樊利敏，孫立永，孫 宇，耿麗平，趙全利，薛培英，劉文菊

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071000； 2.河北省協(xié)同創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050000；3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 教學(xué)試驗(yàn)場(chǎng)，河北 保定 071001）

砷（As）是一種類金屬元素，廣泛存在于自然界中，我國土壤中砷的背景值平均為11.2 mg/kg［1］，但近年來農(nóng)田土壤砷污染也是不容忽視的重要環(huán)境問題之一。土壤中的砷來源于自然因素和人為因素，其中自然因素主要為土壤的地球化學(xué)過程［2］，而人為來源主要包括含砷礦物的開采和冶煉，噴施含有機(jī)砷的農(nóng)藥、含砷污水灌溉等。土壤砷可通過植物性食品經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體，對(duì)人體健康構(gòu)成威脅［3］。水稻作為世界第一主糧作物，全球約60%的人口以大米為主食［4］，然而，由于水稻長期生長在淹水條件下，淹水環(huán)境使土壤中砷的生物有效性顯著增加，進(jìn)而增強(qiáng)了其對(duì)砷的轉(zhuǎn)運(yùn)和富集能力［5-6］，造成水稻可食部位砷超標(biāo)或者水稻植株砷毒害［7］，因此解決稻米砷污染迫在眉睫。

硅是水稻生長的有益元素［8］。在淹水的稻田土壤中，砷主要以亞砷酸形式存在（AsIII），由于硅酸和亞砷酸具有相似的解離常數(shù)和分子大小，AsIII可以通過硅酸的轉(zhuǎn)運(yùn)通道蛋白Lsi1 進(jìn)入水稻根系進(jìn)而通過Lsi2 在根中進(jìn)行橫向運(yùn)輸進(jìn)入木質(zhì)部，因此，施硅可調(diào)控水稻對(duì)砷的吸收以及地上部對(duì)砷的富 集［9-10］。已有的水培試驗(yàn)表明，外源硅能顯著降低水稻根系對(duì)As 的吸收、砷在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)以及地上部對(duì)As 的累積［11-13］。然而，在水稻實(shí)際種植中，砷污染的土壤環(huán)境較為復(fù)雜，如土壤砷的污染程度、土壤的理化性質(zhì)均存在差異。對(duì)重度砷污染土壤而言，硅施入土壤后會(huì)將土壤固相吸附的砷解吸到土壤溶液中，增加了土壤中砷的有效性，當(dāng)硅對(duì)土壤固相砷的解吸作用大于硅對(duì)水稻吸收砷的抑制作用，施硅就會(huì)促進(jìn)水稻中砷的累積［14］；但是，在土壤砷污染較輕的情況下，施硅增加砷植物有效性的風(fēng)險(xiǎn)較小，由此可見，土壤溶液的硅/砷摩爾比在一定程度上調(diào)控著水稻對(duì)砷的吸收和累積［15-17］。此外，施硅作為水稻生長過程中一個(gè)重要農(nóng)藝措施，硅的施用時(shí)期與水稻的生長關(guān)系密切。那么對(duì)于土壤輕度砷污染的水稻種植區(qū)來說，硅的施用時(shí)期是否同樣會(huì)影響水稻的生長，且影響著水稻體內(nèi)砷的累積？基于此，本試驗(yàn)采用水稻種植區(qū)輕度砷污染土壤，研究在移栽前基施硅（Bf）、以及分別在分蘗期（Ts）、拔節(jié)期（Js）、揚(yáng)花期（Fs）追施硅對(duì)水稻生長和砷累積的影響，并通過分析施硅后土壤溶液中硅、砷含量的動(dòng)態(tài)影響，進(jìn)一步探討不同施硅期對(duì)水稻不同組織中砷含量的調(diào)控機(jī)制。為糧食安全提供可靠的理論及可行的技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試水稻品種選用‘Italica carolina’（一種生育期 較短的品種，來源于英國洛桑研究所）

