張育新，丁杰航，鄢文磊，饒勁松，劉冬，高立洪，張嵌

1.重慶大學 材料科學與工程學院，重慶 400044；2.重慶大學 機械與運載工程學院，重慶400030；3.中國科學院廣州地球化學研究所，廣東 廣州 400799；4.重慶市農(nóng)業(yè)科學院，重慶401329；5.江西農(nóng)業(yè)大學，江西 南昌 330045

引 言

保證國家糧食穩(wěn)定供應是民生的根本，修復耕地、提高耕地質量、實現(xiàn)糧食增產(chǎn)，肥料是不可忽視的一個重要環(huán)節(jié)。但我國化肥使用仍然存在結構不合理、利用率低、過量使用等問題。肥料施用量不合理增加的背后原因是較低的化肥利用率，大量肥料通過淋溶、揮發(fā)、徑流等途徑流失，造成土壤及水體的污染。土壤中殘留的氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質隨徑流進入水體中，不僅影響了水體的水質，更造成了嚴重的水體富營養(yǎng)化。

化肥亂用濫施給土壤、水體、大氣造成了不良影響，糧食增產(chǎn)-良田悖論使得傳統(tǒng)化肥的施用陷入惡性循環(huán)，為突破化肥困境尋求新的糧食增產(chǎn)點，功能型硅肥的功效逐漸脫穎而出。植物中硅是必不可少的第四元素，對植物質量、穩(wěn)定性和生產(chǎn)率起著重要作用。施用硅肥可以給植物、動物和人體輸入有機硅[1]。硅是植物細胞壁的重要構成元素，與水果酸、聚脲酸等植物物質構成穩(wěn)定性較高的細胞壁。硅與木材形成溶解盤復合體，聚集在細胞壁上，提高組織的機械強度和穩(wěn)定性，防止害蟲入侵，加厚表皮細胞壁；加粗維管束，抗倒伏性能力增強，能有效提升作物產(chǎn)量，改善品質[2-4]。硅酸能置換土壤中的磷酸根離子，從而增加有效磷的釋放。此外，施加硅肥能降低土壤對磷的吸附結合能，從而增加了易解吸磷的含量，改善功能葉的生態(tài)，促進對氮、磷、鉀元素的吸收。硅肥對水稻的抗逆增產(chǎn)、抗倒伏、抗病蟲害、減輕Fe、Mn毒害效果顯著[5-7]。硅還能增加葉面積指數(shù)，提高氨基酸產(chǎn)量和轉氨酶活性[8]，從而提高開花后干物質生成能力，提高抗逆性和營養(yǎng)儲存強度，最終提高種群質量。

硅素肥料雖然功能強大，可以一定程度促進作物增產(chǎn)優(yōu)品，但是目前主流硅肥存在一定的問題，如通過鍛造工業(yè)廢渣制得的硅肥，可能存在重金屬超標的隱患，施入土壤中，會損害土壤性能，對環(huán)境造成污染；市面上的硅復合肥盡管營養(yǎng)組分豐富，但有效硅的含量較低，僅大于20%；現(xiàn)代合成硅肥有效硅含量高，但由于操作工藝復雜，成本較高，難以普及。

硅藻土是由硅藻遺骸和軟泥固結形成的硅質沉積巖。作為肥料載體和物質緩釋調節(jié)劑，硅藻土可以增強肥料的理化性能，抑制肥料中養(yǎng)分的釋放，減少土壤養(yǎng)分的外流，提高肥料的利用率。用硅藻土制作硅肥的增產(chǎn)效果較好，肥料成本適宜，硅藻土緩釋作用節(jié)約肥料且肥力柔和，產(chǎn)出投入比遠高于硅酸鈉，且其呈弱堿性的肥料特性，并符合農(nóng)民的施用習慣，能與農(nóng)民習慣施用的碳酸氫銨等常規(guī)酸性肥料拌和而不影響肥效。在硅營養(yǎng)缺乏的條件下，從目前市場產(chǎn)生的經(jīng)濟效益來分析，除去肥料成本后，施用硅藻土能獲得最佳的施肥效益。硅藻土基硅肥擁有其他硅肥所不具有的優(yōu)良特性，故而對硅肥及硅藻土基硅肥的研究具有重要的意義。

