Влияние кремния на развитие растений

Размещено на http://www.allbest.ru/

30

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

кремний растение ячмень почва

Настоящая научная работа была направлена на изучение поведения и роли хелатной формы кремния на систему почва-растение в целом и на каждое составляющие отдельно. В основном, конечно, было рассмотрено влияние на растения. Уделялось внимание изучению доступности для растений хелатной формы кремния и влиянию кремнийсодержащих удобрений на растения в зависимости от концентрации.

Было проведено изучение влияния кремнийсодержащих удобрений. Как индикаторная сельскохозяйственная культура был выбран ячмень сорта «Нур».

Анализ научной литературы свидетельствует о существующей дискуссионной научной значимости кремния и, в частности, его роли в агрохимической практике. В последние 10-15 лет изучением роли кремния занимались ученые нашего факультета: Аммосова Я.М., Матыченков В.В., Балабко П.Н., Аветян Н.А и др.. Исследования направлены на изучение поведения кремния в почве и растении. Актуальными остаются исследования по прямому и опосредованному (через фосфор) влиянию кремния, так как эти вопросы трактуются не однозначно, но при этом представляют большой интерес для науки. Отставание в изучении кремния по сравнению с другими биофильными элементами, по-видимому, обусловлено двумя основными причинами: общепринятым мнением о кремнии как о малоподвижном и труднорастворимом элементе, а также методическими трудностями.

I. Обзор литературы

1.1 Общая характеристика

В периодической системе элементов Менделеева кремний находится в одном ряду непосредственно перед фосфором, имея 14-й порядковый номер. Оба элемента относятся к главным подгруппам своих групп. Кремний обладает переменной валентностью: может отдавать электроны, проявляя свойства металлов, и присоединять их как металлоид. Для него наиболее типичны соединения, в которых он положительно четырехвалентен. Соединения, в которых он двухвалентен, немногочисленны. Кремний - один из самых распространенных элементов в природе.

Начало систематическим полевым исследованиям роли Si в формировании биомассы растений было положено в середине XIX в., когда в долголетних опытах Ротамстедекой опытной станции было обнаружено, что с помощью силикатов можно повышать урожайность сельскохозяйственных культур [1]. Установление необходимости кремния для растений было сопряжено с трудностями исключения влияния его примесей, присутствующих в питательных средах и выщелачивающихся из стеклянных сосудов даже при покрытии их парафином из-за наличия в нем микротрещин [2]. По вопросу о роли кремния для растений было немало разногласий, и кремний не был включен в перечень, безусловно, необходимых элементов для растений [3]. Лишь в 1922 г. он был отнесен к элементам-биофилам [4].

По содержанию в земной коре Si занимает II место после кислорода- соответственно 47 и 28 %. Он присутствует там в виде устойчивых соединений с О2. В основном это кварц или кремнезем, его гидротированные формы, а также соли кремниевых кислот: силикаты, алюмосиликаты и т.д. Кремнекислородные тетраэдры SiО4 составляют структуру многих природных образований- песков, глин, почв.

В почве среднее содержание кремния составляет 330 г/кг по профилю почвы содержание кремнезёма максимально в гумусовых горизонтах.

Из всех запасов кремния, основная часть входит в состав наименее миграционно способных и наиболее устойчивых к разрушению минералов- кварца, каолинита и др.

Содержание наиболее растворимых и подвижных форм Si (аморфные оксиды и рентгеноаморфные алюмосиликаты) составляют 1-3% от общего содержания элемента. Миграция и аккумуляция Si в составе песчано-пылевых и илистых фракций происходит в форме растворимой кремнекислоты. [5].

Наиболее интенсивный вынос кремния из почвы наблюдается на рисовых, пшеничных, ячменных, кукурузных полях (до 250 кг Si/гa) [6].

Следует отметить, что растения поглощают только подвижные низкомолекулярные кремниевые кислоты [7], концентрации которых в почве обычно не превышает 15-20 мг SiO2/1OO г почвы [8].

Недостаточное кремниевое питание оказывает также и прямое негативное воздействие на развитие культурных растений, прежде всего злаковых. Доказано, что при внесении кремниевых удобрений утолщается кремне- целлюлозный слой эпидермальных тканей [9], что увеличивает устойчивость растений к болезням и насекомым-вредителям.

