水稻的硅素营养探讨

水稻的硅素营养探讨
侯绍春
【摘要】综述了水稻土供硅特性、水稻对硅的吸收及在体内的分布,以及水稻施用硅肥的抗逆增产效果.
【期刊名称】《农技服务》
【年(卷),期】2010(027)007
【总页数】2页(P847-848)
【关键词】水稻;硅素;特征;生理效应
【作者】侯绍春
【作者单位】辽宁职业学院,辽宁铁岭,112001
【正文语种】中文
【中图分类】S143
亚洲是世界水稻的主产区，也是世界人口增长最快的地区。

为了满足该地区人口增长对粮食的需求，提高水稻产量是十分重要的措施之一。

硅在自然界的分布占第3位，仅次于氧和氢。

自1926年美国加州大学Sommer率先提出硅是水稻良好生
长所必需的元素后，人们对硅元素的研究越来越重视。

东南亚等产稻国已把硅肥列为继氮、磷、钾之后的第4大元素肥料。

日本也早在1955年以“肥料法”的形式正式批准将硅肥作为一种新型肥料使用[1]。

我国对硅肥的研究起步较晚，到20世纪70年代后期才开展部分研究工作。

近10多年来，硅素的研究取得了很大进展。

笔者仅就近年来这方面的研究进展进行了综述。

1 水稻土供硅特性
土壤中硅(SiO2)占50% ～70%，大部分是难溶性的。

土壤有效硅的含量受成土母质、pH值和土壤水分等的影响，关于水稻土供硅特性方面的研究报道较多。

1.1 成土母质土壤有效硅主要来源于土壤母质的化学风化。

据臧惠林等对我国南方主要母质发育的水稻土有效硅研究表明:红砂岩、花岗岩、花岗片麻岩、轻质第四纪红色黏土和浅海沉积物母质发育的水稻土供硅能力低，土壤有效硅一般低于80 mg/kg;黏质第四纪红色黏土发育的水稻土供硅能力中等，土壤有效硅在120 mg/kg左右;玄武岩、长江冲积物、湖积物以及紫色页岩发育的水稻土供硅能力较高，土壤有效硅多在200 mg/kg以上[2]。

1.2 土壤pH值当土壤pH值小于6时，硅的化合物很难溶解。

日本科学家Matsuo用下列回归方程式表达马来西亚土壤中硅的有效度:有效SiO2(mg/kg)=－250.8+65.8 pH+7.43 CEC。

臧惠林对27个样品统计也表明，有效
SiO2(mg/kg)= －3.74+3.21 pH+0.49 黏粒含量。

从以上 2 个方程可以看出，土壤pH值与有效硅成正相关。

臧惠林对太湖地区50个水稻土有效硅与pH关系研究表明，两者呈极显著正相关。

由此可以推论，在土壤其他性质相似时，中性和碱性水稻土有效硅含量较高，供给能力较强。

Brown等对Palouse粉砂壤土研究表明，增加土壤酸度能提高土壤溶液中硅的浓度，主要是由于pH值影响土壤中含硅化合物的溶解度。

在酸性土壤中，由于硅的溶解度高而被淋失，有效硅往往较低。

1.3 土壤水分水稻土是在干湿交替的环境中形成的。

土壤水分的变化对土壤有效硅含量的影响也十分明显。

王大
平等对2种不同起源水稻土进行淹水培养，结果表明淹水后土壤有效硅含量均有不同程度的增长，30 d后趋于稳定，增长幅度基本接近，马肝土增加65～97
mg/kg，黏土增加48～106 mg/kg。

梁永超等对马肝土和红黏土研究表明:马肝土中有效硅含量与淹水天数呈极显著对数相关(^y=148.2+58.31 lgx，r=0.95＊＊)。

红黏土淹水 10 d 时，其有效硅含量增至高峰，比淹水前约增加40%，而后明显下降。

1.4 其他此外，土壤黏粒、Eh值和施用有机肥等对土壤有效硅都有不同程度的影响。

2 水稻吸硅特性
2.1 形态水稻吸收硅的形态目前比较一致的看法认为主要是单分子硅酸(H4SiO4)或接近于单分子硅酸的低分子胶体状硅。

2.2 水稻不同时期对硅的吸收分孽期较低，茎叶吸收量占总量的4% ～5%;幼穗分化后，单株吸硅量急剧上升，以后逐渐下降[3]。

据Ma.J.F等报道，水稻对硅的吸收，营养生长期为9.1% ～9.6%，生殖生长期为65.3% ～66.5%，成熟期为2
3.8% ～25.6%，认为生殖生长期是水稻硅素营养的重要时期。

