植物的硅素营养研究综述

本文阐述了硅在植物中的形态、分布、吸收、积累、生理作用及其与其它元素的关系。研究表明：１硅主要以二氧化硅胶（ＳｉＯ２．ｎＨ２Ｏ）的无机物形态存在于植物表皮细胞和细胞壁。植物体内硅的含量在不同物种间差异很大。根据硅的含量，可将一般栽培植物分为三种类群；同时根据植物硅钙摩尔比值可将植物分为喜硅植物和非喜硅植物。硅在植物各部分分布不均匀，并且随着植株的生长发育，植株中的硅含量不断变化。植物中硅的积累受环境中多种因素的影响。２植物主要以单硅酸形态吸收硅，不同植物吸收硅的能力不同。水稻具有主动吸硅能力，其吸收过程受体内代谢活动影响＜请合法使用软件＞其它大多数植物主要以被动方式吸收硅，但不排除具有选择性吸收硅的可能性。３硅对植物的生长发育产生影响。硅是一些植物（如禾本科植物、甜菜、木贼属植物及某些硅藻）的必需元素。硅对其它很多植物具有有益作用。硅对植物的作用主要表现在对形态结构、生理过程和抗逆能力三方面的影响上。在去硅条件下，多种植物表现出缺硅症状。４硅对植物吸收利用对其它营养元素产生影响。硅对不同元素的影响方式和程度不同，同时随着植物的生长发育，对某种元素的作用常发生变化。  

Nutrients in the Changjiang and its tributaries

Dissolved and particulate, organic and inorganic N, P and Si weremeasured in the main stream and 15 major tributaries of the Changjiang (YangtzeRiver) in April–May 1997. The nutrient concentrations are related towaterdischarge, suspended particulate matter, anthropogenic activities etc. Thenutrient levels were quite low in the upper reaches, and significantlyincreasedin the main stream in a region of 2000–3000 km inland from the rivermouth. The northern tributaries contribute more nutrients to the Changjiangthanthe southern tributaries. Based on atomic ratios of N, P and Si, the limitingnutrient in the Changjiang drainage basin was P. The nutrient yields in theChangjiang and its major tributaries indicated high rates of transport ofnutrients within the watersheds. Concentrations of nitrate in the Changjianghave increased, but there have been no systematic trends for phosphate andsilicic acid since 1980. The DIN/P ratios and DIN/Si ratios increased. TheDIN/Pand DIN/Si ratios may be expected to continue to increase after construction ofthe Three Gorges Dam, which will exercise a great deal ofinfluence on theecological environment of the Changjiang estuary and its adjacent sea.  

Effects of silicon on enzyme activity and sodium, potassium and calcium concentration in barley under salt stress

Two contrasting barley (Hordeum vulgare L.) cultivars: Kepin No.7 (salt sensitive), and Jian 4 (salt tolerant) were grown in a hydroponics system containing 120 mol m^-3 NaCl only and 120 mol m^-3 NaCl with 1.0 mol m^-3 Si (as potassium silicate). Compared with the plants treated with salt alone, superoxide dismutase (SOD) activity in plant leaves and H⁺-ATPase activity in plant roots increased, and malondialdehyde (MDA) concentration in plant leaves decreased significantly for both cultivars when treated with salt and Si. The addition of Si was also found to reduce sodium but increase potassium concentrations in shoots and roots of salt-stressed barley. Sodium uptake and transport into shoots from roots was greatly inhibited by added Si under salt stress conditions. However, Si addition exhibited little effect on calcium concentrations in shoots of salt-stressed barley. Thus, Si-enhanced salt tolerance is attributed to selective uptake and transport of potassium and sodium by plants. The results of the present study suggest that Si is involved in the metabolic or physiological changes in plants. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.  

钙、硅对酸雨胁迫下小麦生长和养分吸收的影响

采用盆栽试验方法研究了在模拟酸雨胁迫下施用碳酸钙和硅酸钠对红壤酸化、土壤活性铝和速效养分含量以及小麦生长、养分吸收与积累的影响．结果表明，短期内（２ 个月） 喷施ｐＨ３ ．０ 的酸雨对红壤酸化有一定的促进作用，但对小麦生长无显著不良影响，反而因酸雨中含有Ｎ、Ｓ、Ｋ 等营养元素，可起到一定的促进作用．施用碳酸钙和硅酸钠具有抑制土壤酸化、降低活性铝的作用，但碳酸钙用量应控制在２ ．０ｇ·ｋｇ －１ 以下，否则将降低土壤磷的生物有效性，抑制小麦生长．与此相反，硅酸钠的施用则大幅度提高土壤有效磷含量，促进小麦对Ｐ 的吸收和利用，同时也有利于Ｎ、Ｋ 等元素的利用，从而显著促进作物生长．此外，Ｓｉ 还具有显著提高作物抗麦蚜危害的能力  

植物硅营养的研究进展

阐述了植物吸收硅的机理、硅与其它营养元素的关系及其对非胁迫和胁迫条件下植物生长发育的有益作用 .植物吸收硅的机制目前尚不是很清楚 ,不同植物吸收硅的方式不同 .硅可影响植物中其它营养元素的含量 .在非胁迫条件下 ,硅可促进植物的生长 ;硅也参与了植物抗病、抗虫等生物胁迫 ,以及抗金属毒害、盐害、温度胁迫、干旱、抗倒伏等非生物胁迫的反应 .目前 ,应从多种植物上深入研究硅的吸收方式与机理 ;同时 ,应该改变硅在细胞壁的沉积仅仅起增强组织机械强度作用的观点 ,而应从生理代谢调控的角度进行硅作用机制的研究 ,为生产实践中硅肥的应用奠定理论基础  