硅藻土基硅肥是活化土壤、修復土壤酸度、加速有機物分解、提高農(nóng)產(chǎn)品品質的高級肥料，并有利于貯存和運輸[9]，兼具硅藻土與硅肥的統(tǒng)一功效。硅藻土含有豐富的有機質，又具有獨特的多孔結構，可為微生物菌劑的生長、繁殖和存活提供良好的微環(huán)境條件，是生物菌肥的良好載體。硅藻土孔隙率高、持水性好，不僅對長期保持菌肥內(nèi)部的水分含量有利，同時還可為土壤微生物生存提供良好的微環(huán)境條件，促進土壤自適應循環(huán)能力。硅藻土通透性優(yōu)秀，能加快氣體擴散，增大氧氣濃度，還可以吸附培養(yǎng)液中的氮、磷等營養(yǎng)物質用來維持細菌的生長，所以硅藻土基硅肥在供給農(nóng)作物養(yǎng)分的同時還參與土壤微生物的養(yǎng)護，修復土壤，實現(xiàn)1+1>2的功效。

1 硅藻土基硅肥與傳統(tǒng)硅肥對比分析

1.1 傳統(tǒng)硅肥與硅藻土基硅肥的定義

傳統(tǒng)硅肥可分成三種：一是熔渣硅肥，熔渣硅肥主要原料來自煉鋼鐵的副產(chǎn)品熔渣[10]。在鐵冶煉過程中，鐵礦石中的多種污染物不可避免地向鋼鐵渣中遷移，導致BFS(主要是Ni、Cu、Hg、Zn、Cd、Cr、As、Pb、Se、F、Cl)和SS(主要是Ni、Cr、Cd、Zn、F、C)中的污染物富集，其中部分污染物(特別是Cr、Ni、F、Cl)超過了土壤和地下水環(huán)境質量標準的限值,鋼鐵渣中錳、鋇、釩的元素含量高于土壤環(huán)境背景值[11]。為保證土壤健康、食品安全和環(huán)境質量，如果對鋼鐵渣等工業(yè)固體廢棄物不進行任何減少有害污染物的預處理，不能將其直接用于農(nóng)田土壤修復或固體廢棄物處置，以防止污染物進入食物鏈，危害人體健康。

第二種是水溶性硅肥。以硅酸鈉、硅酸鉀等為主，其他輔助成分含量少，水溶性二氧化硅含量為50%～60%，有效硅含量高，但成本較高[12]。

第三種是硅復合肥，是將硅肥添加到N、P、K復合肥中經(jīng)造粒而成，營養(yǎng)元素全面，非常適合測土配方施肥[13]。優(yōu)點是含有營養(yǎng)元素，施用方便，農(nóng)民易操作，但其有效硅含量較低。

硅藻土基硅肥是一種新型可溶性硅緩釋肥，用松香包膜劑包被，經(jīng)造粒制備而成。硅酸鹽以硅藻土為原料制備，有效硅含量高達70%，同時硅藻土中各類重金屬含量低。這種肥料溶于水，能緩慢釋放肥效，與土壤的親和性可以促進土壤團粒結構的形成[14]。硅藻土基硅肥用經(jīng)過改性處理后的具有多孔結構的硅藻土為承載體，其可以搭載硅藻等微生物和硅肥有機肥，也可以吸附土壤重金屬，具有優(yōu)良的實用價值。四種硅肥綜合對比如表1所示。

