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摘要 研究黑土型水稻土可溶性硅受环境因子的影响，结果表明：无作物条件下温度、pH值和浸水方式均能对土壤可溶性硅的释放产生影响。环境温度的升高有利于土壤可溶性硅的释放，在5～40 ℃范围内，温度每提高1 ℃，黑土型水稻土中可溶性硅的释放量增加0.64 mg/kg。当pH值在4.5～9.0范围内，黑土型水稻土中可溶性硅释放随pH值的升高呈下降趋势。土壤可溶性硅浓度随持续浸水时间的增加呈先增加后降低的趋势，在持续浸水20 d达到最大值，为53.87 mg/kg，且较持续浸水10 d提高了12.91%。持续浸水20 d后土壤可溶性硅浓度开始下降，到第50天土壤可溶性硅下降到17.78 mg/kg。采用间歇浸水，土壤可溶性硅浓度稳定在32.57～38.32 mg/kg之间，表明间歇灌水的方式有利于持续稳定地供给水稻生产过程中对可溶性硅的需求。
关键词 土壤；可溶性硅；温度；pH值；浸水；黑龙江哈尔滨；香坊区
中图分类号 S151.95 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0194-03
Effect Study on Environment Factors of Paddy Phaeozem Soluble Silicon in Xiangfang District of Harbin City
XU Jing-gang 1 YANG Da-zhi 2 SUN Tao 1，3 WANG Xiao-cen 1 *
（1 College of Resources and Environment，Northeast Agricultural University，Harbin Heilongjiang 150030； 2 Heilongjiang Institute of Standardization；
3 Suihua Meteorological Bureau）
Abstract The effect of environment factors on soluble silicon in paddy phaeozem was studied.The results showed that the temperature，pH value and water immersion method could affect the release of soluble silicon in soil.The increase of ambient temperature was conducive to the release of soluble silicon in soil.In the range of 5～40 ℃，temperature increased per 1 ℃，the leaching of soluble silicon increased 0.64 mg/kg in soil.This study showed that pH = 4.5～9.0，soluble silicon was decreasing with pH increasing.Soluble silicon concentration presented a trent that increased first and then decreases with increase of immersion time，after flooding 20 days the value of soluble silicon reached 53.87 mg/kg that was more 12.91% than 10 days treatment.But more than 20 days，the long-term soaking made the concentration of soluble silicon decrease，50 days，soil soluble silicon decreased to 17.78 mg/kg.Intermittent flooding，the soil concentration of soluble silicon was 32.57～38.32 mg/kg，a steady release rate of soil soluble silicon.The results showed that intermittent irrigation manner was conducive to the leaching of soil soluble silicon.
