Органические удобрения с кремнием

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.

Классическая советская агрохимия рассматривала кремний как условно необходимый растениям элемент, не входящий в двадцатку самых нужных. Однако последние данные изменили научные представления об этом элементе. Начиная с 1999 г., раз в 3 года проводится Международная конференция «Si in Аgriculture», где особое внимание уделяется изучению роли и функций кремния в растениях. 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?

Свой комментарий для ИК «Инфоиндустрия» любезно согласился дать ученый с мировым именем по вопросам роли подвижных соединений кремния в растениях и системе почва-растение доктор биологических наук Владимир Матыченков (Институт фундаментальных проблем биологии РАН):

Владимир Викторович, честно говоря, такие результаты всегда воспринимаются специалистами рынка и агрономами с большим недоверием. Насколько распространена практика использования кремниевых удобрений в России и как их применяют? Это зарубежные или отечественные разработки?

Любое новое всегда воспринимается с недоверием. 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. Именно этот факт и является основной субъективной причиной игнорирования кремниевых удобрений. Однако современное стремление к экологически чистым продуктам питания дает шанс для этого типа удобрений.

В России кремниевые удобрения производятся несколькими компаниями. Часть компаний представляют природные кремниевые материалы, например, «Диатомит» (Ульяновская область), «Промцеолит» (Орловская область), концентрированная монокремниевая кислота с активным коллоидным кремнием («Аккор», Московская область), физиологически активные кремнийорганические биостимуляторы ООО «Flora-Si», Москва (директор, доктор химических наук Логинов С.В., агрохимик, доктор с\х наук, проф. Петриченко В.Н.). Насколько я знаю, на этих предприятиях используют российские технологии, которые являются самыми передовыми в мире, в этой отрасли мы не потеряли приоритета. Поэтому приходится часто выезжать за рубеж в качестве эксперта и консультанта.

К сожалению, объем продаж кремниевых удобрения в России не очень велик. Основная проблема – отсутствие базовой информации о кремнии как важном питательном элементе. Насколько я знаю, только в университетах США в учебнике по питанию растений есть глава о кремнии (написанная мною в соавторстве с моими американскими коллегами). В других странах, в учебниках таких глав пока нет. В результате агрохимики вообще не имеют никакого представления об этом элементе.

Какие новые аспекты физиологической роли кремния в растениях сегодня известны?

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.

Какие тонкости применения кремниевых удобрений, возможно ли их смешивание с другими препаратами в баке опрыскивателя?

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.

Ваше мнение о перспективах кремнийсодержащих 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.

На украинском рынке есть кремниевые удобрения, несколько препаратов находятся в процессе регистрации. Компания «Знамагро» предлагает удобрение «Интермаг-алкалин калиевый+Si” по цене 40 грн/л, ООО «Квадрат» успешно внедряет собственную разработку «Квантум – Аквасил» (54,4 грн/л), «Нутритех-Украина» выводит на рынок новое удобрение «Келик-К-Si».

Зав. лабораторией органических удобрений и гумуса института почвоведения и агрохимии им. А.Н. Соколовского УААН (г. Харьков) доктор с.-х. наук Евгений Скрыльник считает, что применение новых удобрений в Украине, безусловно, перспективно. Особенно это касается удобрений, содержащих органические компоненты, биостимуляторы. «Крупные хозяйства, холдинги стали активнее применять новые разработки. Они закладывают у себя полевые опыты и после получения хороших результатов не боятся закупать крупные партии, производители стали задумываться о том, как увеличить эффективность сельхозпроизводства».

Трейдеры отмечают повышение интереса к таким продуктам со стороны аграриев. Однако часть экспериментов с кремнием, по словам некоторых специалистов, в Украине 2012 году оказались неудачными. Другие утверждают, что все получилось. Таким образом, вопрос по кремнию остается открытым, а украинскому сельхозпроизводителю можно напомнить аргумент продавцов дорогих авто – пробуйте, иначе как вы убедитесь в качестве?