表1 四種硅肥綜合對比

1.2 硅藻土基硅肥與傳統(tǒng)硅肥的對比

劉冬提出一種硅藻土基硅肥的通用制備方法[15]，其包括：將硅藻土浸置于堿性溶液中，一般為含鉀、鈉離子等溶解度較大的強堿性溶液。形成懸濁液后對懸濁液進行充分的加熱處理，提取出有效硅成分。然后冷卻靜置進行過濾，取出上層濾液。向濾液中加入適量生石灰充分反應一段時間后，冷卻靜置過濾，取濾渣干燥后研磨即為緩釋硅鈣鹽。以畜禽糞便、作物秸稈、餐廚垃圾等有機廢物為材料，通過官能團的定向改造和微生物靶向賦能，創(chuàng)制集氮磷流失阻控、土壤重金屬鈍化、微生物活化于一體的氮磷重金屬多向阻控有機肥。然后將硅鈣鹽、硅藻土、多向阻控有機肥充分均勻進行造粒，并用黏結劑作為支撐層、石蠟作為有機外層的復合包膜，最終形成一種硅藻土基緩釋多向阻控復合硅肥。

重慶大學張育新團隊研制出得一款硅藻土基硅肥，具體執(zhí)行細節(jié)如下：所述強堿性溶液一般為含鉀、鈉離子等溶解度較大的能與二氧化硅反應的強堿性溶液，該堿性溶液加入量與改性后的硅藻土的比例有關，能使得硅藻土中有效硅大部分被溶解出來。將硅藻土和堿溶液充分混合得到的懸濁液進行加熱(溫度90～100 ℃為宜)，以加快反應速度。冷卻靜置處理后進行過濾，需反復粗濾后再進行精濾得到上層清液。向上層清液中加入生石灰，有效硅將以固態(tài)的硅酸鹽形式產(chǎn)出，取濾渣清洗后干燥處理，再研磨成細粉狀。造粒成分為硅鈣鹽、硅藻土、有機肥填料，將三者混合均勻備用，用凹凸棒粉作為支撐層，石蠟作為有機外層，通過高速攪拌機將凹凸棒粉分散在熔融的石蠟溶液中，制備復合包膜液進行包膜，該硅肥有效硅含量高達70%以上。

相比之下，目前國內(nèi)多數(shù)小型硅肥廠，生產(chǎn)硅肥的原料主要有4個來源[16]：(1)煉鐵過程中產(chǎn)生的有效硅含量僅為25%～30%的高爐熔渣；(2)黃磷或磷酸生產(chǎn)中產(chǎn)生的有效硅含量達20%～30%的廢渣；(3)粉煤灰，有效硅含量達15%～20%；(4)鉀長石。高爐熔渣、黃磷渣和粉煤灰是廢棄資源綜合利用，生產(chǎn)成本低，但粉煤灰用量大、肥效低，而以鉀長石為原料生產(chǎn)的硅肥活性硅含量達35%，但是其養(yǎng)分有部分水溶態(tài)，總養(yǎng)分含量較低。小規(guī)模的硅肥廠都是用球磨機處理原料，造粒后當作硅肥出售。制得的硅肥比土壤中的硅更易被吸收，但由于其溶解度非常低，植物吸收非常緩慢，施用后效果甚微。

相比其他硅源，硅藻土作為一種十分豐富的礦產(chǎn)資源，由于其具有多孔性、吸附力強、質輕、化學性能穩(wěn)定、有效硅含量高等特點，非常適合與肥料相結合應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。廣西勤德亞熱帶作物研究院通過對硅藻土礦產(chǎn)進行一系列科學化精細加工，在生產(chǎn)應用上使其與有機肥、無機肥、復混肥產(chǎn)品相結合，達到了保水保肥、化肥緩控釋放以及為作物大量補充硅元素的多重功效[17]。硅藻土制成肥料成本適宜，硅藻土緩釋作用節(jié)約肥料且肥力柔和，并符合農(nóng)民的施用習慣，產(chǎn)出投入比遠高于硅酸鈉，且其呈弱堿性的肥料特性，能與農(nóng)民習慣施用的碳酸氫銨等常規(guī)肥料拌和而不影響肥效[18]。

2 硅藻土基硅肥的作用原理

2.1 硅藻土基硅肥提高植物抗病、抗蟲、抗旱的原理

施加硅藻土基硅肥能夠對植物莖腐病、小麥菌核病、白葉枯病、胡麻葉斑產(chǎn)生抗性。這種阻力抗性是由于細胞質硅濃度增加導致細胞中硅層厚度增加，進而導致葉結構發(fā)生變化產(chǎn)生的。其抗病性主要是通過增強硅對細菌細胞入侵的結構應激抵抗力，促進細菌免疫物質的分泌和釋放，調節(jié)生理代謝，從而減少細菌的傷害。硅藻土基硅肥無定形SiO2含量很高，這些硅素積極參與了生物化學防御過程，可以誘導感病植物產(chǎn)生酚醛類、黃酮類等抗毒素物質[19]。

