磷和硅在热带土壤中的施用及残效：对旱稻养分积累的影响

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Application and Residual Effect of Phosphorus and Silicon in Tropical Soils: Influence on Nutrient Accumulation in Rainfed Rice

　　

水稻对全球粮食安全至关重要。然而，磷（P）和硅（Si）的互作对热带土壤中水稻大量元素积累的影响仍知之甚少，尤其是这些效应在后续作物中的持续性。该研究旨在探讨Si和P水平对两种质地对比鲜明的热带土壤中连续两个生长周期水稻地上部大量元素（N、P、K、Ca、Mg和S）及Si积累的联合影响。试验采用随机区组设计，按4×4×2因子方案设置，包括4个P水平（0、50、100、200 mg kg^-1）、4个Si水平（0、240、480、960 mg kg^-1）和2种土壤类型（黏质土和砂质土），设4次重复。试验I施用Si和P水平，试验II仅评估其残留效应。两个试验均测定水稻地上部N、P、K、Ca、Mg、S的积累量。Si和P的联合施用显著影响大量元素积累，且响应随土壤质地而异。总体而言，Si–P互作增加了P及其他养分的积累，第一周期的响应更强，但后续周期也观察到了残留效应。Si与P的互作可改善水稻植株的养分利用，其有效性取决于土壤质地。

**论文解读**

水稻是全球半数以上人口的主粮，但全球约800万公顷稻田存在磷（P）有效性不足的问题。高度风化的热带土壤富含铁铝氧化物，能通过专性吸附固定大量外源磷，导致磷肥利用率低。硅（Si）被看作一种对植物有益的元素，可能通过与磷酸根竞争土壤吸附位点，增加P的有效性，同时调节植物对养分的吸收。然而，以往大多数试验使用硅酸盐材料，其伴随的pH升高混淆了Si的直接化学效应；同时，Si–P互作对其他大量元素积累的影响以及这种互作在后续作物中是否具有残留效应，仍缺乏系统研究。此外，土壤质地可能改变养分的保留与运移，进而影响Si–P互作的效果。基于此，研究人员提出假设：Si施用可提高第一季旱稻的P积累，该效应能通过残留作用延续到第二季，且P和Si联合施用会改变大量元素积累，其响应受土壤质地调控。为验证这些假设，研究人员在两种质地（黏质土和砂质土）的热带土壤上进行了连续两季的旱稻盆栽试验，并系统测定了地上部大量元素及Si的积累量。该研究最终发现，Si–P互作能促进旱稻对P及其他大量元素的积累，且残留效应在第二季仍然存在；土壤质地显著调节这种互作的强度。研究结果支持在热带土壤中考虑土壤质地以优化磷硅配施策略。相关论文发表在《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》。

在方法上，研究人员在巴西圣保罗州Botucatu的FCA/UNESP塑料大棚内，以美国农业部分类中Ustox土纲的黏质土和砂质黏壤土为供试土壤，开展盆栽试验。试验采用随机区组设计，设4个P水平、4个Si水平和2种土壤质地，共32个处理，4次重复。试验I直接施用P和Si；试验II不重新施用，仅评估残留效应。在每一季旗叶期采集旱稻地上部，经消化后分别用凯氏定氮法、原子吸收分光光度法、比色法和钼黄法测定N、P、K、Ca、Mg、S及Si含量，并计算单位植株积累量；数据采用三因素方差分析、Tukey检验、回归分析和Pearson相关分析。

**磷和硅在旱稻地上部的积累**：试验I中，Si和P水平的交互作用显著影响P积累。不施P时Si无效应；在50 mg kg^-1 P水平下，960 mg kg^-1 Si使P积累增加25.8%；在100 mg kg^-1 P水平下，480和960 mg kg^-1 Si分别使P积累增加21.2%和20.26%；最高P水平（200 mg kg^-1）下Si仍有效。砂质土P积累普遍高于黏质土，且呈线性响应；黏质土中100和200 mg kg^-1 P间无显著