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本试验以白浆土为供试土壤,采用田间试验、盆栽试验、室内培养及室内化验分析的方法,研究了白浆土的供硅能力和丰缺特性及在白浆土上施用生物硅肥对水稻生长发育、土壤肥力及养分吸收的影响。得到的主要结论如下:
1.供试白浆土供硅能力中等,供硅量为349.5kg/hm<2>;生物硅肥的利用率随着施肥量的增加而降低,结合产量因素,以Si40处理的产量最高,生物硅肥的利用率为18.78%,冈此,白浆士上最佳的生物硅肥使用量为600kg/hm<2>。通过本试验计算出白浆土土壤有效硅和植株硅含量临界值分别为185.93mg/kg和0.79%。
2.通过数学模拟,得出水稻的产量与生物硅肥施用量之间存在着二次曲线的关系,回归方程为:Y=-0.0014X<2>+1.9087X+8259.1 R<2>=0.9827<**>。当生物硅肥的市场价格(p)为1.0元/kg,水稻的市场价格(q)为1.74元/kg时,最佳的施硅量X=476.4kg/hm<2>,理论产量为8850.7kg/hm<2>。生物硅肥适宜的施用量应在476.4kg/hm<2>~681.7kg/hm<2>之间。
3.白浆土对硅的吸附可以划分为化学吸附和物理吸附两种机制。以平衡液硅浓度45mg/L左右为转折点,45mg/L以前是以化学吸附为主的阶段,45mg/L以后是以物理吸附为主的阶段。白浆土对硅的吸附特征与Langmuir方程、Fruendlich方程和Temkin方程都有很好的相关性,相关系数达0.9453以上,其中Langmuir方程的相关性最好,相关系数为0.9996<**>。计算得出白浆土最大吸硅量为2500mg/kg。白浆土对硅的解吸量随着平衡液浓度的增加而增加,然后逐渐趋于平缓。解吸率大小为5.86%~42.77%。白浆土的硅吸附饱和度在0.13以下时,被吸附的硅几乎难以解吸,在吸附饱和度0.13-0.64范围内,解吸量开始随着吸附饱和度的增大而迅速增加,当吸附饱和度超过0.64以后,硅吸附量开始缓慢上升,即土壤表面对硅的吸附与解吸相对平衡点在硅吸附饱和度0.64左右。
4.施硅降低了白浆土中磷素的吸附量,以Si50处理磷素的吸附量最低。白浆土的最大吸磷量为500.0mg/kg,当施硅数量达到一定程度后最大吸磷量有所下降。在低磷浓度时,磷的解吸量随着施硅量的增加而增加,当处理液磷浓度达到40mg/kg时,解吸量的增加量很小,当处理液磷浓度达到50mg/kg时,磷素的解吸量呈现下降的趋势。磷素的解吸率在5.07%~26.71%之间,硅的施入增加了白浆土磷的解吸量,提高了磷的有效性。
5.施用生物硅肥,可以显著的提高水稻的干物质积累量,以施肥量600kg/hm<2>时产量为最高,增产8.43%,随着施肥量的增加,穗数、穗粒数均表现出增加的趋势,以施硅量450~750kg/hm<2>效果较明显。施用生物硅肥后稻米的糙米率比对照高出0.34%,精米率和整精米率比对照高0.36%和3.37%。稻米的垩白度、垩白率含量除Si10处理均比对照略低外,其他处理分别比对照高73.33%和23.65%。胶稠度和蛋白质含量均以Si30处理为最高,分别比对照高3.49%和7.16%。
6.施用生物硅肥促进了水稻干物质积累,褐变穗和鞘腐病的病情指数分别下降了22.72%和17.33%,功能叶片的叶绿素含量提高了9.56%,增强生育阶段光合产物的同化能力。同时降低了MDA的含量,提高了CAT、POD的活性,促进了膜脂过氧化和脱氧化作用。各时期不同处理以Si30处理水稻的代谢活动最显著。
7.生物硅肥的施入改变了土壤中硅素的存在形态,一方面降低了土壤中水溶性硅和无定形硅的含量,另一方面增加了土壤中活性硅和有效硅的含量,促进了硅素的有效性;生物硅肥的施入改变了土壤肥力状况,促进了土壤磷的有效性,提高了有效磷的含量,提高了土壤PH值,增加了土壤中的细菌、真菌和放线菌总数,提高了土壤中的过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性。
8.施硅后,植株中氮素、磷素、钾素和硅素的含量有显著增加的趋势。施硅后水稻植株中的硅素含量与植株氮、磷和钾素含量呈显著的直线相关,相关系数分别为:R<2>=0.8965<**>,R<2>=0.7709<**>,R<2>=0.7693<**>,植株中的硅素含量与土壤有效硅含量和产量均呈显著的二次曲线关系,相关系数分别为:R<2>=0.8384<**>,R<2>=0.8605<**>。