【硅肥对小麦生长的影响探究的国内外文献综述4200字】

硅肥对小麦生长的影响研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u26299硅肥对小麦生长的影响研究的国内外文献综述 114173背景介绍 187281.1土壤与植物中的硅 1181621.2硅元素对植物的作用 2308382国内外研究现状 2220512.1研究方向及进展 2120622.1.1 硅肥的研究与应用 2133392.1.2 微纳米硅肥的研究 39052.1.3 硅肥试验的研究方向及进展 439652.2存在问题 4318993研究展望 517216参考文献 5背景介绍硅（Si）是四价准金属，是重要的半导体材料，广泛用于电子电路领域。自然界中硅的含量非常丰富，在土壤中的含量仅次于氧（O），约占地壳的28%。但大部分硅以洁净铝硅酸盐的形式存在，不能被植物直接利用(Richmond等，2003)。不同陆生植物的硅含量不尽相同，占干重的0.1%～10%(Liang等，2015)。19世纪70年代以来，植物科学家在研究发现硅（Si）可以增强植物对各种生物、非生物胁迫的抵抗和（或）耐受程度。硅是已知元素中仅有的能有效缓解多种非生物胁迫，如盐、干旱、淹水、低温、高温、紫外线和矿质养分缺乏或毒性等胁迫。近年来，硅被广泛接受为重要的肥料元素，硅肥的施用能够显著增强植物抵抗病虫害的能力，有助于提高产量、食品安全性，推进发展绿色农业，实施减肥增效。而微纳米硅肥作为新型肥料，可以起到节水、节肥、省工、提质、抗逆和增产的功能，有重要的研究价值(陈庆峰等，2019)。土壤与植物中的硅自然界中硅的含量非常丰富，在土壤中的含量仅次于氧（O），约占地壳的28%。但大部分硅以洁净铝硅酸盐的形式存在，不能被植物直接利用(Richmond等，2003)。植物可以利用的是原硅酸（H4SiO4），根系可以吸收的适宜浓度为0.1～0.6mM(Gunnarsson等，2000)植株中硅的存在形态是无定形态二氧化硅或蛋白石（Opal），其具有明显的三维空间结构，且在不同植物中的形状明显不同(夏石头等，2001)。植物吸收的硅酸超过90%会随着蒸腾水流从木质部移到地上部(Ma等，2006)。经转运子Lsi6分配后，最终以无定形水合二氧化硅的形式沉积在特化细胞内或质外体空间(Ma等，2008)。硅在水稻等植物中的沉积过程即生物硅化过程，在叶片的硅化细胞中会形成扇形、哑铃形和泡状等不同形状的植硅体(Neethirajan等，2009)。硅可以增强植物对生物和非生物胁迫的耐受程度，且是已知元素中仅有的能有效缓解多种非生物胁迫，如盐、干旱、淹水、低温、高温、紫外线和矿质养分缺乏或毒性等胁迫。硅元素对植物的作用硅在土壤和植物中无处不在，但是没有直接证据说明硅是高等植物的必须元素，但现阶段大量的研究已充分表明，硅能够促进植物生长(Yan等，2018)。以水稻为例，在相同的条件下，无法吸收硅的水稻突变体相较于野生型的水稻，在生长上会受到抑制(Ma等，2006)。硅可以增强植物对生物和非生物胁迫的抗性，且是已知元素中仅有的能有效缓解多种非生物胁迫的元素。植物硅可以起到硅酸和无定形二氧化硅的作用，有助于提高细胞和植物体的强度，提高植物在光截获和各种生物、非生物胁迫等生态学方面的适应能力(Cooke等，2011)。硅在叶片表面形成硅胶层以减少作物的非气孔蒸腾，进而抵御干旱胁迫(陈庆峰等，2019)(Rizwan等，2015)。硅能抑制作物吸收Na+，促进作物固定Na+并产生活性氧，来提高K+/Na+的选择性比例，进而抵御盐胁迫(Costan等，2019)。2国内外研究现状2.1研究方向及进展2.1.1 硅肥的研究与应用研发高效硅肥，补充土壤有效硅含量是当务之急。农业种植规模日益扩大，土壤中有效硅含量日益下降，依靠硅的风化以及秸秆还田已远远无法维持平衡，我国浙江、江苏等多地土壤缺硅严重(邵建华，2001)。硅肥的研究始于美国，20世纪70年代开始在国内开始广泛研究。1926年美国加州大学农业研究员提出“喜硅作物”的概念，硅是水稻良好生长所必须的元素。