硅的生理功能及失调症状与丰缺指标

一、硅的生理功能

迄今认为,硅对大多数双子叶植物的发育并不是必需的,但对它们的正常发育是有益的。然而,对一些含硅量较高的禾本科植物(如水稻)来说,硅则是必需的元素。

(1)促进碳水化合物的合成与运转 藤原、太平研究表明(1955),硅能提高水稻叶片对CO₂的同化能力,其中对下位叶尤为显著。吴英(1992)也报道,水稻施硅处理与对照相比,光合生产率提高14.2%,干物质提高24.8%。而且,出穗前叶鞘积蓄的淀粉常以施硅酸区为高,出穗后转移到穗部的淀粉比率也比无硅区高;乳熟期碳水化合物从茎叶向穂部的转运也以施硅酸区为多(山本等,1955)。硅的这种效果与硅能使植株茎叶间张角减小,改善个体及群体的光照条件,使叶细胞中的叶绿体增大、基粒增多有关。

(2)提高对病虫的抗性 硅能提高水稻抗稻癌病、胡麻斑病、小粒菌核病(小野,1917;三宅,1927;吉井菜,1958;杨金色等,1991;申义珍,1992)及减轻蜘虫、稻飞風的危害。硅的这一效果,主要是吸收的硅与体内果胶酸、多糖醛酸、糖脂等物质,形成单、双、多硅酸复合物,在表皮细胞沉积而形成“角质双硅层”(下图),能对菌丝及蝶虫入侵起到机械屏障作用。

角质双硅层示意图(吉田昌一)

(3)硅与其他元素吸收的关系 硅能提高多种植物对铁、锌的忍耐力,如水稻(三井过年,1951)、甘蔗(Handreck等,1967)、大豆、高梁(Galverz,1989)等,并能抑制水稻对锗(Ge)、砷(As)及放射性尘中锶(⁹⁰ Sr)、铯(¹³⁷ Cs)和镉(Cd)的吸收(奥田、高桥,1961;太田道雄,1976),从而减少这些物质对作物生长的不良影响。硅对磷的影响有二重性,即在含磷低时能促进磷的吸收,在含磷高的土壤则能抑制磷的吸收。另外,硅还能促进水稻体内磷向子粒的转运率(P/Fe比增大),从而减少或避免了铁的阻碍作用。

二、 植株硅素营养失调症状及其丰缺指标

至今硅还不是植物营养的必需元素,因此,对植物缺硅的形态特性研究,只停留在稻、麦、甘蕉等一些需硅较多的作物上。

水稻:叶片和谷壳上有褐色斑点,叶片下披成“垂柳叶”状是水稻缺硅典型症状。

麦类:遇寒流时,下部叶片发生下垂,甚至茎叶枯萎,叶片有时出现黑褐色斑点。

甘蔗:叶片上出现“雀斑症”。

黄瓜:在生殖生长阶段,新展叶片畸形,花粉受精能力低,且易感染白粉病和萎蔫病。

番茄:缺硅时,第一花序开花期生长点停止生长,新叶形,叶片失绿黄化,下位叶枯死,花粉败育,开花而不受孕。

关于作物缺硅的临界值,各方报道不一。Lian.S.(1976)根据日本、朝鲜和中国台湾省的研究资料后提出,水稻茎秆中SiO₂临界值:日本<110g/kg,朝鲜<100g/kg,台湾省早稻90g/kg,晚稻<80g/kg;甘蔗的临界值是第3～6片叶叶鞘中硅(SiO₂)<12.5g/kg。

参考文献：

【1】陆欣.土壤肥料学【M】.北京：中国农业大学出版社，2019.236-237.