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硅肥對(duì)水稻的作用

水稻是一種喜硅、富硅作物,素有硅酸植物之稱,對(duì)硅肥的需求僅次于氮、磷、鉀三大元素。1926年,美國加州大學(xué)農(nóng)業(yè)研究人員SOMMER首次提出硅肥是水稻生長(zhǎng)發(fā)育的必要元素之一。此后,水稻中硅的研究逐漸引起人們的重視。

1935年日本開始對(duì)硅肥在水稻中的生理作用、硅肥生產(chǎn)以及硅肥在水稻生產(chǎn)上的應(yīng)用展開研究,并于1957年成立硅肥協(xié)會(huì)。

我國對(duì)硅肥的研究始于20世紀(jì)70年代中期,到80年代才逐步展開工業(yè)化生產(chǎn),2001年臺(tái)灣在水稻生產(chǎn)中推廣使用硅肥,面積達(dá)1333hm2,水稻增產(chǎn)12%。至今,我國對(duì)水稻中硅的研究已經(jīng)取得了顯著成就。

水稻的生長(zhǎng)發(fā)育離不開硅,硅能夠改善植株受光態(tài)勢(shì),減輕葉片下垂,并能通過增強(qiáng)葉肉傳導(dǎo)和改變水稻的初級(jí)代謝對(duì)光合速率進(jìn)行前饋刺激來提高光合性能。硅肥在水稻植株內(nèi)可形成硅化細(xì)胞,使莖葉表皮細(xì)胞壁加厚,莖稈機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng),從而提高水稻植株的抗病和抗倒伏能力,特別是增強(qiáng)對(duì)水稻稻瘟病、胡麻葉斑病、白葉枯病和二化螟的抗性。硅肥還可以提高水稻的根系活力,通過增加根線粒體數(shù)量促進(jìn)氧化磷酸化的進(jìn)行,釋放出大量ATP,提高水稻根系的氧化能力和供養(yǎng)能力,從而延長(zhǎng)根系功能期,防止根系早衰。

水稻中硅含量(占水稻干質(zhì)量的比例)一般在10%以上,并廣泛分布于水稻根、莖、葉等各個(gè)部位。水稻中硅的積累遵循末端分布規(guī)律,且各部位的硅積累量一般表現(xiàn)為谷殼>葉片>葉鞘>莖>根,通常谷殼的硅含量約占植株硅含量的20%,而根的硅含量一般約占植株硅含量的2%。硅一般沉積在水稻表皮細(xì)胞壁、中皮層上及細(xì)胞間隙中。不同葉位的硅元素積累則以劍葉最高。

硅與其他元素的相互作用施用硅肥能調(diào)節(jié)水稻對(duì)氮、磷、鉀的吸收,并置換出土壤中的磷酸根,從而促進(jìn)有效磷的釋放,同時(shí)促進(jìn)水稻中同化產(chǎn)物向多糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化,以保證水稻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。硅對(duì)水稻磷吸收的促進(jìn)作用。另外,提高水稻的硅氮比可控制水稻的株高和葉片直立度,從而提高水稻的抗倒伏能力,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。此外,施用硅肥可以提高鹽堿稻田水稻的耐鹽性,這是因?yàn)樵邴}堿脅迫下,硅可強(qiáng)烈抑制水稻對(duì)鈉的吸收,進(jìn)而提高水稻的耐鹽性。

硅與重金屬元素的相互作用主要體現(xiàn)在對(duì)重金屬的拮抗作用方面。研究表明,硅能夠提高植物根系的通氣和供氧能力,促使根系周圍的Fe2+、Mn2+和Cd2+被氧化沉積在根系表面,從而減輕重金屬鹽對(duì)水稻的毒害作用。此外,硅酸鹽可在水中形成凝膠狀的單酸硅(H4SiO4),并吸附Fe2+、Mn2+和Cd2+,這也是硅緩解毒害作用的原因之一。

施硅可以在一定程度上降低直鏈淀粉含量,提高蛋白質(zhì)含量,改善稻米的食用品質(zhì)。施硅可以提高稻米香味和精米率,改善蒸煮品質(zhì),并降低堊白率。施用硅肥可顯著提高稻米精米率和整精米率,同時(shí)降低稻米堊白率和堊白度。施用硅肥可提高稻米透明度、膠稠度和蛋白質(zhì)含量。此外,在全國進(jìn)行的743個(gè)水稻硅肥田間試驗(yàn)結(jié)果表明,施用硅肥使稻米平均增產(chǎn)10.3%,精米率提高4.9%,堊白率降低8.0%。

倒伏會(huì)降低水稻籽粒的飽滿度和品質(zhì),同時(shí)影響收割。目前,關(guān)于硅與水稻抗倒伏性的關(guān)系存在3種觀點(diǎn):

(1)硅氮比直接影響水稻的倒伏情況,硅氮比>1則抗倒伏,反之則易倒伏;

(2)硅的施用增強(qiáng)了細(xì)胞壁的厚度,使莖基部第一、二節(jié)間縮短,增強(qiáng)了莖的機(jī)械強(qiáng)度,從而抗倒伏;

(3)水稻硅含量與抗倒伏性沒有關(guān)系。

目前,眾多研究人員在硅與水稻抗倒伏性關(guān)系方面的研究結(jié)論大多與第2種觀點(diǎn)相同,與第3種觀點(diǎn)相同的比較少。