硅元素对作物的生长作用

发布日期：2021-06-08 浏览次数：36

众所周知，作物生长过程中所必须的营养元素一共有17种，它们依次是碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、锌、铜、钼、硼、氯、镍，按照它们在作物体内含量干重的多少，前六种我们称之为大量元素，中间三种我们称之为中量元素，后面八种我们则称之为微量元素，虽然作物对大、中、微量元素的需求量有多有少，但它们各自在作物的生育过程中都具有不可或缺、不可替代的作用。
长期以来，广大农民朋友在作物营养供应上，很大一部分人都存在偏施大量元素肥料、忽视中微量元素肥料的做法，这是十分不科学的施肥方法。除此之外，除了大、中、微量元素以外，其实作物在生长发育过程中也需要其他营养元素的补充，许多朋友都意识不到这一点，比如今天要和大家说的“硅”或“硅肥”。
硅的地壳中含量仅次于氧的元素，约占地壳干重的28.8%，广泛存在于岩石、砂砾之中。在不同土壤中硅的含量差异很大，如在有机土质中，随所占的干重比例不足1%，而在石英质构成的砂质土壤中，其干重所占的比例则高达45%。
植物对硅的吸收与钾元素类似，属于主动运输，吸收的动力学过程符合米氏方程曲线。硅在土壤中先以不带电荷的原硅酸[Si(OH)4]形式被植物根部吸收，并随着植物的蒸腾作用运输到地上部分。
植物将土壤中的硅转移到皮层细胞并运输到木质部，该运输过程在不同植物中有不同的转运机制。例如，在水稻体内，硅从皮层细胞到木质部的运输属于主动运输，即由一个特定的转运蛋白负责转运；在黄瓜和番茄体内，其运输属于被动运输，即是一个简单的扩散行为。这也从另一方面解释为什么水稻芽中会有更高浓度的硅。
木质部的硅最终通过蒸腾作用运输到植物的叶和芽中，在外界硅浓度较低和蒸腾作用不明显时，吸收到植物体内的硅会转移到新叶片。而硅浓度充沛和蒸腾作用较高时，硅则会转移到老叶中。转运到叶片中的硅，最终发生硅化作用形成胶状硅，胶状硅在植物抗胁迫时发挥重要的作用。
硅肥以含硅酸盐类的矿物质为主，常用的有硅酸钙、硅酸镁、硅酸钠、硅酸钾等。硅元素在作物体内参与多种生长调节，主要有以下几个方面（黄阔等，2019）：
❶在细胞壁的形成过程中发挥重要作用
硅元素可以在植物体内和多糖酸酸、果胶酸等共同作用，形成的硅酸盐类物质具有稳定性高、亲和力强的特点，增加细胞组织的机械稳定性和轻度，防御病虫害及机械损伤。
❷能影响作物的蒸腾作用和光合作用
硅元素参与细胞壁形成进而形成组织的硅化细胞，其吸光能力更强，散射性好，增强光合作用，同时，硅化细胞可是细胞壁加厚，降低作物叶片的蒸腾作用，水分充足更利于作物生长。
❸与其他元素共同作用，缓解非生物胁迫
硅的增加可自动调节作物对于氮、磷的过度吸收，调节作物元素吸收，维持原始平衡状态，促进作物生长，缓解毒性金属、高温、干旱、冷害等对作物的伤害，提升作物自身抗逆性。
❹促进植物生长，提升作物品质和产量
植物叶片施用硅可是二磷酸核酮糖羧化酶活性增强，对甘蔗有明显的增产和增糖作用。见上图，水稻施用硅肥可明显促进其对氮、磷的吸收，提高光合效率，促进增产。
资料源于徐当会等，生态学报，2020年第40卷第22期&黄阔等，植物医生，2019年第5期
硅，对大部分农民来说是比较陌生的，虽然它不在作物所必须的16种营养元素内，但它却是十分有利于作物生长发育的有益营养元素。硅，号称除氮、磷、钾三大元素以外的“第四大元素”，它不仅是大部分作物（尤其是小麦、玉米、水稻、高粱等禾本科作物）体内的重要组成部分，而且也在作物的正常生长发育过程中发挥着非常大的作用，比如说，作物体内缺硅，就会降低作物的受精能力、降低作物的果穗数量和果穗籽粒的单重，再比如说，在作物生长过程中适量补充硅元素，不仅有利于提高作物对不良环境条件下的抗逆性，而且能够提高作物生长的健壮度、结实率以及改善果实的品质。
