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1、国内外硅肥研究与应用国内外硅肥研究与应用蔡德蔡德龍龍 博士博士 研究员研究员河南省硅肥工程技术研究中心主任河南省硅肥工程技术研究中心主任河南省科学院地理所总工程师河南省科学院地理所总工程师 1目 录一、肥料的分类二、化学肥料发展历史三、硅元素在农作物生长中的地位硅元素在农作物生长中的地位四、硅肥在水稻上的作用 五、硅肥能提高农产品品质硅肥能提高农产品品质六、水稻小麦轮作当季施硅肥的增产效果七七、杂交水稻施用硅肥效果分析八八、硅肥对其他植物的效果、硅肥对其他植物的效果九九、我国未来硅肥产业发展的展望、我国未来硅肥产业发展的展望2一、肥料的分类 肥料是作物的肥料是作物的“粮食粮食”，根据联合国发表
2、的数据化学肥料对农业生，根据联合国发表的数据化学肥料对农业生产贡献率在产贡献率在40-60%，我国大概在，我国大概在40%左右。左右。 现在，我国化学肥料利用率在现在，我国化学肥料利用率在30%，发达国家化学肥料利用率在，发达国家化学肥料利用率在60%。3肥料分类说明（1）直接肥料；含有植物必需的营养元素，对植物具有）直接肥料；含有植物必需的营养元素，对植物具有直接营养作用的一类肥料。又可以分为有机肥；无机直接营养作用的一类肥料。又可以分为有机肥；无机肥料（矿质肥料）两大类。肥料（矿质肥料）两大类。有机肥：来源于植物或者动物如粪尿、堆肥、厩肥、绿肥、有机肥：来源于植物或者动物如粪尿、堆肥、厩肥
3、、绿肥、秸秆肥、城镇垃圾肥、饼肥、沼气肥、腐植酸类肥料等。秸秆肥、城镇垃圾肥、饼肥、沼气肥、腐植酸类肥料等。无机肥（矿质肥料或叫化学肥料）：是标明养分量呈无机无机肥（矿质肥料或叫化学肥料）：是标明养分量呈无机盐形式的肥料。又可以分为单质肥料、复混肥料、缓释肥料。盐形式的肥料。又可以分为单质肥料、复混肥料、缓释肥料。I单质肥料是供应一种植物必需营养元素为主的肥料，如：单质肥料是供应一种植物必需营养元素为主的肥料，如：氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥料、钙肥、硅肥、镁肥、氮肥、磷肥、钾肥、微量元素肥料、钙肥、硅肥、镁肥、硫肥等。硫肥等。4肥料分类说明II复混肥是含有两种或者两种以上营养元素的肥料。复混
4、肥是含有两种或者两种以上营养元素的肥料。III缓释肥是某种特有的化合物或者物理状态，能在缓释肥是某种特有的化合物或者物理状态，能在一定时间内为植物持续吸收利用的肥料。一定时间内为植物持续吸收利用的肥料。（2）间接肥料；系用来调节土壤酸碱度，改良土壤结构，）间接肥料；系用来调节土壤酸碱度，改良土壤结构，改善土壤理化性质、生物化学性质、或调节植物生长改善土壤理化性质、生物化学性质、或调节植物生长发育为主要功能的肥料。如石膏、石灰、微生物肥料、发育为主要功能的肥料。如石膏、石灰、微生物肥料、植物生长调节剂等。植物生长调节剂等。5二、化学肥料发展历史二、化学肥料发展历史 l18421842年英国劳斯年
5、英国劳斯( (H.LawesH.Lawes) )获得了用硫酸生产获得了用硫酸生产SSPSSP磷肥专利；磷肥专利；l18611861年年德德国国在在施施塔塔斯斯富富特特( (StassfurtStassfurt) )建建立立了了第第一一个个钾钾肥肥（氯化钾）厂；（氯化钾）厂；l19131913年德国在噢帕年德国在噢帕( (OppauOppau) )建立了第一个合成氨工厂；建立了第一个合成氨工厂；l18441844年格里斯年格里斯( (E.GrisE.Gris) )发现了铁是植物的必须营养元素；发现了铁是植物的必须营养元素；l19221922年年麦麦哈哈格格（J.S.MehargueJ.S.Meh
6、argue）发发现现锰锰是是植植物物的的必必须须营营养养元元素；素；l19231923年年瓦瓦林林顿顿( (K.WaringtonK.Warington) )明明确确了了硼硼是是植植物物的的必必须须营营养养元元素；素；l19261926年年索索莫莫尔尔( (A.L.SommerA.L.Sommer) )和和里里普普曼曼（C.B.LipmanC.B.Lipman）明明确确了了锌是植物的必须营养元素；锌是植物的必须营养元素；6二、化学肥料发展历史二、化学肥料发展历史l19311931年年里里普普曼曼（C.B.LipmanC.B.Lipman）和和索索莫莫尔尔( (A.L.SommerA.L.Som
7、mer) )明确了铜是植物的必须营养元素；明确了铜是植物的必须营养元素；l19391939年年阿阿农农( (D.I.ArnonD.I.Arnon) )明明确确了了钼钼是是植植物物的的必必须须营营养养元元素；素； l19541954年年布布鲁鲁耶耶( (T.C.BroyerT.C.Broyer) )明明确确了了氯氯是是植植物物的的必必须须营营养元素；养元素；l19551955年年日日本本世世界界上上首首先先在在肥肥料料法法中中明明确确硅硅肥肥是是一一种种新新型肥料；型肥料；7二、化学肥料发展历史二、化学肥料发展历史l肥料使用的顺序：肥料使用的顺序： 1 1） 发发达达国国家家：磷磷肥肥钾钾肥肥氮
