硅肥对水稻的作用

水稻是一种喜硅、富硅作物,素有硅酸植物之称,对硅肥的需求仅次于氮、磷、钾三大元素。1926年,美国加州大学农业研究人员SOMMER首次提出硅肥是水稻生长发育的必要元素之一。此后,水稻中硅的研究逐渐引起人们的重视。

1935年日本开始对硅肥在水稻中的生理作用、硅肥生产以及硅肥在水稻生产上的应用展开研究,并于1957年成立硅肥协会。

我国对硅肥的研究始于20世纪70年代中期,到80年代才逐步展开工业化生产,2001年台湾在水稻生产中推广使用硅肥,面积达1333hm2,水稻增产12%。至今,我国对水稻中硅的研究已经取得了显著成就。

水稻的生长发育离不开硅,硅能够改善植株受光态势,减轻叶片下垂,并能通过增强叶肉传导和改变水稻的初级代谢对光合速率进行前馈刺激来提高光合性能。硅肥在水稻植株内可形成硅化细胞,使茎叶表皮细胞壁加厚,茎秆机械强度增强,从而提高水稻植株的抗病和抗倒伏能力,特别是增强对水稻稻瘟病、胡麻叶斑病、白叶枯病和二化螟的抗性。硅肥还可以提高水稻的根系活力,通过增加根线粒体数量促进氧化磷酸化的进行,释放出大量ATP,提高水稻根系的氧化能力和供养能力,从而延长根系功能期,防止根系早衰。

水稻中硅含量(占水稻干质量的比例)一般在10%以上,并广泛分布于水稻根、茎、叶等各个部位。水稻中硅的积累遵循末端分布规律,且各部位的硅积累量一般表现为谷壳>叶片>叶鞘>茎>根,通常谷壳的硅含量约占植株硅含量的20%,而根的硅含量一般约占植株硅含量的2%。硅一般沉积在水稻表皮细胞壁、中皮层上及细胞间隙中。不同叶位的硅元素积累则以剑叶最高。

硅与其他元素的相互作用施用硅肥能调节水稻对氮、磷、钾的吸收,并置换出土壤中的磷酸根,从而促进有效磷的释放,同时促进水稻中同化产物向多糖物质转化,以保证水稻的高产优质。硅对水稻磷吸收的促进作用。另外,提高水稻的硅氮比可控制水稻的株高和叶片直立度,从而提高水稻的抗倒伏能力,实现高产。此外,施用硅肥可以提高盐碱稻田水稻的耐盐性,这是因为在盐碱胁迫下,硅可强烈抑制水稻对钠的吸收,进而提高水稻的耐盐性。

硅与重金属元素的相互作用主要体现在对重金属的拮抗作用方面。研究表明,硅能够提高植物根系的通气和供氧能力,促使根系周围的Fe2+、Mn2+和Cd2+被氧化沉积在根系表面,从而减轻重金属盐对水稻的毒害作用。此外,硅酸盐可在水中形成凝胶状的单酸硅(H4SiO4),并吸附Fe2+、Mn2+和Cd2+,这也是硅缓解毒害作用的原因之一。

施硅可以在一定程度上降低直链淀粉含量,提高蛋白质含量,改善稻米的食用品质。施硅可以提高稻米香味和精米率,改善蒸煮品质,并降低垩白率。施用硅肥可显著提高稻米精米率和整精米率,同时降低稻米垩白率和垩白度。施用硅肥可提高稻米透明度、胶稠度和蛋白质含量。此外,在全国进行的743个水稻硅肥田间试验结果表明,施用硅肥使稻米平均增产10.3%,精米率提高4.9%,垩白率降低8.0%。

倒伏会降低水稻籽粒的饱满度和品质,同时影响收割。目前,关于硅与水稻抗倒伏性的关系存在3种观点:

(1)硅氮比直接影响水稻的倒伏情况,硅氮比>1则抗倒伏,反之则易倒伏;

(2)硅的施用增强了细胞壁的厚度,使茎基部第一、二节间缩短,增强了茎的机械强度,从而抗倒伏;

(3)水稻硅含量与抗倒伏性没有关系。

目前,众多研究人员在硅与水稻抗倒伏性关系方面的研究结论大多与第2种观点相同,与第3种观点相同的比较少。