抗蟲害方面，施用硅藻土基硅肥可以增加根部厚度、內(nèi)源干重，增加內(nèi)部硅酸鹽和纖維素含量，降低半纖維素含量，提高抗彎強度，因此硅在一定程度上增加了植物的抗性，降低了植物害蟲的選擇性，賦予植物對外界害蟲特定的物理抗性，從而降低害蟲的入侵程度。而且，富含硅的植物降低了昆蟲的消化能力，從而降低害蟲生長繁育速度，增加了對害蟲的抵抗力[20]。此外硅藻土基硅肥中保留部分完整的硅藻土多孔顆粒，毛細作用使得其可以通過孔道吸收水分或肥料進入其空腔內(nèi)部，這種強烈的吸水性，可對根部害蟲進行體液消耗，同時微觀上硅藻土具有銳利的微小邊緣，能刺破害蟲體表，對根系防治害蟲具有顯著功效。

硅藻土基硅肥對植物的抗旱作用主要是通過提供高質量的有效硅增加根系的數(shù)量和長度，增加足夠的接觸面積，吸收更多水分。同時，由于硅藻土空腔可以貯存一定量的水或肥料，使得植物在抗旱階段可以有重要補給。硅藻土基硅肥中的硅素能通過減少膜的氧化損傷，提高了植物對水分脅迫的耐受力，從而提高了根的透水系數(shù)。硅藻土基硅肥中的硅素處理不會直接促進根系生長，但會提高植物根系的分枝率，增加水分吸收，增強植物營養(yǎng)素的攝入。研究表明，硅藻土基硅肥中的硅酸鹽處理后的植物可以保持較高的氣孔導性、蒸騰率、葉片含水量、根和植物整體水力傳導性[21]。

2.2 硅藻土基硅肥減緩重金屬毒害的原理

硅藻土基硅肥的應用可以有效減少土壤中特定重金屬的毒性作用，對土壤重金屬吸附率高達70%。硅酸根離子螯合會形成重金屬硅酸鹽化合物，通過影響根的氧化力減少重金屬的活動。植物對重金屬的吸收受土壤pH的影響，而硅藻土基硅肥呈現(xiàn)弱堿性可以調節(jié)土壤酸堿度來促進重金屬的鈍化，硅素可以影響植物內(nèi)蛋白質的含量，來增強其對重金屬的抗性。硅藻土基硅肥中的硅藻土成分運用水滑石LDH靶向改性技術，使得硅藻土進一步增大表面孔隙率，可針對性地吸附絕大部分重金屬離子。硅藻土基硅肥釋放的硅素在植株地上部分的沉淀，從而阻礙重金屬向地上部分的遷移或雨水沖刷重金屬到地下水的流動。研究表明，施用硅藻土基硅肥可有效降低水稻對土壤中鎘、鉛的吸收以及減弱對植物的毒性[22-23]。許鳳麗發(fā)現(xiàn)不同形式的硅肥對砷也有不同的影響[24]。由于硅和砷對土壤測試物質的相互吸附，施用硅藻土可使土壤中硅的濃度提高到適合植物生長的水平，同時也能減少砷的攝入量。硅藻土基硅肥處理后，隨著光照強度的增加，羧化酶活性、可溶性蛋白含量、根干鮮重和成熟黃瓜葉片對重金屬的抗性均增加。

