Biomolecules丨硅作为可持续性和作物改良的智能肥料

论文内容

研究背景：

在过去的20年里，人们对植物的硅补充进行了广泛的研究，并对硅在缓解生物和非生物胁迫中的作用进行了详细的研究。由于单质硅的无腐蚀性和可持续性，在农业实践中施硅越来越受到重视。本文综述了智能肥料的种类、硅肥在农业上的应用、硅肥的有效性以及在大棚、生长室和野外进行的试验研究。我们还讨论了在农民和研究界推广硅作为一种智能肥料的前景，以促进可持续农业和产量提高。文献综述和实证研究表明，未来硅基肥料的使用量有望增加。随着纳米技术的发展，新型纳米硅(NSi)肥料的应用可能会进一步提高硅肥料的利用率和效率。然而，对NSi的普遍认识和科学研究需要深思熟虑。因此，我们相信这篇综述可以为进一步研究硅肥提供洞见，并促进硅肥作为一种智能肥料的可持续性和作物改良。

研究内容:

在本文中，我们概述了不同的智能肥料;硅肥在农业上的应用(单子叶和双子叶植物)硅肥的有效性;在温室、生长室和开阔地进行的实验;以及在农民和研究界推广硅作为一种智能肥料，以促进可持续农业和产量提高的前景。对温室/生长室内单子叶植物和各种双子叶植物的研究表明，施硅能提高植物对生物胁迫的抗性水平，包括鳞翅目、半翅目、同翅目、双翅目、甲翅目、油翅目和非害虫的攻击。硅肥还能降低许多单子叶植物和双子叶植物对真菌病害的敏感性。然而，也有一些相互矛盾的报道，表明在控制灰叶斑病方面没有显著差异。例如，Nanayakkara等人在受控环境下进行了实验，使用了两种硅补充源:硅酸钙和硅灰石(硅酸钙)。作者发现，Si源对多年生黑麦草草坪灰叶斑病的防治效果与对照相比没有显著差异，对照水稻植株以单硅酸的形式吸收了大量的Si(高达地上部干重的10%)，并进一步以角质层-Si双层的形式积累。单子叶植物和双子叶植物都有大量的Si转运体(流入和流出)。单子叶植物和双子叶植物吸收硅的机制因根系结构的不同而不同。单子叶植株的Si积累量可达植株质量的10%，而大多数双子叶植株的Si积累量较少。在单子叶植物中，禾本科和莎草科的吸收和利用增加，在双子叶植物中，豆科、葫芦科、蔷薇科和菊科的吸收和利用增加。然而，双子叶植物的嫩枝不能收集高水平的Si。在对多年生双子叶草莓植株的研究中，温室试验表明，施硅能显著提高草莓营养生长和果实干重。对许多单子叶和双子叶作物的研究表明，硅具有有益的作用;当植物处于逆境时，硅的这些作用更为明显。

结果表明，硅基肥料对不同植物的影响已被证实，但其有益作用的机制尚不清楚。在图1中，我们说明了Si从根部吸收和运输到植物不同部位的机理。图中还介绍了硅吸收和运输影响植物其他一般机制的方式，从而导致植物属性的改变，包括非生物的、生物的耐受性和产量的提高。

研究结论：

文献综述表明，硅及其肥料形态可以促进植物生长，缓解多种作物的各种非生物和生物胁迫。然而，利用先进的纳米技术方法开发新型硅基肥料的进一步研究还有很大的空间。我们的文献调查显示，控制和应力条件下硅的分子机制是提高我们的认识的关键。

转自：“农科学术圈”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！