8、氮肥肥微微量量元素肥料元素肥料硅肥硅肥其他肥料；其他肥料； 2 2）我我国国：氮氮肥肥磷磷肥肥钾钾肥肥微微量量元元素素肥肥料料硅肥硅肥其他肥料；其他肥料；8二、化学肥料发展历史二、化学肥料发展历史 - 硅肥的发展历史硅肥的发展历史硅肥的发展历史硅肥的发展历史l1840年，德国化学家李比西提出矿物营养理论时，把硅列为与氮磷钾一年，德国化学家李比西提出矿物营养理论时，把硅列为与氮磷钾一样重要的元素。样重要的元素。l1926年，美国加州大学年，美国加州大学Sommer教授等首先提出水稻是喜硅作物，是水教授等首先提出水稻是喜硅作物，是水稻生长必需元素。稻生长必需元素。l1930年开始日本科学家进行了水
9、稻硅营养研究。年开始日本科学家进行了水稻硅营养研究。l有有160多年历史的世界最早的英国洛桑肥料试验站，多年历史的世界最早的英国洛桑肥料试验站，100多年连续试验证多年连续试验证明，硅具有活化天然磷的作用。明，硅具有活化天然磷的作用。l二战后，日本粮食非常困难，日本科学家采用各种技术提高水稻产量二战后，日本粮食非常困难，日本科学家采用各种技术提高水稻产量（一个硅肥，一个塑料大棚）。（一个硅肥，一个塑料大棚）。1951年山梨大学小林均教授发现二氧化年山梨大学小林均教授发现二氧化硅与硅与“秋落秋落”，烂根，稻瘟病关系。，烂根，稻瘟病关系。1954年第一家硅肥工厂在高岗市建年第一家硅肥工厂在高岗市建
10、成。成。1955年日本写进了肥料法。年日本写进了肥料法。1957年成立硅肥协会。年成立硅肥协会。20世纪世纪70年代日年代日本最多时硅肥使用量在本最多时硅肥使用量在135万吨。万吨。l韩国，台湾等先后引进日本技术大面积推广。韩国，台湾等先后引进日本技术大面积推广。l韩国在推广水稻直播覆盖硅肥工作。韩国在推广水稻直播覆盖硅肥工作。l19991999年年9 9月，月，农业中的硅农业中的硅国际学术讨论会在美国佛罗里达大学举行国际学术讨论会在美国佛罗里达大学举行l20022002年年9 9月，月，农业中的硅农业中的硅国际学术讨论会在日本山形县鹤岗市举行国际学术讨论会在日本山形县鹤岗市举行l200520
11、05年年9 9月，月，农业中的硅农业中的硅国际学术讨论会在巴西举行国际学术讨论会在巴西举行9第一、二次在美国和日本召开的第一、二次在美国和日本召开的农业中的农业中的硅硅国际会议论文集国际会议论文集10二、化学肥料发展历史二、化学肥料发展历史 我国硅肥的发展我国硅肥的发展l上世纪上世纪90年代以前，我国硅营养研究比较少。年代以前，我国硅营养研究比较少。l上世纪上世纪90年代初，河南省科学院地理研究所蔡德龙博士从日本归国后，带回日本生年代初，河南省科学院地理研究所蔡德龙博士从日本归国后，带回日本生产技术，结合国内情况深入研究硅营养，发现了我国黄河，长江，海河，淮河水系产技术，结合国内情况深入研究硅
12、营养，发现了我国黄河，长江，海河，淮河水系二氧化硅含量普遍低于二氧化硅含量普遍低于10mg/L，提出了不同土壤硅临界值不同的理论，打破了华北，提出了不同土壤硅临界值不同的理论，打破了华北土壤不缺硅的观念，通过大量实验发表了硅肥能改良红壤又能改良盐碱地和减轻重土壤不缺硅的观念，通过大量实验发表了硅肥能改良红壤又能改良盐碱地和减轻重金属对植物污染论文。金属对植物污染论文。l1995年成立了河南省科学院硅肥工程技术研究中心。年成立了河南省科学院硅肥工程技术研究中心。l1995年在国家科学技术委员会在河南省郑州召开了年在国家科学技术委员会在河南省郑州召开了全国硅肥生产及应用技术研讨全国硅肥生产及应用技
13、术研讨会会。l1996年组建了全国唯一的河南省硅肥工程技术研究中心。年组建了全国唯一的河南省硅肥工程技术研究中心。l1996年云南省，湖南省，江西省先后召开了硅肥会议邀请蔡德龙博士做学术报年云南省，湖南省，江西省先后召开了硅肥会议邀请蔡德龙博士做学术报告。告。l1996年河南省第一个颁布了硅肥地方标准。年河南省第一个颁布了硅肥地方标准。l1999年国家科技部把年国家科技部把硅营养研究与硅肥应用硅营养研究与硅肥应用成果确定为全国重点推广项目。成果确定为全国重点推广项目。l2000年，年，2001年国家科技部出版了年国家科技部出版了硅肥及施用技术硅肥及施用技术著作和著作和硅营养研究与硅肥硅营养研究
14、与硅肥应用应用论文集。论文集。l2002年，参与起草农业部部颁标准硅肥标准，年，参与起草农业部部颁标准硅肥标准，2004年农业部标准颁布。年农业部标准颁布。11二、化学肥料发展历史二、化学肥料发展历史 我国硅肥的发展我国硅肥的发展1995年年9月，全国硅肥生产及应用技术研讨会在郑州召开月，全国硅肥生产及应用技术研讨会在郑州召开12二、化学肥料发展历史二、化学肥料发展历史 我国硅肥的发展我国硅肥的发展蔡德龙博士分别于蔡德龙博士分别于2000年和年和2001年出版的硅肥专著年出版的硅肥专著13三、硅元素在农作物生长中的地位三、硅元素在农作物生长中的地位l“矿物营养学说矿物营养学说”、 “归还学说归
