自1926年美国学者Sommer提出硅对水稻生长有益后,逐步引起了各国学者的重视,现在硅肥已成为日本和朝鲜水稻生产中的大宗肥料之一,东南亚主产水稻的国家已将硅列入增产的第四个主要营养元素,即氮、磷、钾、硅。我国台湾省稻田施硅的增产效果已超过磷钾肥,目前中国大陆的硅肥推广面积已达66万hm2。此外,硅对大麦、甜菜、甘蔗、黄瓜、番茄等也有良好的反应,随着农业和蔬菜生产的不断发展,硅肥的作用已日益突出。
一、硅肥对作物生长发育的影响
(一) 硅肥能提高水稻根系的活力
缺硅的土壤上施用硅肥,水稻根系生长良好,根量增加,根系氧化力和呼吸率明显提高。产生的ATP增多,施硅的根中为48.0×10-11mol (L·g·FW)-1,不施硅的为38.5 ×10-11 mol (L·g·FW)-1;叶中分别为354.9 ×10-11mol (L·g·FW)-1和206.4×10-11mol (L·g·FW)-1,为新陈代谢提供了较多的能量。
(二) 硅肥能提高水稻同化CO2的能力,使水稻增产
吸入水稻体内的硅,大部分累积在角质层下面的表皮细胞中,形成“角质-硅质双层”(表皮细胞的硅化),使茎硬叶挺,开展度小,光透射比率增大,叶片的厚度增加,寿命延长,从而提高了同化CO2的能力,尤其是下部叶片。光合生产率提高,导致水稻产量增加5.3%~13.4%。
施硅时期对增产效果影响较大,一般是营养生长阶段对硅的需求比生殖生长阶段小得多,生育后期施用硅肥增产显著。据水稻营养液试验结果报道,与对照相比,在幼穗形成前期施硅肥,其地上部单株干重和糙米产量分别增长12.3%与26.5%;而幼穗形成后期施硅肥则单株干重和糙米产量分别增长31.4%与96.2%;前期和后期都施用硅肥的处理可分别增长42.4%与106.6%。
(一) 硅能减轻Fe2+、Mn2+以及一些重金属的毒害
硅肥能增强水稻体内通气的组织,有较多的氧输送到根部,提高根系氧化力,使Fe2+、Mn2+被氧化并沉积在根系表面,降低了根际土壤溶液中Fe2+、Mn2+的浓度,从而降低水稻对Fe2+、Mn2+的吸收,在高锰浓度下,尤为明显。同时,硅能促使锰在叶片中分布均匀,防止其局部过浓而引起氧化锰(MnO2)的褐色斑点,或是硅与重金属在植物体内形成“硅-重金属”共沉淀,从而增强植物组织内部耐过量锰或重金属的能力。大豆施硅肥也有类似的效果。
有研究表明,施用熔渣硅肥对水稻的生物学产量和稻米产量并无显著影响,但稻草、稻米中镉的含量显著下降,分别为对照的4.6%~6.3%和7.7%~8.5%,与石灰相比,水稻茎叶、稻米镉含量降低6~8倍;用小麦做的试验也有类似的趋势。
(四) 硅肥能改善作物磷素营养,提高作物产量
通过对铁、锰沉淀,与钙的结合以及与磷酸根竞争阴离子吸附位点,施硅能降低土壤对磷的固定,从而提高生物有效性磷的含量。有资料报道,增施硅后,大麦和饲用蚕豆中的含磷量分别增加29%和38%,同时还能促进吸入体内的磷向子粒转移。据英国洛桑试验站百年的试验结果表明:施硅,尤其在不施磷处理中作物增产明显。
(五) 提高植物的抗倒伏与抗病害等能力
由于硅能促进细胞硅化,使茎秆变硬,从而增强了抗倒伏能力,尤其是施用较多氮肥时的效果更为明显,故在高产栽培中更应重视硅肥的施用。作物吸收硅肥后,在作物体内形成硅化细胞,使茎、叶表层细胞壁加厚,角质层增加,从而提高防虫抗病能力。特别是对稻瘟病、叶斑病、茎腐病、小粘菌核病、白叶枯病及螟虫;小麦白粉病、锈病、麦蝇、棉铃虫等抗病虫害能力强。
此外,施硅肥能促进黄瓜的生长和花粉生育力,结瓜数增多,产量提高。
第六章 钙、镁、硫、硅肥及稀土农用制品
第四节 硅 肥