那么，硅元素有哪些营养特性？施用硅肥对作物的生长发育有哪些作用？市场上常见的硅肥有哪些种类和肥料特点？在为作物补充硅营养时，硅肥的适用范围、使用方法以及使用注意事项又是这样的呢？下面大家不妨与农技小背篓一起了解下！
一、硅元素的特性与分布
硅是一种较为常见的元素，化学性质比较活泼，在高温环境下它可以与其他多种元素化合，但它不溶于水、盐酸、硝酸。硅在地壳中的总含量比较高（占比约27.6％左右，仅次于氧），主要分布在岩石、砂砾和尘土中，但很少以单质的形式出现，它在自然界中主要是以含氧化物的形式存在，比如说硅酸盐或二氧化硅。
二、硅元素在农业上对作物生长发育有哪些积极作用？
硅，是大部分作物株体的重要组成部分，虽然它不是作物生长发育过程中所必须的营养元素，但在作物生长发育过程中发挥着重要的作用，对作物的生长发育具有调节性作用，比如说：硅不仅可以增强作物秸秆的硬度（提高作物的健壮度），提高害虫对作物取食与消化的难度（提高作物的抗虫害能力），而且还可以大幅增强作物对外界不良环境的抗逆性（提高作物的抗旱、抗盐等能力），调节作物与其他生物之间的和谐关系（促进作物的生长发育）。具体作用如下：
1、增强作物制造养分的光合作用能力
叶片光合作用合成的有机养分是作物生育所需营养的重要来源，而为作物补充硅营养后，一方面能够有效的提高叶片中叶绿素含量、延缓叶片的衰老，一方面硅能够将作物表皮细胞硅质化而使作物的茎叶更加挺直，在减少茎叶低垂遮光量的同时增加作物叶片的采光量，如此一来，在硅元素的作用下，作物茎叶的保绿性更强、透光性更好、采光量更多，从而大幅提高作物叶片光合作用制造有机物质的能力，能够促使作物更多的积累有机物质。
2、提高作物茎秆的健壮度和抗倒伏能力
作物茎秆细弱，则容易发生倒伏现象。而为作物补充硅营养后，尤其是水稻等喜硅作物使用后，能够使作物的根系更加发达、茎秆更加挺拔直立与粗壮，不仅可以大幅提高作物的抗倒伏能力、有效降低茎秆的折断率，而且因为作物茎秆硬挺直立且不易倒伏、茎叶上举透光性变好，从而能够有利于作物的密植。
3、增强作物的抗病虫害能力
一方面，为作物补充硅营养后，可以提高作物生长的健壮度，从而增强作物的抗病虫害能力；一方面，硅另一方面，为作物补充硅营养后，硅肥中的硅酸能够抑制病菌孢子的萌发与菌丝的生长，而且硅元素可以使作物体内的表层细胞壁及角质层更厚、更硬，从而使作物在外部形成一个病菌虫害难以侵入或难以以撕咬的硬厚保护层，这样以来就能提高作物对外部病虫害的防御能力，有效降低病虫害的发生率与危害程度，所以，硅对作物具有增强抗病虫害能力的作用，可以减少稻瘟病、叶枯病、轮纹病、炭疽病、根腐病、锈病、黑斑病、霜霉病、菌核病、黑穗病、茎腐病、叶斑病、稻飞虱、钻心虫、根线虫、蚜虫、螟虫、红蜘蛛、棉铃虫等作物上常见病虫害的发病率，以及提高作物对这些病虫害的抗性。
4、预防作物烂根与早衰问题的发生
作物容易发生烂根或早衰的问题，如果为作物补充硅营养，不仅可以增强作物光合作用制造养分的能力，使作物在养分充足的条件下促进根系生长（尤其是促进作物根系对磷的吸收，磷对作物根系生长具有促进作用）、增强作物根系活力，而且硅可以增强作物体内导管组织的刚性、提高作物体内的透气性，因此，为作物补充硅营养对于预防作物烂根、早衰等具有较好的效果，尤其是在早春作物和冬春作物上表现比较明显。