Key words soil；soluble silicon；temperature；pH value；flooding；Harbin Heilongjiang；Xiangfang District
黑土地是地球上最珍贵的土壤资源，地球上共有3个黑土带，其中一个就在中国东北地区。中国东北黑土区主要分布在松辽流域的黑龙江、吉林两省中部地区，总面积70万km2，其中典型黑土区面积约为17万km2，每年大量的水稻、玉米、小麦和大豆产自此地区，这里是中国主要的商品粮基地[1]。据报道，作为中国粮食主产区的黑龙江省2015年水稻种植面积343.4万hm2，较以往大幅提高，水稻生产对黑龙江省农业经济的发展具有十分重要的作用[2]。
黑土型水稻土是发育于黑土的水稻土，在很大程度上保留着起源土壤的特性，即起源土壤仍强烈地影响着水稻土的形成过程和肥力特征，相对其他类型的水稻土，这种水稻土肥力更强，但长期耕种会造成土壤中营养元素的流失和转移，通常情况下黑龙江省种植水稻主要施用氮、磷、钾肥，很少施用硅肥[3]。然而，水稻是喜硅作物，其全生育期需要吸收大量的可溶性硅，可溶性硅是溶于土壤溶液中的二氧化硅，绝大多数以正硅酸（H4SiO4）形式存在，是植物能够吸收利用硅的主要部分[4-5]。虽然硅在土壤中的含量丰富，但需要风化后才能转化成可溶性硅被植物吸收，常年种稻但不进行硅肥补偿的地块，可溶性硅有供应不足的隐患。截至目前，关于黑土区水稻土硅素肥力特性，尤其是有关水稻土供硅能力的研究多借鉴国外或中国南方地区的方法和标准，忽略了该地区水稻土硅素肥力的特殊性，严重阻碍着本地区水稻生产的发展。本研究模拟无作物条件下，黑土型水稻土可溶性硅在外界条件改变下的动态变化，通过调节土壤基质温度、土壤溶液pH值来分析黑土型水稻土可溶性硅受环境因素的影响，并选用持续浸水和间歇浸水的方式研究浸水方式对土壤可溶性硅的影响，旨在为水稻栽培中合理调控土壤可溶性硅的浓度提供理论依据。 1 材料与方法
1.1 试验土壤
试验用土取自位于哈尔滨市香坊区的东北农业大学实验基地（45°43′ N，126°44′ E），土壤为长年种植水稻的0～20 cm耕层黑土型水稻土，过2 mm筛子风干备用，其有机质为35.85 g/kg，全氮量1.67 g/kg，全磷0.78 g/kg，速效钾74.54 mg/kg，有效硅209.01 mg/kg，pH值7.13。
1.2 试验方法
1.2.1 环境因子对土壤可溶性硅影响研究的技术路线。具体如图1所示。
1.2.2 温度对土壤硅释放的动力学研究。准确称取风干土壤4 g（精确到0.000 1 g）于50 mL离心管中，加40 mL去离子水，混匀后将样品分别置于5、10、15、20、25、30、35、40 ℃的环境中，保温平衡5 h。4次重复。到时取出，6 000 r/min离心10 min，取上清液5 mL，检测土壤可溶性含量。
以基质温度为横坐标，土壤可溶性硅浓度为纵坐标，构建土壤可溶性硅在不同温度下释放的动力学方程。
1.2.3 溶液pH值对土壤硅释放的动力学研究。准确称取风干土壤4 g（精确到0.000 1 g）于50 mL离心管中，加30 mL去离子水，用0.5 mol/L的KOH溶液和0.6 mol/L的H2SO4溶液分别将土壤溶液pH值调至4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0后加去离子水到40 mL，混匀后将样品置于20 ℃的环境中，保温平衡5 h。每个处理4次重复。到时取出，6 000 r/min离心10 min，取上清液5 mL，检测土壤可溶性硅含量。
