硅对植物的影响

植物对外源硅的生态响应

摘要：硅元素被国际土壤界认为继氮磷钾之后第四种植物营养元素。硅的含量和分布存在着种间和种内的差异，硅对植物的形态特征、生理特性产生和植物体内其它营养元素的分布有一定的影响。

关键词：硅；植物；影响

引言

稗草是禾本科稗草属的一年生草本植物，具发达根系是典型的无性系植物，是世界性恶性杂草,也是我国稻田中分布最广、危害最重的主要稻田杂草之一，而稗草的生长受其生物学特性、生理特性和外界干扰的影响，因此研究稗草在各种因素影响下的生态响应在理论和实践上具有重要的意义。

硅是继氮磷钾之后的第四种营养元素，不同的硅浓度可对植物的形态特征、生理和生殖生态特征产生影响。而目前硅对植物生影响的研究多集中在如水稻等的农作物种，对稗草属草本植物鲜有报道，研究稗草对外源硅的生态响应进一步丰富了硅对植物影响的研究，也为稻田稗草的生态防除提供了理论依据。

1硅的含量及分布

1.1植物种间的差异

高桥英一和三宅靖人（1976）曾对栽培于同一土壤上的属于 4 个门、10 个纲、82 个科的 175 种植物进行了无机分析，研究发现硅含量高的植物钙含量往往较低，而使其硅钙摩尔比值较高。他们将所有植物内硅钙摩尔比值大于 1 的植物定义为喜硅植物，此比值小于 1 的为非喜硅植物。双子叶植物中几乎没有硅钙比大于 1 的，而单子叶植物中大于 1 的植物很多，如禾本科、莎草科、灯芯草科等，大部分在系统发育上有一定的关系，根据硅的含量，一般的栽培植物可分为三种类群（邹邦基等，1985）第一类群是含硅量特高的，如水稻，其茎叶干物质中含有 15-20%(SiO

),甚至更高，一般认为这与它的水生环境很有关系。

2

第二类是旱地禾本科植物，如燕麦、大麦、小麦，它们的硅含量为干物质的)。第三类是以豆科植物为代表的低含硅量的双子叶植物，它们的硅含2-4%(SiO

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量要比第二类植物还低10倍左右，树木叶子的硅含量比禾本科植物叶子低，但木兰科、桑科、榆科、山毛榉科与棕榈科的树种含有大量硅。有人指出，木本植物叶子中硅的含量是植物种的一个特征，而硅在一个生态系统的生物量中的累积又是该生态系统的一个特征(邹邦基等,1985)。

1.2植物各器官间的分布

同一种植物在不同部位的硅含量差异很大。通过对大多数植物研究结果可以将硅在地上部和根部的分布分为三种类型第一种植物硅的总含量比较低，植株的地上部分和根部硅的含量相当或者地下部含硅量略高，如番范、绿洋葱、油菜、小萝卜和中国甘蓝等（Okuda A，1966）。第二种植物根部的硅含量显著高于地上部分，如三叶草根系中的硅浓度是地上部的8倍之多。第三种植物硅的总含量较高，植株的根部硅含量远远低于地上部分，如水稻和燕麦等禾本科植物。这在水稻(Tanaka 等,1966；蒙格尔等,1987)和燕麦(Jones 等,1965)中表现明显，燕麦根中硅的累积少于整个植株中硅总量的 2%，地上部累积的硅分布很不均匀，以穗中含量最多，其次为叶和茎，谷粒中最少。在小麦、黑麦与大麦中亦有类似的分布规律(邹邦基等,1985)，水稻和上述麦类略有不同，其穗中含量仅为植株总

硅量的 10-15%。何电源（1980）认为硅在水稻植株内的分布符合末端分布规律，即含硅量地上部>地下部，颖壳>叶片>叶鞘>茎>根。硅在葫芦科植物冬瓜中的整体分布情况为：老叶>成熟叶>幼叶>主茎>侧枝>果皮>果实及根，其中果实和根中的含硅量相近。水稻和木贼中老成植株及老叶中的含硅量高于幼小植株和新叶(Tanaka 等,1966)生长到6周的燕麦中相当数量的硅酸发生硅化(Jones 等,1965)，但这种硅的淀积并不会阻止未成熟细胞的继续扩展，这就意味着二氧化硅在刚刚淀积的时候并非是僵死的。

2硅在植物中的作用

2.1硅对植物形态特征的影响

硅可以改变植物的形态特征如分枝数、株高、生育期等。

2.1.1对株高的影响

郭正刚（2006）研究表明硅处理对紫花苜蓿株高生长的影响随着生育期而异。在营养生长阶段，硅处理的自然株高和绝对株高较对照株高显著增加，其增加趋势与施入的硅量度关系不大，但在生殖生长阶段，硅处理的植株和对照处理的植株差异不明显。王生银（2008）研究发现硅肥对草地早熟禾的生长有明显的促进作用。Elaw 等(1982）发现甘蔗植株的高度与施硅量呈二次方关系，而其茎直径则与施硅量呈线性相关。

2.1.2对分枝数的影响

郭正刚（2006）研究表明施硅对营养期紫花苜蓿单株的分枝数没有显著影响，而进入生殖生长后，统计结果现实施硅处理的分枝数显著大于对照处理。施硅对紫花苜蓿分蘖的影响发生在牧草生殖期。崔德杰（1999）研究表明硅含量过高则产生毒害，如小麦分蘖能力受抑制，茎蘖数下降，植株矮小。施硅能促王生银（2008）研究表明硅使草坪草提早产生分蘖, 并增加单株的分蘖数。

2.1.3对生育期的影响

唐旭（2005）在高等植物硅元素研究进展中表明高等植物在不同的生育期对硅的吸收是不同的。水稻对硅的吸收主要在中后期,分蘖前很少,分蘖至灌浆期是吸收的高峰期,这可能是生物量的大幅度增加促使水稻对硅的吸收。因此,在这个时期施硅肥有利于提高水稻产量。田福平（2007）研究了硅对紫花苜蓿分枝数、开花数和结荚数及叶面积的影响，结果表明施硅对紫花苜蓿的分枝数具有增加的作用, 特别是盛花期具有显著作用。施硅对紫花苜蓿的叶面积具有显著的差异, 对照的叶面积比硅处理的叶面积都要小,而叶面积的增加有利于苜蓿产量的提高。夏圣益（1998）研究发现基施硅肥能促进棉花早发，使棉花的现蕾期、开花期、吐絮期提早。白莲香（1998)通过对水稻施用硅肥方法的研究表明施硅可增加水稻的分蘖何提前生育期。Epstein （1994）对水稻的研究表明植物体内硅含量在成熟期最高。江立庚（2004）和秦遂初（1983）硅对水稻的影响研究表明从生育期上看，前期硅大量分布在茎和叶鞘上，后期则大量分布在穗上。

2.1.4对生物量的影响

郭正刚（2006）硅能够促进紫花苜蓿地上部分的生长,增加生物量的积累。但硅与地上部分生物量积累的关系表现为随着土壤中硅含量的逐渐增大,生物量表现为先增加后下降的变化趋势,总体趋势表现为增产效应。李发林等（1999）的研究表明,硅肥能增大烟叶的叶面积,提高叶面积指数从而增加产量。张德忠等（2011）也提出了在小麦田上施用硅肥后，小麦结实率和千粒重均有明显的增加，产量提高 4.95 %-16.53%。