2.3 硅藻土基硅肥增產(chǎn)的原理

研究表明，硅藻土基硅肥中的硅有助于將碳水化合物運輸?shù)焦麑嵵?。主要原因包括：硅藻土基硅肥中的硅改善了根的活動并防止它們在后期老化；施用硅藻土基硅肥后的植物的機械組織堅挺，迎光面積大光線較好，同時葉綠體的大小增加，基粒的大小增加，進而產(chǎn)量增加。硅藻土基硅肥的緩釋效果促進每株煙草植物的葉片數(shù)量增加，延遲成熟，使得煙草葉片純熟晚于莖枝，這不僅保證了煙草葉片營養(yǎng)充分，延緩生長發(fā)育期，推遲早期生長，為煙草葉片的生長提供充分的保障，提高養(yǎng)分濃度，從而保證煙葉的品質和產(chǎn)量[25]。肖尚華等[26]發(fā)現(xiàn)，在土壤中施加硅藻土基硅肥后可以提高根系細胞的氧化力，在土壤中增加了根部細胞的氧化作用，降低了重金屬元素和還原劑對根系的毒性，而硅藻土基硅肥中負載的活性硅藻能夠進行光合作用，為根系供應充分的氧氣，強化根系生理作用吸收養(yǎng)料。鄧接樓[2]注意到使用硅藻土基硅肥有助于提高膜脂過氧化作用，減少功能葉片的老化，改善植物干物質的組成和積累，增加酸度；同時通過提高酸性蔗糖轉化酶、蔗糖磷酸合成酶等相關酶活性，促進了可溶性糖向淀粉的轉移。

2.4 硅藻土基硅肥減少化肥的原理

由于硅藻土基硅肥中的硅與其他養(yǎng)分相互作用，硅藻土基硅肥的施用可以調節(jié)植物對氮、磷的過量吸收，增強了植物對高氮的抵抗能力，緩解因為施用氮肥不當而引發(fā)的貪青晚熟和倒伏[27-29]。硅藻土肥料具有納米級、表面積大、微孔多、天然重金屬吸附性、游離氨分子吸附強度達80%以上等優(yōu)勢。氨分子可在常溫下被吸附儲存，延長氮肥釋放時間。硅藻土中富含有機質，其中以蛋白質為主。氮、磷、鉀的含量也比較豐富，此外還含有豐富無機鹽成分，可為土壤微生物的生長繁殖提供良好的營養(yǎng)條件，可活化土壤中被固定的營養(yǎng)元素，刺激根系的生長和吸收，可以減少相應營養(yǎng)元素的施肥量。總的來說，硅藻土基硅肥中的硅在所有被分析的植物種類和所有土壤類型中是相似的，影響著植物對養(yǎng)分的吸收。Maria Greger等[30]研究表明，硅提高了土壤中Ca、P、S、Mn、Zn、Cu、Mo的有效性，Cl、Fe的有效性有提高的趨勢；硅對鉀、鎂的有效性影響不大；S、Mg、Ca、B、Fe、Mn營養(yǎng)元素的吸收量增加，N、Cu、Zn、K、P營養(yǎng)元素的吸收量減少，Cl、Mo營養(yǎng)元素的吸收量不受影響。Mg、Ca、S、Mn、Mo等向地上部運輸量增加，F(xiàn)e、Cu、Zn營養(yǎng)元素的運輸量減少，K、P、N、Cl、B營養(yǎng)元素的運輸量不受影響。結果表明，在土壤中培養(yǎng)植物，硅藻土基硅肥中的硅素能保持土壤溶液中養(yǎng)分的有效性，能夠彌補這些營養(yǎng)元素在植物組織濃度的降低。

2.5 硅藻土基硅肥節(jié)水及土壤改良的原理

硅藻土基硅肥能影響農(nóng)作物蒸騰作用，以及提高根系導水率，可節(jié)約水資源。硅化細胞能增強植物細胞壁的強度。植株大，莖葉直，光照條件、通風條件大大改善[31]。Yu Shi[21]研究表明，硅藻土基硅肥中的硅加入，解決了番茄生長和光合作用受限的問題，改善了水分脅迫下番茄的水分狀況。水分脅迫使番茄根系導水率下降，施硅顯著提高了根系導水率。水分脅迫增加了活性氧類的產(chǎn)生并誘導了氧化損傷，而硅則逆轉了這些過程。此外，施硅還能提高根系中超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的活性，增加抗壞血酸和谷胱甘肽的含量。Coskun devirm[32]研究還表明，硅藻土基硅肥中的硅使細胞膜氧化損傷的減少、根系導水率的增加，而硅通過提高番茄植株的根系導水率和吸水量來提高植株的抗逆性。另外硅藻土基硅肥中的硅藻土具有優(yōu)良的吸水性，能夠有效緩解水分下滲、蒸發(fā)。