1.2.4 灌水对土壤硅释放的动力学研究。①持续灌水：试验分设10、20、30、40、50天处理组。每组4次重复。准确称取风干土壤4 g（精确到0.000 1 g）于50 mL离心管中，加40 mL去离子水，混匀后将样品分别置于20 ℃环境中，保温平衡。分别在第10、20、30、40、50天取出样品，6 000 r/min离心10 min，取上清液5 mL，检测土壤可溶性硅含量，每次检测后均弃去样品。②间歇灌水：准确称取风干土壤4 g（精确到0.000 1 g）于50 mL离心管中，置于20 ℃环境中。每组4次重复。在第5天灌水40 mL，混匀后保温平衡5 d，到第10天取出检测。检测后弃去离心管中剩余上清液，落干5 d后加去离子水40 mL，其余步骤同上，直到第50天检测完毕。
1.2.5 土壤指标测定方法。土壤pH值的测定参见NY/T 1121.2-2006[6]、土壤有机质的测定参见NY/T 1121.6-2006[7]、土壤可溶性硅的测定参见NY/T 1121.15-2006[8]、土壤全氮的测定参见LY/T 1228-1999[9]、土壤全磷的测定参见LY/T 1232-1999[10]、土壤速效钾的测定参见NY/T 889-2004[11]。
1.2.6 统计分析。Excel 2007作图分析、SAS V8统计数据。
2 结果与分析
2.1 温度对土壤可溶性硅释放的影响
设定土壤可溶性硅浸提温度范围0～40 ℃，以每5 ℃递增，通过冰浴、水浴、恒温培养等方式保温5 h后，研究温度对土壤可溶性硅释放的影响。例如，假设土壤温度0 ℃时，可溶性硅不溶出，根据是在0 ℃土壤中的水冻结成冰晶，可溶性硅包裹在冰晶中，不能被植物吸收利用。温度变化对土壤可溶性硅释放的影响如图2所示。可以看出，当温度高于0 ℃，冰溶化成水，土壤可溶性硅被迅速释放出来，5 ℃时为19.70 mg/kg。随着温度的逐步升高，土壤中可溶性硅的浓度
渐渐增加，10～20 ℃范围内土壤可溶性硅浓度变化不明显，在22.27～23.98 mg/kg范围内波动。但当温度高于20 ℃时，可溶性硅浓度迅速提高，在40 ℃达到42.08 mg/kg。将检测数据用Excel软件进行拟合，建立了土壤可溶性硅随温度变化的模型，模型中R2=0.981 5，说明该模型拟合度良好，能较为真实地反映土壤可溶性硅浓度与温度的关系。该模型方程如下：Y=0.017 3X2-0.174 3X 21.157。
2.2 pH值对土壤可溶性硅释放的影响
施肥是造成土壤pH值变化的原因之一，本研究选用KOH和H2SO4溶液来调节土壤溶液pH值，因为它们可发生中和反应，生成稳定的中性盐K2SO4。适宜大多数作物生长土壤的pH值范围是4.5～9.0，在此范围内土壤可溶性硅浓度决定了土壤的供硅能力。调节土壤溶液pH值在4.5～9.0范围内，以每0.5递增，研究土壤可溶性硅受土壤溶液pH值变化的影响如图3所示。可以看出，在上述pH值范围内土壤可溶性硅浓度呈动态变化，在pH值4.5～5.0范围内土壤可溶性硅浓度下降较明显，当pH值4.5时，土壤可溶性浓度为76.57 mg/kg；pH值5.0时，土壤可溶性硅浓度为53.45 mg/kg。但pH值为5.5～7.5时，土壤可溶性硅浓度在30.24～39.91 mg/kg范围内小幅震荡，变化不明显，而pH值>8.0后，土壤可溶性硅浓度呈下降趋势，到pH值9.0时，土壤可溶性硅浓度下降到25.26 mg/kg。将检测数据用Excel软件进行拟合，建立了土壤可溶性硅与pH值相关的模型，模型中R2=0.964 1，说明该模型拟合度良好，能较为真实地反映土壤可溶性硅浓度与土壤溶液pH值关系。该模型方程如下：Y=0.995X4-29.324X3 319.98X2-1534.5X 2 767。
2.3 浸水方式对土壤可溶性硅释放的影响
