高榮廣 曹逼力

摘要：為探討硅對(duì)番茄的生理效應(yīng)，本試驗(yàn)采用水培方式，研究了營(yíng)養(yǎng)液硅水平對(duì)番茄果實(shí)發(fā)育及硅吸收分配規(guī)律的影響。結(jié)果表明，與對(duì)照（CK）相比，隨營(yíng)養(yǎng)液硅水平的提高，番茄植株各器官硅吸收量顯著增加，果實(shí)成熟期縮短2～3天，坐果數(shù)及單株產(chǎn)量增加，但單果質(zhì)量下降；硅水平過高（1.8 mmol/L）不利于植株生長(zhǎng)，單株產(chǎn)量以1.2 mmol/L硅處理最高，較對(duì)照增產(chǎn)15.22%。提高營(yíng)養(yǎng)液硅水平，顯著提高了番茄植株硅含量、吸收速率和吸收積累量，全生育期植株硅含量均以葉片較高，根次之，果實(shí)及莖較低，且各器官硅含量隨植株生長(zhǎng)逐漸增加，硅吸收速率顯著增強(qiáng)，至結(jié)果盛期達(dá)最高。

關(guān)鍵詞：硅；番茄；植株生長(zhǎng)；吸收；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S641.206+.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）09-0088-04

AbstractIn order to investigate the effects of silicon on physiological characteristics of tomato（Solanum lycopersicum L.）， the effects of silicon on fruit development and silicon absorption and distribution were studied using hydroponic experiments. The results showed that the increase of silicon level in culture solution caused the significant increase of silicon absorption of every organs， decrease of fruit mature period by 2～3 days， increase of fruit setting number and single plant yield， and decrease of single fruit mass. The growth trend of tomato plant under too high silicon level （1.8 mmol/L） was weakened. The yield of tomato under suitable silicon level （1.2 mmol/L） was the highest， which increased by 15.22% compared with the control. The increase of silicon level in culture solution also resulted in the increase of content， absorption rate and accumulation of silicon in tomato plants. The silicon content in leaves was the most abundant， followed by root， while that in fruit and stem was lower. The growth and development of plants led to gradually increase of silicon content in every organ and significantly enhancement of silicon absorption rate， which reached to the peak at fruit flourish stage.

KeywordsSilicon； Tomato； Plant growth and development； Absorption； Yield

硅是土壤中第二豐富的元素，多以硅酸鹽結(jié)晶或沉淀形式存在，能被植物吸收利用的有效硅含量較低。植物中的硅多以二氧化硅膠（SiO2·nH2O）形態(tài)分布于表皮細(xì)胞和細(xì)胞壁，但物種間硅含量存在較大差異[1]。盡管如此，大量研究表明，硅可顯著改善植物的生長(zhǎng)發(fā)育、形態(tài)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量及防病抗逆能力，被公認(rèn)為植物的有益元素[2]。近年來(lái)，硅對(duì)植物影響的研究多集中在水稻、小麥、高粱等較喜硅的單子葉植物上。由于雙子葉植物體內(nèi)的硅積累量較少，因此硅對(duì)雙子葉植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響未引起足夠重視，但硅對(duì)棉花[3]、黃瓜[4]幼苗的促生長(zhǎng)作用已被證實(shí)。

番茄（Solanum lycopersicum L.）屬茄科番茄屬，為雙子葉植物，是我國(guó)設(shè)施栽培面積最大的蔬菜之一。研究發(fā)現(xiàn)，施適量的硅可提高番茄幼苗各器官的硅含量、葉片色素含量和光合速率，降低蒸騰速率[5]；Al-aghabary等[6]和Romero-Aranda等[7]研究也表明，硅可提高番茄對(duì)鹽脅迫的耐受性。梁永超等[8]研究表明，施硅番茄的始花期提早了4天，花序結(jié)果數(shù)也顯著增加。但關(guān)于番茄對(duì)硅吸收特性的研究鮮見報(bào)道。因此，本試驗(yàn)研究了不同硅水平對(duì)水培番茄硅吸收特性及產(chǎn)量的影響，旨在為番茄合理增施硅肥提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜試驗(yàn)站日光溫室內(nèi)進(jìn)行。供試番茄品種為‘金棚1號(hào)，用無(wú)硅水配制的Hoagland營(yíng)養(yǎng)液水培育苗，至8葉1心時(shí)定植于PVC栽培槽內(nèi)，繼續(xù)以Hoagland營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行水培。栽培槽長(zhǎng)6 m，槽間距80 cm，每處理兩槽，每槽栽植番茄16株。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)硅素（Si）水平，分別為：0（CK）、0.6 mmol/L（T1）、1.2 mmol/L（T2）、1.8 mmol/L（T3），每個(gè)處理重復(fù)3次。試驗(yàn)用無(wú)硅水由廣東仟凈公司生產(chǎn)，硅含量小于8.3×10-5 mmol/L，所用硅源為Na2SiO3·9H2O，通過加入Na2SO4平衡不同處理營(yíng)養(yǎng)液的Na+含量和滲透勢(shì)，營(yíng)養(yǎng)液pH值用0.01 mol/L的H2SO4和NaOH調(diào)至6.0左右。試驗(yàn)過程中，通過測(cè)定營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率變化情況，每3～5天更換一次營(yíng)養(yǎng)液。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

