大的作用。硅提高作物对重金属毒害的抗性、增强作物的抗病性对于少离、不施农药，发展无毒、无污染的绿色食品、保障食物的安全性在即将加入世贸组织的今天具有特别重要的意义。