2.3.1 持续浸水条件下，土壤可溶性硅释放的动态变化。每10 d将浸水土样离心后检测其中土壤可溶性硅浓度，共持续50 d。以浸水天数为自变量，土壤可溶性硅浓度为因变量，绘制成曲线图，研究持续浸水对土壤可溶性硅释放的影响。持续浸水条件下土壤可溶性硅释放随时间延长的变化如图4所示。可以看出，长时间浸泡对土壤可溶性硅浓度的影响显著，在浸泡的前20 d内，土壤可溶性硅浓度明显升高，能达到53.87 mg/kg的最大值，而随着浸泡时间的延长，土壤可溶性硅浓度逐渐下降，这可能是由于长时间浸泡能促进正硅酸聚合成为多聚硅酸，其分子增大到一定程度形成硅酸溶胶，当离心后这一部分大分子沉淀，导致上清液中可溶性硅减少。到第50天，土壤可溶性硅浓度下降到17.78 mg/kg。可以推断土壤可溶性硅溶出是一个可逆过程，无作物条件下长时间浸泡不利于土壤中硅的溶出，可溶性硅浓度最后会趋近一个定值。模型中R2=0.932 9，说明该模型拟合度良好，能较为真实地反映土壤可溶性硅浓度与持续浸水的关系。该模型方程如下：Y=0.024X3-0.219 7X2 5.068 5X 17.57。 2.3.2 间歇浸水对土壤可溶性硅释放的影响。土样浸水5 d进行可溶性硅浓度的检测，每次检测后将离心上清液弃去，密闭保存5 d后灌入去离子水，浸泡5 d后再检测，如此反复直到第50天检测完毕。土壤可溶性硅浓度在间歇浸水条件下的变化如图5所示。可以看出，每次检测后将离心后的上清液弃去，灌入去离子水，待下次检验后发现仍有硅溶出，土壤可溶性硅浓度在32.57～38.32 mg/kg之间，可以推断间歇浸水有利于土壤可溶性硅溶出，但随着时间的延长，土壤可溶性硅浓度有下降的趋势，这种使硅溶出的方法最后将趋近于一个极小值。
3 结论与讨论
本文研究了浸水方式对黑土型水稻土可溶性硅释放的影响。结果表明，不同的浸水方式对土壤可溶性硅释放的影响不同，差别较大，短期20 d以下持续浸水可以促进土壤可溶性硅的释放，但20 d以上的长期浸水使土壤可溶性硅浓度下降。而采取间歇浸水的方式，土壤可溶性硅溶出稳定，50 d内溶出量占土壤总重量的17.75%。间歇性的浸水比持续灌水能显著提高土壤硅的释放量，可以推断喜硅作物生长前期可采取间歇灌溉的方式促进其生长。当使用黑土进行水稻育秧时，可通过调低苗床土pH值的方式，来促进土壤可溶性硅的释放，使作物吸收更多的硅，这有利于防治病虫害等疾病，为水稻的高产创造良好的基础。前人的研究表明，影响土壤可溶性硅释放的因素主要有发育土壤的岩石矿物类型、土壤温度、质地、pH值、伴随离子种类等[12]。土壤温度升高可以促进硅的溶出。本研究表明，在5～40 ℃范围内，温度每提高1 ℃，黑土型水稻土中可溶性硅的浸出量增加0.64 mg/kg，而袁可能发现在4～43 ℃范围内，温度每升高1 ℃可使土壤可溶性硅的浸出量增加0.2～0.3 mg/kg。说明北方黑土型水稻土通过提高温度的方法促进土壤硅释放的效果明显强于南方土壤。南方水稻土由于长年种植水稻，且复种指数较高，土壤中硅含量逐年降低，而北方地区由于气候条件受限，每年只能种植一次水稻，且稻作历史较短，土壤中硅的消耗比南方稻田少，推荐北方黑土地区稻作时采取能够提升地温的浅水灌溉方式加速土壤硅的溶出，为作物的生长提供充足的硅。
土壤溶液pH值是影响土壤可溶性硅释放的重要因素。有研究表明，土壤可溶性硅与土壤溶液pH值呈正相关[13-14]。相反，另外一些试验表明在pH值2.0～9.0范围内，土壤可溶性硅浓度随pH值升高而减少[15]。土壤类型影响着可溶性硅在不同pH值条件下释放能力的强弱[16]。本研究表明，在pH值4.5～9.0范围内，黑土型水稻土中可溶性硅释放随pH值的升高呈下降趋势，且在偏酸性基质中，pH值在4.5～6.5范围内小幅变化，就能对可溶性硅浓度产生显著影响。表现出在偏酸性基质中，在较低pH值下，土壤可溶性硅溶出随溶液pH值变化明显；而随着溶液pH值的升高，在6.5～7.5范围内，土壤可溶性硅浓度随pH值的变化不明显，检测值在30.24～39.91 mg/kg范围内小幅震荡；而当pH值>7.5后，土壤可溶性硅浓度呈下降趋势，在偏碱性的环境中释放受到抑制。
4 参考文献
[1] YU G，FANG H，GAO L G，et al.Soil organic carbon budget and fertility variation of black soils in Northeast China[J].Ecological Research，2006， 21（6）：855-867.