15、还学说”、“最少养份律最少养份律” 1840年，德国农业化学家李比西（年，德国农业化学家李比西（Liebig.J.von 1803-1873）出出版了版了化学在农业和植物生理学上的应用化学在农业和植物生理学上的应用一书，提出了著名的矿一书，提出了著名的矿物营养学说，归还学说奠定了现代化学（肥料）工业基础物营养学说，归还学说奠定了现代化学（肥料）工业基础 。李比西。李比西的的 “木桶理论木桶理论”为我们平衡施肥提供了理论依据。当时他把硅和氮为我们平衡施肥提供了理论依据。当时他把硅和氮磷钾等列为植物营养元素。磷钾等列为植物营养元素。 l19391939年必需元素三条标准年必需元素三条标准 阿阿农农
16、（D.I.ArnonD.I.Arnon）和史托）和史托特特( (P.R.StourP.R.Stour) )提出判断植物必需矿提出判断植物必需矿质元素的三条标准为：质元素的三条标准为：(a)(a)缺乏该元素不能完成其生命周期；缺乏该元素不能完成其生命周期；(b)(b)该元素的功能不可替代性；该元素的功能不可替代性；(c)(c)该该元素必须直接参与植物的新陈代谢。元素必须直接参与植物的新陈代谢。l 14三、硅元素在农作物生长中的地位三、硅元素在农作物生长中的地位缺硅黄瓜的叶片表现缺硅黄瓜的叶片表现15三、硅元素在农作物生长中的地位三、硅元素在农作物生长中的地位2002年在日本年在日本农业中的硅农业
17、中的硅会议中，爱普斯坦提出应会议中，爱普斯坦提出应当舍弃当舍弃19391939年的三大标准：年的三大标准： 美国著名植物营养学家爱普斯坦（美国著名植物营养学家爱普斯坦（Emanuel Epstein，1916 ），作了，作了“植物营养中的硅植物营养中的硅”的主题报告，的主题报告，从以下的各项讨论可以得出结论：从以下的各项讨论可以得出结论：19391939年提出的三条年提出的三条标准应当舍弃。标准应当舍弃。 定义的定义的(a)是不正确的是不正确的 。因为。因为许多植物尽管缺乏某些许多植物尽管缺乏某些营养素，它们却仍然能够完成它们生命周期之中的生营养素，它们却仍然能够完成它们生命周期之中的生长或再
18、生过程。长或再生过程。16三、硅元素在农作物生长中的地位三、硅元素在农作物生长中的地位标标准准(b)详详细细地地说说明明了了“缺缺乏乏状状态态”是是针针对对这这一一元元素素的的，即即，没没有有其其它它的的元元素素能能够够代代替替这这一一元元素素。但但是是，用用另另一一元元素素代代替替这这一一元元素素意意味着我们所探讨的这一元素是味着我们所探讨的这一元素是“缺乏的缺乏的”。 因因此此，标标准准(b)仅仅仅仅是是对对(a)做做重重复复的的说说明明。标标准准(c)说说明明，就就我我们们所所确确定定的的“必必需需性性”内内容容而而言言，这这种种元元素素必必须须直直接接参参与与植植物物的的新新陈陈代代谢
19、谢，而而不不仅仅仅仅是是对对其其生生长长介介质质的的某某些些不不良良条条件件进进行行补补偿偿或或者者改改进进。然然而而，对对于于发发现现必必需需元元素素的的一一种种解解释释（Epstein, 2000）使使得得下下面面事事实实更更加加清清楚楚地地显显现现出出来来，即即，许许多多元元素素的的“必必需需性性”概概念念是是通通过过在在溶溶液液中中种种植植各各种种实实验验作作物物来来得得以以确确定定的的，在在这这些些溶溶液液中中，这这一一元元素素被被严严格格地地排排除除掉掉，而而且且，实实验验的的观观察察者者们们对对于于植植物物营营养养过过程程中中这这一一元元素素是是如如何何直直接接参参与与等等方方面
20、面的的知知识识却却知知之甚少。之甚少。17三、硅元素在农作物生长中的地位三、硅元素在农作物生长中的地位l2003年爱普斯坦（年爱普斯坦（Epstein）和和 布鲁姆（布鲁姆（Bloom）两位）两位教授提出了教授提出了必需元素的两个新标准：必需元素的两个新标准： （1）某某一一分分子子是是植植物物结结构构或或者者新新陈陈代代谢谢过过程程中中的的一一个个固固有有的的内内在在成成分，而这个元素是构成这个分子的一个部分；分，而这个元素是构成这个分子的一个部分； （2）这这种种植植物物严严重重缺缺乏乏这这一一元元素素以以致致（与与未未缺缺乏乏这这一一元元素素的的同同种种植植物相比）在其生长或再生的过程中
21、表现出各种异常性。物相比）在其生长或再生的过程中表现出各种异常性。l模糊逻辑分析植物营养中的硅模糊逻辑分析植物营养中的硅 “模模糊糊逻逻辑辑” 这这一一术术语语的的意意思思并并不不是是说说，这这个个逻逻辑辑是是模模糊糊的的，而而是是指指解解决决模模糊糊问问题题的的一一种种逻逻辑辑。关关键键点点在在于于，当当仅仅仅仅把把“黑黑或或白白”赋赋予予某某些些事事物物时时，我我们们会会感感到到不不知知所所措措，在在“模模糊糊逻逻辑辑”的的领领域域之之中中，事事物物、现现象象和和品品质质等等等等都都被被划划分分为为“组组群群”，各各种种元元素素们们都都部部分分地地属属于于这这些些“组群组群”，并且，并且，