分別于播種后第38、66、95、125、154、181天取樣，各處理每次取3～5株，將根、莖、葉、果分開，置干燥箱中105℃殺青30 min，75℃烘干至恒重稱量干質(zhì)量，并以Vorm法[9]測(cè)定其硅含量，并計(jì)算植株硅吸收量（硅含量與干物質(zhì)量乘積的總和）、吸收速率（單位時(shí)間內(nèi)的硅吸收量）及相對(duì)吸收量（某生育期硅吸收量占全生育期吸收量的比例）。此外，每處理選取10株，自果實(shí)成熟采收時(shí)開始，分別計(jì)算產(chǎn)量，直至拉秧。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和作圖，采用DPS 7.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行處理間差異顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1硅水平對(duì)番茄不同器官硅含量的影響

前期增加顯著，而CK番茄各器官硅含量較低且基本穩(wěn)定。幼苗期（第38天）T1、T2、T3處理的根系硅含量分別較CK高 1.82、2.77倍和3.35倍，結(jié)果盛期（第154天）則分別高4.99、5.71倍和 6.07倍。同一處理番茄植株硅含量以葉片較高，根次之，果實(shí)和莖較低，如結(jié)果前期（第95天），T2的根、莖、葉、果實(shí)硅含量分別達(dá)2.05、0.65、3.61、1.42 mg/g，即使未施硅（CK）時(shí)，其葉片硅含量也達(dá)1.14 mg/g，分別比根、莖、果實(shí)高2.56、7.44、4.87倍。CK植株各器官含少量的硅，可能與配制營(yíng)養(yǎng)液的無(wú)硅水含微量硅有關(guān)。

2.2硅水平對(duì)不同生育期番茄硅吸收特性的影響

2.3硅水平對(duì)番茄果實(shí)發(fā)育及產(chǎn)量的影響

3討論與結(jié)論

Nikolic等[10]研究發(fā)現(xiàn)，硅以被動(dòng)擴(kuò)散方式隨質(zhì)流進(jìn)入番茄根部皮層，通過運(yùn)載體介導(dǎo)進(jìn)入質(zhì)外體。但由于番茄吸硅速率小于吸水速率，且莖傷流液硅濃度低于外部培養(yǎng)液，因此認(rèn)為番茄屬硅排斥吸收類型，硅吸收能力較弱，但番茄植株平均硅含量仍達(dá)0.2%左右，且吸收量隨供硅水平的提高而增加[11，12]。梁永超等[8]研究表明，施硅番茄植株莖葉硅含量顯著高于對(duì)照。Jones等[13]研究表明，禾谷類作物硅沉積量依次為花序>葉片>葉鞘>莖稈>地下部；張國(guó)芹等[14]研究表明，生姜植株硅含量以葉片與根系較高，地下根莖次之，地上莖較低；McNaughton等[15]發(fā)現(xiàn)，非洲草含硅量從根到地上部逐漸減少，表明不同植物硅沉積與分配的主要器官存在顯著差異。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨營(yíng)養(yǎng)液硅水平的升高，番茄植株根、莖、葉、果實(shí)中硅含量均顯著增加，且各器官含硅量均隨植株生長(zhǎng)呈增加趨勢(shì)，但硅含量以葉及根較高，果實(shí)及莖較低。

