硅是地壳中含量极为丰富的元素,主要以二氧化硅及硅酸盐的形式广泛存在于自然界。尽管耕作土壤中硅的总量较高,但其可溶性通常很低。随着农业生产中氮、磷、钾等肥料的大量投入,仅依靠自然循环已难以满足作物对硅素养分的需求。因此,硅肥的研究、生产与应用日益受到学界和业界的共同关注。
虽然硅并非所有高等植物的必需营养元素,但已被确认为一种重要的有益元素。依据植株体内硅含量的差异,可将植物大致分为三类:第一类为高硅型,如水稻,硅含量可达10%~15%;第二类为中等含硅型,如甘蔗、玉米、小麦,含量通常在1%~3%;第三类为低硅型,如豆科及多数双子叶植物,含量一般低于1%。施用硅肥不仅对水稻增产效果显著,而且对小麦、玉米、花生、蔬菜、甘蔗、棉花及果树等多种作物也具有明显的促进生长和增加产量的作用。
硅肥的增产作用主要体现在以下几个重要方面:
增强光合效能。作物吸收硅后能形成硅化细胞,强化细胞壁,使机械组织更发达,植株茎叶挺拔直立,夹角减小,从而改善群体通风透光条件,提高叶片光合效率,促进有机物质的积累,为高产奠定基础。
提升抗病虫能力。硅化细胞使作物表皮细胞壁加厚、角质层增加,从而显著增强对多种病害(如稻瘟病、叶斑病、白叶枯病、小麦白粉病和锈病等)和虫害(如稻飞虱、螟虫、蚜虫等)的抵御能力。
提高抗倒伏性与根系活力。硅能增强茎秆基部强度和导管刚性,改善植株内部通气状况,进而提高根系氧化能力,延缓根系早衰与腐烂,最终增强植株的抗倒伏性能。
增强抗旱、抗寒等抗逆性。硅化细胞可以有效调节叶片气孔开闭与水分蒸腾,从而提高作物抵抗干旱、干热风、低温及寒冷等逆境的能力,这对发展节水农业与旱作农业具有重要意义。
活化土壤磷素并提高其利用率。硅肥能够减少磷在土壤中的固定,同时活化土壤中难溶性磷,促进磷在作物体内的转运,进而提高磷肥利用效率与作物结实率。
改良土壤与缓解污染。硅肥通常含有较多的钙、镁及多种微量元素,有助于养分的均衡供应,发挥复合营养的作用。此外,硅肥可改良酸性土壤,减轻重金属污染,增强作物对铝毒、镉毒和盐害的耐受能力。
硅肥一般呈微碱性或中性,不溶于水但可溶于弱酸,具有无毒、无味、无腐蚀、性质稳定、不易流失的特点。我国存在大面积的缺硅土壤,同时可用于生产硅肥的矿物资源丰富,推广应用硅肥具有良好的经济效益。因此,硅肥的研发与使用前景十分广阔。