Можно предположить, что кремний может влиять на растение тремя путями:

1. непосредственно на растение, 2. косвенно (через почву), 3. обоими этими путями.

Наиболее распространено, что раствор кремнекислоты может вытеснять фосфор из труднорастворимых, не доступных растениям, фосфатов. За счет этого повышается подвижность фосфат-ионов в почвенном растворе и их доступность растениям. Гидрогель оксида кремния может адсорбировать ионы фосфора, находящегося в почвенном растворе, тем самым, препятствуя химическому связыванию фосфат-ионов почвой. Так же, ввиду того, что кремнекислота может стимулировать микробиологическую деятельность в почве, она влияет на содержание нитратного азота. Si снижает токсичность соединений Al, Mn, Fe, Cu, As, ⁹⁰Sr за счет образования труднорастворимых соединений. Особенно важно наличие кремния в кислых почвах, богатых полуторными окислами алюминия и железа. Растворимый кремнезем адсорбируется на последних, снижая их активность и выполняя роль барьера ну пути поступления алюминия и железа в растения.

По тем материалам, что мы имели на момент написания работы, мы можем привести данные сравнения «аэросила» и кристаллической формой оксида кремния.

кремний растение ячмень почва

Как видно из таблицы в экспериментах с кварцем (pH 2 и 7) оксалаты и цитраты существенно повышают растворимость кремния, а в случае с «аэросилом» (при рН 7) понижают по сравнению с минеральными реагентами. При растворении оксидов кремния в щелочной среде оксалатами и цитратами наблюдается снижение растворимости кварца по сравнению с чистым раствором NaOH. Разницу в растворении оксидов кремния в разных средах можно объяснить механизмом растворения. При растворении оксида кремния происходит реакция расщепления связи ?Si--О--Si?, относящаяся к реакциям типа нуклеофильного замещения. Продуктом этой реакции является монокремниевая кислота. Количество растворенной монокремниевой кислоты зависит как от значения рН среды, так и от органических веществ, которые могут образовывать комплексные соединения с кремниевой кислотой или способствовать образованию полимерных кремниевых кислот.

В экспериментах с почвенными экстрактами гумусовых веществ получены интересные данные. Сами 0,1 н. NaOH-вытяжки из почв содержали некоторое количество кремния и до взаимодействия с минералами, причем наиболее насыщено кремнием органическое вещество, растворимое в кислотах (рН=2), которое в основном представлено фульвокислотами. Прослеживается общая закономерность воздействия гумусовых веществ на оксиды кремния. Все они в большей или меньшей мере не способствуют значимому растворению как кварца, так и «аэросила». Однако можно предположить, что в кислой среде процесс растворения -- осаждения кремния достиг равновесия. Наименьшее растворение оксидов кремния отмечено в вытяжке из дерново-подзолистой почвы. Особенно слабо она растворяет «аэросил» по сравнению с контролем. Вытяжки из дерновой окультуренной почвы и из чернозема обыкновенного в боль шей степени способствуют растворению оксидов, но все же их влияние слабее влияния оксалатов и цитратов. В щелочной среде вытяжки из дерновой окультуренной почвы и из чернозема обыкновенного вообще препятствуют растворению как кварца, так и «аэросила». [8]

1.2 Кремний в растениях

Механизм участия кремния в метаболизме растений до конца пока еще не раскрыт. Однако предполагается его связь с изменением активности ферментов. Так, возможно, что кремний ингибирует в растениях риса инвертазу и кислую фосфатазу.[32]

Кремний на 2-2.5 недели ускоряет созревание кукурузы и прорастание семян ячменя и риса, увеличивает корневую массу ячменя [40], усиливает фотосинтез и рост растений риса, ускоряет его созревание, воздействует на азотный, фосфатный и калийный обмен [32]. Он способствует повышению засухоустойчивости растений [41, 42], устойчивости растений к поражению грибковыми заболеваниями, насекомыми-вредителями, полеганию, низким температурам.