供試土壤選用輕度砷污染土壤（采自我國某水稻種植區(qū)），將輕度砷污染土壤磨碎后過篩（5 mm），自然風(fēng)干后保存，備用。該土壤的基本理化性質(zhì)：pH 7.98，有機(jī)質(zhì) 21.3 g/kg，堿解氮65.8 mg/kg，速效磷44.8 mg/kg，速效鉀219 mg/kg，有效硅含量247 mg/kg，有效砷含量14.3 mg/kg，總砷含量為 60 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 水稻植株培養(yǎng) 選擇均勻且飽滿的水稻種子，將其在30%過氧化氫溶液中消毒15 min 后，用自來水、蒸餾水和超純水分別沖洗3 ～4 次，在黑暗條件下催芽。水稻育苗期間的生長條件：28 ℃，14 h 光照和 20 ℃，10 h 黑暗，光照強(qiáng)度為260 ～ 350 μmol/m2·s，相對(duì)濕度為60%～70%。水稻幼苗生長2 周后移入水稻專用營養(yǎng)液中（Kimura 配方），培養(yǎng)至 6 ～7 葉時(shí)移栽至土壤中，水稻幼苗移栽后，在分蘗期—拔節(jié)期灌水保持在2 ～3 cm，抽穗—揚(yáng)花期灌水保持在3 ～5 cm，之后進(jìn)行干濕交替，直至臘熟期后停止灌溉，整個(gè)生育期均在日光溫室中培養(yǎng)。1.2.2 試驗(yàn)處理 本試驗(yàn)采用土壤—根袋聯(lián)合培養(yǎng)方法，將已過篩的輕度砷污染土分別裝入4 個(gè)根袋（用30 μm 孔徑的尼龍網(wǎng)制成）中，將根袋均勻立于培養(yǎng)缽（直徑20 cm，高40 cm）中，然后裝入同樣的砷污染土填充根袋之間、根袋和培養(yǎng)缽內(nèi)壁之間的間隙，并保證根袋內(nèi)外土壤高度一致，每盆裝10 kg 土壤。在每個(gè)培養(yǎng)缽中埋設(shè)土壤溶液提取器（Rhizo-sampler，Netherlands）［18-19］，以監(jiān)測(cè)土壤溶液中硅、砷濃度的變化。

試驗(yàn)共設(shè)不施硅對(duì)照（CK），移栽前基施硅肥（Bf）、移栽后第13 天分蘗期（Ts）、第31 天拔節(jié)期（JS）和第40 天揚(yáng)花期（Fs）等5 個(gè)處理時(shí)期，分別在每個(gè)處理時(shí)期將液體硅肥（河北省中科啟潤生物有機(jī)肥料廠，含水溶硅（以SiO2計(jì)）142 g/L） 按照試驗(yàn)處理稀釋到灌溉水中，以沖施的方式進(jìn)行1 次試驗(yàn)處理，保證每個(gè)時(shí)期硅用量均為100 mg SiO2/kg，每個(gè)處理設(shè)4 個(gè)重復(fù)。土壤裝盆前每10 kg 土壤均勻混入氮肥［以(NH2)2CO 形式］4.29 g，磷 肥［以Ca(H2PO4)2·H2O 形式］2.66 g，鉀肥（以KCl 形式）3.17 g 作為底肥［20］。

1.3 樣品的采集和測(cè)定

試驗(yàn)于2017 年6 月進(jìn)行，整個(gè)生育期持續(xù)70 d。

1.3.1 土壤溶液的采集和測(cè)定 分別在水稻移栽前（在后面的圖表中用0 d 表示）和移栽后的第16、33、44、58 天采集土壤溶液。經(jīng)0.45 μm 濾膜過濾后，樣品置于-80 ℃超低溫冰箱冷凍保存?zhèn)溆?。采用硅鉬藍(lán)比色法用紫外分光光度計(jì)測(cè)定土壤溶液中硅濃度。采用原子熒光分光光度計(jì)（AFS-9600，北京海光分析儀器公司）測(cè)定土壤溶液中砷濃度。

1.3.2 植物樣品的采集和測(cè)定 成熟后，將整株水稻自莖基部淹水2 ～3 cm 以上用不銹鋼剪刀剪下，裝入寫好標(biāo)簽的尼龍袋中，放置于干燥通風(fēng)處自然晾干（這部分秸稈主要用于砷的測(cè)定），同樣也將剩余的2 ～3 cm 秸稈剪下分開晾干。將風(fēng)干的地上部分為秸稈（以上兩部分之和）、穎殼、糙米三部分，分別記錄干重。稱重后，將近莖基部2 ～3 cm 秸稈丟棄，其他樣品用自來水、蒸餾水和超純水分別清洗3 遍，于鼓風(fēng)干燥箱60 ～70 ℃烘至恒重。烘干后的秸稈、穎殼、糙米用高速萬能粉碎機(jī)（FW100，天津市泰斯特儀器有限公司）粉碎，將樣品置于-20 ℃冰箱中保存待消解。

