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为探究活性硅对土壤健康的作用，研究人员开展相关研究，发现其在多方面意义重大，有助于提升土壤健康。
在广袤的土地之下，土壤如同一个神秘而又至关重要的 “地下王国”，默默支撑着植物的生长，为人类提供着赖以生存的食物和资源。然而，近些年来，这个 “地下王国” 却面临着重重危机。随着人类活动的加剧，土壤承受的压力越来越大，土壤退化问题日益严重，就像一场无声的 “瘟疫”，威胁着全球的粮食生产和生态系统的稳定。
在这样的背景下，来自德国莱布尼茨农业景观研究中心（Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research，ZALF）等多个机构的研究人员 J?rg Schaller、Markus Kleber、Daniel Puppe 等，展开了关于活性硅对土壤健康影响的研究。他们的研究成果发表在《Plant and Soil》上，为我们认识土壤健康和改善土壤质量提供了新的视角和方法。
该研究用到的主要关键技术方法有：采用特定的化学提取方法，如用CaCl2提取可溶解的硅酸（DSi），用冷 NaOH 提取无定形二氧化硅（ASi） ，以此来测定土壤中活性硅的含量；通过田间试验和实验室分析，研究活性硅对土壤各种性质以及植物生长的影响；运用观测方法，对不同土壤中的活性硅形式进行调查，探究其与土壤健康各方面的关系 。
研究结果
- 活性硅与土壤水分关系：在粗质地土壤中，ASi 能像 “胶水” 一样将单个矿物颗粒连接成多孔聚集体，形成的孔隙系统可以储存水分，提高土壤的持水能力和植物可利用水分。研究发现，当土壤干重中 ASi 浓度增加 1% 时，植物可利用水分增加超过 40%。在干旱条件下，ASi 还能提高粗质地土壤的导水率，维持植物的蒸腾需水。但在细质地土壤中，ASi 可能会堵塞小孔隙，对土壤保水和有效水分没有积极影响。此外，土壤中高的 DSi 可用性可以减少植物在干旱期间的水分胁迫。
- 活性硅与盐分胁迫：土壤盐分对植物生长和作物生产是一大威胁，而植物中硅的积累可以通过减少根系对离子的吸收来减轻植物的盐分胁迫。土壤中的 ASi 含量也能减轻微生物的盐分胁迫，改变受盐分胁迫土壤中微生物群落的组成。
- 活性硅与养分有效性：磷（P）肥的使用存在诸多问题，如全球磷矿资源有限、易污染环境等。研究表明，硅肥可以通过竞争吸附位点等方式增加土壤中 P 的有效性，提高植物对 P 的吸收。ASi 的应用还可能通过一些机制增加土壤溶液中 P 的含量，减少植物对 P 肥的依赖。
- 活性硅与固定有毒元素：土壤中有毒元素浓度升高会对植物和微生物产生负面影响。活性硅可以通过与聚合硅酸结合等方式固定有毒元素，如铜（Cu）、镉（Cd）、铝（Al）等，减少植物对这些有毒元素的吸收。
- 活性硅与风化作用：硅酸盐风化对养分的释放、土壤 pH 的提高以及二氧化碳（CO2）的消耗都很重要。活性硅在硅酸盐风化过程中发挥着重要作用，一方面，无定形二氧化硅层的形成可能会减少CO2的消耗；另一方面，风化过程中释放的阳离子是植物重要的养分。
- 活性硅与土壤团聚：土壤团聚可以减少土壤侵蚀、增加土壤碳固存和水分储存。研究发现，ASi 可以作为土壤团聚体的 “胶水”，增强土壤团聚体的稳定性和大小，与有机碳协同作用，提高土壤的保水能力，减少土壤结构的破坏。
- 活性硅与生物质生产和产量：硅肥的施用可以提高作物产量和生物质生产，在压力条件下（如干旱、土壤退化）这种效果可能更明显，说明活性硅对未来可持续农业至关重要。
- 活性硅与微生物群落和活性：虽然 ASi 对土壤微生物群落结构的影响尚未完全明确，但一些研究表明，增加土壤中的硅可以改善根际微生物群落结构和功能，增加有益微生物的数量，减少真菌生物量和土壤传播病原体的数量。
- 活性硅对温室气体排放和有机碳周转的影响：目前关于硅对温室气体（GHG）排放和有机碳（Corg）周转的影响存在矛盾或不明确的结果，一些研究表明硅添加可能会增加 GHG 排放，而另一些研究则发现有减少或无影响的情况，还需要进一步研究。
研究结论和讨论部分指出，活性硅在维持土壤健康方面起着关键作用，尤其是在干旱和土壤退化等压力条件下。土壤活性硅的状态可以比目前使用的指标更早地指示土壤退化，因此可以作为评估土壤健康的一个重要新指标。研究人员建议在土壤健康评估中纳入对活性硅的测量，并推荐了合适的测量方法和基准。同时，还呼吁进一步开展研究，以更好地理解活性硅对土壤健康的重要性，包括通过田间试验、观测调查和数据综合分析等方法。这一研究成果为我们深入了解土壤健康的维持机制提供了重要依据，对指导农业生产、保护生态环境、实现可持续发展具有重要意义。