[2] 黑龙江农业信息网 http：//www.hljagri.gov.cn
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[6] 田有国，辛景树，任意，等.土壤pH的测定：NY/T 1121.2-2006[S].北京：中国标准出版社，2006.
[7] 任意，辛景树，田有国，等.土壤有机质的测定：NY/T 1121.6-2006[S].北京：中国标准出版社，2006.
[8] 辛景树，田有国，任意，等.土壤有效硅的测定：NY/T 1121.15-2006[S].北京：中国标准出版社，2006.
[9] 张万儒，杨光滢，屠星南，等.森林土壤全氮的测定：LY/T 1228-1999[S].1999.
[10] 张万儒，杨光滢，屠星南，等.森林土壤全磷的测定：LY/T 1232-1999[S].中华人民共和国林业行业标准，1999.
[11] 杜森，高祥照，李花粉.土壤速效钾和缓效钾含量的测定：NY/T 889-2004[S].北京：中国标准出版社，2005.
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[15] 范业成，陶其骧，张明辉.江西省主要水稻土硅素有效性的研究[J].土壤通报，1981，10（3）：7-8.
[16] NANYAKKARA U N，UDDIN W，DATNOFF L E.Application of silicon sources increases silicon accumulation in perennial ryegrass turf on two soil types[J].Plant and Soil，2008，303（1/2）：83-94.
关键词 土壤；可溶性硅；温度；pH值；浸水；黑龙江哈尔滨；香坊区
中图分类号 S151.95 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）14-0194-03
Effect Study on Environment Factors of Paddy Phaeozem Soluble Silicon in Xiangfang District of Harbin City
XU Jing-gang 1 YANG Da-zhi 2 SUN Tao 1，3 WANG Xiao-cen 1 *
（1 College of Resources and Environment，Northeast Agricultural University，Harbin Heilongjiang 150030； 2 Heilongjiang Institute of Standardization；
3 Suihua Meteorological Bureau）
Abstract The effect of environment factors on soluble silicon in paddy phaeozem was studied.The results showed that the temperature，pH value and water immersion method could affect the release of soluble silicon in soil.The increase of ambient temperature was conducive to the release of soluble silicon in soil.In the range of 5～40 ℃，temperature increased per 1 ℃，the leaching of soluble silicon increased 0.64 mg/kg in soil.This study showed that pH = 4.5～9.0，soluble silicon was decreasing with pH increasing.Soluble silicon concentration presented a trent that increased first and then decreases with increase of immersion time，after flooding 20 days the value of soluble silicon reached 53.87 mg/kg that was more 12.91% than 10 days treatment.But more than 20 days，the long-term soaking made the concentration of soluble silicon decrease，50 days，soil soluble silicon decreased to 17.78 mg/kg.Intermittent flooding，the soil concentration of soluble silicon was 32.57～38.32 mg/kg，a steady release rate of soil soluble silicon.The results showed that intermittent irrigation manner was conducive to the leaching of soil soluble silicon.