水稻秸稈、穎殼和籽粒采用高壓密閉消解法進(jìn)行樣品前期處理［21-22］，同時(shí)秸稈和穎殼消解時(shí)添加標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07603 灌木枝葉）和空白，籽粒消解時(shí)采用大米的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10010），以保證消煮過程及測(cè)定的準(zhǔn)確度，最后用原子熒光分光光度計(jì)（AFS-9600，北京海光分析儀器公司）測(cè)定水稻不同組織消解液中的砷含量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Oきce Excel 2019 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖整理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS19. 0 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)不同施硅時(shí)期各處理之間進(jìn)行方差分析、顯著性檢驗(yàn)以及多重比較，其中多重比較采用LSD 法分析不同施硅時(shí)期的各項(xiàng)指標(biāo)在P=0.05 水平上的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 施硅時(shí)期對(duì)水稻生物量的影響

硅是水稻生長的有益元素，本試驗(yàn)的結(jié)果顯示，在輕度砷污染土壤上施硅促進(jìn)了水稻的生長（圖1）。與不施硅CK 相比，不同時(shí)期施硅水稻籽粒的產(chǎn)量均呈增加的趨勢(shì)，其中拔節(jié)期（Js）追施硅籽粒干重顯著高于對(duì)照（P＜0.05），增幅為42.9%，且籽粒干重最高（圖1A）；對(duì)于水稻秸稈而言，不同時(shí)期施硅均可以增加水稻生物量，其中拔節(jié)期（Js）施硅的水稻秸稈與對(duì)照和其他處理相比差異顯著（P＜0.05），達(dá)到最高，增幅分別為103.3%（CK）、80.8%（基施硅肥Bf）、47.5%（分蘗期施硅Ts）以及78.9%（揚(yáng)花期施硅Fs）（圖1B）。因此，拔節(jié)期施硅能夠促進(jìn)水稻生長，且顯著提高了水稻的秸稈和籽粒生物量。

圖1 施硅時(shí)期對(duì)水稻籽粒(A)和秸稈(B)生物量的影響Fig.1 Effects of Si application stages on biomass of rice grain (A) and straw (B)

2.2 施硅時(shí)期對(duì)土壤溶液硅、砷濃度動(dòng)態(tài)變化的影響

土壤溶液中硅和砷濃度直接關(guān)系著水稻根系對(duì)二者的吸收，因此，本研究監(jiān)測(cè)了水稻整個(gè)生育期，施硅時(shí)期對(duì)土壤溶液硅、砷濃度動(dòng)態(tài)變化的影響（圖2、圖3）。由土壤溶液中硅濃度的動(dòng)態(tài)變化可知（圖2），土壤溶液中硅濃度的動(dòng)態(tài)變化大致呈現(xiàn)出先降低后升高又降低的趨勢(shì)，但是無論對(duì)照還是施硅處理，在移栽后第16、33、58 天土壤溶液中硅濃度變化不明顯。這里值得一提的是，水稻移栽后，拔節(jié)期（Js）和揚(yáng)花期（Fs）兩個(gè)施硅處理的土壤溶液中硅濃度在第44 天時(shí)達(dá)到最大值，分別為 60 mg/L 和40 mg/L，顯著高于對(duì)照和其他處理，并且土壤溶液中較高濃度硅的存在勢(shì)必會(huì)促進(jìn)水稻的生長和發(fā)育，在一定程度上降低水稻對(duì)砷的吸收和累積。

圖2 施硅時(shí)期對(duì)土壤溶液硅濃度動(dòng)態(tài)變化的影響Fig.2 Effects of Si application stages on dynamic change of Si concentration in soil solution