22、“属于属于”的程度不同（程度范围从的程度不同（程度范围从0至至1）18四四四四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用 1 1、硅是植物体特别是水稻组成的重要营养元素、硅是植物体特别是水稻组成的重要营养元素 大部分植物体都含有大量的硅，如水稻生产大部分植物体都含有大量的硅，如水稻生产1000kg稻谷，水稻稻谷，水稻地上部分地上部分SiO2的吸收量达的吸收量达150kg，超过水稻吸收超过水稻吸收N、P、K总和总和。 不同植物主要灰份营养元素组成不同植物主要灰份营养元素组成( (占灰份总量占灰份总量%)%) 植物SiO2CaOK2OMgOP2O5F
23、e2O3MnO水稻61.42.88.91.51.40.10.2小麦58.76.518.15.40.71.30.1大麦36.216.511.96.92.10.30.4大豆15.116.511.96.92.10.30.4苜蓿14.215.122.22.84.00.80.1扁豆17.037.914.63.74.21.20.119四四四四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用 1 1、硅是植物体特别是水稻组成的重要营养元素、硅是植物体特别是水稻组成的重要营养元素20四四四四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻
24、生产上的作用 2 2 2 2、硅肥有利于提高水稻的光合作用（、硅肥有利于提高水稻的光合作用（、硅肥有利于提高水稻的光合作用（、硅肥有利于提高水稻的光合作用（V V V V型结构）型结构）型结构）型结构） 水水稻稻吸吸收收硅硅以以后后，形形成成硅硅化化细细胞胞，增增强强细细胞胞壁壁强强度度，使使植植物物机机械械组组织织发发达达，株株型型挺挺拔拔，茎茎叶叶直直立立。水水稻稻茎茎叶叶之之间间夹夹角角减减小小25.4度度，有有利利于于通通风风提提高高透透光光和和密密植植，提提高高水水稻稻叶叶面面的的光光合作用，有利于有机物的积累，从而增加了稻谷的产量。合作用，有利于有机物的积累，从而增加了稻谷的产量。
25、 14CO2同化期部位14CO2同化量（106cpm）SiSi7月23日穗0.40.4茎叶33.630.5根16.817.7全体50.948.5穗/全体0.9%0.9%8月31日穗6.54.8茎叶97.478.8根19.218.1全体123.0101.7穗/全体5.3%4.7%9月26日穗/全体216.4153.9茎叶499.5448.2根25.824.2全体741.7626.3穗/全体29.2%24.6%硅肥对水稻同化期转移影响硅肥对水稻同化期转移影响21施用硅肥可以增强水稻的光合作用施用硅肥可以增强水稻的光合作用22四四四四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作
26、用硅肥在水稻生产上的作用 2 2 2 2、硅肥有利于提高水稻的光合作用、硅肥有利于提高水稻的光合作用、硅肥有利于提高水稻的光合作用、硅肥有利于提高水稻的光合作用l目前麦稻光能利用率目前麦稻光能利用率1-1.5%，理论上最大利用效率在，理论上最大利用效率在10%。中国科学院院士匡延。中国科学院院士匡延云正在进行在现有基础上提高云正在进行在现有基础上提高20-30%麦稻光能利用率的研究。麦稻光能利用率的研究。施硅提高水稻光能利用效率（光合作用）图施硅提高水稻光能利用效率（光合作用）图23四四四四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用3 3、硅肥能
27、增强水稻抵抗病虫害的能力、硅肥能增强水稻抵抗病虫害的能力 硅化细胞的形成使水稻表层细胞壁加厚，角质层增加，从而增强对病硅化细胞的形成使水稻表层细胞壁加厚，角质层增加，从而增强对病虫害抵抗能力，特别是稻瘟病，水稻纹枯病，稻胡麻斑病，稻粒黑粉病，虫害抵抗能力，特别是稻瘟病，水稻纹枯病，稻胡麻斑病，稻粒黑粉病，水稻烂秧，稻飞虱，二化螟，三化螟有比较显著作用。水稻烂秧，稻飞虱，二化螟，三化螟有比较显著作用。 硅酸浓度（ppm）被害度（%）全氨（%）可溶性氨（%）碳/氮比碳/可溶性氮比0（对照）137.51.090.523166250105.80.900.404410050063.90.730.2045
28、164上表所示：硅肥与小粒菌核病关系24四四四四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用3 3、硅肥能增强水稻抵抗病虫害的能力、硅肥能增强水稻抵抗病虫害的能力 硅肥不但增强作物对病菌的抵抗力，同样也增强了对二化螟等害虫硅肥不但增强作物对病菌的抵抗力，同样也增强了对二化螟等害虫的抵抗力。二化螟食入容易的部分二氧化硅含量低，二氧化硅含量高的的抵抗力。二化螟食入容易的部分二氧化硅含量低，二氧化硅含量高的水稻二化螟发生的比较少。把硅肥的水稻竟与不施硅肥的水稻茎的相同水稻二化螟发生的比较少。把硅肥的水稻竟与不施硅肥的水稻茎的相同部位切断。放在黑纸上，中央