На основании гистохимических исследованиях риса сделан вывод, что в корнях кремний распределен равномерно во всем слое ткани, хотя некоторые ученые считают, что он концентрируется в эпидермальных тканях и коронарных клетках. В транспирационных органах, таких как лист, кремний локализуется в эпидермальных тканях, образуя двойной кутикулярно-кремниевый слой, предотвращающий растения от чрезмерного испарения и от проникновения гифов гриба. Также отмечается, что ткани растений с наибольшей способностью к испарению воды оказываются наиболее окремненными (края листьев пшеницы, сорго, ржи), однако также говорится, что различия в содержании кремнезема нельзя объяснить только разными количествами испаряемой воды.

Особо следует отметить агроэкологический аспект применения соединений кремния в защите растений - это снижение пестицидной нагрузки в агроценозах [32], ограничение поступления ксенобиотиков в объекты окружающей среды, повышение устойчивости растений к мутациям [33], что объясняется более прочной связью Si-O-C, чем P-O-C в ДНК и РНК.

Важнейшим звеном биогеохимического круговорота кремния является поступление и накопление его в растениях, взаимосвязь этого процесса с питанием другими биофильными элементами. Содержание кремния в растениях сопоставимо с содержанием основных макроэлементов. В сухой массе растений содержится 1-2% Si. в их золе - от 20 до 91% , причем, чем на более высокой ступени эволюционного развития находится растение, тем меньше его содержание. Так, если в одноклеточных водорослях он среди остальных элементов занимает третье место, в папоротниках - седьмое, то в покрытосемянных -- четырнадцатое.

Растения, интенсивно ассимилирующие Si из почвы, называют кремниефилами. Содержание Si в их листьях в среднем составляет около 2%, тогда как у растений, не накапливающих его - 0.25% [16]. Из культурных растений к кремниефилами относят, прежде всего, злаки (рис, пшеницу, ячмень, овес, просо, кукурузу). Двуокись кремния составляет более половины минеральных веществ, которые зерновые усваивают из почвы. Как правило, однодольные растения содержат кремния гораздо больше, чем двудольные. Злаки поглощают его в 10-20 раз больше, чем бобовые, рожь ассимилирует его интенсивнее подсолнечника, рис - интенсивнее томатов, пшеница - больше хлопчатника. Содержание Si в растениях достигает максимума к концу вегетации.

В исследованиях с кремнегельсодержащими удобрениями установлено повышение содержания Si в соломе ячменя на 5-15%, пшеницы на 5-20, викоовсяной смеси на 25-40%. Эти удобрения обладали длительным последействием и заметно повышали содержание в зерне пшеницы и зеленой массе горохоовсяной смеси проламина и глютелина. Вынос кремнекислоты урожаем ячменя составил 400-600, пшеницы - 100-170, викоовсяной смеси - 50-90 кг/га[17].

1.3 Кремний в почве

Кремний является основным компонентом педоценозов. Это один из самых распространенных элементов земной коры, роль которого в формировании почвенного плодородия и многообразии протекающих в почве процессов трудно переоценить. В ряде отечественных и зарубежных работ подчеркивается особая важность кремния в формировании различных агрохимических и агрофизических свойств почв, в контроле многих геохимических и почвенных процессов [10].

Валовое содержание кремнезема в литосфере составляет 58.3% (для сравнения: лунный грунт - 41, каменные метеориты - в среднем 21% [11]). Запасы его в почве в среднем оцениваются как высокие -- 33%, а в некоторых почвах достигают 85% [12]. Ввиду низкой зольности малокремниевым является торф, особенно низинный, в котором содержится всего 1% валового кремния. Содержание кремния в почвах зависит от их гранулометрического состава: в глинистых почвах его содержится от 20 до 35%, а в песчаных - 45-49%.

SiO₂ имеет три кристаллические модификации, реализуемые в кварце, тридимите и кристобалите. Описаны волокнистые модификации (халцедон, кварцин), на дне морей и океанов -- аморфный кремнезем, образованный из водорослей и инфузорий.

