本文是一篇农业论文研究，本文的结论有：（1）施硅对春玉米的产量、经济系数、穗粒数、秃尖长都有显著的影响（P<0.01），对穗长、穗粗、百粒重影响不显著。仅考虑硅肥，产量呈现颗粒硅>硅浸种>硅叶面喷施；仅考虑氮肥，产量呈现 N180>N240>N120。颗粒硅+中氮（SiPa.+N180）处理产量最高。（2）施硅可有效保障玉米的生长发育，增加株高和茎粗，提高光能利用率、净光合速率和透光率，增加叶片中叶绿素的含量，改善密植玉米群体的冠层结构。（3）施硅能够在一定程度上影响玉米的碳氮代谢水平。颗粒硅+中氮（SiPa.+N180）能显著提高玉米主要生育阶段干物质积累量，又能优化干物质在玉米各器官中的分配，促进籽粒灌浆结实，最终提高籽粒产量。同时，施硅对春玉米的群体氮积累有显著的影响，在颗粒硅+中氮（SiPa.+N180）下群体氮含量达到最大值，施硅方式和硅氮互作显著影响氮肥的农学利用效率。
第一章 引言
1.1 研究目的意义
1.1.1 选题背景
玉米（Zea mays L.）作为中国第一大作物，是重要的粮饲兼用作物和重要的能源植物，在中国和世界粮食体系中占有重要地位。2018 年，中国玉米播种面积为4213 万 hm2，产量达 25717.4 万 t，占全国粮食作物总播种面积的 36%和总产量的 39.09%[1]。玉米生产事关国家粮食安全和经济建设，具有其他作物无法替代的作用。
合理密植和施肥是玉米高产的重要措施，通过合理增密可以塑造作物优良的冠层结构，增加对光能的截获率，加大作物冠层的生产力从而促进增产[2]。同时，适宜的种植密度可以使玉米对氮肥的利用效率提升、光合速率上升、生育期缩短 [3]。随着种植密度的提高需肥量增加，密植与倒伏矛盾逐渐凸显。在密植玉米群体中，倒伏率每增加 1%，减产约 108 kg/hm2[4]，据统计，由于倒伏直接导致玉米减产超过 20%[5]，抽雄期倒伏产量损失更是达到了 22%左右[6]。合理施肥，特别是氮肥投入是保证玉米的正常生长、改善并提高玉米的品质与产量的重要措施[7、8]。近半个世纪以来，中国作物的高产量对于高水肥投入的依赖性很大，特别是氮肥投入过多，导致土壤酸化并加剧面源污染，引起氮肥利用率逐渐下降，中国当前氮肥利用效率仅为 26.1%，远低于世界氮肥利用效率平均水平 40%-60% [9]。因此，为提高作物产量和肥料利用效率，实施国家绿色农业发展研究战略计划（Agriculture Green Development，AGD）[10]，建立完整的土壤-作物系统，是实现绿色作物生产、保障粮食安全和环境保护重要举施。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 硅的形态及其有效性
1.2.1.1 硅在土壤中的形态及分布
科学认识土壤中硅的形态和分布，对农业生产中科学施用硅肥具有重要意义。地壳中存在大量的硅，但多以难溶的形态存在，不易被植物吸收利用。硅以有机态和无机态的形态在土壤中存在。生物学上主要研究无机态硅，包括晶态硅和非晶态硅，晶态硅主要指石英、云母等难溶固态硅，一般不能被植物吸收利用；非晶态硅，包括无定形硅、活性硅和水溶态硅（单硅酸）[33]，能被植物吸收利用。
土壤中有机态硅含量较少，且形态多样，如以 Si-C 键联结形成的有机硅混合物等。土壤中无机态硅含量远多于有机硅含量，主要以晶态和非晶态存在。晶态硅主要以二氧化硅、硅酸盐和硅酸的形态存在，晶态硅能够供给植物利用的硅素有限。而非晶态硅对于植物硅素营养具有重要意义，非晶态硅主要包括无定型硅、活性硅和水溶态硅，水溶态硅即单硅酸，在土壤中可以直接被植物吸收利用，活性硅有两种形态，交换态和胶体态，与土壤单硅酸保持动态平衡，无定形硅可以水解为胶体态硅或在土壤溶液中分解，直接供植物吸收利用。
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第二章 材料与方法
2.1 试验区概况
试验于 2019 年在位于吉林省长春市的吉林大学农业实验基地进行（E125°14. 231 -125°14. 914 ，N43° 56. 603 - 43° 57. 274 ），该基地位于吉林省长春市北郊，面积为 80 hm2。地处吉林省中部，地势平坦，属中温带东亚大陆东部季风区大陆性气候，是湿润区向半湿润区的过渡地带；该区多年平均气温 5.1℃，极端最低气温可达-39℃，最高气温 38℃；多年平均降水量 559.8 mm，夏季（6-8 月）降水量占全年降水量的 60%以上；≥10℃ 积温平均为 2860℃，无霜期 157 d 左右；种植制度为一年一熟[108]。试验地土壤类型为黑土，土壤基本理化性质如表 2.1 所示。