Беседовала Любовь Гребенникова

Подробнее об инновациях в питании растений, рыночных перспективах специальных удобрений вы можете узнать на конференции «Восточно-Европейский форум по специальным удобрениям и защите растений», которая состоится 16-19 октября в г. Севастополь, BEST WESTERN HOTEL SEVASTOPOL. Условия участия — на сайте euroagrochem.com или по телефону 044 580 31 19

Источник

Удобрение на основе кремнезема — природное питание почвы

ДИАТОМИТОВОЕ ПИТАНИЕ ДЛЯ ПОЧВ НА ОСНОВЕ КРЕМНЕЗЕМА.

Кремний – элемент, второй после кислорода по распространению на нашей планете. В почве содержание кремния колеблется от 20 до 40 %. В силу того, что его просто много в почве и устоявшегося мнения, что он не играет важной роли в физиологии растений (в отличие от NPK и микроэлементов) и является только балластным элементом, кремниевые удобрения в нашей стране не производились, не производятся и практически не применяются. Однако исследования, проведенные в последнее время, кардинально изменили представление об этом элементе.

Во-первых, кремний является составной частью всех растений и содержится в них в среднем от 0,02 до 0,15 %. Особо высоким содержанием кремнезема (более 50 % в золе) отличаются хвощи, папоротники, злаки. Интенсивно ассимилирующие кремний из почвы растения принято называть «кремнефилами», среди них пшеница, овес, ячмень, просо, рис и др. Например, в золе зерна ячменя содержится более 40 % оксида кремния, в соломе – 91 %; шелухе риса – 93 %. Следовательно, кремний необходим растениям.
Во-вторых, растения поглощают кремний активно и имеют механизм для быстрого перераспределения его по организму. Кроме того, были выявлены активные формы кремния, которые способны контролировать многие биохимические реакции в растениях. А, самое главное, было установлено, что кремний играет защитную роль при любых стрессовых ситуациях, будь это насекомые-вредители, грибковые заболевания или воздействие низких температур, химическое загрязнение и т.д. Такая универсальность заключается в способности активных кремниевых соединений способствовать быстрому и направленному синтезу специфических органических молекул внутри растительной клетки, которые помогают растению преодолеть или адаптироваться к стрессу. Таким образом, основная роль кремния в растениях — это защита их при любых стрессовых ситуациях
В-третьих, нельзя не отметить еще одну важную роль кремния в питании растений: по результатам многочисленных исследований кремниевые соединения способствуют переходу недоступных растениям почвенных фосфатов в доступные формы, а также препятствуют трансформации фосфорных удобрений в недоступные. Более того, доказано, что на 40–50 % потребности растений в фосфоре можно удовлетворить за счет внесения в почву кремниевых соединений. Кроме того, при внесении в почву кремниевых соединений возможно улучшение азотного питания растений через стимулирующее влияние их на развитие почвенной микрофлоры.