29、放入二化螟幼虫。结果，大部分二化螟幼部位切断。放在黑纸上，中央放入二化螟幼虫。结果，大部分二化螟幼虫移动到二氧化硅含量少的稻茎，食入虫数和虫粪的量与硅酸含量成反虫移动到二氧化硅含量少的稻茎，食入虫数和虫粪的量与硅酸含量成反比比 。硅肥施用量（g）01.54.56.0茎中硅酸含量(%)1.351.712.022.11食入虫数22742粪量(mg)13929119上表所示：硅肥对二化螟虫行动的影响25四四四四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用 3 3、硅肥能增强水稻抵抗病虫害的能力、硅肥能增强水稻抵抗病虫害的能力26l用酒精浸提取含氮高的稻茎
30、用酒精浸提取含氮高的稻茎, , 浸提液有引诱二浸提液有引诱二化螟的物质生成化螟的物质生成, ,用酒精浸提含硅高的稻茎用酒精浸提含硅高的稻茎, , 浸提液有抑制二化螟的物质生成浸提液有抑制二化螟的物质生成. .l冷害年份硅肥抗不良环境效果最好冷害年份硅肥抗不良环境效果最好. . 冷害年份冷害年份水稻容易感染稻瘟病水稻容易感染稻瘟病. .低温水稻氮含有率高低温水稻氮含有率高, ,低低温土壤有效硅含量低温土壤有效硅含量低, ,水稻硅吸收率低水稻硅吸收率低, ,硅肥的硅肥的效果更好效果更好. .l19851985年是日本冷害年份年是日本冷害年份, ,下表是硅肥抗稻瘟病下表是硅肥抗稻瘟病结果。结果。 四
31、四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用 3 3、硅肥能增强水稻抵抗病虫害的能力、硅肥能增强水稻抵抗病虫害的能力27四四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用 硅肥对稻瘟病的防治作用硅肥对稻瘟病的防治作用硅肥对稻瘟病的防治作用硅肥对稻瘟病的防治作用上表所示：稻瘟病与硅酸含量的关系上表所示：稻瘟病与硅酸含量的关系处理施N量(Kg/ha)叶稻瘟病发病率%穗稻瘟病发病率幼穗期叶Sio2%幼穗期叶N%对照0476.42.93.58361009.52.83.207210016.72.44.1810810019.32.04.6514410034.72.74.67施硅0142.65.73.5
32、03.3836501.75.772552.65.14.61108925.04.93.801441008.35.04.3028四、硅肥在水稻生产中的作用4. 4.硅肥能够提高水稻抗倒伏和根系氧化能力硅肥能够提高水稻抗倒伏和根系氧化能力 硅素能够增强植株基部秸秆强度，使水稻导管硅素能够增强植株基部秸秆强度，使水稻导管的刚性增强，提高水稻体内部通气性，从而增强的刚性增强，提高水稻体内部通气性，从而增强根系的氧化能力，防止根系早衰与腐烂。根系发根系的氧化能力，防止根系早衰与腐烂。根系发达反过来又增强水稻的抗倒伏能力。水稻倒伏有达反过来又增强水稻的抗倒伏能力。水稻倒伏有两种类型：一种是茎秆折断；另外是出
33、穗后随着两种类型：一种是茎秆折断；另外是出穗后随着成熟穗重增加的倾斜（自然倒伏）。硅肥对这两成熟穗重增加的倾斜（自然倒伏）。硅肥对这两类型倒伏都有抗性。根据测定结果；使用硅肥料类型倒伏都有抗性。根据测定结果；使用硅肥料以后，水稻基部秸秆抗折断力，提高以后，水稻基部秸秆抗折断力，提高35-55%之间。之间。29四、硅肥在水稻生产中的作用4. 4.硅肥能够提高水稻抗倒伏和根系氧化能力硅肥能够提高水稻抗倒伏和根系氧化能力硅增强根系氧化能力促进根系生长图硅增强根系氧化能力促进根系生长图30四四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用 4、硅肥能提高水稻抗倒伏和根系氧化能力、硅肥能提高水稻抗倒伏和
34、根系氧化能力土壤土壤处理处理风干根重风干根重（mg/蔸蔸）白根重白根重（mg）黄根重黄根重（mg）白根重白根重/风干根风干根重重（）（）白鳝泥白鳝泥对照对照1009.5248.3761.224.59施硅施硅1484.5646.7837.843.56漏水田漏水田对照对照1177.2302.5875.025.67施硅施硅1209.8419.2709.634.65红砂田红砂田对照对照1715.0400.01315.023.32施硅施硅2162.0750.01412.034.69合计合计（n=3）对照对照1300.6316.8983.724.37施硅施硅1618.8605.31013.437.39 硅
35、肥对杂交中稻稻根量的影响硅肥对杂交中稻稻根量的影响31四四四四、硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用 5 5、硅肥能增强水稻抗寒抗低温抗旱能力、硅肥能增强水稻抗寒抗低温抗旱能力 水水稻稻植植株株中中的的硅硅化化细细胞胞能能够够有有效效地地调调节节叶叶面面气气孔孔开开闭闭及及水水分分蒸蒸腾腾。因因此此，使使用用硅硅肥肥料料以以后后，增增强强水水稻稻的的抗抗旱旱，抗抗干干热热风风，抗抗寒寒及及抗抗低低温温的的能能力力。硅硅肥肥对对我我国国的的旱旱作作农农业业，节节水水农农业业具具有有重重要要的的战战略略意意义义。从从表表格格2-92-9可可以以知