Кристаллический кремнезем в воде практически не растворяется, химически стоек. На него действуют лишь фтор, фтористоводородная кислота, а также растворы щелочей и фосфорная кислота. Растворимость и скорость процесса растворения-осаждения аморфного кремнезема на порядок выше, чем кристаллического оксида кремния [12]. Химическая активность модификаций SiO₂ возрастает от кварца к кристобалиту и особенно пористому кремнезему (силикагелю), полученному обезвоживанием геля кремниевой кислоты.

В почве кремний находится в виде малорастворимых соединений: SiO, - кремнезема, А1₂О₃*2SiO₂*2Н₂О - каолина, алюмосиликатов или полевых шпатов, СаО*А1₂О_3*2SiO₂ -- анортита. В растворе - в виде силикат-иона, в сорбированном состоянии - в виде SiFeOH [13].

Основная часть соединений кремния играет роль минерального каркаса и инертна по отношению к процессам питания растений, которые могут усваивать только подвижные низкомолекулярные кремниевые кислоты. Содержание последних в почве крайне низко (не превышает 150-- 200 мг SiO₂/Kr почвы) и сопоставимо с наличием подвижных форм фосфора и обменного калия.

Растения могут испытывать недостаток кремния на кислых, сильно выщелоченных и ферраллитных почвах. Запасы усвояемых форм Si пополняются за счет растворения и разрушения почвенных минералов в процессе выветривания и при разложении растительных остатков, откуда кремнекислота освобождается в двух формах - в виде опала, заполняющего клетки эпидермиса надземной части растений, и в виде водорастворимой кремнекислоты. Защищает почвенные силикаты от растворения органическое вещество почвы.

Несмотря на то, что основная часть Si почвы входит в состав наименее способных к миграции и устойчивых к разрушению минералов, при подзолообразовании происходит заметное обеднение силикатами верхней части профиля почвы. Агрессивные фульвокислоты способствуют гидролизу минералов, в результате чего в элювиальном горизонте растворяются и выносятся из него вторичные минералы (иллит, монтмориллонит, мусковит, каолинит). Так, по данным из дерново-подзолистой почвы Московской области и светло-серой лесной почвы Тульской области вынесено 44-47% разбухающих минералов, 32-42% иллита, 16-30% каолинита. Впоследствии была установлена закономерность выноса и перераспределения кремнезема по профилю почв с резкой его дифференциацией (дерново-подзолистой, светло- и темно-серой лесной, осолоделого солонца). В частности, установлено, что содержание Si максимально в гумусовых горизонтах. С вовлечением почв в сельскохозяйственное использование происходит их обеднение усвояемыми формами Si.

С речными водами в мировой океан ежегодно выносится до 300 тыс. т кремнезема, особенно в субтропиках и тропиках.

Кремний почвенного раствора, содержащийся в нем в виде силикат-ионов мономеров и димеров ортокремниевой кислоты, кремнийорганических соединений, а также в коллоидной форме в виде гидрозоля кремниевой кислоты, контролирует и определяет направленность многих процессов почвенной экосистемы. Концентрация растворенного кремнезема колеблется от 1 до 200 мг/л. Анализ силикатов почв Японии и Малайзии показал, что основными являются силикаты алюминия, железа и кальция, что совпадает с составом почвенных фосфатов.

При применении кремниевых удобрений значительно усиливается роль бора в почве, существенно снижается токсичность соединений алюминия, марганца, железа за счет образования труднорастворимых соединений. Коллоидный кремнезем способствует лучшему использованию фосфора растениями, улучшает физические свойства песчаных почв. Установлено, что с увеличением доз кремнегельсодержащнх удобрений возрастают электропроводность почвенных вытяжек, концентрация ионов водорода, буферная емкость почв и снижается величина электрокинетического потенциала почвенных коллоидов. Кремний улучшает азотное питание растений [14], повышая содержание в почве нитратного азота за счет усиления микробиологической активности почвы. Установлено, что под действием кремнегеля усиливается процесс нитрификации, увеличивается количество аммонификаторов [15], снижается численность грибов родов Penicilinum, Fusarium, Trichoderma, однако сведений по этому вопросу крайне мало. Значительное количество работ посвящено вопросу взаимодействия в почвенной экосистеме кремниевых соединений с фосфатами [16].