2.3 分布硅在植物体内积累遵循“末端”分布规律，这种分布规律表明硅在体内的移动、分布与蒸腾有关(但与吸收无关)。

硅在水稻各部位积累的顺序是颖壳＞叶片＞叶鞘＞茎＞根系。

剑叶中硅的含量又常较下位叶片高。

Ma.J.F等对水稻水培研究表明:水稻在营养生长期吸收的硅全部分布在茎叶中，叶片占36.4%，茎占6
3.6%;生殖生长期吸收的硅99.4%分布在地上部，其中叶片占41.0%，茎占55.9%，穗占2.5%;成熟期吸收的硅99.2%仍分布在地上部，其中叶片占22.6%，茎占55.6%，穗占22.0%，在叶片中积累比例明显降低，穗中积累比例则显著增加。

3 水稻硅素营养的生理效应
3.1 改善功能叶的生态范业成等报道，齐穗后3片功能叶由于施用硅钙肥，其叶面积比对照增加3～6 cm2，光透射率比对照增加2.36% ～
4.54%[3]。

日本水稻
施用硅酸钠后，叶片与茎秆之间的夹角缩小，在高氮条件下，这种作用更加明显。

透射率增加，有利于水稻植株提高光合生产率，增加产量。

3.2 促进水稻对氮、磷、钾元素的吸收吴英等报道，水稻施硅后，抽穗期地上部
全氮、全磷比对照分别增加34.2%和9.6%，全钾也略有增加[4]。

范业成等试验表明，施用硅钙肥能促进土壤磷的活化，提高植株对磷的利用效率，在晚稻上还表现出活化磷的后效[3]。

4 硅肥对水稻的抗逆增产效果
4.1 水稻施用硅肥的抗逆效应
4.1.1 抗倒伏。

水稻施用硅肥后，茎秆粗壮，机械强度增大，茎叶表皮硅质化，不
易倒伏。

钱在仁等在镇江试验结果，水稻植株第2节的直径，施用水玻璃(硅酸钠)者为4.4 cm/10株，未施者仅4.0 cm/10株。

马同生报道施硅水稻第2～3节间
茎秆载重抗折断强度增加，普遍增加承受载重50 g以上。

4.1.2 抗病虫害。

水稻施用硅肥后，提高了植株抗病虫害的能力，国内外有大量报道。

水稻硅氮配施一级纹枯病相对发病率降低50%[3]。

每立方米水培溶液中加入22 molSi，水稻(IR50)稻瘟病相对发病率比对照降低90%(OsunaKCanizalez等，1991)。

施硅还能明显减轻螟虫危害程度(秦遂初等，1993)。

4.1.3 减轻Fe、Mn毒害。

日本科学家首先报道了硅能减轻过量铁、锰对水稻的毒害，其机制:①降低水稻对铁、锰的吸收。

主要是硅提高了根系氧化能力，使铁、
锰在根系表面被氧化沉积而防止了它们被过量吸收;②增强水稻对铁、锰毒害的抗性。

日本科学家发现招致中毒的铁、锰浓度，无硅稻株均为60 mg/L，而供硅稻
株铁为100 mg/L，锰为120 mg/L。

4.2 硅肥增产效应分析据国内外大量研究表明，水稻施用硅肥后可增加有效穗、
千粒重、实粒数，提高谷草比例，从而增加稻谷产量。

硅肥增产效果和土壤有效硅水平、植株硅素含量、氮肥用量等密切相关。

4.2.1 土壤有效硅含量与硅肥增产效果。

一般土壤有效硅含量低，硅肥增产效果好，土壤有效硅含量高，增产效果就不明显。

施用硅肥有效(增产5%以上)的土壤有效
硅指标，日本为105 mg/kg，朝鲜是100 mg/kg，我国台湾省为40 mg/kg，我国南方为95 mg/kg[2]。