Key words soil；soluble silicon；temperature；pH value；flooding；Harbin Heilongjiang；Xiangfang District
黑土地是地球上最珍贵的土壤资源，地球上共有3个黑土带，其中一个就在中国东北地区。中国东北黑土区主要分布在松辽流域的黑龙江、吉林两省中部地区，总面积70万km2，其中典型黑土区面积约为17万km2，每年大量的水稻、玉米、小麦和大豆产自此地区，这里是中国主要的商品粮基地[1]。据报道，作为中国粮食主产区的黑龙江省2015年水稻种植面积343.4万hm2，较以往大幅提高，水稻生产对黑龙江省农业经济的发展具有十分重要的作用[2]。
黑土型水稻土是发育于黑土的水稻土，在很大程度上保留着起源土壤的特性，即起源土壤仍强烈地影响着水稻土的形成过程和肥力特征，相对其他类型的水稻土，这种水稻土肥力更强，但长期耕种会造成土壤中营养元素的流失和转移，通常情况下黑龙江省种植水稻主要施用氮、磷、钾肥，很少施用硅肥[3]。然而，水稻是喜硅作物，其全生育期需要吸收大量的可溶性硅，可溶性硅是溶于土壤溶液中的二氧化硅，绝大多数以正硅酸（H4SiO4）形式存在，是植物能够吸收利用硅的主要部分[4-5]。虽然硅在土壤中的含量丰富，但需要风化后才能转化成可溶性硅被植物吸收，常年种稻但不进行硅肥补偿的地块，可溶性硅有供应不足的隐患。截至目前，关于黑土区水稻土硅素肥力特性，尤其是有关水稻土供硅能力的研究多借鉴国外或中国南方地区的方法和标准，忽略了该地区水稻土硅素肥力的特殊性，严重阻碍着本地区水稻生产的发展。本研究模拟无作物条件下，黑土型水稻土可溶性硅在外界条件改变下的动态变化，通过调节土壤基质温度、土壤溶液pH值来分析黑土型水稻土可溶性硅受环境因素的影响，并选用持续浸水和间歇浸水的方式研究浸水方式对土壤可溶性硅的影响，旨在为水稻栽培中合理调控土壤可溶性硅的浓度提供理论依据。 1 材料与方法
1.1 试验土壤
试验用土取自位于哈尔滨市香坊区的东北农业大学实验基地（45°43′ N，126°44′ E），土壤为长年种植水稻的0～20 cm耕层黑土型水稻土，过2 mm筛子风干备用，其有机质为35.85 g/kg，全氮量1.67 g/kg，全磷0.78 g/kg，速效钾74.54 mg/kg，有效硅209.01 mg/kg，pH值7.13。
1.2 试验方法
1.2.1 环境因子对土壤可溶性硅影响研究的技术路线。具体如图1所示。
1.2.2 温度对土壤硅释放的动力学研究。准确称取风干土壤4 g（精确到0.000 1 g）于50 mL离心管中，加40 mL去离子水，混匀后将样品分别置于5、10、15、20、25、30、35、40 ℃的环境中，保温平衡5 h。4次重复。到时取出，6 000 r/min离心10 min，取上清液5 mL，检测土壤可溶性含量。
以基质温度为横坐标，土壤可溶性硅浓度为纵坐标，构建土壤可溶性硅在不同温度下释放的动力学方程。
1.2.3 溶液pH值对土壤硅释放的动力学研究。准确称取风干土壤4 g（精确到0.000 1 g）于50 mL离心管中，加30 mL去离子水，用0.5 mol/L的KOH溶液和0.6 mol/L的H2SO4溶液分别将土壤溶液pH值调至4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0后加去离子水到40 mL，混匀后将样品置于20 ℃的环境中，保温平衡5 h。每个处理4次重复。到时取出，6 000 r/min离心10 min，取上清液5 mL，检测土壤可溶性硅含量。