由水稻施硅不同時(shí)期對(duì)土壤溶液砷濃度的動(dòng)態(tài)變化影響（圖3）可知，4 個(gè)施硅時(shí)期處理中土壤溶液中砷含量變化趨勢(shì)基本一致，均呈現(xiàn)先降低后趨于平穩(wěn)至砷濃度小于0.07 mg/L。不施硅的對(duì)照，在水稻移栽初期（0 ～8 d）土壤溶液中砷的濃度維持在較高水平（0.20 ～0.35 mg/L），隨著移栽時(shí)間的繼續(xù)延長，土壤溶液中砷濃度呈直線下降趨勢(shì)，第16 天后趨于穩(wěn)定（0.03 ～0.05 mg/L）；基施硅肥（Bf）處理，土壤溶液砷濃度的變化趨勢(shì)與對(duì)照相似，移栽初期砷濃度范圍0.25 ～0.33 mg/L，而后土壤溶液中砷含量逐漸下降，與對(duì)照相比，在第16 ～33 天 之間，均高于對(duì)照，33 d 之后與對(duì)照的平穩(wěn)趨勢(shì)基本一致；同樣分蘗期（Ts）施硅處理在水稻移栽初期土壤溶液砷濃度與基施硅肥（Bf）處理基本一致，之后短暫出現(xiàn)降低后迅速升高，在第33 天時(shí)達(dá)到0.17 mg/L，表明在分蘗期（Ts）追施硅后，硅將土壤固相的砷解吸下來進(jìn)入土壤溶液，使土壤溶液中砷濃度迅速升高。由于水稻對(duì)硅、砷的吸收以及硅對(duì)土壤固相砷的解吸使硅、砷在土壤溶液中存在平衡，因而隨著水稻移栽時(shí)間的延長，土壤溶液中的砷濃度逐漸下降呈現(xiàn)平穩(wěn)趨勢(shì)；但是，水稻移栽初期，拔節(jié)期（Js）和揚(yáng)花期（Fs）施硅處理土壤溶液中砷濃度處于較低的水平（0.09 ～0.17 mg/L），在移栽第16 天后趨于平穩(wěn)，維持在0.02 ～0.05 mg/L。由此可見，整個(gè)生育期內(nèi)，拔節(jié)期（Js）和揚(yáng)花期（Fs）施硅處理土壤溶液中砷濃度保持在較低水平的時(shí)間最長，這與兩個(gè)處理在水稻生長期出現(xiàn)較高的硅濃度有關(guān)，并且這也勢(shì)必會(huì)影響水稻植株對(duì)砷的累積。

圖3 施硅時(shí)期對(duì)土壤溶液砷濃度的動(dòng)態(tài)變化影響Fig.3 Effects of Si application stages on dynamic change of As concentration in soil solution

結(jié)合以上水稻不同施硅時(shí)期土壤溶液中硅、砷濃度的動(dòng)態(tài)變化，本研究計(jì)算了土壤溶液中Si/As摩爾比，由其動(dòng)態(tài)變化表明（表1），4 個(gè)施硅時(shí)期處理的土壤溶液中Si/As 均呈現(xiàn)升高趨勢(shì)，在第44 天達(dá)到最大值，其中基施硅肥（Bf）和分蘗期（Ts）兩種處理施硅大約在100：1 ～450：1，然而拔節(jié)期（Js）和揚(yáng)花期（Fs）兩種施硅時(shí)期Si/As 竟然高達(dá)300：1 ～1 400：1?？傊?，拔節(jié)期（Js）和揚(yáng)花期（Fs）施硅的水稻在整個(gè)生育期Si/As 一直處于較高水平。

表1 施硅時(shí)期對(duì)土壤溶液中硅/砷摩爾比動(dòng)態(tài)變化影響Table 1 Effects of Si application stages on the dynamic change of Si/As molar ratios in soil solution

2.3 施硅時(shí)期對(duì)水稻不同組織中砷含量的影響

施硅時(shí)期不同對(duì)水稻秸稈、穎殼和糙米中砷含量產(chǎn)生了不同的影響（圖4）。對(duì)照和各處理的秸稈砷含量范圍7.01 ～15.2 mg/kg，其中對(duì)照的秸稈砷含量最高，對(duì)照＞基施硅肥＞其他3 個(gè)時(shí)期。與不施硅CK 相比，4 個(gè)時(shí)期施硅均顯著降低了水稻秸稈中砷含量（P＜0.05），基施硅肥（Bf）、分蘗期（Ts）、拔節(jié)期（Js）和揚(yáng)花期（Fs）追施硅的降幅分別為25.6%、53.9%、46.3%、52.6%，且后3 個(gè)時(shí)期施硅秸稈中砷含量也顯著低于基施硅肥，但是后3 個(gè)施硅時(shí)期之間秸稈砷含量沒有明顯差異（圖4A）。水稻秸稈一般用于飼料或者有機(jī)肥料，只有分蘗期（Ts）、拔節(jié)期（Js）和揚(yáng)花期（Fs）追施硅處理的秸稈砷含量沒有超過我國飼料衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)安全限值（GB13078—2001，As≤10 mg/kg）和有機(jī)肥料中重金屬限量標(biāo)準(zhǔn)（NY525—2012，As≤15 mg/kg）， 可以安全使用。