36、知道道，水水稻稻蒸蒸发发数数量量减减少少20%20%左左右右，明明显显提提高高了了水水稻稻的的抗抗干干旱旱能能力力。培养液中Sio2(ppm)7月26日分蘖盛期(ml)9月6日成熟期(ml)094（100）375（100）584（89）315（84）每盆水稻蒸发量2085（90）330（88）6085（90）315（84）10077（82）300（80）每克新鲜稻体蒸发量04.5（100）5.1（100）53.8（84）4.2（82）203.8（84）4.2（82）32四、硅肥在水稻生产上的作用6 6、提高磷肥利用率和活化土壤中磷提高磷肥利用率和活化土壤中磷 l提高磷肥利用率：提高磷肥利用率：
37、我国磷肥利用率一般在我国磷肥利用率一般在1520，利用效率很低，施用硅肥以后可以提高作物对磷肥的吸利用效率很低，施用硅肥以后可以提高作物对磷肥的吸收利用率，收利用率，促进磷在水稻体内运转，从而提高水稻结实促进磷在水稻体内运转，从而提高水稻结实率率；l活化土壤中的磷：活化土壤中的磷：硅能够减少磷肥在土壤中的固定，同硅能够减少磷肥在土壤中的固定，同时活化土壤中的磷。时活化土壤中的磷。 这样，硅肥对改善我国这样，硅肥对改善我国70%70%以上耕地缺磷，磷矿资以上耕地缺磷，磷矿资源分布不均，磷肥利用率低的状况具有重要的战略意义。源分布不均，磷肥利用率低的状况具有重要的战略意义。33四四四四、硅肥在水稻
38、生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用硅肥在水稻生产上的作用 7 7、硅肥能够改良红壤和、硅肥能够改良红壤和盐碱地 l土壤中速效二氧化硅含量土壤中速效二氧化硅含量与与PH值的关系值的关系：针对辽宁省针对辽宁省21个水稻主产相的土壤分析结个水稻主产相的土壤分析结果得出：土壤中有效二氧化硅含量果得出：土壤中有效二氧化硅含量与与PH值值呈正相关。当呈正相关。当PH值在值在5-8范围内，土壤中有范围内，土壤中有效二氧化硅含量与效二氧化硅含量与PH值的关系式为值的关系式为y=-942.65+203.6x,相关系数相关系数r=0.8904,见右图。见右图。l盐碱地改良盐碱地改良硅肥中含有
39、的二氧化硅和钙、硅肥中含有的二氧化硅和钙、镁离子进入土壤中，与盐碱地中大量积聚镁离子进入土壤中，与盐碱地中大量积聚的钠离子发生置换反应，降低钠离子的活的钠离子发生置换反应，降低钠离子的活性，减少危害。同时补充作物生长急需的性，减少危害。同时补充作物生长急需的二氧化硅和钙、镁离子。二氧化硅和钙、镁离子。l红壤红壤主要是活性铝高，土壤结构破坏盐基主要是活性铝高，土壤结构破坏盐基饱和度低。硅补充盐基改善土壤结构。饱和度低。硅补充盐基改善土壤结构。34四、硅肥在水稻生产上的作用 8、硅肥能够减轻重金属对植物污染、硅肥能够减轻重金属对植物污染l硅肥能够减轻重金属污染：硅肥能够减轻重金属污染：施硅肥后，硅
40、肥中所含的硅酸根与镉、汞、铅的重金属发生施硅肥后，硅肥中所含的硅酸根与镉、汞、铅的重金属发生化学反应，形成新的不易被植物吸收的硅酸镉、硅酸铅等化化学反应，形成新的不易被植物吸收的硅酸镉、硅酸铅等化合物沉淀下来，镉、汞、铅等重金属被固定起来，形成植物合物沉淀下来，镉、汞、铅等重金属被固定起来，形成植物难以吸收的化合物，从而减轻重金属对植物的污染。难以吸收的化合物，从而减轻重金属对植物的污染。35五、硅肥能提高农产品品质五、硅肥能提高农产品品质 1农产品品质定义农产品品质定义通常有4条：（1）农产品是否安全（2）农产品营养价值高低（3）农产品商品价值大小（指外观，口感，香味以及耐储存和运输性）（4
41、）农产品能否符合加工需要36五、硅肥能提高农产品品质五、硅肥能提高农产品品质 2 2、硅肥是调节性肥料，品质肥料和保健肥料、硅肥是调节性肥料，品质肥料和保健肥料l一是硅肥能够改善农作物果实的色香味等感官效果。人们抱怨，一是硅肥能够改善农作物果实的色香味等感官效果。人们抱怨，西瓜不甜，大米不香，黄瓜一头大一头小等，某种程度上氮肥过西瓜不甜，大米不香，黄瓜一头大一头小等，某种程度上氮肥过多，速生时营养失衡所致。硅肥自身有益于植物生长，有调节农多，速生时营养失衡所致。硅肥自身有益于植物生长，有调节农作物在不同阶段营养需求，其他元素施用过度时有抑制作用。作物在不同阶段营养需求，其他元素施用过度时有抑制
42、作用。l二是改善作物的营养成分，使瓜果的糖份和维生素，花生的脂肪，二是改善作物的营养成分，使瓜果的糖份和维生素，花生的脂肪，谷物的淀粉，小麦的蛋白质含量提高。大米提高等级，上述机理，谷物的淀粉，小麦的蛋白质含量提高。大米提高等级，上述机理，硅有助于根系发育，增强吸收能力；硅肥在植物体内形成的硅化硅有助于根系发育，增强吸收能力；硅肥在植物体内形成的硅化细胞的细胞壁，使细胞群有序排列组合，形状完美。细胞的细胞壁，使细胞群有序排列组合，形状完美。l三是可以减轻甚至消除病虫害和污染的危害。对农作物污染主要三是可以减轻甚至消除病虫害和污染的危害。对农作物污染主要有农药污染和重金属的污染。硅被吸收会产生一