1.2.4 灌水对土壤硅释放的动力学研究。①持续灌水：试验分设10、20、30、40、50天处理组。每组4次重复。准确称取风干土壤4 g（精确到0.000 1 g）于50 mL离心管中，加40 mL去离子水，混匀后将样品分别置于20 ℃环境中，保温平衡。分别在第10、20、30、40、50天取出样品，6 000 r/min离心10 min，取上清液5 mL，检测土壤可溶性硅含量，每次检测后均弃去样品。②间歇灌水：准确称取风干土壤4 g（精确到0.000 1 g）于50 mL离心管中，置于20 ℃环境中。每组4次重复。在第5天灌水40 mL，混匀后保温平衡5 d，到第10天取出检测。检测后弃去离心管中剩余上清液，落干5 d后加去离子水40 mL，其余步骤同上，直到第50天检测完毕。
1.2.5 土壤指标测定方法。土壤pH值的测定参见NY/T 1121.2-2006[6]、土壤有机质的测定参见NY/T 1121.6-2006[7]、土壤可溶性硅的测定参见NY/T 1121.15-2006[8]、土壤全氮的测定参见LY/T 1228-1999[9]、土壤全磷的测定参见LY/T 1232-1999[10]、土壤速效钾的测定参见NY/T 889-2004[11]。
1.2.6 统计分析。Excel 2007作图分析、SAS V8统计数据。
2 结果与分析
2.1 温度对土壤可溶性硅释放的影响
设定土壤可溶性硅浸提温度范围0～40 ℃，以每5 ℃递增，通过冰浴、水浴、恒温培养等方式保温5 h后，研究温度对土壤可溶性硅释放的影响。例如，假设土壤温度0 ℃时，可溶性硅不溶出，根据是在0 ℃土壤中的水冻结成冰晶，可溶性硅包裹在冰晶中，不能被植物吸收利用。温度变化对土壤可溶性硅释放的影响如图2所示。可以看出，当温度高于0 ℃，冰溶化成水，土壤可溶性硅被迅速释放出来，5 ℃时为19.70 mg/kg。随着温度的逐步升高，土壤中可溶性硅的浓度
渐渐增加，10～20 ℃范围内土壤可溶性硅浓度变化不明显，在22.27～23.98 mg/kg范围内波动。但当温度高于20 ℃时，可溶性硅浓度迅速提高，在40 ℃达到42.08 mg/kg。将检测数据用Excel软件进行拟合，建立了土壤可溶性硅随温度变化的模型，模型中R2=0.981 5，说明该模型拟合度良好，能较为真实地反映土壤可溶性硅浓度与温度的关系。该模型方程如下：Y=0.017 3X2-0.174 3X 21.157。
2.2 pH值对土壤可溶性硅释放的影响
施肥是造成土壤pH值变化的原因之一，本研究选用KOH和H2SO4溶液来调节土壤溶液pH值，因为它们可发生中和反应，生成稳定的中性盐K2SO4。适宜大多数作物生长土壤的pH值范围是4.5～9.0，在此范围内土壤可溶性硅浓度决定了土壤的供硅能力。调节土壤溶液pH值在4.5～9.0范围内，以每0.5递增，研究土壤可溶性硅受土壤溶液pH值变化的影响如图3所示。可以看出，在上述pH值范围内土壤可溶性硅浓度呈动态变化，在pH值4.5～5.0范围内土壤可溶性硅浓度下降较明显，当pH值4.5时，土壤可溶性浓度为76.57 mg/kg；pH值5.0时，土壤可溶性硅浓度为53.45 mg/kg。但pH值为5.5～7.5时，土壤可溶性硅浓度在30.24～39.91 mg/kg范围内小幅震荡，变化不明显，而pH值>8.0后，土壤可溶性硅浓度呈下降趋势，到pH值9.0时，土壤可溶性硅浓度下降到25.26 mg/kg。将检测数据用Excel软件进行拟合，建立了土壤可溶性硅与pH值相关的模型，模型中R2=0.964 1，说明该模型拟合度良好，能较为真实地反映土壤可溶性硅浓度与土壤溶液pH值关系。该模型方程如下：Y=0.995X4-29.324X3 319.98X2-1534.5X 2 767。
2.3 浸水方式对土壤可溶性硅释放的影响
