硅营养研究与硅肥应用

肥料是作物的“粮食”，根据联合国发表的数据化学肥料对农业生产贡献率在40-60%，我国大概在40%左右。现在，我国化学肥料利用率在30%，发达国家化学肥料利用率在60%。而硅肥的发展经历了一段复杂的发展过程。在这里，向大家简单介绍一下硅肥的发展历史。

1840年，德国化学家李比西提出矿物营养理论时，把硅列为与氮磷钾一样重要的元素。1926年，美国加州大学Sommer教授等首先提出水稻是喜硅作物，是水稻生长必需元素。1930年开始日本科学家进行了水稻硅营养研究。

有160多年历史的世界最早的英国洛桑肥料试验站，100多年连续试验证明，硅具有活化天然磷的作用。

二战后，日本粮食非常困难，日本科学家采用各种技术提高水稻产量（一个硅肥，一个塑料大棚）。1951年山梨大学小林均教授发现二氧化硅与“秋落”，烂根，稻瘟病关系。1954年第一家硅肥工厂在高岗市建成。1955年日本写进了肥料法。1957年成立硅肥协会。20世纪70年代日本最多时硅肥使用量在135万吨。

韩国，台湾等先后引进日本技术大面积推广。韩国在推广水稻直播覆盖硅肥工作。

上世纪90年代以前，我国硅营养研究比较少。90年代初，河南省科学院地理研究所蔡德龙博士从日本归国后，带回日本生产技术，结合国内情况深入研究硅营养，发现了我国黄河，长江，海河，淮河水系二氧化硅含量普遍低于10mg/L，提出了不同土壤硅临界值不同的理论，打破了华北土壤不缺硅的观念，通过大量实验发表了硅肥能改良红壤又能改良盐碱地和减轻重金属对植物污染论文。

硅肥在水稻生产上的作用

   1.硅是植物体特别是水稻组成的重要营养元素。

大部分植物体都含有大量的硅，如水稻生产1000kg稻谷，水稻地上部分SiO₂的吸收量达150kg，超过水稻吸收N、P、K总和。

2．硅肥有利于提高水稻的光合作用（V型结构）

水稻吸收硅以后，形成硅化细胞，增强细胞壁强度，使植物机械组织发达，株型挺拔，茎叶直立。水稻茎叶之间夹角减小25.4度，有利于通风提高透光和密植，提高水稻叶面的光合作用，有利于有机物的积累，从而增加了稻谷的产量。 

目前麦稻光能利用率1-1.5%，理论上最大利用效率在10%。中国科学院院士匡延云正在进行在现有基础上提高20-30%麦稻光能利用率的研究。

3．硅肥能增强水稻抵抗病虫害的能力  

硅化细胞的形成使水稻表层细胞壁加厚，角质层增加，从而增强对病虫害抵抗能力，特别是稻瘟病、水稻纹枯病、稻胡麻斑病、稻粒黑粉病、水稻烂秧、稻飞虱、二化螟、三化螟有比较显著作用。

硅肥不但增强作物对病菌的抵抗力，同样也增强了对二化螟等害虫的抵抗力。二化螟食入容易的部分二氧化硅含量低，二氧化硅含量高的水稻二化螟发生的比较少。把硅肥的水稻竟与不施硅肥的水稻茎的相同部位切断。放在黑纸上，中央放入二化螟幼虫。结果，大部分二化螟幼虫移动到二氧化硅含量少的稻茎，食入虫数和虫粪的量与硅酸含量成反比 。

 

 

4.硅肥能够提高水稻抗倒伏和根系氧化能力

硅素能够增强植株基部秸秆强度，使水稻导管的刚性增强，提高水稻体内部通气性，从而增强根系的氧化能力，防止根系早衰与腐烂。根系发达反过来又增强水稻的抗倒伏能力。水稻倒伏有两种类型：一种是茎秆折断；另外是出穗后随着成熟穗重增加的倾斜（自然倒伏）。硅肥对这两类型倒伏都有抗性。根据测定结果；使用硅肥料以后，水稻基部秸秆抗折断力，提高35-55%之间。

5．硅肥能增强水稻抗寒抗低温抗旱能力。

 

水稻植株中的硅化细胞能够有效地调节叶面气孔开闭及水分蒸腾。因此，使用硅肥料以后，增强水稻的抗旱，抗干热风，抗寒及抗低温的能力。硅肥对我国的旱作农业，节水农业具有重要的战略意义。

 

6．提高磷肥利用率和活化土壤中磷。

 

提高磷肥利用率：我国磷肥利用率一般在15％～20％，利用效率很低，施用硅肥以后可以提高作物对磷肥的吸收利用率，促进磷在水稻体内运转，从而提高水稻结实率；活化土壤中的磷：硅能够减少磷肥在土壤中的固定，同时活化土壤中的磷。

这样，硅肥对改善我国70%以上耕地缺磷，磷矿资源分布不均，磷肥利用率低的状况具有重要的战略意义。

 

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(作者: 蔡德龙)
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