Кремний в природе и сельском хозяйстве

Креммний — элемент главной подгруппы четвёртой группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 14. Обозначается символом Si (лат. Silicium), неметалл.

Кремний и сельское хозяйство

В погоне за повышением урожайности сельскохозяйственных культур резко увеличились нормы расхода азотных удобрений. В результате, наверное, уже всем нам приходилось пробовать горькие дыни, безвкусные арбузы или огурцы, удивляться странному вкусу или запаху картофеля, помидоров, редиски. Вся эта продукция плохо хранится и быстро гниет. Но если использовать кремнийорганические регуляторы роста, можно изъять из земледелия определенную часть химикалиев при сохранении урожайности культур на современном уровне. Такие эксперименты в течение ряда лет мы проводили на хлопчатнике, картофеле и сахарной свекле.

Кремний органические биостимуляторы могут выступать и в роли адаптогенов, то есть повышать устойчивость растений к засухе, заморозкам н т. п.

Кремний стимулирует и активизирует поглощение и усвояемость фосфора растениями, особенно в холодный период вегетации (рано весной и осенью).

Кремний повышает устойчивость растений к неблагоприятным условиям. Это выражается в утолщении и укреплении эпидермальных и сосудопроводящих тканей (механическая защита), ускорении и усилении обмена веществ, активизации антиоксидантного комплекса на уровне клетки (витаминов, А и Е), а вследствие этого — активизации роста корневой системы, побегов и листовой поверхности (физиологическая защита) (см. страницу «фотопримеры»). Кремний, как отмечено выше, образуя гидрофильные силикатогалактозные комплексы, увеличивает устойчивость растений к абиотическим стрессам (биохимическая защита) и повышает иммунитет растений.

Применение природных кремниевых удобрений на основе диатомитов позволяет получить следующие АБСОЛЮТНО ДОКАЗАННЫЕ преимущества при выращивании сельскохозяйственных культур:

Обеспечивается сохранение влаги и питательных веществ в пахотном слое;

Улучшается фотосинтетическая деятельность растений;

Снижается транспирация влаги и ее расход на единицу урожая;

Улучшается развитие корневой системы растений;

Повышается устойчивость сельскохозяйственных культур к болезням, вредителям, плесени, грибам и полеганию;

Увеличивается содержание белка и клейковины в зерне;

Снижается кислотность почвы и расход минеральных удобрений;

Пролонгируется действие удобрений, снижаются их потери;

Подавляется развитие плесени, грибов и вредителей в почве.

Кремниевые удобрения известны в мире с середины 18 века. Сегодня кремниевые удобрения используются в Японии, Южной Корее, Китае, Индии, Колумбии, Мексике, США, Австралии, Бразилии. Международные конференции, посвященные использованию активных форм кремния проводились в США, Японии, Бразилии, России.

Еще академик В. И. Вернадский называл кремний «…элементом, обладающим исключительным значением в мироздании». Как установлено многочисленными исследованиями отечественных и зарубежных ученых, соединения кремния играют важную роль при метаболических процессах живого вещества, кремний активно участвует в обмене кальция, фосфора, хлора, фтора, натрия, серы, алюминия, марганца, кобальта, а также других элементов, что особенно важно при использовании диатомита в сельском хозяйстве.

Доказано, что кремний — один из основных компонентов коронарных клеток корневого чехлика, который предохраняет эпикальную меристему растущей зоны от повреждения при соприкосновении с почвой и облегчает продвижение кончика в почве. Поэтому оптимизация кремниевого питания приводит к увеличению массы корней, их объема и общей активно-поглощающей поверхности. При этом корневая система меньше поражается вредителями и болезнями. В этой связи применение кремниевых удобрений увеличивает высоту растений, количество продуктивных стеблей и площадь ассимиляционной поверхности листьев.

Решение таких задач, как экологически чистое земледелие, устойчивое сельское хозяйство и обеспечение продовольственной независимости невозможно без широкого применения кремниевых удобрений и почвенных мелиорантов.

В растительной клетке кремний образует гидрофильные силикатно-галактозные комплексы, связывающие свободную воду и тем самым повышающие водоудерживающую способность клетки и растения в целом. Это снижает порог образования кристаллов воды в клетке при низких температурах и испарение — при высоких, вследствие чего повышается устойчивость растений к жаре и засухе, холоду и заморозкам, резким перепадам температуры.

И если методы селекции требуют 10—20 лет упорной работы для выведения зимостойких сортов пшеницы, то простая обработка семян кремнийорганическими криопротекторами в течение 1—2 часов позволяет добиться почти того же эффекта. Более надежный, хотя и более трудоемкий и дорогой процесс сочетает гидрофобизацию семян и опрыскивание проростков.

Особенно замечательно, что тот же самый мивал, который защищает растения от заморозков, спасает их и от засухи.

В 1985 году были успешно завершены государственные испытания мивала на хлопчатнике, а в 1987 году он уже использовался на площади 75 тыс. га в Средней Азии и Азербайджане. Применение мивала, прежде всего, повышает урожайность хлопка на 2,5—8,0 ц/га, сортность хлопка-сырца и качество хлопкового волокна. Но, может быть, еще важнее то, что он придает семени и проросткам устойчивость к почвенной влаге, весенним заморозкам, корневой гнили. Экономится семенной фонд, отпадает острая необходимость в тяжелой и убыточной кампании пересева.

Впервые в мировой сельскохозяйственной практике в СССР началось применение средств защиты растений нового поколения.

Итак, в «лице» кремнийорганических соединений сельское хозяйство имеет не просто альтернативу пестицидам, то есть химическим средствам защиты растений от вредителей и болезней. Спектр действия препаратов нового типа гораздо шире: это и стимуляторы роста, и заменители удобрений, и защитники от всевозможных неблагоприятных условий среды. И все это справедливо не только для растений, но и для самых различных сельскохозяйственных животных. А вспомнив рассказ о широком спектре лекарственных средств на основе КОС, думаю, уже никто из читателей не станет возражать против присвоения кремнию этого почетного звания — элемент жизни.