硅肥對水稻的作用

水稻是一種喜硅、富硅作物,素有硅酸植物之稱,對硅肥的需求僅次于氮、磷、鉀三大元素。1926年,美國加州大學農業研究人員SOMMER首次提出硅肥是水稻生長發育的必要元素之一。此后,水稻中硅的研究逐漸引起人們的重視。

1935年日本開始對硅肥在水稻中的生理作用、硅肥生產以及硅肥在水稻生產上的應用展開研究,并于1957年成立硅肥協會。

我國對硅肥的研究始于20世紀70年代中期,到80年代才逐步展開工業化生產,2001年臺灣在水稻生產中推廣使用硅肥,面積達1333hm2,水稻增產12%。至今,我國對水稻中硅的研究已經取得了顯著成就。

水稻的生長發育離不開硅,硅能夠改善植株受光態勢,減輕葉片下垂,并能通過增強葉肉傳導和改變水稻的初級代謝對光合速率進行前饋刺激來提高光合性能。硅肥在水稻植株內可形成硅化細胞,使莖葉表皮細胞壁加厚,莖稈機械強度增強,從而提高水稻植株的抗病和抗倒伏能力,特別是增強對水稻稻瘟病、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量促進氧化磷酸化的進行,釋放出大量ATP,提高水稻根系的氧化能力和供養能力,從而延長根系功能期,防止根系早衰。

水稻中硅含量(占水稻干質量的比例)一般在10%以上,并廣泛分布于水稻根、莖、葉等各個部位。水稻中硅的積累遵循末端分布規律,且各部位的硅積累量一般表現為谷殼>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胞壁、中皮層上及細胞間隙中。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節水稻對氮、磷、鉀的吸收,并置換出土壤中的磷酸根,從而促進有效磷的釋放,同時促進水稻中同化產物向多糖物質轉化,以保證水稻的高產優質。硅對水稻磷吸收的促進作用。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,實現高產。此外,施用硅肥可以提高鹽堿稻田水稻的耐鹽性,這是因為在鹽堿脅迫下,硅可強烈抑制水稻對鈉的吸收,進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在對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,提高蛋白質含量,改善稻米的食用品質。施硅可以提高稻米香味和精米率,改善蒸煮品質,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、膠稠度和蛋白質含量。此外,在全國進行的743個水稻硅肥田間試驗結果表明,施用硅肥使稻米平均增產10.3%,精米率提高4.9%,堊白率降低8.0%。

倒伏會降低水稻籽粒的飽滿度和品質,同時影響收割。目前,關于硅與水稻抗倒伏性的關系存在3種觀點:

(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)硅的施用增強了細胞壁的厚度,使莖基部第一、二節間縮短,增強了莖的機械強度,從而抗倒伏;

(3)水稻硅含量與抗倒伏性沒有關系。

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