植物硅营养silican in plant nutrition

对植物生长发育有益元素硅的供应、吸收和有益生理作用。硅是植物的有益元素，也是某些植物的必需元素。一些单细胞生物如硅藻，高等植物如水稻、甘蔗、番茄、黄瓜等生长发育需要有硅。植物体内硅的含量因植物种、器官与环境条件不同而有明显差异。硅作为结构物质，可增强高等植物的稳定性，提高抗逆能力；能促进光合作用，减少蒸腾作用，并能缓和铁、锰毒害作用。
硅的有益生理作用 硅作为一种耗能低的结构物质，能使植物的输导组织、机械组织及厚角组织强化而变得发达，从而提高了植物的抗旱、抗倒伏、抗病虫、抗寒等能力。在高氮、密植的条件下，硅质植物茎叶直立度增大，减小相互荫蔽，有利群体通风透光，提高植株的光能利用率及作物产量。硅还有提高植物对高铁、高锰的忍受力，预防与缓和了铁锰毒害的发生。在旱地作物中，硅能使锰的分布均匀，不致成片集中而在叶片上出现褐斑中毒症状；在水稻中，硅提高了茎根通气组织的体积与刚性，增强了根的“氧化能力”，降低了对铁锰的吸收。此外，硅的有益作用还在于能活化土壤磷素，促进无机磷向ATP转化，减少角质蒸腾量等。
硅的吸收、转移与含量 植物吸收硅的形态是单硅酸，但体内硅积累形态则主要是硅胶。硅的长距离运输仅限于植物的木质部，其分布受蒸腾率的控制。大部分硅留在质外体中，沉积在蒸腾流末端，主要在叶片两面的表皮细胞壁外，还有在木质部导管的细胞壁上。
硅藻含硅量为其干重的1%～40%。按地上部分含硅量可将高等植物分为三组：❶二氧化硅(SiO₂)量在10%～15%的水田禾本科作物，如水稻等；
❷SiO₂含量在1%～3%的旱地禾本科作物，如甘蔗及大部分禾本科粮食作物和留种双子叶作物；
❸SiO₂含量<0.5%的双子叶作物，尤其是豆科植物。有报道，将硅吸收量大大地超过由于吸水引起的被动吸硅量的植物划为硅累积型植物并认为这类植物的根与木质部之间存在着一种主动运输机制，甚至在高的外部溶液中也对硅表现出主动吸收现象，如水稻；吸收硅量相当于或少于体内质流引起的被动吸硅量的植物划为硅非累积型植物。这类植物体内有一种排斥机制，限制了硅由质流被动地穿过根细胞进入木质部导管的运输，如大豆。
需硅作物缺硅的生理病症 水稻缺硅时，生长受抑，成熟叶片焦枯或整株枯萎。尤其在生长中后期需硅量大，更易缺硅发病。甘蔗是另一种累积硅的植物，当叶片中硅的浓度低于约1.4%时，产量会剧降。充分曝光的成熟叶片出现典型的缺硅“叶雀斑症”。番茄与黄瓜亦类似。虽然这些作物在生殖生长时也需硅的原因并不清楚，但常在开花期开始出现缺硅症状。新生叶畸形，开花稀疏，授粉率差，严重时叶凋株枯。常用的硅肥有硅酸钙、偏硅酸钙与硅酸盐矿渣等。
自然界硅的供应 土壤硅存在的形态有矿物态、吸附态与水溶态。矿物态硅又分为晶形硅酸盐矿物中的硅与无定形二氧化硅；吸附态硅为土壤中氧化物所吸附的硅，以氢氧化铁、铝的吸附能力最强；水溶态硅为土壤溶液中存在的硅，是植物有效硅的主要来源，在pH值为9以下主要是单硅酸(H₄SiO₄)；当硅浓度较高，pH值近中性时，单硅酸可聚合为多硅酸，形成硅酸溶胶，并可逐步形成凝胶再脱水结晶。土壤各类硅形态之间保持着动态平衡，受土壤的pH值与Eh值等影响。土壤有效硅含量与土壤pH值有密切关系，一般pH值在2～9范围内，随pH值升高而减少。土壤中的硅(Si)与其他离子P⁺、Al⁺、Ca⁺、Fe⁺等之间能产生相互干扰而影响着Si⁺的化学行为。