水稻秸秆覆盖对湄公河三角洲盐渍化稻田土壤有效硅及玉米生长的影响研究

本研究针对越南湄公河三角洲地区因盐渍化导致的土壤退化问题，探讨了水稻秸秆覆盖对土壤有效硅(Si)含量及玉米(Zea mays L.)生长的调控机制。研究人员通过三年田间试验，发现7-10.5 t ha-1秸秆覆盖可显著提升低硅土壤中磷酸盐缓冲液提取态Si(SiPB)及CaCl2-Si等活性硅组分，同时玉米茎叶硅浓度提升38-66%，钠(Na)含量降低，证实硅通过缓解盐胁迫促进作物养分吸收。该研究为沿海盐渍化农田的可持续管理提供了科学依据。

　　

在越南湄公河三角洲这片"东南亚粮仓"，密集的水稻种植每年产生约2400万吨秸秆，但其中90%被焚烧或移作他用。这种传统处理方式不仅造成空气污染，更导致土壤硅(Si)的持续流失——水稻秸秆含硅量高达5%，远超氮磷钾等元素。与此同时，气候变化引发的海水入侵使该地区土壤盐渍化加剧，农民被迫将部分三季稻改为"两稻一旱"轮作，耐盐性较差的玉米成为替代作物。如何通过秸秆还田这一简单措施，同步解决土壤缺硅和盐胁迫两大难题？这成为越南农业可持续发展的关键科学问题。

东京农业大学（Tokyo University of Agriculture and Technology）联合澳大利亚查尔斯特大学等机构的研究团队，在湄公河三角洲两个盐渍化程度不同的稻田（Lie Tu和Long Phu）开展了为期三年的田间试验。通过设置0、3.5、7和10.5 t ha^-1四个秸秆覆盖梯度，结合磷酸盐缓冲液提取法（Si_PB）和五步连续提取法（CaCl₂-Si、醋酸-Si、H₂O₂-Si等），系统评估了秸秆还田对土壤硅组分动态和玉米生长的影响。研究发现发表于《Plant and Soil》，为盐渍化农田的生态管理提供了新思路。

关键技术方法

研究采用随机区组设计，在两种初始有效硅含量差异显著的稻田（Lie Tu:92.3 mg kg^-1；Long Phu:141 mg kg^-1）进行三年重复试验。通过测定土壤硅组分（包括移动态Si_M、吸附态Si_Ads、有机结合态Si_Org等）、玉米SPAD值（叶绿素相对含量）及植株养分含量，结合主成分分析（PCA）揭示硅-钠互作机制。

研究结果

1. 土壤有效硅动态

在低硅Lie Tu田块，7-10.5 t ha^-1秸秆覆盖使土壤Si_PB提升22-25%（图1a），CaCl₂-Si（Si_M）和H₂O₂-Si（Si_Org）分别增加64%和38%（图2a,c），而高硅Long Phu田块无显著变化。表明秸秆对硅的活化效果取决于土壤本底值。

2. 植株响应

秸秆覆盖使玉米茎叶硅浓度提升38-66%（Lie Tu）和7-8.4%（Long Phu），同时钠含量降低19-27%（图3）。PCA分析显示硅与钠呈显著负相关（R=-0.62），证实硅可通过阻碍Na⁺跨膜运输缓解盐害。

3. 产量效应

Lie Tu田块7 t ha^-1处理使玉米增产16%（2.1 vs 1.8 t ha^-1），茎叶生物量提升31%（图6）。SPAD值与Si_Org含量显著正相关（R=0.90），揭示硅通过增强光合效率促进生长。

结论与意义

该研究首次在田间尺度证实：水稻秸秆作为"硅库"可同步实现（1）提升土壤活性硅池（Si_M+Si_Org）；（2）通过Si-Na拮抗降低盐害；（3）促进N/P/K协同吸收。特别在低硅土壤中，7 t ha^-1秸秆覆盖即能显著改善玉米耐盐性，这为沿海稻区"秸秆还田-土壤改良-作物增产"的良性循环提供了量化依据。研究提出的"旱季覆盖-雨季翻压"模式（图7），既避免淹水条件下秸秆分解的甲烷排放问题，又实现硅养分的周年调控，对全球气候变化区的农业适应策略具有启示意义。