硅肥对水稻增产提质抗病虫的影响研究进展

于广星宫殿凯代贵金 刘宪平 陈盈 李海波 侯守贵

（辽宁省水稻研究所，沈阳 110101；第一作者：330546523＠qq．com；#共同第一作者：714732190＠qq．com）

硅被国际土壤界认为是继氮、磷、钾之后第4种植物营养元素，是水稻生长发育所必需的大量元素之一。水稻茎叶中的硅含量占10%～20%，每生产1 000 kg稻谷，植株要吸收硅酸170～180 kg。近些年，对水稻产量的强烈追求导致人们大量施用化学肥料，使土壤中硅的供需矛盾日益严重。我国存在大面积的缺硅土壤，进入21世纪统计缺硅耕地面积达50%以上[1]。水稻缺硅会导致秧苗素质差，青枯病和立枯病发生严重，易倒伏，抗逆性差，严重影响水稻产量和品质。因此，开发和推广硅肥势在必行。

1 硅肥用量和施用时期对水稻产量的影响

大量研究表明，适量施用硅肥可使水稻增产，一般可增产5%～15%，增产主要归因于有效穗数和每穗粒数的显著增加[1－3]。马朝红等[4]研究表明，在中等硅用量（180～240 kg/hm2）下，粳稻增产效益最明显，硅用量过高或过低均会降低粳稻产量。张国良等[5]研究也表明，随硅肥用量的增加水稻产量呈先增加后降低的趋势，以施硅量为225．0 kg/hm2时产量最高。硅肥用量过高不仅浪费资源，反而还会使产量下降。龚金龙等[6]研究表明，随着硅肥施用时期的推迟，武运粳24和淮稻9号的产量、有效穗数、每穗粒数、硅素吸收总量呈先增后减的趋势，其中，有效穗数于有效分蘖期追施硅肥表现最高，其他参数均于有效分蘖临界叶龄期追施硅肥达到最高（低）水平；结实率和千粒重则随着施硅时期的推迟而不断增加，抽穗期追施硅肥使千粒重显著增加。宋合林等[7]研究表明，不同生育时期施用硅肥（插秧前底施、分蘖始期追施、拔节前追施、抽穗前追施）对水稻辽星1号生长发育均有良好的作用，增产效果较明显，尤以拔节前追施硅肥效果最佳，增产幅度达10.5%。周青等[8]研究表明，施硅对武育粳3号和9520产量的影响表现为分蘖肥＞基肥＞拔节肥＞保花肥＞不施硅，在水稻拔节期前施用多效硅肥可以明显增加单位面积群体总颖花量和结实粒数，扩大总库容，显著提高花后干物质生产和积累能力，提高粒叶比和粒重叶比，协调源库关系。综上所述，水稻最佳施硅肥时期在分蘖至拔节期之间，最佳施用量在200．0 kg/hm2左右。

2 施用硅肥对稻米品质的影响

大量研究表明，施用硅肥能显著改善稻米品质，主要表现为稻米的糙米率、精米率和整精米率显著提高，垩白粒率和垩白度显著降低。张国良等[5]研究表明，施硅水稻精米率有增加的趋势，整精米率显著增加，适量施硅可以降低垩白粒率、垩白大小和垩白度，改善稻米的外观品质。金正勋等[9]认为，适当施用硅肥能够降低稻米直链淀粉含量，进而提高蒸煮食味品质。商全玉等[1]研究认为，施硅后水稻糙米率、精米率和整精米率均显著提高，相关分析显示有效硅施用量与精米率呈显著正相关，与整精米率呈极显著正相关；同时研究发现，过量施用硅肥会使稻米蛋白质含量上升，食味值下降，而直链淀粉含量则无明显变化。卢维盛等[10]研究认为，施硅使稻米整精米率显著提高，垩白面积和直链淀粉含量显著降低，而对糙米率、垩白粒率、垩白度、食味等品质性状无明显影响。王力等[2]提出，在倒2叶期施硅肥能在增加产量的同时大幅度提高食味品质，起到增产提质的效果。