硅是否是植物生长的必需元素在学术界一直存在分歧，导致硅肥在一段时期内发展缓慢。20世纪70年代，我国大量实验表明硅肥可以作为土壤调理剂，调节土壤pH和理化性质，对红壤、盐碱地有良好的改良效果，并且可以减轻重金属对植物的污染(蔡德龙，2017)。当前生产中施用的硅肥主要有硅酸钠型和硅酸钙型，前者主要成分为硅酸钠和偏硅酸钠，是高效型硅肥，常用作追肥；后者主要含有硅酸钙和偏硅酸钠，常用作基肥施用(苏红，2015)。硅肥有明显的增加产量的作用。近几年来，我国在河南、山东、浙江等地对喜硅作物和缺硅土壤施用硅肥，水稻、小麦、花生、大豆等多种经济作物均有10～50%不等的产量增加(陈庆峰等，2019)；硅肥不仅可以提高作物的产量，而且可以提高作物的品质，如水稻、小麦的出糙率，葡萄、甘蔗等的含糖量，苹果、番茄、葡萄的硬度，茄子、草莓等的维生素C含量、蛋白质含量和可溶性固形物含量等(贾建新等，2011)。硅肥还能起到显著防病防虫的作用，如赤霉病、白粉病、锈病、蚜虫等。关于硅对小麦白粉病的抗性的研究表明，对小麦白粉病起作用的是硅而不是Na+或K+，硅的最佳浓度为1.7mmolL-1Si；硅处理后小麦对硅的吸收增强，并促进小麦的生长、叶片的叶绿素含量和生物量；硅不是产生抗病的诱导剂，而可能是加强子；硅通过“物理或机械屏障”作用增强小麦抵抗病菌侵染的能力(杨艳芳，2003)。2.1.2 微纳米硅肥的研究微纳米肥料是一种纳米生物技术，是用纳米材料技术构建、用医药微胶囊技术和化工微乳化技术改性而形成的全新肥料(张夫道等，2002)，包括纳米结构肥料，包膜缓、控释肥料和碳增效肥料、磁性肥料和生物复合肥三大类(殷宪国，2012)。纳米肥料已广泛在禾本科作物种植过程中开展试验，其中在小麦种植中，刘凤艳等(2011)研究发现，施用纳米肥料可提升小麦蛋白质含量8%以上，粗脂肪含量5%以上。吕操等(2019)研究发现，纳米肥料应用在小麦上可以显著减少小麦后期无效分蘖，提高成穗率，增加千粒重进而显著提升小麦产量。齐齐哈尔市松土肥业有限公司和中科院等高校合作研发的“硅博源”微纳米硅肥将微纳米技术与生物技术相结合，是一种优良的品质肥料、植物调节性肥料(陈庆峰等，2019)。微纳米硅肥是一种以硅酸钙为主矿物的肥料，亦称硅钙肥或硅钙镁肥，无毒、无味、无腐蚀性、不变质、不易流失。在我国多地进行的微纳米硅肥试验取得了显著的生态效益、社会效益和经济效益，不仅提升农产品的产量、品质还可以减少其他肥料的施用，推进减肥增效工作的进行。研究表明纳米肥料能够提升养分利用效率，与传统肥料相比，不管是单独施用还是配合施用，养分都会与纳米级的吸附剂结合，进而减缓养分的施放速度，提高养分的利用效率并且减少养分的淋失(Zulfiqar等，2019)。将微纳米硅肥加入氮肥中，可以有效吸附游离安氨分子，吸附率达80%以上，通过吸附和储存氨分子的方式，在常温下将氮肥释放周期延长。2.1.3 硅肥试验的研究方向及进展现阶段，硅肥试验多聚焦于禾本科植物，其中绝大多数实验对象为水稻，对于其他植物的研究还不够深入，研究方向多为探究硅对植物抗性提升的影响和硅对植物养分吸收的影响。植物对硅元素运输和转运机理是研究的热点方向，水稻等部分高硅积累植物、中硅积累植物的运输和转运机理已研究得较为深入，但其他许多植物，尤其是不含硅的植物品种，相关机理的研究仍较少。总体而言，植物营养学在硅素领域的研究越来越深入，对于植物中硅的吸收、运输和转运的机理都逐步明确，并且对于硅素的研究是当前植物营养学发展的重要发力点之一，是生物化学、生物分子学、肥料学的热点研究问题。2.2存在问题研发高效硅肥，补充土壤有效硅含量是当务之急。农业种植规模日益扩大，土壤中有效硅含量日益下降，依靠硅的风化以及秸秆还田已远远无法维持平衡，我国浙江、江苏等多地土壤缺硅严重(邵建华，2001)。 对于硅素作用于植物上的研究还并不深入，目前集中于水稻、甘蔗等硅积累作物，对于小麦等其他麦类作物的研究还未完全展开。纳米技术在农业中的应用还属于前期阶段，纳米颗粒作用于作物及植物细胞之间的作用机制也亟需更进一步的研究。