硅肥對水稻增產提質抗病蟲的影響研究進展

于廣星宮殿凱代貴金 劉憲平 陳盈 李海波 侯守貴

（遼寧省水稻研究所，沈陽 110101；第一作者：330546523＠qq．com；#共同第一作者：714732190＠qq．com）

硅被國際土壤界認為是繼氮、磷、鉀之后第4種植物營養元素，是水稻生長發育所必需的大量元素之一。水稻莖葉中的硅含量占10%～20%，每生產1 000 kg稻谷，植株要吸收硅酸170～180 kg。近些年，對水稻產量的強烈追求導致人們大量施用化學肥料，使土壤中硅的供需矛盾日益嚴重。我國存在大面積的缺硅土壤，進入21世紀統計缺硅耕地面積達50%以上[1]。水稻缺硅會導致秧苗素質差，青枯病和立枯病發生嚴重，易倒伏，抗逆性差，嚴重影響水稻產量和品質。因此，開發和推廣硅肥勢在必行。

1 硅肥用量和施用時期對水稻產量的影響

大量研究表明，適量施用硅肥可使水稻增產，一般可增產5%～15%，增產主要歸因于有效穗數和每穗粒數的顯著增加[1－3]。馬朝紅等[4]研究表明，在中等硅用量（180～240 kg/hm2）下，粳稻增產效益最明顯，硅用量過高或過低均會降低粳稻產量。張國良等[5]研究也表明，隨硅肥用量的增加水稻產量呈先增加后降低的趨勢，以施硅量為225．0 kg/hm2時產量最高。硅肥用量過高不僅浪費資源，反而還會使產量下降。龔金龍等[6]研究表明，隨著硅肥施用時期的推遲，武運粳24和淮稻9號的產量、有效穗數、每穗粒數、硅素吸收總量呈先增后減的趨勢，其中，有效穗數于有效分蘗期追施硅肥表現最高，其他參數均于有效分蘗臨界葉齡期追施硅肥達到最高（低）水平；結實率和千粒重則隨著施硅時期的推遲而不斷增加，抽穗期追施硅肥使千粒重顯著增加。宋合林等[7]研究表明，不同生育時期施用硅肥（插秧前底施、分蘗始期追施、拔節前追施、抽穗前追施）對水稻遼星1號生長發育均有良好的作用，增產效果較明顯，尤以拔節前追施硅肥效果最佳，增產幅度達10.5%。周青等[8]研究表明，施硅對武育粳3號和9520產量的影響表現為分蘗肥＞基肥＞拔節肥＞保花肥＞不施硅，在水稻拔節期前施用多效硅肥可以明顯增加單位面積群體總穎花量和結實粒數，擴大總庫容，顯著提高花后干物質生產和積累能力，提高粒葉比和粒重葉比，協調源庫關系。綜上所述，水稻最佳施硅肥時期在分蘗至拔節期之間，最佳施用量在200．0 kg/hm2左右。

2 施用硅肥對稻米品質的影響

大量研究表明，施用硅肥能顯著改善稻米品質，主要表現為稻米的糙米率、精米率和整精米率顯著提高，堊白粒率和堊白度顯著降低。張國良等[5]研究表明，施硅水稻精米率有增加的趨勢，整精米率顯著增加，適量施硅可以降低堊白粒率、堊白大小和堊白度，改善稻米的外觀品質。金正勛等[9]認為，適當施用硅肥能夠降低稻米直鏈淀粉含量，進而提高蒸煮食味品質。商全玉等[1]研究認為，施硅后水稻糙米率、精米率和整精米率均顯著提高，相關分析顯示有效硅施用量與精米率呈顯著正相關，與整精米率呈極顯著正相關；同時研究發現，過量施用硅肥會使稻米蛋白質含量上升，食味值下降，而直鏈淀粉含量則無明顯變化。盧維盛等[10]研究認為，施硅使稻米整精米率顯著提高，堊白面積和直鏈淀粉含量顯著降低，而對糙米率、堊白粒率、堊白度、食味等品質性狀無明顯影響。王力等[2]提出，在倒2葉期施硅肥能在增加產量的同時大幅度提高食味品質，起到增產提質的效果。