Таким образом, высокая активность соединений кремния почвенного раствора, особенно монокремниевой кислоты, оказывает влияние на общее физико-химическое состояние и свойства почв, способствующие улучшению питания растений

В настоящее время различают три основные группы подвижных кремниевых соединений: монокремниевые кислоты, поликремниевые кислоты и кремнийорганические соединения. Монокремниевые кислоты, имеющие только один атом кремния, наиболее изучены с химической точки зрения. Самыми распространенными формами монокремниевой кислоты в природе является ортокремниевая кислота H₄SiO₄ и ее анион H₃SiO₃^-. Среди подвижных кремниевых соединений их отличает высокая физико-химическая активность и наибольшее влияние на биогеохимические процессы, происходящие в почвах.

Поликремниевые кислоты являются второй по распространенности и изученности формой подвижных кремниевых соединений. Их физико-химические свойства существенно отличаются от свойств монокремниевых кислот. Они фактически не взаимодействуют с другими веществами, но могут влиять на водно-физические и адсорбционные свойства веществ.

Кремнийорганические соединения являются наименее изученным классом подвижных кремниевых соединений. Окончательно не отработана методика определения, спорным является сам факт их наличия в природных средах.

Сложное поведение кремниевых удобрений в почве обусловлено образованием и присутствием нескольких форм кремниевых соединений одновременно. Это затрудняет изучение механизмов влияния кремниевых удобрений на систему «почва-растение». Содержание доступного для растений кремния является базовой информацией, без которой невозможно точно определить ни обеспеченность почвы этим элементом, ни эффективность кремниевых удобрений.

Критерием определения доступного растению кремния в почве можно считать коэффициент корреляции между содержанием Si в растворе и в растении. Вытяжки, лучшие по этому показателю, будут наиболее приемлемыми для изучения биогеохимической роли кремния в агроценозе и для определения необходимости внесения кремниевых удобрений.

1.4 Влияние кремния на фосфатный режим почв

Имеющихся в литературе данных о характере и размерах воздействия кремния на фосфатный режим почвы явно недостаточно в силу огромного разнообразия влияющих на него условий. До сих пор окончательно не выяснены механизмы их взаимовлияния, хотя существует ряд гипотез. Наиболее распространено мнение о том, что растворенная кремнекислота вытесняет фосфор из труднорастворимых фосфатов и из поглощенного состояния. По-видимому, это происходит в почвах со щелочной и близкой к нейтральной реакцией среды.

Есть мнение, что анион кремниевой кислоты способен блокировать свободные карбонаты почвенного раствора, что снижает ретроградацию растворимых фосфатов. Например, установлено, что при взаимодействии Са₃(РО₄)₂ с гелем SiO₂ содержание СаО в водной вытяжке снижалось. Эксперименты Матыченкова и Аммосовой показали увеличение выхода фосфора в раствор при взаимодействии двух- и трехзамещенных фосфатов кальция с силикат-ионами и образование при этом силиката кальция.

Коллоидные частицы кремниевой кислоты обладают сильно выраженными свойствами адсорбции, благодаря чему возможно взаимодействие их с гидроксидами алюминия и железа, сопровождающееся снижением активности последних и, как следствие, повышением растворимости новообразованных фосфатов. Такое взаимодействие доказано на примере получения аллофана (Аl₂О₃*SiO₂*nН₂О) в искусственных условиях путем добавления золя кремнезема к золю гидроксида алюминия и наоборот. Аллофан придает почве гидрофильность, влияет на емкость поглощения катионов, липкость, набухание, связность. Таким образом, кремний и фосфор могут быть конкурентами за оксиды алюминия и железа в почве.

Не исключено, что гель кремниевой кислоты может адсорбировать фосфат-ионы с образованием силикофосфатных комплексов типа Si₃(PO₄)₄ и SiP₂O₇, в которых связь между фосфором и кремнием осуществляется через кислород: Si-O-P. В этих комплексах кремний находится в центре октаэдра в координации с шестью атомами кислорода со значительно более выраженным ионным характером связи, чем при тетраэдрической координации атомов кремния. Устойчивость этих соединений зависит от степени полимеризации молекул кремнекислоты: чем она выше, тем меньше устойчивость. Образование их возможно при высокой концентрации фосфорной кислоты. По-видимому, указанные комплексы удерживают фосфат-ионы от химического закрепления в почве, кроме того, есть сведения, что они лучше поглощаются растениями, чем сами фосфаты.