3 施用硅肥对水稻抗病虫害特性的影响

水稻施硅后，可提高其对白叶枯病、茎腐病、小粘菌核病、胡麻叶斑病、稻曲病、纹枯病、穗颈瘟、叶瘟、白粉病、稻纵卷叶螟和稻飞虱的抵抗力[11-13]；雷雨等[14]研究表明，施硅的处理稻瘟病发病率和病情指数均比不施硅处理低，相对防效可达到27.64%。夏石头等[15]研究表明，施入硅肥后，SiO2在水稻叶片中沉积，与表皮细胞形成了硅化细胞，茎叶细胞壁加厚，角质层增加，产生一道机械屏障，不仅能防止真菌菌丝与害虫的入侵，并且还能影响真菌对细胞壁的酶降解，硅本身对细菌也有一定毒性[16]。除了硅沉积物的物理屏障作用外，硅的再分配在抗病虫害侵入方面也起到了积极的防护作用。硅肥可提高作物体内超氧化物歧化酶、过氧化物酶等生物酶活性。日本研究证明，SiO2可使植物体内产生一种令害虫讨厌的气味，可提高作物抗病虫害能力，特别是稻瘟病，有效SiO2含量高的土壤稻瘟病的发病率很低。对于不同时期施用硅肥对植物抗病性的研究较少，结合对现有作物的研究，以生长前期施用效果较好[17]，可在一定程度上防止水稻青枯病以及后期稻瘟病的发生与危害。

4 施用硅肥对水稻重金属镉积累的影响

镉（Cd）在土壤中有较强的流动性，易被植物根部吸收转运至地上部分，并通过食物链最终富集在人体内，对人体造成巨大的毒害作用。镉对水稻的生长发育也有着较大的影响，水稻吸收的镉大部分积累在根部，严重影响根系生长发育，使水稻根数减少[18]。镉会限制水稻种子的萌发和幼苗的生长，以及细胞中许多代谢过程的强度和方向[19]。被镉污染的植物在发育中的非特性反应会加剧细胞的氧化，形成过量的活性氧化物，同时受到镉污染的植物的超氧化物歧化酶的活性和过氧化氢酶的活性也将显著降低[20]。近年有很多学者研究发现，富硅物质能够减轻镉对植物生长的不利影响，减轻水稻的镉毒症状[21]，降低植物叶片中镉的积累[22]。土壤中施用富硅物质能够增加对镉的吸附[23]，加强镉在水稻幼苗根内皮层的积累，可以限制镉从幼苗根传送到芽，并将重金属大量沉积在内皮层细胞的细胞壁，从而阻断镉在质外体中的运输[24]。施加硅肥可在水稻根部细胞壁外累积形成具有高吸收性的胶质硅，胶质硅与镉结合，可有效阻止镉进入根系细胞[25]。富硅物质中的单硅酸与镉离子的相互作用，通过增加镉在硅物质表面的吸附来减少镉在土壤中的流动，同时可以使镉大量积累在水稻根及其共质体中，并降低根及其共质体中镉的转换和积累[26]，从而降低稻米中镉累积风险。

5 结语

综合现有研究结果，对于增产来说最佳施硅肥时期在分蘖至拔节期之间；对于防病效果来说，苗期就应该开始使用；硅肥用量应根据地力水平酌情使用，一般情况下，最佳硅肥施用量在200.0 kg/hm2左右。在“两减”目标下，充分发挥硅肥的作用是实现增产提质的一项重要手段。硅肥对治理和缓解重金属污染也有一定效果，对人体健康增加了一道防线。对于硅肥的功能性还有待进一步开展研究，探索更合理完善的硅肥施用方法，生产并应用推广更为有效的硅肥，为水稻实现更加高产、优质、抗逆提供保障。