前人研究表明，硅可提高水稻根系生物量，增加根系活力，促進(jìn)水分和養(yǎng)分的吸收[16]，硅也可調(diào)節(jié)水稻植株C/N比例，改善初級(jí)代謝，提高水稻產(chǎn)量[17]。甜瓜施硅則開花期提早，前期產(chǎn)量增加[18]；施硅也促進(jìn)了馬鈴薯試管苗生長(zhǎng)[19]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨硅水平提高，番茄植株生物量增加，果實(shí)產(chǎn)量顯著提高，但硅水平過高（1.8 mmol/L），則不利于番茄植株生長(zhǎng)。此外，施硅處理還顯著提早了番茄開花坐果時(shí)間，縮短了果實(shí)成熟天數(shù)，這與梁永超等[8]的研究結(jié)果一致。

參考文獻(xiàn)：

[1]Ma J F， Miyake Y， Takahashi E. Silicon as a beneficial element for crop plants [J]. Silicon in Agriculture， 2001，8：17-39.

[2]Liang Y C， Sun W， Zhu Y G， et al. Mechanisms of silicon-mediated alleviation of abiotic stresses in higher plants： a review[J]. Environmental Pollution， 2007， 147（2）： 422-428.

[3]李清芳， 馬成倉(cāng). 土壤有效硅對(duì)棉花幼苗營(yíng)養(yǎng)代謝的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2003， 36（6）： 726-730.

[4]李清芳， 馬成倉(cāng).土壤有效硅對(duì)黃瓜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)代謝的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2002， 29（5）： 433-437.

[5]曹逼力， 徐坤， 石健， 等. 硅對(duì)番茄生長(zhǎng)及光合作用與蒸騰作用的影響[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)， 2012， 19（2）： 354-360.

[6]Al-Aghabary K， Zhu Z， Shi Q. Influence of silicon supply on chlorophyll content， chlorophyll fluorescence， and antioxidative enzyme activities in tomato plants under salt stress [J]. Journal of Plant Nutrition， 2004， 27（12）： 2101-2115.

[7]Romero-Aranda M R， Jurado O， Cuartero J. Silicon alleviates the deleterious salt effect on tomato plant growth by improving plant water status [J]. Journal of Plant Physiology， 2006， 163（8）： 847-855.

[8]梁永超， 陳興華， 馬同生，等. 硅對(duì)番茄生長(zhǎng)、產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)， 1993（4）： 48-50.

[9]van der Vorm P D J. Dry ashing of plant material and dissolution of the ash in HF for the colorimatric determination of silicon[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis， 1987， 18（11）： 1181-1189.

[10]Nikolic M， Nikolic N， Liang Y， et al. Germanium-68 as an adequate tracer for silicon transport in plants： characterization of silicon uptake in different crop species[J]. Plant Physiology， 2007， 143（1）： 495-503.

[11]Takahashi E， Ma J F， Miyake Y. The possibility of silicon as an essential element for higher plants[J]. Comments on Agricultural and Food Chemistry， 1990，2（2）：99-122.

[12]Heine G， Tikum G， Horst W J. Silicon nutrition of tomato and bitter gourd with special emphasis on silicon distribution in root fractions[J]. Journal of Plant Nutrition and Soil Science， 2005， 168（4）： 600-606.

[13]Jones L H P， Handreck K A.Silica in soils， plants and animals [J]. Aadvances in Agronomy， 1967， 19（1）： 107-149.

[14]張國(guó)芹， 徐坤， 王興翠， 等. 硅對(duì)生姜葉片水、二氧化碳交換特性的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2008， 19（8）： 1702-1707.

[15]McNaughton S J， Tarrants J L. Grass leaf silicification： natural selection for an inducible defense against herbivores[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences， 1983， 80（3）： 790-791.

[16]饒立華， 覃蓮祥， 朱玉賢， 等. 硅對(duì)雜交稻形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理的效應(yīng)[J]. 植物生理學(xué)通訊，1986（3）：20-24.

[17]Detmann K C， Araújo W L，Martins S C V， et al. Silicon nutrition increases grain yield， which， in turn， exerts a feed-forward stimulation of photosynthetic rates via enhanced mesophyll conductance and alters primary metabolism in rice [J]. New Phytologist， 2012， 196（3）： 752-762.

[18]盧鋼， 曹家樹. 硅對(duì)甜瓜早熟性及光合特性的影響[J]. 園藝學(xué)報(bào)， 2001， 28（5）： 421-424.

[19]房江育， 馬雪瀧. 硅對(duì)馬鈴薯試管苗生長(zhǎng)及其細(xì)胞壁形成的影響[J].