43、种令昆虫讨厌的有农药污染和重金属的污染。硅被吸收会产生一种令昆虫讨厌的气味，昆虫远离植物。病虫害的减少，农药用量少。重金属主要气味，昆虫远离植物。病虫害的减少，农药用量少。重金属主要来源于工业污水，硅与重金属结合成为溶性的化合物，降低了植来源于工业污水，硅与重金属结合成为溶性的化合物，降低了植物吸收。物吸收。l此外，土壤和提高土壤盐基。一般土壤硅铝比着在此外，土壤和提高土壤盐基。一般土壤硅铝比着在3，高温多雨，高温多雨地区土壤硅铝比着在地区土壤硅铝比着在2以下。土壤强酸性，铝被活化有毒，硅可以下。土壤强酸性，铝被活化有毒，硅可以降低土壤中活性铝的毒害。以降低土壤中活性铝的毒害。37五、硅肥能提
44、高农产品品质五、硅肥能提高农产品品质西葫芦与甜辣椒施硅肥外形更好西葫芦与甜辣椒施硅肥外形更好38五、硅肥能提高农产品品质五、硅肥能提高农产品品质外形弯曲黄瓜施硅后变直（照片由沈阳农业大学王喜梅提供）外形弯曲黄瓜施硅后变直（照片由沈阳农业大学王喜梅提供）39六六、水稻、小麦轮作当季施硅肥的增产效果水稻、小麦轮作当季施硅肥的增产效果l水稻、小麦施用硅肥均有极显著的增产效果，且前茬水稻、小麦施用硅肥均有极显著的增产效果，且前茬水稻施硅肥在后茬小麦上的效益仍很明显。水稻增产水稻施硅肥在后茬小麦上的效益仍很明显。水稻增产的因素是增加穗数、实粒数千粒重也有所提高。的因素是增加穗数、实粒数千粒重也有所提高。
45、l小麦增产的因素是增加成穗数和提高千粒重。小麦增产的因素是增加成穗数和提高千粒重。硅肥对硅肥对水稻生长的作用，表现促进前期分蘖、改善水稻株型、水稻生长的作用，表现促进前期分蘖、改善水稻株型、提高肥料养分的吸收量和氮肥吸收率，提高穗期灌浆提高肥料养分的吸收量和氮肥吸收率，提高穗期灌浆速率，增强水稻、小麦的抗病、抗旱能力。速率，增强水稻、小麦的抗病、抗旱能力。40六六、水稻、小麦轮作当季施硅肥的增产效果水稻、小麦轮作当季施硅肥的增产效果 硅肥对水稻谷粒灌浆速度的影响硅肥对水稻谷粒灌浆速度的影响硅肥对水稻谷粒灌浆有明显的促进作用，水稻抽穗开花硅肥对水稻谷粒灌浆有明显的促进作用，水稻抽穗开花10天左右
46、就进入谷粒快速增天左右就进入谷粒快速增重期，花后重期，花后30天粒重已占收获天粒重已占收获80%左右，以后灌浆速度减慢。施用硅肥的水稻花后左右，以后灌浆速度减慢。施用硅肥的水稻花后1530天期间的灌浆速率快于常规对照，其中天期间的灌浆速率快于常规对照，其中1520天期间的灌浆速率比常规处理增加天期间的灌浆速率比常规处理增加0.26mg/(粒。天），粒。天），30天后与常规处理接近，成熟期的千粒重比常规增加天后与常规处理接近，成熟期的千粒重比常规增加0.59%。 处理处理项目项目花后天数（天）花后天数（天）01010151520202525303035354040454550NPK灌浆速率灌浆速
47、率（mg/（粒。粒。天）天）0.20.940.870.590.750.490.130.240.42千粒重千粒重（g）5.069.9814.3117.2821.0523.4824.1125.3127.41NPK+Si灌浆速率灌浆速率（mg/（粒粒 。天）天）0.290.881.130.610.760.290.190.220.34千粒重千粒重（g）5.8810.2615.918.9622.7524.2125.1626.2828.041七、硅肥在杂交水稻上的效果 杂交早稻施用硅肥的产量结果杂交早稻施用硅肥的产量结果 (单位：单位：kg/hm2)处理处理产量产量差异显著性差异显著性51硅肥硅肥300k
48、g/hm26709.5aA氯化钾氯化钾75kg/hm26471.0aAB硅肥硅肥150kg/hm26346.5aABCK5848.6bB硅肥对杂交早稻产量的影响硅肥对杂交早稻产量的影响 ：施用硅肥150kg/hm2和300kg/hm2的处理产量分别比对照增产8.52%和14.72%。是氯化钾75kg/hm2的处理产量比对照增产10.64%。经新复极差检验，上述3个处理的产量均与对照达显著水平，贵妃300kg/hm2处理的产量与对照达极显著水平，但与硅肥150kg/hm2,氯化钾75kg/hm2处理间差异不显著。说明杂交早稻施用硅肥居于明显的增产效果，施用量300kg/hm2效果较好。42七、硅
49、肥在杂交水稻上的效果硅肥对杂交早稻经济性状的影响：硅肥对杂交早稻经济性状的影响：构成产量3个因子中：硅处理有效穗略有增加；千粒重增加1.1 1.1g；每穗总颗粒数增加2.0 2.4粒，每穗实粒数增加 7.3 7.9粒。 说明杂交早稻施用硅肥的增产原因是增穗、增粒、增重，而是用硅肥增产以增加有效穗数最明显。 处理处理株高株高（cm）穗长穗长（cm）有效穗有效穗（万（万/hm2）每穗每穗结实率结实率（）（）千粒重千粒重（g）总粒总粒数数实粒数实粒数不施硅、钾肥（不施硅、钾肥（CK）84.320.3295.8112.173.065.426.7硅肥硅肥150kg/hm285.220.3302.3114