如何降低纳米技术的研究、生产成本并大规模推广研究成果也是需要解决的问题之一。对于未来可持续农业与绿色农业的发展，纳米农业科技还有很大的应用和进步空间。3研究展望硅肥，尤其是微纳米硅肥在我国应用前景非常广阔。我国存在大面积的缺硅土壤，农业生产存在硅肥缺口。我国地大物博，有生产硅肥丰富的物质基础。硅肥的推广应用，能使现有的粮食增产5％，相当于我国增加人口的粮食消费量。同时，随着生态农业和新型农业的发展，硅肥不仅对于水稻，还对于小麦等作物增产方式以及小麦栽培模式的探索具有重要研究意义。对于未来纳米硅肥和其他纳米肥料的推广应用依然具有更多空间值得探索。参考文献艾天成,李方敏,周治安,张敏,吴海荣.作物叶片叶绿素含量与SPAD值相关性研究[J].湖北农学院学报,2000(01):6-8.蔡德龙.国内外硅肥研究与应用进展[J].磷肥与复肥,2017(01):37-39.陈庆峰,吕刚,于广武.微纳米硅肥的研制开发背景及应用效果[J].化肥工业,2019,46(3):16-19,57.崔德杰,王月福,高静,等.硅钾肥对不同水分条件下冬小麦光合作用日变化的影响[J].土壤通报,1999(01):38-39.郝立冬2013.硅肥对春小麦生长及产量品质的影响[M].黑龙江八一农垦大学.胡焕焕,刘丽平,李瑞奇,李慧玲,李雁鸣.播种期和密度对冬小麦品种河农822产量形成的影响[J].麦类作物学报,2008(03):490-495+501.胡克伟,颜丽,关连珠.土壤硅磷元素交互作用研究进展[J].土壤通报,2004(02):230-233.贾建新,蔡德龙.硅肥对改善农作物品质研究及新进展[J].第四届建设创新型国家大会——首届中国农资分论坛论文集2011:45–50.刘凤艳,侯碧辉,丁晓红.施用纳米肥料对小麦微结构和营养品质的影响[J].北京工业大学学报,2011,37(2):314–320.陆福勇,江立庚,秦华东,唐茂艳.不同氮、硅用量对水稻产量和品质的影响[J].植物营养与肥料学报,2005(06):140-144.吕操,李志杰,段建设,等.纳米肥料在小麦上的应用效果试验[J].农业技术与装备,2019（1）:22–24.王茂辉,聂金泉,任勇,等.不同硅肥用量对水稻生长的影响研究[J].广东农业科学,2020(02):61-67.王显,霍中洋,肖跃成,等.氮硅肥配施对水稻硅素营养及产量的影响[J].浙江农业科学,2010(06):1279-1281.魏玉光.硅氮肥在水稻上的应用效果研究[J].现代农业科技,2012(18):224-225.吴季荣,龚俊义.水稻硅营养的研究进展[J].中国稻米,2010,16(03):5-8.徐俊,何丹,石庆胜,石峰,石伟勇.纳米硅肥对水稻离体叶片衰老的影响[J].中国土壤与肥料,2017(05):117-121.徐俊.纳米硅肥对水稻抗早衰和增产作用研究[M].2017浙江大学.徐文富.国外苏打盐渍土的改良[J].世界农业,1992(01):38-39.薛佳欣,张江伟,陈宗培,李奔,陈召月,王贵彦.灌浆期冬小麦生理特性和产量对不同灌水量的响应[J].麦类作物学报,2020,40(09):1111-1119.杨丹,刘鸣达,姜峰,等.酸性和中性水田土壤施用硅肥的效应研究Ⅰ.对土壤pH、Eh及硅动态的影响[J].农业环境科学学报,2012(04):757-763.杨艳芳.硅对小麦白粉病的抗性研究[D].南京农业大学,2003.朱佳,梁永超,丁燕芳,等.硅对低温胁迫下冬小麦幼苗光合作用及相关生理特性的影响[J].中国农业科学,2006(09):1780-1788.CookeJ,LeishmanMR.Isplantecologymoresiliceousthanwerealise?[J].TrendsinPlantScience,2011,16(2):61–68.Costan,Andrei,AristeidisStamatakisetal.InteractiveeffectsofsalinityandsiliconapplicationonSolanumlycopersicumgrowth,physiol