Как было уже отмечено, кремний один из самых распространенных элементов в земной коре и является основным компонентом почвы. Зачем же тогда нужны кремниевые удобрения? Дело в том, что основная часть соединений кремния играет роль минерального каркаса и инертна по отношению к процессам питания растений, которые могут усваивать только подвижные низкомолекулярные или монокремниевые кислоты. Содержание последних в почве крайне низко, а в связи с постоянным безвозвратным отчуждением (в мире ежегодно 200–250 млн. тонн) дефицит его возрастает и кремний становится лимитирующим урожайность фактором жизни культурных растений.
В силу вышеуказанных особенностей природных сорбентов возможно их использование в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур не только в качестве многофункционального удобрения, но и открываются большие перспективы для создания новых видов удобрительных смесей, обладающих наиболее рациональным режимом взаимодействия с растениями. И, не случайно, за рубежом нетрадиционные минеральные ресурсы широко используются в сельскохозяйственном производстве. Например, прибавка урожайности озимой пшеницы в зависимости от дозы внесения диатомита в отдельные годы может достигать 0,6–1,3 т/га (15–33 %), в среднем 0,3–0,8 т/га (9–25 %), яровой пшеницы соответственно – 0,5–0,27 т/га. При этом улучшалось качество продукции: содержание клейковины в зерне озимой и яровой пшеницы повышалось на 2 % и более.
Диатомит является эффективным удобрением ячменя и в этом отношении превосходит минеральные удобрения в дозе N40P40K40. Прибавка урожайности в среднем составляла от 0,5 до 0,93 т/га (30–52 %). Из высококремнистых пород диатомит более эффективен, чем опока. Применение диатомита совместно с биопрепаратом Байкал ЭМ-1 для предпосевной обработки семян на фоне N40P40K40 способствовало формированию урожайности ячменя, на 33 % превышающей контрольный вариант: прибавка ее составила 0,81 т/га.
При использовании диатомита в системе удобрения улучшалось качество продукции: содержание клейковины в зерне пшеницы в производственных условиях повышалось на 2,4 и 3,3 %, в зерне ячменя кормовых и кормопротеиновых единиц – на 0,6 и 0,7 т/га, а количество перевариваемого протеина на 1 к.е. на 3,9 г; улучшались пивоваренные свойства ячменя (Одесский 100). Пропашные и овощные культуры также являются высокоотзывчивыми на использование диатомита как кремниевого удобрения. Урожайность сахарной свеклы увеличивалась в зависимости от доз внесения диатомита в среднем на 6,5–9 т/га (22–31 %), в отдельные годы от 8,5 до 10,2 т/га (35–55 %). Урожайность клубней картофеля при внесении в почву диатомита в дозе 2,5 т/га увеличивалась на 39 %, в отдельные годы до 50 %; при использовании для опудривания посадочного материала (доза 300 кг/га) прибавка урожайности клубней картофеля составляла 7,8 т/га, или 42 %. Применение диатомита в дозе 3 т/га способствовало повышению урожайности зелёной массы кукурузы на 9,6 т/га, или 19 %; семян подсолнечника – на 0,18 т/га (24 %). Использование диатомита как удобрения пропашных культур способствовало достоверному улучшению качества продукции: содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы повышалось на 1,3–3,6 %, витамина С и крахмала в клубнях картофеля на 5,5 и 4,4 % (абсолютные значения) соответственно, кислотное число в семенах подсолнечника снижалось на 0,4 единицы.

Внесение в почву диатомита в чистом виде способствовало снижению накопления нитратов в продукции: в огурцах на 9 %, томатах на 12 %, моркови на 15 %, столовой свекле на 17 %. Аналогичная закономерность наблюдалась по отношению поступления тяжелых металлов: содержание свинца в плодах томатов снизилось с 0,59 мг/кг в натуральном веществе до 0,09 мг/кг, кадмия – в 1,5 раза, никеля – на 15 %; в столовой свекле свинца – на 22 %, кадмия – на 25 %, никеля – на 26 %, хрома трехвалентного – на 24 %. Применение диатомита способствовало получению экологически более безопасной продукции всех экспериментальных культур: как зерновых, так и пропашных.

Применение высококремнистых пород в качестве удобрения хорошо вписывается в соответствующие технологии возделывания сельскохозяйственных культур, и они могут использоваться разными способами и в разные сроки: от предпосевной (пред посадочной) обработки посевного (посадочного) материала и внесения в небольших дозах в рядки до внесения достаточно больших доз (3–5 т/га) с учетом их длительного последействия (до 4–5 лет). В связи с высокой агрономической эффективностью высококремнистых пород в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур в качестве многофункционального удобрения открываются большие возможности для создания новых видов удобрительных смесей, обладающих наиболее рациональным режимом взаимодействия с растениями.
В связи с вышеизложенным следует признать, что высококремнистые породы являются уникальным средством как для сохранения плодородия почвы, так и для повышения урожайности и получения экологически безопасной качественной продукции, которые позволят поднять земледелие на качественно новый уровень.

Источник