Агроудобрения

Кремниевые удобрения известны в мире с середины 18 века. Первый патент на кремниевое удобрение был выдан в 1888 г. в США. Начиная с 2000 года, производство кремниевых удобрений ежегодно повышается на 20-30% в США, Китае, Индии, Бразилии и других странах. Сегодня кремниевые удобрения используются также в Японии, Южной Корее, Колумбии, Мексике, Австралии. Однако они все еще мало известны аграриям.

Сельскохозяйственные растения поглощают кремния от 30 до 700 кг/га в год. Важна роль кремния при выращивании риса, где при недостатке этого элемента урожайность зерна может снижаться на 50%. Кремнийорганических  соединений  в природе нет, а синтетические силоксаны и силиконы  инертны, поэтому сложилось мнение, что они не обладают биологической активностью.  Только   со второй половины  20 века после открытия академиком Воронковым М.Г. (Россия) биологической активности силатранов,  биологи и химики узнали  о  физиологически активных органических  соединениях кремния.

Интерес к кремнию связан с возможностью его использования в качестве экологически чистой альтернативы пестицидам, а также для повышения природной устойчивости растений к погодным стрессам. При этом поглощение кремния листьями составляет около 30–40%, тогда как через корневую систему – не превышает 1–5%.

Кремний, как и другие питательные элементы, безвозвратно выносится из сельскохозяйственных почв. В результате дефицит кремниевых кислот и уменьшение содержания аморфного кремнезема приводят к разрушению органо-минерального комплекса, ускоряют деградацию почвенного органического вещества, ухудшают минералогический состав.

Есть данные о значительном повышении урожайности сельхозкультур (до 40%) и улучшении качества продукции (содержание сахаров, витаминов, сохранности продукции), увеличении эффективности использования фосфорных удобрений на 30-50% и снижении норм полива фактически в 2 раза. Результаты фантастические. Так ли это на самом деле?

Насколько распространена практика использования кремниевых удобрений?

Кремниевые удобрения изучаются более 150 лет. Результаты получены на всех континентах  и для всех почв.  Поскольку активные соединения кремния являются одними из ключевых элементов, определяющих уровень плодородия почв, то создать устойчивое земледелие без кремниевых удобрений не возможно в принципе. Основная функция этого элемента – создание и функционирование природной защитной системы растений, а это уже рынок ядохимикатов.

Однако современное стремление к экологически чистым продуктам питания дает шанс для этого типа удобрений.

Аспекты физиологической роли кремния в растениях

Современная физиология растений знает о кремнии довольно много. Во-первых, как отмечалось выше, известно, что кремний определяет уровень природной защиты от ЛЮБОГО типа стресса. То есть, биотического — вредителей, грибов, бактериальных инфекций и абиотического (высокая температура, низкая температура, радиация, химическое загрязнение, нехватка или избыток освещения, засоление, нехватка воды). Японскими и канадскими исследователями было определено, что эта функция кремния входит в ДНК информацию растений. Реализуется она несколькими механизмами — механический (упрочнение эпидермального слоя), химический (защита от химического негативного воздействия), физиологический (ускорение роста корней, упрочнение молекул хлорофилла, ускорение транспорта питательных веществ внутри растения), биохимический (ускорение синтеза антиоксидантных и других ферментов защиты).

Было доказано, что растения имеют специфический транспортный фермент для перераспределения  кремния по телу растений. Транспорт кремния в растении может быть осуществлен в течение  нескольких часов, изменяя его концентрацию на 50-100%. Концентрация растворимых соединий кремния в растительном соке составляет от 400 до 800 мг/л для монокремниевой кислоты и

500-8000 мг/л для поликремниевых кислот.

Есть данные показывающие, что кремний играет важную роль при формировании цветков и их оплодотворении. Опитимизация кремниевого питания повышает скорость созревания плодов, ускоряет синтез витаминов и сахара. Таким образом, кремний необходим растениям на генетическом уровне и играет важнейшую роль при формировании урожая и обеспечении его качества.

тонкости применения кремниевых удобрений

Как и для любых других удобрений, важно знать качество удобрений и качество почвы, куда эти удобрения будут вносить (нами разработана методология определения качества кремниевых удобрений и уровня дефицита доступного кремния для растений). Для твердых удобрений ограничений нет, их можно смешивать с любыми удобрениями.

Монокремниевую кислоту можно смешивать с любыми препаратами, не содержащими тяжелые металлы и соединения цинка. 

мнение о перспективах кремний содержащих удобрений

У нашей цивилизации нет другого выхода, кроме как начать использовать кремниевые удобрения в широких масштабах. (Ежегодно деградирует и полностью выводится из оборота около 50 миллионов гектаров сельскохозяйственных угодий  Канады). Только используя кремниевые удобрения (естественно с другими почвенными мелиоратами, например компостами) можно предотвратить деградацию сельскохозяйственных почв. Только этот факт обязывает осуществлять  внесение кремниевых удобрений. Сегодня ежегодное производство кремниевых удобрений в России и в мире составляет примерно 0,5 млн. т и 4 млн. т. В тоже время годовые потребности для устойчивого ведения  сельского хозяйства составляют 175 и 700 млн. т для России и мира соответственно.

Доктор биологических наук  Владимир Матыченков  (Институт фундаментальных проблем биологии РАН.)  

 

рис.1 влияние кремния на температуру растения

 

рис. 2 вид под микроскопом