50、.180.370.427.7硅肥硅肥300kg/hm286.019.9309.6114.580.970.827.8氯化钾氯化钾75kg/hm286.319.6316.8113.776.967.927.7对杂交早稻经济性状的影响对杂交早稻经济性状的影响 43八、硅肥在其他作物上效果硅肥在花生上的增产效果硅肥在花生上的增产效果44八、硅肥在其他作物上效果硅肥在草莓上的施用效果硅肥在草莓上的施用效果45八、硅肥在其他作物上效果硅肥在柿子上的效果硅肥在柿子上的效果46八、硅肥在其他作物上效果硅肥在葡萄上的施用效果硅肥在葡萄上的施用效果47八、硅肥在其他作物上效果硅肥在玉米上的施用效果硅肥在玉米上的施用
51、效果48八、硅肥在其他作物上效果硅肥在生姜上的作用硅肥在生姜上的作用49八、硅肥在其他作物上效果八、硅肥在其他作物上效果硅肥在怀山药上效果（使个体均匀并增大，品质提高）硅肥在怀山药上效果（使个体均匀并增大，品质提高）501、我国是一个人口大国农业大国粮食问题始终是一个头等重要的大事。我国是一个人口大国农业大国粮食问题始终是一个头等重要的大事。生活水平提高消费者对农产品提出要求更高。解决上述问题科学技术生活水平提高消费者对农产品提出要求更高。解决上述问题科学技术进步（农业技术包括硅肥的普及推广）作用越来越大。进步（农业技术包括硅肥的普及推广）作用越来越大。2、首先是、首先是我国土壤大面积缺硅的需
52、要。按日本的标准，我国我国土壤大面积缺硅的需要。按日本的标准，我国50%以上以上耕地缺硅。例如；浙江省调查结果，耕地缺硅。例如；浙江省调查结果，70%耕地缺硅，河南省耕地缺硅，河南省50%，湖，湖南省南省42%，全国需要硅肥，全国需要硅肥3500万吨。养分土壤剖面分布一般是越深越万吨。养分土壤剖面分布一般是越深越少，而硅是增加。高产，化学肥料增多，硅需求量越来越多，增产更少，而硅是增加。高产，化学肥料增多，硅需求量越来越多，增产更加明显。加明显。3、硅肥使用有良好的经济效益，社会效益，环境效益。、硅肥使用有良好的经济效益，社会效益，环境效益。我国水稻面积我国水稻面积占耕地的占耕地的1/4，而稻
53、谷产量占全国的，而稻谷产量占全国的1/2左右，水稻土二氧化硅有明显左右，水稻土二氧化硅有明显的下移现象。的下移现象。4、我国有丰富的资源可以利用，可以提供我国有丰富的资源可以利用，可以提供100亿元的产业，提供众多人亿元的产业，提供众多人民就业机会。民就业机会。 九、我国未来硅肥产业发展的展望51九、我国未来硅肥产业发展的展望九、我国未来硅肥产业发展的展望 中国生态农业建设发展迫切需要大力推广硅肥的施用中国生态农业建设发展迫切需要大力推广硅肥的施用中国生态农业建设发展迫切需要大力推广硅肥的施用中国生态农业建设发展迫切需要大力推广硅肥的施用l长时期以来，有机肥使用减少，掠夺式经营方式，有些地方土
54、壤长时期以来，有机肥使用减少，掠夺式经营方式，有些地方土壤日趋贫瘠，随着化肥、农药在农作物上的大量使用，加上现代工日趋贫瘠，随着化肥、农药在农作物上的大量使用，加上现代工业的大量污染形成，农作物生长环境日趋恶化，生态农业建设成业的大量污染形成，农作物生长环境日趋恶化，生态农业建设成为中国农业发展迫切解决的问题。为中国农业发展迫切解决的问题。l硅肥对于改良土壤，重金属污染治理，促进土壤有机物分解，对硅肥对于改良土壤，重金属污染治理，促进土壤有机物分解，对循环农业有极大帮助，尤其是对于红壤及盐碱地等中低产田治理循环农业有极大帮助，尤其是对于红壤及盐碱地等中低产田治理有独到作用有独到作用; ;抑制作
55、物对氮过量吸收引起的倒伏，降低了大田施用抑制作物对氮过量吸收引起的倒伏，降低了大田施用非选择性的除草剂带来水稻早期营养阶段的损失有一定作用。非选择性的除草剂带来水稻早期营养阶段的损失有一定作用。l韩国国家农业技术科学研究所水稻上使用硅肥，不同气温下小区韩国国家农业技术科学研究所水稻上使用硅肥，不同气温下小区对比试验对比试验,大田试验表明大田试验表明:不淹水地节约灌溉水不淹水地节约灌溉水17%,淹水地节约淹水地节约27.9%,面对面对淡水资源的不断匮乏，应加速二氧化硅资源的应用与淡水资源的不断匮乏，应加速二氧化硅资源的应用与开发。开发。52九、我国未来硅肥产业发展的展望九、我国未来硅肥产业发展的
56、展望推广使用硅肥是农业实现增产增收的发展需要推广使用硅肥是农业实现增产增收的发展需要推广使用硅肥是农业实现增产增收的发展需要推广使用硅肥是农业实现增产增收的发展需要l右图为：土壤中速效二氧化硅含量与右图为：土壤中速效二氧化硅含量与施硅肥增产的关系：随着施肥水平的施硅肥增产的关系：随着施肥水平的提高，高氮肥的施入必须要有硅肥的提高，高氮肥的施入必须要有硅肥的配合。配合。l国外文献记载，土壤中速效硅含量低国外文献记载，土壤中速效硅含量低于于130mg/kg130mg/kg时，施硅有效。通过几年时，施硅有效。通过几年的试验，当速效硅含量为的试验，当速效硅含量为200200300mg/kg300mg/kg范围时，施硅肥仍然有效。范围时，施硅肥仍然有效。53l蔡德龙博士辽宁省农业科学院院长在会议上蔡德龙博士辽宁省农业科学院院长在会议上54l两会期间电视台关于硅肥采访河南省人大常委蔡德龙两会期间电视台关于硅肥采访河南省人大常委蔡德龙5556杂交水稻会议期间的交流5758