2.3.1 持续浸水条件下，土壤可溶性硅释放的动态变化。每10 d将浸水土样离心后检测其中土壤可溶性硅浓度，共持续50 d。以浸水天数为自变量，土壤可溶性硅浓度为因变量，绘制成曲线图，研究持续浸水对土壤可溶性硅释放的影响。持续浸水条件下土壤可溶性硅释放随时间延长的变化如图4所示。可以看出，长时间浸泡对土壤可溶性硅浓度的影响显著，在浸泡的前20 d内，土壤可溶性硅浓度明显升高，能达到53.87 mg/kg的最大值，而随着浸泡时间的延长，土壤可溶性硅浓度逐渐下降，这可能是由于长时间浸泡能促进正硅酸聚合成为多聚硅酸，其分子增大到一定程度形成硅酸溶胶，当离心后这一部分大分子沉淀，导致上清液中可溶性硅减少。到第50天，土壤可溶性硅浓度下降到17.78 mg/kg。可以推断土壤可溶性硅溶出是一个可逆过程，无作物条件下长时间浸泡不利于土壤中硅的溶出，可溶性硅浓度最后会趋近一个定值。模型中R2=0.932 9，说明该模型拟合度良好，能较为真实地反映土壤可溶性硅浓度与持续浸水的关系。该模型方程如下：Y=0.024X3-0.219 7X2 5.068 5X 17.57。 2.3.2 间歇浸水对土壤可溶性硅释放的影响。土样浸水5 d进行可溶性硅浓度的检测，每次检测后将离心上清液弃去，密闭保存5 d后灌入去离子水，浸泡5 d后再检测，如此反复直到第50天检测完毕。土壤可溶性硅浓度在间歇浸水条件下的变化如图5所示。可以看出，每次检测后将离心后的上清液弃去，灌入去离子水，待下次检验后发现仍有硅溶出，土壤可溶性硅浓度在32.57～38.32 mg/kg之间，可以推断间歇浸水有利于土壤可溶性硅溶出，但随着时间的延长，土壤可溶性硅浓度有下降的趋势，这种使硅溶出的方法最后将趋近于一个极小值。
3 结论与讨论
本文研究了浸水方式对黑土型水稻土可溶性硅释放的影响。结果表明，不同的浸水方式对土壤可溶性硅释放的影响不同，差别较大，短期20 d以下持续浸水可以促进土壤可溶性硅的释放，但20 d以上的长期浸水使土壤可溶性硅浓度下降。而采取间歇浸水的方式，土壤可溶性硅溶出稳定，50 d内溶出量占土壤总重量的17.75%。间歇性的浸水比持续灌水能显著提高土壤硅的释放量，可以推断喜硅作物生长前期可采取间歇灌溉的方式促进其生长。当使用黑土进行水稻育秧时，可通过调低苗床土pH值的方式，来促进土壤可溶性硅的释放，使作物吸收更多的硅，这有利于防治病虫害等疾病，为水稻的高产创造良好的基础。前人的研究表明，影响土壤可溶性硅释放的因素主要有发育土壤的岩石矿物类型、土壤温度、质地、pH值、伴随离子种类等[12]。土壤温度升高可以促进硅的溶出。本研究表明，在5～40 ℃范围内，温度每提高1 ℃，黑土型水稻土中可溶性硅的浸出量增加0.64 mg/kg，而袁可能发现在4～43 ℃范围内，温度每升高1 ℃可使土壤可溶性硅的浸出量增加0.2～0.3 mg/kg。说明北方黑土型水稻土通过提高温度的方法促进土壤硅释放的效果明显强于南方土壤。南方水稻土由于长年种植水稻，且复种指数较高，土壤中硅含量逐年降低，而北方地区由于气候条件受限，每年只能种植一次水稻，且稻作历史较短，土壤中硅的消耗比南方稻田少，推荐北方黑土地区稻作时采取能够提升地温的浅水灌溉方式加速土壤硅的溶出，为作物的生长提供充足的硅。
土壤溶液pH值是影响土壤可溶性硅释放的重要因素。有研究表明，土壤可溶性硅与土壤溶液pH值呈正相关[13-14]。相反，另外一些试验表明在pH值2.0～9.0范围内，土壤可溶性硅浓度随pH值升高而减少[15]。土壤类型影响着可溶性硅在不同pH值条件下释放能力的强弱[16]。本研究表明，在pH值4.5～9.0范围内，黑土型水稻土中可溶性硅释放随pH值的升高呈下降趋势，且在偏酸性基质中，pH值在4.5～6.5范围内小幅变化，就能对可溶性硅浓度产生显著影响。表现出在偏酸性基质中，在较低pH值下，土壤可溶性硅溶出随溶液pH值变化明显；而随着溶液pH值的升高，在6.5～7.5范围内，土壤可溶性硅浓度随pH值的变化不明显，检测值在30.24～39.91 mg/kg范围内小幅震荡；而当pH值>7.5后，土壤可溶性硅浓度呈下降趋势，在偏碱性的环境中释放受到抑制。
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