红壤性稻田土壤硅素供应特征及其影响机理研究

Reddish paddy soil in southern China is generally lack of silicon (Si), which hinders rice growth and therefore difficult to obtain promising steadily high rice yield. This project will demonstrate the effects of different on the contents of different forms of Si (i.e., total Si, active Si, water soluble Si，and available Si) at cultivated horizon of reddish paddy soil，and identify the critical technology that could activate soil Si. Dynamics of soil Si at cultivated horizon during the main growth and development stages，together with rice Si uptake and rice grain yield will be measured to investigate soil Si supplying capacity and corresponding Si status in rice. The relationships between soil physico-chemical properties and Si supplying capacity of the paddy soil will be determined by thorough analyzing soil properties, including soil organic matter, contents of clay, silt, and sand, cation exchange capacity, exchangeable cation, and iron and aluminum oxides. In addition, laboratory incubation experiments will be employed to investigate the mechanism of Si release from the paddy soil, where kinetic equation for Si release and its influencing factors will be analyzed comprehensively. This project will significantly promote the nutrition management for rice cultivation in southern China to obtain steadily high rice yield.

针对我国南方红壤稻区土壤有效硅含量严重缺乏影响水稻高产稳产的问题，以红壤性稻田土壤为研究对象，研究不同施肥措施对稻田耕作层土壤硅素形态（全硅、活性硅、水溶性硅和有效硅）变化的影响，明确土壤有效硅活化的关键技术；研究不同施肥处理对双季水稻主要生育期耕作层土壤有效硅含量的动态变化、水稻植株硅素积累量变化和产量的影响，明确土壤有效硅的供应特征及其与水稻产量稳定性的关系；研究不同施肥措施对土壤物质组成（有机质、黏粒、沙粒、粉粒、阳离子交换量、交换性盐基离子和铁、铝氧化物）的影响，阐明土壤物质组成与土壤供硅能力的关系；同时，结合室内土壤培养试验探索土壤有效硅释放的影响因素，并根据土壤有效硅的释放量拟合动力学方程，阐明土壤有效硅的释放机理，为南方红壤稻区水稻高产、稳产、高效栽培合理施肥提供理论依据。

针对我国南方红壤稻区土壤有效硅含量严重缺乏影响水稻高产稳产的问题，以红壤性稻田土壤为研究对象，通过田间试验，研究了不同施肥处理【无肥（CK）、单施NPK化肥（F）、紫云英（早稻基肥，下同）+化肥（MF）、紫云英+稻草（晚稻基肥）+化肥（MSF）、稻草（早、晚稻基肥）+化肥（SF）】对稻田耕作层土壤硅素形态变化（（全硅、活性硅、水溶性硅和有效硅））、水稻主要生育期耕作层土壤有效硅含量的动态变化、水稻植株硅素含量变化、干物质积累和产量变化、土壤物质组成（有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、黏粒、沙粒、粉粒、阳离子交换量）等方面的影响；同时，结合室内土壤培养实验，分析土壤有效硅释放特性及其影响因素。研究结果表明：（1）与单施化肥相比，紫云英和稻草还田能有效缓解土壤全硅量下降，提高土壤有效硅、活性硅含量，尤其以稻草连续还田效果最好，而对土壤水溶性硅含量影响不显著。（2）紫云英和稻草还田有利于提高当年晚稻产量，连续多季紫云英和稻草还田替代部分化肥有利于提高水稻周年产量。（3）周年紫云英和稻草还田或周年稻草还田更有利于提高土壤有机质、碱解氮和有效磷的含量，而对速效钾和CEC影响不大。（4）紫云英和稻草还田、土壤pH值和土壤中的有机酸有利于促进土壤硅的释放。（5）相关分析表明，土壤全硅量与有效硅含量呈显著线性关系，土壤有效硅含量与早、晚稻产量呈抛物线关系；土壤有机质、有效磷含量和粘粒与土壤有效硅含量均呈线性相关，而土壤CEC与有效硅含量呈抛物线关系。（6）研究结果可为南方红壤稻区水稻高产、稳产、高效栽培合理施肥提供理论依据和技术指导。