圖4 施硅時(shí)期對(duì)水稻秸稈(A)、穎殼(B)和糙米(C)中砷含量變化的影響Fig. 4 Effects of Si application stages on As accumulation in rice straw (A), husk (B) and grain (C)

對(duì)于水稻穎殼來說，施硅時(shí)期對(duì)其中砷含量的影響趨勢(shì)與秸稈基本一致（圖4B）。與不施硅CK相比，基施硅肥（Bf）、分蘗期（Ts）、拔節(jié)期（Js）和揚(yáng)花期（Fs）追施硅顯著降低了水稻穎殼中砷含量（P＜0.05），降幅分別為26.1%、40.3%、30.6%、53.7%，其中揚(yáng)花期（Fs）追施硅水稻穎殼中砷含量最低（圖4B）；同樣，對(duì)于水稻糙米而言，砷含量范圍0.17 ～0.52 mg/kg，其中對(duì)照的糙米砷含量最高，對(duì)照（CK）＞基施硅肥（Bf）＞分蘗期（Ts）、拔節(jié)期（Js）＞揚(yáng)花期（Fs）。與不施硅CK 相比，不同施硅時(shí)期均顯著降低了水稻糙米中砷含量（P＜0.05），基施硅肥（Bf）、分蘗期（Ts）、拔節(jié)期（Js）和揚(yáng)花期（Fs）施硅處理降幅分別為31.4%、50.0%、45.1%、67.5%，其中分蘗期（Ts）、拔節(jié)期（Js）追施硅水稻糙米砷含量顯著低于基施硅（Bf），揚(yáng)花期追施硅水稻糙米中砷含量最低，顯著低于分蘗期（Ts）、拔節(jié)期（Js）2 個(gè)施硅時(shí)期，分別降低了34.9%和40.7%（圖4C）。綜上，揚(yáng)花期（Fs）追施硅效果最佳，其次為分蘗期（Ts）、拔節(jié)期（Js）施硅，均能顯著降低水稻糙米中砷含量，降低糧食食用風(fēng)險(xiǎn)。