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2.2 试验方案
2.2.1 试验材料及试验设计
2.2.1.1 试验材料
（1）品种：先玉 335（美国先锋公司选育的玉米杂交种，由敦煌种业先锋良种有限公司销售）
（2）氮肥：尿素。 （3）硅肥：两种类型，分别为颗粒状的奥利硅和纳米级硅肥 Energia-M。
其中，奥力硅（由俄罗斯奥斯科工业集团生产，雷邦斯生物技术有限公司销售）在播种时与其他肥料一同施入。其中，SiO2 含量≥72%，CaO 含量≥3.0%，MgO≥1.5%，Fe2O3≥4.0%，K2O≥3.0%，TiO2≥0.4%，成颗粒状结构。
Energia-M（专利号 0425-06-111-137-0-0-4-1），纳米级粉剂，是 Oflora-Si 有限责任公司与俄罗斯联邦生物研究中心一起研发的硅基植物生长和发育调节剂，属于硅烷与植物激素合成类似物（生长素），其作用机制是 Energia-M 嵌入细胞膜的脂质双层中，使得其结构的带负电的片段保留在膜的表面上，并且将生物源片段引入到脂质的烷基链中。吸附在双层膜上的硅烷和生物催化剂Protatran 与蛋白质和脂质的极性基团相互作用。稳定细胞膜并刺激线粒体的活性，从而优化了它们的代谢过程，刺激细胞的延伸和分裂，参与其分化过程。与特定的受体结合，激活 RNA 的合成，最终合成蛋白
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第三章 硅调控对春玉米产量构成及冠层结构的影响 ...................... 19
3.1 施硅处理对春玉米产量及穗部构成的影响 .......................... 19
3.1.1 施硅处理对春玉米产量构成的影响 ............................ 19
3.1.2 施硅处理对春玉米穗部构成的影响 ............................ 20
第四章 硅调控春玉米碳、氮代谢的影响 ............................ 35
4.1 硅调控对春玉米干物质积累、分配及转运的影响 .............. 35
4.1.1 施硅处理对春玉米干物质积累的影响 ........................ 35
4.1.2 施硅处理对春玉米干物质分配的影响 ........................ 36
第五章 硅调控对春玉米抗倒伏性能的影响 ........................ 51
5.1 施硅处理对春玉米倒伏率和推倒强度的影响 ...................... 51
5.2 施硅处理对春玉米木质素、纤维素、半纤维素含量的影响 .............................. 52
第五章 硅调控对春玉米抗倒伏性能的影响
5.1 施硅处理对春玉米倒伏率和推倒强度的影响
田间调查发现出现倒伏严重的现象。施硅方式显著降低玉米倒伏率（P<0.01）施氮量和硅氮互作影响不显著。颗粒硅在 N120-N240 处理分别比对照降低69.61%、87.47%、62.96%；硅浸种 N120-N240 处理分别比对照降低 80.87%、69.31%、74.65%；硅叶面喷施 N120-N240 处理分别比对照降低 70.59%、63.55%、73.82%。根据田间现象和倒伏率数据来看，倒伏率由低到高为颗粒硅基肥处理<硅肥浸种处理<硅肥叶面喷施处理<对照组，不同氮肥供应水平之间玉米倒伏率差距并不大。
施氮量和施硅方式显著增加玉米的推倒强度（P<0.01），硅氮互作影响不显著。颗粒硅在 N120-N240 处理分别比对照增加 13.12%、15.64%、10.75%；硅浸种 N120-N240 处理分别比对照增加 10.97%、21.49%、17.92%；硅叶面喷施 N120-N240 处理分别比对照增加 15.36%、17.07%、20.36%。各施硅处理均显著高于对照组。
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第六章 主要结论
（1）施硅对春玉米的产量、经济系数、穗粒数、秃尖长都有显著的影响（P<0.01），对穗长、穗粗、百粒重影响不显著。仅考虑硅肥，产量呈现颗粒硅>硅浸种>硅叶面喷施；仅考虑氮肥，产量呈现 N180>N240>N120。颗粒硅+中氮（SiPa.+N180）处理产量最高。
（2）施硅可有效保障玉米的生长发育，增加株高和茎粗，提高光能利用率