Предполагается, что, действуя как адсорбент, кремний играет роль в поддержании физиологического равновесия питательных веществ в почвенном растворе.

Косвенным доказательством взаимосвязи фосфора и кремния в питании растений служит изменение размеров поглощения первого под действием второго. Так, под действием силикатов натрия и кальция повышалось усвоение растениями водорастворимых форм фосфатов почвы, снижалась сорбция ³²Р почвой, повышались урожаи опытных культур и вынос ими фосфора. При этом отмечено, что абсолютное действие силикатов на доступность фосфатов было выше на почвах, богатых фосфором, а относительное -- на бедных.

Степень выраженности перечисленных в гипотезах процессов, по-видимому, определяется многими условиями, среди которых особое значение имеют реакция почвенного раствора, отношение SiO₂ : R₂O₃. С ними связаны свойства почвенных коллоидов, формы кремниевых соединений. В пределах рН 3-6.5 адсорбция кремнекислоты твердой фазой почвы осуществляется очень медленно и резко возрастает в интервале рН 6.5--9.9. Механизм сорбции заключается в координации атомом двух дополнительных групп ОН^-, расположенных на адсорбируемой поверхности почв.

Есть немало сведений о положительном действии кремнекислоты на фосфатный режим почв со слабокислой и кислой реакцией среды. Под действием кремнезема повышается растворимость трехзамещенных фосфатов кальция в кислой среде и снижается -- в щелочной. Известны факты повышения растворимости фосфатов под действием силиката калия, особенно заметного при высокой кислотности почвы. Возможно, это объясняется, во-первых, состоянием кремнезема при разных значениях рН и связанной с этим его активностью: в нейтральных и слабокислых растворах монокремниевая кислота не имеет ионной формы, а в щелочных растворах -- ионизируется, во-вторых - предполагаемой способностью его блокировать свободные карбонаты почвенного раствора, за счет чего может повышаться растворимость фосфатов.

Установлено, что степень выраженности процессов сорбции-десорбции фосфатов зависит от соотношения коллоидов SiO₂: R₂O₃ -- чем больше в ППК кремниевых соединений, тем менее прочно фосфор закрепляется почвой.

Однако влияние силикатов на растворимость фосфатов неоднозначно и в значительной степени зависит от обеспеченности почвы подвижным фосфором, ее кислотности, содержания гумуса и других свойств. Возможно также от уровня содержания в почве подвижного алюминия и магния. Известно, например, что алюминий даже в небольших количествах снижает растворимость кремнезема, так же действуют ионы магния, образуя силикат магния. Небольшое количество ортофосфорной кислоты (до 0.06%) значительно снижает скорость растворения силикагеля в воде за счет образования фосфата кремния, а добавление к разбавленному раствору Н₃РО₄ серной кислоты предотвращает его образование и ускоряет растворение.

Особенно важно наличие Si в кислых почвах, богатых алюминием. Растворимый Si прежде всего адсорбируется на гидроксидах Аl и Fe, снижая их активность и выполняя при этом роль барьера на пути поступления их в растение.

С другой стороны, оксиды Аl и Fe снижают ассимиляцию Si растениями. Чем шире в почве соотношение SiO₂: R₂O₃, тем интенсивнее поглощается Si растениями. Возможно, именно содержанием оксидов Аl и Fe обусловлено влияние рН почвы на количество поглощаемого растениями Si, максимум которого наблюдается обычно при нейтральной и слабокислой реакции почвенного раствора.

Внесение в почву кремниевых удобрений обеспечивает поглощение растениями фосфора из обычно трудно усвояемых фосфатов. Предполагается, что это обусловлено деятельностью силикатных бактерий.

На фосфатный режим почвы положительное влияние оказывают растворимые в воде и аморфные соединения Si. В частности, они повышают подвижность фосфат-ионов в почвенном растворе и доступность их растениям. В свою очередь, добавление фосфора увеличивает содержание кремния в почвенных вытяжках.