我国南方一些有效硅含量低的土壤上，水稻施用硅肥通
常有10%左右的增产效果。

吴英等在黑龙江草甸土、草甸黑土、白浆土等类型水
稻土上试验表明，当土壤速效SiO2含量在180～500 mg/kg时，施硅水稻增产
效果明显[4]。

由此看来，对于我国北方水稻，硅肥增产的土壤条件不同于南方酸
性土壤，有待深入研究。

4.2.2 水稻植株硅素含量与硅肥增产效果。

水稻茎叶的硅素含量与土壤有效硅水平有很好的相关，水稻植株中的SiO2含量可作为判断水稻施用硅肥效果的指标。

臧惠林对28个硅肥效果试验结果作相关统计后提出，水稻成熟期茎叶SiO2含量100 mg/g以下可以作为硅肥施用的指标[2]。

日本和朝鲜提出的指标为110
mg/g，我国台湾省早稻为90 mg/g。

4.2.3 氮肥用量与硅肥增产效果。

一般认为，硅肥的效果与其他肥料特别是氮肥用量有一定的关系。

何电源在浙江金华红壤性水稻土上试验表明:在土壤有效硅较低
的试验区，无论高氮低氮施硅均增产，而在土壤有效硅较高的试验区，在低氮时硅肥增产不明[5]也指出，硅氮配合施用可获得较好的增产效果。

Park对韩国的水稻生产进行了详细研究后，认为要得到水稻的最高产量，其茎秆中SiO2/N，
K2O/N与SiO2/K2O的合适比例应为11.15与74。

故对高氮肥用量下的高产水
稻尤其要重视硅肥的施用。

4.3 施硅对稻米品质的影响施硅能提高稻米香味[6]，显著提高整精米率，改善加
工品质，能显著降低垩白面积和直链淀粉含量，提高稻米蒸煮品质，而对出糙率、不完善率、垩白粒率、垩白度、长宽比及食味等品质性状无明显影响[7]。

施用硅
钙磷肥后，能降低稻米裂纹米率，提高稻米透明度、胶稠度和蛋白质含量[8]。

5 小结与讨论
随着我国农业产业结构的调整，水稻等粮食作物的种植面积有所减少，要解决人口增长带来的粮食需求问题，必须重视水稻单产的提高。

而水稻单产的提高又与肥料的科学投入密切相关。

关于氮磷钾肥对水稻影响的研究深入且系统，硅对水稻的重要性随着研究的深入越来越明显，但在水稻硅素营养方面仍有一些领域有待进一步研究。

虽然近年来不少学者提出我国缺硅耕地占50%左右，建立了一些水体、土体、稻
体方面的补硅指标，但适用性有待验证。

仅就土体方面，由于采用不同的测定方法和土壤质地的不同，提出了不同的补硅指标。

因此，在我国缺硅土壤区划，土壤缺硅值分级标准，不同地区水稻补硅指标体系与施肥量、施肥时期等施肥规范的建立，富含碳酸钙水稻土、施用过矿渣的水稻土和偏碱性水稻土的有效硅测定方法的研究，高效硅肥的研制与生产标准的制定方面有待加强。

水稻不同生育时期吸硅能力不同，分蘖后吸硅能力较分蘖前强，并且硅在水稻不同生育时期分配中心也不同。

但水稻吸收、运输硅的机理，硅在稻体中再分配的动力学机制还不明晰。

特别是硅的再分配对水稻抗病虫害方面有着积极的防护作用，但是在硅的再分配如何增强这一防御机制、硅与病虫侵染处酚类物质的积累间的确切关系方面有待进一步研究。

施硅后水稻产量有不同程度的提高，稻米品质有一定程度的改善，可能是因为施硅能增强水稻抗性，提高某些矿质元素的利用率，改善水稻经济性状和群体质量，但在硅对水稻产量形成机理的影响、硅提高产量的生理机制、在硅对稻米品质的影响及其机理方面仍须加强研究。

参考文献
[1]刘永涛.硅肥的应用及开发前景[J].河南科技，1997(11):6－7.
[2]臧惠林，张效朴.我国南方水稻土供硅能力的研究[J].土壤学报，1982，
19(2):131 －139.
[3]范业成.水稻硅素营养及其增产效果[C]∥化工部硅肥考察组.赴朝硅肥考察报告，1983:18－19.
[4]吴英.硅在水稻营养中的作用及其有效条件的研究[J].土壤通报，1992，23(3):25 －27.
[5]HORLGUCHL T.Mechanism of Manganese Toxicity and To1erance of
P1ants N.Effects of Si1lcon on Alleviation of Manganese Toxicity of Rice Plants 5011 Soil[J].Plant Nutrl，1988，34(1):65 －73.
[6]李发林.硅肥的功效及施用技术[J].云南农业，1997(9):16.
[7]卢维盛.施硅对水稻产量及稻米品质的影响[J].华南农业大学学报，2002，
23(1):92.
[8]张学军.施用硅钙磷肥对水稻生长、产量及品质研究初报[J].宁夏农业科技，2000(1):37 －38.。