Роль і значення кремнієвих добрив для продуктивності сільськогосподарських культур

Чому кремній критично важливий для урожаю та ґрунту

Кремній — другий за поширеністю елемент у земній корі після кисню, він становить 29,5 % її маси. У ґрунті цей елемент міститься переважно у формі кварцу, а також первинних силікатів і алюмосилікатів. Разом вони формують від 65 до 95 % усієї неорганічної частини ґрунтів. Однак інтенсивне сільськогосподарське виробництво швидко порушує цей баланс, щороку відчужуючи кремній з урожаєм у величезних обсягах.

Потреба в елементі прямо залежить від біології культури, що вирощується. Усі рослини за здатністю накопичувати кремній поділяються на дві групи:

• Кремнієфобні (здебільшого дводольні): містять мінімум елемента — від 0,01 до 0,1 % сухої маси.
• Кремнієфільні (більшість однодольних): активно накопичують кремній у межах 1–10 %, а в окремих випадках — до 20 % сухої маси.

Глобальне щорічне винесення кремнію з полів сягає 210–225 млн тонн. Через це концентрація доступної монокремнієвої кислоти в орному шарі стрімко падає. Наростаючий дефіцит руйнує органо-мінеральний комплекс ґрунту, прискорює деградацію органічної речовини та погіршує його мінералогічний склад.

Як кремнієві добрива працюють на полі

Рослини засвоюють кремній у вигляді істинних розчинів мономерної ортокремнієвої кислоти або іонів силікату. Поглинання відбувається як за рахунок пасивної дифузії та вологоперенесення, так і шляхом активного перенесення проти електрохімічного потенціалу. Всередині клітин за асиміляцію кремнію відповідають спеціальні ферменти — силікази, а в рису в цьому процесі бере участь оксидаза цитохром. Доступність елемента в ґрунті контролюють за кількістю SiO2, що екстрагується водою або ацетатним буферним розчином лимонної кислоти.

Внесення силікатних вапняних добрив збагачує ґрунт колоїдною кремнієвою кислотою. Це знижує активність шкідливих для рослин полуторних оксидів і запобігає зв’язуванню фосфору. В результаті підвищується рухливість ґрунтових фосфатів, а внесені фосфорні добрива переходять у легкодоступну для рослин форму.

• Частка кремнію в земній корі — 29,5 %
• Частка кремнезему в неорганічній частині ґрунтів — 65–95 %
• Світове винесення кремнію з урожаєм на рік — 210–225 млн т
• Дефіцитний поріг кремнію в соломі рису — 11 %

Застосування кремнієвих добрив істотно покращує фізичні властивості ґрунту. Полікремнієві кислоти, що утворюються, зв’язують ґрунтові частинки своєрідними «містками», підвищуючи вологоємність, ємність обміну та буферність легких земель. Завдяки коагуляції колоїдів покращується інфільтрація води, що знижує ризики водної ерозії. Крім того, висока адсорбційна здатність кремнію дозволяє утримувати інші мінеральні добрива у кореневмісному шарі, перешкоджаючи їх вимиванню.

 Низька <105 <11 Висока Середня 105–130 11–13 Середня Висока >130 >13 Не ефективно

Як кремнієві добрива можна використовувати такі сполуки:

• метасилікат натрію Na2SiO3 (Na2SiO3∙9H2O, іоногідрат);
• метасилікат калію К2SiO3;
• ортосилікат натрію Na2SiO4;
• натрій кремнефтористий Na2SiF6.

Перераховані добрива найбільший ефект дають при передпосівній обробці насіння та некореневому підживленні рослин, що вегетують.

Для внесення в ґрунт придатні кремнекальцієві сполуки. Цей спосіб найбільш ефективний на ґрунтах, збіднених на рухливу кремнієву кислоту, до яких і належать ґрунти з підвищеною кислотністю.

Попри малу розчинність, силікат кальцію здатний до обмінних реакцій у кислих ґрунтах. В результаті кальцій переходить у поглинений стан, викликаючи зниження кислотності ґрунту, а кремнієва кислота – у вільно активний. Позитивна дія кремнекислоти на кислих ґрунтах помітно проявляється лише при одночасному усуненні або зниженні ґрунтової кислотності. Отже, здатність силікату кальцію нейтралізувати кислотність ґрунту є передумовою для позитивної дії самої кремнекислоти.

Кремнекислота має захисну дію проти шкідливого впливу на рослини гідрату окису алюмінію, що утворюється в ґрунті в результаті розпаду складних силікатів. Знешкодження його відбувається в результаті утворення ферріалюмосилікатів, що швидко випадають в осад внаслідок їхньої нікчемної розчинності.