浅谈硅肥(一)
1840年德国化学家李西比提出矿物质营养理论,奠定了现代化学肥料工业的基础。上世纪二十年代,美国加州大学sommer 教授发现水稻是喜硅作物,并提出硅是良好的植物生长的必须元素。尔后,世界各地农业工作者开展了硅与农业的研究。
硅广泛存在于自然界中,几乎所有的动植物中组织中都含有硅素。土壤矿物质颗粒中,S.02的含量占-半以上,与钙、镁、铁、铝、钾等构成复杂的难溶的硅酸盐类矿物质。硅在地壳中的含量仅次于氧元素居第二位,丰度为29.5%。
土壤中含硅的矿物质很多,如石英质硅氧化物和硅铝酸盐矿物等,但它们都是难溶性硅化合物,不能为作物所吸收和利用。
土壤中的供硅主要是依赖土壤母质的风化作用和高能硅化合物的分解作用产生,粘粒含量越高,土壤有效硅<S,(OH),>含量也越高。含易分化矿物多的土壤,硅酸供给能力大,而花岗岩、石英砂岩等母岩发育的土壤供硅能力就很差。硅在土壤中主要存在于土体和土壤溶液中,或被吸附在土壤肢体的表面。在土壤溶液中,硅主要以单分子硅酸<S(OH)>的形态存在,其浓度平均为14-20mg/1(范围为3.5-40mg/1之间)。土壤中的S0z含量很高占一半以上。
土壤有效硅含量通常被作为衡量土壤供硅能力的指标,它受气候条件、土壤PH值、成土母质、土壤粘粒、施用有机肥、土壤水份、土壤碳酸钙含量,以及土壤温度等因素影响。
据藏惠林等对我国南方主要母质发育的水稻土有效硅研究表明:
红砂岩、花岗岩、华港片麻岩、轻质第四代红色粘土和浅海沉积物母质发育的水稻土有效硅一般低于80mg/kg;粘质第四世纪红色粘土发育的水稻土有效硅在 120mg/kg:玄武岩、长江冲积物和潮积物以及紫色页岩发育的水稻有效硅多在200mg/kg 以上。
土壤有效硅含量与土壤粘粒含量呈正相关,可能是土壤粘粒含量高对硅酸吸附量大的原因。但据贺立源等研究,在 PH>6.5的土壤中,粘粒含量对土壤有效硅含量的影响逐渐减小了,而粉粒和砂粒的影响增强。施有机肥后,其中的有机质释放出一定量的硅,同时有机质分解产生有机酸和形成的还原条件,可以破坏铁一硅复合体,有助于硅的溶解。淹水后,土壤Eh降低,铁、锰等元素被还原,因而被其固定的硅部分释放出来,导致土壤有效硅含量均有不同程度的增加。土壤中碳酸钙含量越高,其与硅结合形成的硅钙化合物就越多,有效硅含量也就越高。另外,土壤温度在20-40℃之间,土温越高有效硅含量越高,土温越低,有效硅含量也越低。
水稻是我国最主要的粮食作物,水稻又是喜硅作物。研究表明,每生产100公斤水稻籽粒需吸收硅22kg,是氮、磷、钾总和的 4.4倍。高产水稻和一个生长季节可从土壤中带走S,0:75-130kg/亩。随着水稻产量的不断提高和同年连续种植时间的延长,每年农作物从土壤中带走的硅素远远大于氮、磷、钾养分的总和。稻田土壤中硅素的不断减少,靠土壤硅的自然风化和灌溉水已难以维持平衡,特别是在以水稻为主要作物的田块,缺硅现象更为严重。水稻在生长发育过程中如果缺硅,就会表现出苗期叶片披睡,受光姿态恶化,灌浆期地上部茎叶腐烂,易倒伏,灌浆期阶段功能叶过早死亡,造成后期水稻早衰,籽粒灌浆不足,千粒重降低,影响产量和水稻品质问题。
增施速效硅肥可以增加土壤有效硅的含量,能有效缓解土壤硅素缺乏对当季作物的影响。研究表明:增加土壤硅肥可以促进水稻幼苗生长,使叶片表皮细胞的长度和细胞壁伸展性显著增大;能促进水稻根系发育,根量增加,改善通气组织和根系氧化能力,提高根系对水分和养分的吸收量,延长根系的功能期;增施硅肥还能改善水稻株型,使叶片与茎杆夹角缩小,叶片挺,使叶片增厚,维管束加粗,叶细胞内线粒体增多,从而增加水稻叶片对光的吸收和叶片光合速率,并最终提高产量;此外,增施硅肥还可以显著提高水稻的抗倒伏能力和抗病虫害能力,明显降低因倒伏和病虫危害引起的减产风险;土壤中增加了硅的含量还能提高酸性土壤的PH值,并能显著降低重金属的含量和污染,提高水稻的品质。