3 討論與結(jié)論

硅是水稻生長的有益元素，施硅能顯著促進(jìn)水稻的生長和發(fā)育［23］，但是不同時(shí)期施硅效果差異不同，本試驗(yàn)結(jié)果表明在拔節(jié)期和揚(yáng)花期追施硅肥均可以提高水稻生物量和產(chǎn)量，龔金龍等研究在水稻生長的各個(gè)時(shí)期施用硅肥顯著提高了水稻產(chǎn)量，且拔節(jié)期施硅效果最顯著［24］，這與本試驗(yàn)結(jié)果相似。研究表明［25］水稻生長發(fā)育過程中吸硅能力依次為：分蘗—孕穗期＞抽穗—成熟期＞移栽—分蘗期，而本試驗(yàn)中當(dāng)水稻生長第44 天時(shí)，拔節(jié)期和揚(yáng)花期兩個(gè)處理的土壤溶液中硅含量達(dá)到最高，因此，土壤溶液中有大量的硅，用于水稻關(guān)鍵生育期的生長以及干物質(zhì)的形成，并且在這兩個(gè)施硅時(shí)期的處理中土壤溶液中砷含量較其他處理相比處于較低水平 （圖2），因此，拔節(jié)期和揚(yáng)花期兩個(gè)施硅處理受砷脅迫較少。但是，李仁英等研究發(fā)現(xiàn)分蘗期施硅水稻籽粒產(chǎn)量最高，顯著高于其它施硅期［26］，這與本試驗(yàn)結(jié)果不符，原因可能是本試驗(yàn)的供試土壤為輕度砷污染土，其本身土壤中的有效態(tài)硅含量要遠(yuǎn)高于李仁英等人所用的供試土壤，當(dāng)分蘗期施硅后，土壤中硅含量過多，促進(jìn)了土壤固相砷的釋放，此時(shí)硅對(duì)土壤固相砷釋放作用要遠(yuǎn)大于硅對(duì)水稻根系抑制砷吸收的作用，進(jìn)而抑制了水稻的生長［16］。同樣，這也是在本試驗(yàn)中基施硅肥和分蘗期兩個(gè)施硅處理效果不顯著的原因，由于土壤自身的有效硅含量較高，加之過早的施入硅肥，使得土壤中大量的硅代換掉土壤固相表面的砷，造成土壤中砷含量增多，因而水稻在第16 ～44 天之間土壤溶液中砷含量呈現(xiàn)較高狀態(tài)（圖3），此時(shí)水稻正處于生長的旺盛時(shí)期，營養(yǎng)需求較高，土壤釋放的砷含量過高造成水稻毒害。水稻對(duì)硅、砷的吸收以及硅對(duì)土壤固相砷的解吸使硅、砷在土壤溶液中存在一定的平衡，Zhang 和Guo 等研究表明當(dāng)土壤溶液中Si/As比為100 和250 時(shí)均可以降低苗期水稻根系和地上部砷的含量［22,27］。而在本試驗(yàn)中，基施硅肥和分蘗期施硅處理在水稻苗期砷含量一直處于較高水平，且Si/As 小于100；已有研究顯示當(dāng)施入硅肥的土壤溶液中Si/As 較低（3.8 ～60）時(shí)，施入的硅并不能降低水稻秸稈、穎殼和籽粒中砷含量，在一定程度上還會(huì)增大砷對(duì)水稻的毒性［14-15］，進(jìn)一步驗(yàn)證本試驗(yàn)結(jié)果。反觀拔節(jié)期和揚(yáng)花期施硅處理中，苗期Si/As 大于100，且在水稻整個(gè)生育期Si/As 一直處于較高水平，因此，拔節(jié)期和揚(yáng)花期施硅效果更好。

不同時(shí)期施硅對(duì)水稻不同組織累積砷的影響也大不相同，本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在分蘗期、拔節(jié)期、揚(yáng)花期施硅均能顯著降低水稻秸稈和糙米中砷含量，李仁英等的試驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)在分蘗期和揚(yáng)花期施硅可顯著降低籽粒中的砷含量［26］，與本試驗(yàn)結(jié)果相似 （圖4）。Seyfferth 研究表明在砷含量較高的土壤中，添加硅使土壤溶液中Si/As 維持在300 ～1 600也能起到減少砷吸收和累積的效果［14］，在本試驗(yàn)中抑制砷累積的最佳施硅時(shí)期拔節(jié)期和揚(yáng)花期兩種處理Si/As 高達(dá)300：1 ～1 400：1，與本試驗(yàn)結(jié)果相似，表明在拔節(jié)期和揚(yáng)花期兩個(gè)時(shí)期土壤—植物體系中施硅抑制根系吸收的作用要遠(yuǎn)大于施硅促進(jìn)土壤固相砷解析作用，因此，土壤溶液的Si/As 在一定程度上調(diào)控著水稻對(duì)砷的吸收和累積。此外，Yamaji等研究水稻從孕穗期開始到成熟期這一過程中能夠吸收67%的硅，表明水稻在此階段需要吸收大量硅，且Yamaji 等的研究顯示根系的Lsi1和Lsi22 個(gè)基因在揚(yáng)花期高表達(dá)［28-29］，其中位于水稻根系細(xì)胞膜向外的一側(cè)的硅酸轉(zhuǎn)運(yùn)通道蛋白Lsi1，負(fù)責(zé)將外部介質(zhì)中AsIII 吸收進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)［10,30］，水稻在揚(yáng)花期對(duì)硅的需求量增大，此時(shí)施入硅肥，土壤中硅含量增多，進(jìn)而抑制根系對(duì)AsIII 的吸收，同樣硅也可以調(diào)控位于水稻根系的外皮層和內(nèi)皮層細(xì)胞面向中柱方向的細(xì)胞膜上的硅酸轉(zhuǎn)運(yùn)通道蛋白，調(diào)控AsIII 向木質(zhì)部的運(yùn)輸，硅的施入使得Lsi2表達(dá)降低，從而降低水稻對(duì)砷的轉(zhuǎn)運(yùn)以及籽粒中砷的累積。綜上，在輕度砷污染土中，拔節(jié)期和揚(yáng)花期追施硅肥效果最佳。