自1926年美国学者Sommer提出硅对水稻生长有益后,逐步引起了各国学者的重视,现在硅肥已成为日本和朝鲜水稻生产中的大宗肥料之一,东南亚主产水稻的国家已将硅列入增产的第四个主要营养元素,即氮、磷、钾、硅。我国台湾省稻田施硅的增产效果已超过磷钾肥,目前中国大陆的硅肥推广面积已达66万hm2。此外,硅对大麦、甜菜、甘蔗、黄瓜、番茄等也有良好的反应,随着农业和蔬菜生产的不断发展,硅肥的作用已日益突出。
一、硅肥对作物生长发育的影响
(一) 硅肥能提高水稻根系的活力
缺硅的土壤上施用硅肥,水稻根系生长良好,根量增加,根系氧化力和呼吸率明显提高。产生的ATP增多,施硅的根中为48.0×10-11mol (L·g·FW)-1,不施硅的为38.5 ×10-11 mol (L·g·FW)-1;叶中分别为354.9 ×10-11mol (L·g·FW)-1和206.4×10-11mol (L·g·FW)-1,为新陈代谢提供了较多的能量。
(二) 硅肥能提高水稻同化CO2的能力,使水稻增产
吸入水稻体内的硅,大部分累积在角质层下面的表皮细胞中,形成“角质-硅质双层”(表皮细胞的硅化),使茎硬叶挺,开展度小,光透射比率增大,叶片的厚度增加,寿命延长,从而提高了同化CO2的能力,尤其是下部叶片。光合生产率提高,导致水稻产量增加5.3%~13.4%。
施硅时期对增产效果影响较大,一般是营养生长阶段对硅的需求比生殖生长阶段小得多,生育后期施用硅肥增产显著。据水稻营养液试验结果报道,与对照相比,在幼穗形成前期施硅肥,其地上部单株干重和糙米产量分别增长12.3%与26.5%;而幼穗形成后期施硅肥则单株干重和糙米产量分别增长31.4%与96.2%;前期和后期都施用硅肥的处理可分别增长42.4%与106.6%。
(一) 硅能减轻Fe2+、Mn2+以及一些重金属的毒害
硅肥能增强水稻体内通气的组织,有较多的氧输送到根部,提高根系氧化力,使Fe2+、Mn2+被氧化并沉积在根系表面,降低了根际土壤溶液中Fe2+、Mn2+的浓度,从而降低水稻对Fe2+、Mn2+的吸收,在高锰浓度下,尤为明显。同时,硅能促使锰在叶片中分布均匀,防止其局部过浓而引起氧化锰(MnO2)的褐色斑点,或是硅与重金属在植物体内形成“硅-重金属”共沉淀,从而增强植物组织内部耐过量锰或重金属的能力。大豆施硅肥也有类似的效果。
有研究表明,施用熔渣硅肥对水稻的生物学产量和稻米产量并无显著影响,但稻草、稻米中镉的含量显著下降,分别为对照的4.6%~6.3%和7.7%~8.5%,与石灰相比,水稻茎叶、稻米镉含量降低6~8倍;用小麦做的试验也有类似的趋势。
(四) 硅肥能改善作物磷素营养,提高作物产量
通过对铁、锰沉淀,与钙的结合以及与磷酸根竞争阴离子吸附位点,施硅能降低土壤对磷的固定,从而提高生物有效性磷的含量。有资料报道,增施硅后,大麦和饲用蚕豆中的含磷量分别增加29%和38%,同时还能促进吸入体内的磷向子粒转移。据英国洛桑试验站百年的试验结果表明:施硅,尤其在不施磷处理中作物增产明显。
(五) 提高植物的抗倒伏与抗病害等能力
由于硅能促进细胞硅化,使茎秆变硬,从而增强了抗倒伏能力,尤其是施用较多氮肥时的效果更为明显,故在高产栽培中更应重视硅肥的施用。作物吸收硅肥后,在作物体内形成硅化细胞,使茎、叶表层细胞壁加厚,角质层增加,从而提高防虫抗病能力。特别是对稻瘟病、叶斑病、茎腐病、小粘菌核病、白叶枯病及螟虫;小麦白粉病、锈病、麦蝇、棉铃虫等抗病虫害能力强。
此外,施硅肥能促进黄瓜的生长和花粉生育力,结瓜数增多,产量提高。
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