硅肥對(duì)水稻增產(chǎn)提質(zhì)抗病蟲的影響研究進(jìn)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(guó)際土壤界認(rèn)為是繼氮、磷、鉀之后第4種植物營(yíng)養(yǎng)元素，是水稻生長(zhǎng)發(fā)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(chǎn)1 000 kg稻谷，植株要吸收硅酸170～180 kg。近些年，對(duì)水稻產(chǎn)量的強(qiáng)烈追求導(dǎo)致人們大量施用化學(xué)肥料，使土壤中硅的供需矛盾日益嚴(yán)重。我國(guó)存在大面積的缺硅土壤，進(jìn)入21世紀(jì)統(tǒng)計(jì)缺硅耕地面積達(dá)50%以上[1]。水稻缺硅會(huì)導(dǎo)致秧苗素質(zhì)差，青枯病和立枯病發(fā)生嚴(yán)重，易倒伏，抗逆性差，嚴(yán)重影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，開發(fā)和推廣硅肥勢(shì)在必行。

1 硅肥用量和施用時(shí)期對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

大量研究表明，適量施用硅肥可使水稻增產(chǎn)，一般可增產(chǎn)5%～15%，增產(chǎn)主要?dú)w因于有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)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(chǎn)效益最明顯，硅用量過高或過低均會(huì)降低粳稻產(chǎn)量。張國(guó)良等[5]研究也表明，隨硅肥用量的增加水稻產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢(shì)，以施硅量為225．0 kg/hm2時(shí)產(chǎn)量最高。硅肥用量過高不僅浪費(fèi)資源，反而還會(huì)使產(chǎn)量下降。龔金龍等[6]研究表明，隨著硅肥施用時(shí)期的推遲，武運(yùn)粳24和淮稻9號(hào)的產(chǎn)量、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、硅素吸收總量呈先增后減的趨勢(shì)，其中，有效穗數(shù)于有效分蘗期追施硅肥表現(xiàn)最高，其他參數(shù)均于有效分蘗臨界葉齡期追施硅肥達(dá)到最高（低）水平；結(jié)實(shí)率和千粒重則隨著施硅時(shí)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(shí)期施用硅肥（插秧前底施、分蘗始期追施、拔節(jié)前追施、抽穗前追施）對(duì)水稻遼星1號(hào)生長(zhǎng)發(fā)育均有良好的作用，增產(chǎn)效果較明顯，尤以拔節(jié)前追施硅肥效果最佳，增產(chǎn)幅度達(dá)10.5%。周青等[8]研究表明，施硅對(duì)武育粳3號(hào)和9520產(chǎn)量的影響表現(xiàn)為分蘗肥＞基肥＞拔節(jié)肥＞?；ǚ剩静皇┕瑁谒景喂?jié)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(jié)實(shí)粒數(shù)，擴(kuò)大總庫容，顯著提高花后干物質(zhì)生產(chǎn)和積累能力，提高粒葉比和粒重葉比，協(xié)調(diào)源庫關(guān)系。綜上所述，水稻最佳施硅肥時(shí)期在分蘗至拔節(jié)期之間，最佳施用量在200．0 kg/hm2左右。

2 施用硅肥對(duì)稻米品質(zhì)的影響

大量研究表明，施用硅肥能顯著改善稻米品質(zhì)，主要表現(xiàn)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(guó)良等[5]研究表明，施硅水稻精米率有增加的趨勢(shì)，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(zhì)。金正勛等[9]認(rèn)為，適當(dāng)施用硅肥能夠降低稻米直鏈淀粉含量，進(jìn)而提高蒸煮食味品質(zhì)。商全玉等[1]研究認(rèn)為，施硅后水稻糙米率、精米率和整精米率均顯著提高，相關(guān)分析顯示有效硅施用量與精米率呈顯著正相關(guān)，與整精米率呈極顯著正相關(guān)；同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，過量施用硅肥會(huì)使稻米蛋白質(zhì)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(rèn)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(duì)糙米率、堊白粒率、堊白度、食味等品質(zhì)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(chǎn)量的同時(shí)大幅度提高食味品質(zhì)，起到增產(chǎn)提質(zhì)的效果。

3 施用硅肥對(duì)水稻抗病蟲害特性的影響

水稻施硅后，可提高其對(duì)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(fā)病率和病情指數(shù)均比不施硅處理低，相對(duì)防效可達(dá)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(xì)胞形成了硅化細(xì)胞，莖葉細(xì)胞壁加厚，角質(zhì)層增加，產(chǎn)生一道機(jī)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(duì)細(xì)胞壁的酶降解，硅本身對(duì)細(xì)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(hù)作用。硅肥可提高作物體內(nèi)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(nèi)產(chǎn)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(fā)病率很低。對(duì)于不同時(shí)期施用硅肥對(duì)植物抗病性的研究較少，結(jié)合對(duì)現(xiàn)有作物的研究，以生長(zhǎng)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(fā)生與危害。

4 施用硅肥對(duì)水稻重金屬鎘積累的影響

鎘（Cd）在土壤中有較強(qiáng)的流動(dòng)性，易被植物根部吸收轉(zhuǎn)運(yùn)至地上部分，并通過食物鏈最終富集在人體內(nèi)，對(duì)人體造成巨大的毒害作用。鎘對(duì)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育也有著較大的影響，水稻吸收的鎘大部分積累在根部，嚴(yán)重影響根系生長(zhǎng)發(fā)育，使水稻根數(shù)減少[18]。鎘會(huì)限制水稻種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)，以及細(xì)胞中許多代謝過程的強(qiáng)度和方向[19]。被鎘污染的植物在發(fā)育中的非特性反應(yīng)會(huì)加劇細(xì)胞的氧化，形成過量的活性氧化物，同時(shí)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(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，富硅物質(zhì)能夠減輕鎘對(duì)植物生長(zhǎng)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(zhì)能夠增加對(duì)鎘的吸附[23]，加強(qiáng)鎘在水稻幼苗根內(nèi)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(nèi)皮層細(xì)胞的細(xì)胞壁，從而阻斷鎘在質(zhì)外體中的運(yùn)輸[24]。施加硅肥可在水稻根部細(xì)胞壁外累積形成具有高吸收性的膠質(zhì)硅，膠質(zhì)硅與鎘結(jié)合，可有效阻止鎘進(jìn)入根系細(xì)胞[25]。富硅物質(zhì)中的單硅酸與鎘離子的相互作用，通過增加鎘在硅物質(zhì)表面的吸附來減少鎘在土壤中的流動(dòng)，同時(shí)可以使鎘大量積累在水稻根及其共質(zhì)體中，并降低根及其共質(zhì)體中鎘的轉(zhuǎn)換和積累[26]，從而降低稻米中鎘累積風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語

綜合現(xiàn)有研究結(jié)果，對(duì)于增產(chǎn)來說最佳施硅肥時(shí)期在分蘗至拔節(jié)期之間；對(duì)于防病效果來說，苗期就應(yīng)該開始使用；硅肥用量應(yīng)根據(jù)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(biāo)下，充分發(fā)揮硅肥的作用是實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)提質(zhì)的一項(xiàng)重要手段。硅肥對(duì)治理和緩解重金屬污染也有一定效果，對(duì)人體健康增加了一道防線。對(duì)于硅肥的功能性還有待進(jìn)一步開展研究，探索更合理完善的硅肥施用方法，生產(chǎn)并應(yīng)用推廣更為有效的硅肥，為水稻實(shí)現(xiàn)更加高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆提供保障。