施硅增强水稻对纹枯病的抗性

采用水培的方法，从细胞学和生理生化方面研究了硅增强水稻对纹枯病的抗性作用。结果表明：加硅处理的水稻叶片硅化细胞和叶片表面的硅元素含量均显著高于缺硅处理（对照）：接种纹枯病菌后，加硅处理的MDA含量总体上低于缺硅处理，峰值尤为显著；加硅处理的SOD活性始终高于缺硅处理，接种后第4天加硅处理SOD活性较低时，其POD活性较高，而缺硅处理的POD活性较低，表明硅增强了SOD和POD之间的协调性；接种后硅对CAT和PAL活性没有产生明显影响，但降低了PP0活性；加硅能显著降低水稻植株的纹枯病病情指数。  

土壤有效硅对大豆生长发育和生理功能的影响

人工调节土壤有效硅含量及盆栽试验，研究土壤有效硅对大豆生长发育和生理功能的影响。结果表明，土壤有效硅含量在55．1～202.8mg·kg^-1范围内，随着土壤有效硅含量的提高，大豆种子萌发过程中蛋白酶和脂肪酶活性升高，淀粉酶活性无显著变化，呼吸速率加快，种子活力升高，萌发速度加快，种子萌发率无显著变化；幼苗生长过程中叶片叶绿素含量无显著变化，光合速率加快，根系活力、硝酸还原酶活力升高，蒸腾强度减弱，水分利用效率和叶含水量升高，抗旱保水能力提高。大豆幼苗含硅量与土壤有效硅含量呈线性正相关趋势(r=0．994)。土壤有效硅含量大于2028mg·kg^-1，生理功能不再显著变化，说明土壤中的硅被大豆吸收后，改善了大豆萌发种子和幼苗的生理功能，使种子萌发和幼苗生长加快。  

土壤供Si能力及Si与N、P的相互作用

辽宁地区水田土壤有效Si含量和土壤pH值及粘粒含量呈正相关,和DTPA-Fe含量呈负相关。根据土壤有效Si含量及其有关因素判断土壤供Si能力强弱,发现供Si能力强的土壤主要分布在辽南稻作区及部分中部和辽北稻作区,供Si能力弱的土壤主要分布在东部山地稻作区和辽东稻作区。试验证明Si和N、Si和P之间有相互促进肥效的关系,在N、P、Si适当配比下稻谷产量最高,N、P、Si都影响谷草比,在三者相互作用下,稻谷最高产量出现在谷草比1.0-1.1范围内。  

氮硅肥配施对水稻生长、产量及土壤肥力的影响

采用田间试验研究了氮硅肥配施对水稻生长、产量、养分吸收及土壤养分含量的影响。结果表明 ,氮、硅肥单施都能促进水稻生长及对养分的吸收 ,氮肥效果好于硅肥。氮硅肥配施下 ,水稻有效穗数、穗实粒数、千粒重、水稻产量以及水稻地上部生物量 ,植株氮、磷、钾、硅养分含量增幅均高于氮肥和硅肥单施。随施硅量增加 ,氮 /硅比率后期有明显下降趋势。氮硅配施提高了土壤速效氮含量和有效硅含量、降低了土壤速效钾含量 ,而对速效磷、pH、有机质及全氮无明显影响。  

硅盐互作下小獐毛植物体内元素分布及生理特性的研究

 以新疆泌盐植物小獐毛(Aeluropus pungens)为材料，研究盐胁迫下小獐毛植物体元素吸收、分泌和过氧化物酶活性的变化以及硅对上述指标的影响。结果表明：在盐分胁迫下，其植物体钠离子浓度升高，钙元素含量降低，其它元素含量变化不明显。叶片硅元素含量随盐胁迫而增加。同时，当盐分浓度由0 mmol·L-1升至120 mmol·L-1浓度时，盐腺对各种离子的分泌作用表现为先加强（60 mmol·L-1）后降低（120 mmol·L-1）的趋势；其叶及根可溶性蛋白变化不明显，但过氧化物酶活性随盐胁迫而升高；可溶性蛋白含量叶片高于根部，而过氧化物酶活性根部高于叶片。同时盐胁迫对小獐毛根部及叶片含水量无明显影响。通过细胞化学定位结果显示, 小獐毛叶表富含硅元素，硅元素在叶表排列沿叶脉方向呈线性分布；在其叶片盐腺上，硅元素分布于帽细胞顶部，在此过氧化物酶（POD）活性也较强。元素分析结果显示，小獐毛体内富积硅元素。在较低的NaCl(60 mmol·L-1)浓度下,施用硅处理可减少叶片钠离子浓度，使地上部对钾、钠元素的相对选择性明显提高。在较高盐浓度（120 mmol·L-1NaCl）下，加硅对叶片钠离子浓度的降低作用效果不明显。在盐胁迫下，加硅未能减少根中钠离子浓度，但可明显增加叶片POD活性。实验结果表明，盐生植物小獐毛可通过维持体内含水量，调节植物体内元素分布以及增加POD活性适应一定程度的盐胁迫。同时低盐条件下施硅处理小獐毛根系培养环境可通过减少盐分向地上部的运输，增加叶片清除自由基的能力从而提高植物抗盐性。