硅藻土基硅肥進入土壤后，可以直接釋放硅酸根離子，充分調動土壤中硫酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等陰離子的活動，調節(jié)土壤陰離子和陽離子的平衡。硅藻土基硅肥攜帶的鈣、鎂、鐵、銅等陽離子也可使土壤元素更均衡化，硅藻土基硅肥是一種呈堿性的納米級肥料，能有效改善土壤的酸度(我國南方土壤普遍偏酸性)、促進有機質降解、抑制土壤基質板結[33]，使得土壤的毛細管孔隙度總量在所有土壤高度，特別是0～20 cm處增加，毛細管孔隙度和總量位于10～20 cm高度的土壤增加最多，孔隙度增加達到5.47%。硅藻土基硅肥表現(xiàn)出水溶性，可以大幅度改善土壤透過性和土壤特性[34-35]。

圖1 各類脅迫下硅藻土基硅肥增產(chǎn)修復

3 硅藻土基硅肥研究與應用分析

3.1 硅藻土基硅肥研究分析

研究員劉冬[15]提出了一種硅藻土基硅肥制備方法，以硅藻土為硅素來源，制備了一種易于作物吸收的可多樣化施用的硅藻土基硅肥，從來源上降低有害雜質含量，同時制備的有效硅易于吸收。張育新團隊在此基礎上開創(chuàng)了“硅三角一體化”的技術體系，開創(chuàng)性地將“硅藻—硅藻土—硅酸鹽”構建閉環(huán)：以硅藻土作為硅素來源制備硅酸鹽，同時作為優(yōu)良載體搭載硅酸鹽便于造粒，硅藻土在土壤堿化作用下分解為硅酸鹽再次被利用；硅藻作為土壤中唯一能夠進行光合自養(yǎng)的土壤微生物能夠為土壤提供有機質，增加土壤氧氣量，修復土壤微生物群落；硅酸鹽由硅藻土制備，有害雜質含量低，可直接被作物吸收提升抗逆性以及調節(jié)光合作用和蒸騰作用，也是硅藻繁育所必需的營養(yǎng)元素。硅藻土基硅肥應用功效在于既解決現(xiàn)有硅肥使用弊端又強化了硅肥對植物的功能作用，同時硅三角體系拓展了硅藻土基肥料的研究意義，為進一步深入研究提供了思路。

3.2 硅藻土基硅肥在果園、菜園中的應用

硅藻土基硅肥可廣泛適用于蘋果、梨、桃、葡萄、棗樹、香蕉、柑橘、荔枝、龍眼、石榴、楊梅、芒果等多種果樹[36]。蔡德龍[37]證明，硅藻土基硅肥在蘋果上的施用可使產(chǎn)量提高10%以上。蔡德龍[38]研究表明，施用硅藻土基硅肥后，草莓產(chǎn)量增加約23.9%。與此一致，硅藻土基硅肥可以顯著提高對番茄、香蕉、棗和葡萄的產(chǎn)量[39]。

硅藻土基硅肥可改善蔬菜品質。閆素芹[40]發(fā)現(xiàn)，給韭菜施用0.27%濃度的硅藻土基硅肥可溶性蛋白含量增加62.5%，維生素C含量增加19.8%，可溶性糖含量增加69%，韭菜品質得到巨大優(yōu)化。

菜園、果園施用方法：施硅可分三季點施和溝施，單獨施用或與其他肥料混施均可，但硅藻土基硅肥與氮磷肥配合施用比單獨施用硅藻土基硅肥的增產(chǎn)效果和經(jīng)濟效益好。常見施用方法有穴施法、環(huán)狀溝施法、放射狀溝施法、條狀溝施法、全園施肥法[41]。