3 施用硅肥對水稻抗病蟲害特性的影響

水稻施硅后，可提高其對白葉枯病、莖腐病、小粘菌核病、胡麻葉斑病、稻曲病、紋枯病、穗頸瘟、葉瘟、白粉病、稻縱卷葉螟和稻飛虱的抵抗力[11-13]；雷雨等[14]研究表明，施硅的處理稻瘟病發病率和病情指數均比不施硅處理低，相對防效可達到27.64%。夏石頭等[15]研究表明，施入硅肥后，SiO2在水稻葉片中沉積，與表皮細胞形成了硅化細胞，莖葉細胞壁加厚，角質層增加，產生一道機械屏障，不僅能防止真菌菌絲與害蟲的入侵，并且還能影響真菌對細胞壁的酶降解，硅本身對細菌也有一定毒性[16]。除了硅沉積物的物理屏障作用外，硅的再分配在抗病蟲害侵入方面也起到了積極的防護作用。硅肥可提高作物體內超氧化物歧化酶、過氧化物酶等生物酶活性。日本研究證明，SiO2可使植物體內產生一種令害蟲討厭的氣味，可提高作物抗病蟲害能力，特別是稻瘟病，有效SiO2含量高的土壤稻瘟病的發病率很低。對于不同時期施用硅肥對植物抗病性的研究較少，結合對現有作物的研究，以生長前期施用效果較好[17]，可在一定程度上防止水稻青枯病以及后期稻瘟病的發生與危害。

4 施用硅肥對水稻重金屬鎘積累的影響

鎘（Cd）在土壤中有較強的流動性，易被植物根部吸收轉運至地上部分，并通過食物鏈最終富集在人體內，對人體造成巨大的毒害作用。鎘對水稻的生長發育也有著較大的影響，水稻吸收的鎘大部分積累在根部，嚴重影響根系生長發育，使水稻根數減少[18]。鎘會限制水稻種子的萌發和幼苗的生長，以及細胞中許多代謝過程的強度和方向[19]。被鎘污染的植物在發育中的非特性反應會加劇細胞的氧化，形成過量的活性氧化物，同時受到鎘污染的植物的超氧化物歧化酶的活性和過氧化氫酶的活性也將顯著降低[20]。近年有很多學者研究發現，富硅物質能夠減輕鎘對植物生長的不利影響，減輕水稻的鎘毒癥狀[21]，降低植物葉片中鎘的積累[22]。土壤中施用富硅物質能夠增加對鎘的吸附[23]，加強鎘在水稻幼苗根內皮層的積累，可以限制鎘從幼苗根傳送到芽，并將重金屬大量沉積在內皮層細胞的細胞壁，從而阻斷鎘在質外體中的運輸[24]。施加硅肥可在水稻根部細胞壁外累積形成具有高吸收性的膠質硅，膠質硅與鎘結合，可有效阻止鎘進入根系細胞[25]。富硅物質中的單硅酸與鎘離子的相互作用，通過增加鎘在硅物質表面的吸附來減少鎘在土壤中的流動，同時可以使鎘大量積累在水稻根及其共質體中，并降低根及其共質體中鎘的轉換和積累[26]，從而降低稻米中鎘累積風險。

5 結語

綜合現有研究結果，對于增產來說最佳施硅肥時期在分蘗至拔節期之間；對于防病效果來說，苗期就應該開始使用；硅肥用量應根據地力水平酌情使用，一般情況下，最佳硅肥施用量在200.0 kg/hm2左右。在“兩減”目標下，充分發揮硅肥的作用是實現增產提質的一項重要手段。硅肥對治理和緩解重金屬污染也有一定效果，對人體健康增加了一道防線。對于硅肥的功能性還有待進一步開展研究，探索更合理完善的硅肥施用方法，生產并應用推廣更為有效的硅肥，為水稻實現更加高產、優質、抗逆提供保障。