В ряде исследований наблюдалось положительное влияние кремния на растворимость и усвояемость почвенных фосфатов на среднеобеспеченных фосфором почвах. В других - на крайне бедных, или вообще не обнаруживалась способность его улучшать поглощение фосфора растениями и снижать фиксацию его почвой. В связи с этим данный вопрос требует дальнейшего изучения.

Анализ литературных данных по фосфорно-кремниевому взаимодействию в почве, которому посвящается большинство исследований, показывает, что обозначилось три основных направления в поисках путей улучшения питания растений фосфором за счет использования кремнийсодержащих соединений.

Во-первых, это введение в состав фосфорного удобрения кремния или участие кремнезема в переводе труднорастворимых фосфатов в усвояемую для растений форму в процессе получения удобрений. Это нашло отражение в производстве обесфторенных фосфатов, разработке комплексных бесхлорных удобрений на основе переработки богатых кремнием сыннырнтов, попыток создания фосфорно-кремниевых удобрений с контролируемым содержанием растворимого в воде фосфора.

Во-вторых -- улучшение питания растений фосфором при совместном внесении фосфорных удобрений и кремнийсодержащих материалов. Исследованиями установлено, что фосфорные удобрения действуют более эффективно при совместном их применении с соединениями кремния, впоследствии это положение было подтверждено другими авторами.

Третье направление -- использование на удобрение нетрадиционных минеральных материалов, богатых кремнием -- диатомитов, трепелов, шлаков, сапропеля и др., позволяющих заметно повысить урожаи сельскохозяйственных культур [17].

1.5 Методы определения

В США [18] в качестве стандартного метода определения подвижных соединений кремния в почве используют 0,5 М СН₃СООН вытяжку из воздушно-сухой почвы при отношении почва : раствор 1 : 10 и экстракции в течение 1 часа на ротаторе. Коэффициент корреляции между содержанием кремния в этой вытяжке и содержанием кремния в шелухе зерен риса составляет 0,87.

В Японии разработан другой метод определения подвижных кремниевых соединений. Экстракцию кремниевых соединений из сухой почвы предлагают проводить буферным раствором 1 н. уксусной кислоты с pH 4.0; что позволяет получать коэффициент корреляции между содержанием кремния в этой вытяжке и содержанием в соломе риса 0,67-0,79 [19].

Матыченков, Бочарникова и Аммосова предложили методику определения доступного для растений кремния, основанную на использовании водной вытяжки из почвы с естественной влажностью от 5 до 50%.

Предлагаемый метод заключается в следующем: 10 г почвы естественной влажности (если она выше 5%) заливают 50 мл дистиллированной воды и тщательно перемешивают. Если природная влажность ниже 5%, то следует в течение месяца прокомпостировать почву с водой при влажности 10-20% и только после этого проступать к выполнению анализа. Через сутки раствор снова перемешивают в течение 5 минут и отфильтровывают и центрифугируют. Сразу после получения прозрачного экстракта определяют содержание монокремниевых кислот и их анионов в растворе фотометрическим методом с использованием молибденовокислого аммония. Влияние почвенных фосфатов, которые так же реагируют с молибденовокислым аммонием, устраняют агрессивным восстановительным раствором (9 н. H₃SO₄, 1 н. щавелевая кислота с метолом). Кремниймолибденовый комплекс устойчивее фосфатмолибденового и не разрушается под воздействием кислот.

Для определения влияния влажности почвенного образца на получаемые результаты были проведены модельные исследования. Верхний горизонт чернозема южного и подстилающий чернозем тяжелый суглинок были высушены и прокомпостированы месяц при разных уровнях влажности.

В данном опыте были использованы три разных влажности почвы (6,0; 11,8 и 51,0 %) и грунта (8,9; 13,0 и 47,0 %). В качестве сравнений были взяты односуточные водные вытяжки из воздушно-сухих почвенных образцов с влажностями 3,9 и 2,6 %, соответственно для верхнего и нижнего горизонтов. Полученные данные по содержанию монокремниевых кислот представлены в таблице 5.

Таблица 5. Содержание монокремниевых кислот в водной вытяжке из почвы и подстилающей породы разной влажности.