3.3 硅藻土基硅肥在大田農(nóng)作物中的應用

推廣使用硅藻土基硅肥最適合的農(nóng)作物是水稻。根據(jù)農(nóng)民施氮磷肥的習慣，配合施用硅藻土基硅肥對水稻增產(chǎn)增收有顯著影響，不僅能提高株高、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)等水稻生物學特性，也提高了水稻抗旱、抗病蟲害的能力。硅藻土基硅肥的施用可以加快水稻的成熟，硅源富足的水稻，植株堅挺、葉尖直立、葉片迎光性好，光合作用效果佳；根系穩(wěn)固透水性好吸收養(yǎng)料活性強。硅素不充分的水稻一般具有下垂的葉子、細莖、短根、弱的抗病性和容易倒伏。嚴重的硅缺乏會導致葉片早衰和自下而上的位錯，結實稻粒小，呈褐色。而使用硅藻土基硅肥能夠有效解決缺硅導致的鐵和錳中毒、根腫脹、根腐爛、水稻早期老化等問題。硅藻土基硅肥與氮磷肥配合施用比單獨施用硅藻土基硅肥的增產(chǎn)效果和經(jīng)濟效益好，少量分次施用比一次性底施效果好。此外，硅藻土基硅肥中的硅藻土的介孔特性使得其成為適用于農(nóng)業(yè)應用的不同分子的納米載體，對促進植物發(fā)育、提高植物生產(chǎn)力具有廣闊應用前景[42]。

3.4 施用方法

硅藻土基硅肥是功能肥料，必須與主流營養(yǎng)肥料配合，實行氮、磷、鉀、硅肥科學地配合施用，決不能用硅藻土基硅肥來代替氮、磷、鉀肥。硅藻土基硅肥能改良土壤，價格便宜，最好每季連續(xù)施用。硅藻土基硅肥不易板結、不易失效、舒緩釋放肥效穩(wěn)定性好，也不會有下滲、揮發(fā)等損失，具有肥效期長的特點。硅藻土基硅肥雖具有多種作用，但施用時需注意以下幾點：(1)硅藻土基硅肥雖然具有抗病蟲害作用，但不能完全代替農(nóng)藥；(2)氮、磷、鉀肥不能代替硅藻土基硅肥，必須科學配合施用；(3)普通常規(guī)硅肥會造成碳銨中氨的揮發(fā)，降低氮的利用率，但是硅藻土基硅肥整體呈現(xiàn)中性或弱堿性，因此硅藻土基硅肥可以與碳銨肥混合施用；(4)因為硅藻土基硅肥粉呈粒狀，所以使用時最好將其和適量的濕土或氮、磷、鉀肥混施造粒，避免粉塵飛揚，且減少被雨水沖刷而流失營養(yǎng)。

4 結論與展望

當前有關硅藻土基硅肥的問題包括：探索硅藻土改性處理方法，進一步改善其介孔性使得能夠負載更廣泛的改良添加劑；為改善作物產(chǎn)量而進行的研究越來越多，但為改善作物質量而進行的研究卻不足。硅肥應用存在南北差異，在長江流域和南部較多，但在北方則分布較少；禾本科等糧食農(nóng)作物比其他經(jīng)濟作物研究熱度更高，不利于推廣拓展硅藻土基硅肥潛在研究價值；對硅藻土基硅肥的研究尚處在初級階段，理論原理有待進一步驗證開發(fā)以及施用驗證。另外，硅與其他營養(yǎng)元素的相互作用、硅參與下植物周期性轉化的機制以及改善土壤的機制尚不清楚。目前普遍認為，硅的作用是通過提高細胞壁強度來增強生物抗壓能力，但很難確定硅是否在分子防御信號轉導途徑中也起直接作用，這應該與硅對葉子組織提供額外物理保護的作用無關，但是這樣可以提高植物對疾病的抵抗力，大幅減少殺菌劑的使用。硅對植物病害抗性的調節(jié)機制不止一個方面，物理屏障保護機制與生化保護過程可能同時存在。硅與植物關鍵的壓力信號轉導系統(tǒng)相互作用，最終可能誘發(fā)對病原菌的抵制，但該領域的確切機制尚不清楚，是未來研究的熱點。