1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Агрохимия
  4. № 12, 2023

Агрохимия, 2023, № 12, стр. 106-113

КРЕМНИЕВЫЕ ПРЕПАРАТЫ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Е. А. Бочарникова 1, 2, *, В. В. Матыченков 1, 2, И. В. Матыченков 3

1 Институт фундаментальных проблем биологии РАН
142290 Московская обл., Пущино, ул. Институтская, 2, Россия

2 Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии
143050 Московская обл., Одинцовский р-н, р.п. Большие Вяземы, ул. Институт, влад. 5, Россия

3 ООО “СтройПартнер”
109542 Москва, просп. Рязанский, 86/1, стр. 3, Россия

* E-mail: msvk@rambler.ru

Поступила в редакцию 06.07.2023
После доработки 12.08.2023
Принята к публикации 15.09.2023

Аннотация

Показана более чем 200-летняя история изучения роли и функций кремния в системе почва–растение. Приведены основные направления исследований, посвященных кремнию, включая изучение влияния кремниевых препаратов на подвижность тяжелых металлов и на устойчивость растений к климатическим изменениям. Обобщены кремнийопосредованные механизмы детоксикации загрязненных кадмием почв и снижения аккумуляции кадмия растениями. Выделены 3 группы кремниевых агрохимикатов: кремнийсодержащие почвенные мелиоранты, кремниевые удобрения и биостимуляторы. Описаны принципы воздействия этих групп агрохимикатов на систему почва–растение.

Ключевые слова: кремнийсодержащие почвенные мелиоранты, кремниевые удобрения, кремниевые биостимуляторы.

Список литературы

  1. Вергилий П.М. Буколики. Георгики. Энеида. М.: Худ. лит-ра, 1971. 418 с.

  2. Крупеников И.А. История почвоведения. М.: Наука, 1981. 327 с.

  3. Davy H. The elements of chemical philosophy. London: J. Johnson and Co., 1812. 564 p.

  4. Leibigh J. Organic chemistry in its application to agriculture and plant physiology. London: Taylor and Walton, 1840. 414 p.

  5. Hall A.D., Morrison C.G.T. On the function of silica in the nutrition of cereals // Proc. R. Soc. Lond. 1906. Ser. B. V. LXXVII. P. 455–477.

  6. Rothamsted experimental station guide to the classical experiment. Norfolk: Rapide Printing, 1991. P. 23–27.

  7. Менделеев Д.И. Основы химии. СПб.: Типография тов-ва “Общественная польза”, 1870. № 3. 92 с.

  8. Zippicotte J., Zippicotte J. Fertilizer: Pat. 238240 USA // Anted Stares Patent Office. 1881. V. 19. № 9. P. 496.

  9. Maxwell W. Lavas and soils of the Hawaiian Islands // The American Naturalist. 1898. V. 32. № 378. P. 537–539.

  10. Epstein E. Silicon // Ann. Rev. Plant Biol. 1999. V. 50. № 1. C. 641–664.

  11. Sommer A.L. Studies concerning the essential nature of aluminum and silicon for plant growth // Agric. Sci. Univ. Calif. Pub. 1926. № 5. P. 57–81.

  12. Grob A. Beitrage zur anatomie der epidermis der gramineenblatter // Bibl. Bot. Bd. Ht. 1896. V. 36. P. 1–96.

  13. Onodera I. Chemical studies on rice blast // J. Sci. Agric. Soc. 1917. № 180. P. 606–617.

  14. Miyake K., Adachi M. Chemische untersuchungen uber die widerstands fahigkeit der reisarten gegen die “Imochi krankheit” // Biochemistry. 1922. V. 1. № 2. P. 223–229.

  15. Suzuki H. Studies on the Influence of some environmental factors on the susceptibility of the rice plant to blast and hemlminthosporim diseases, and on the anatomical characters of the plant // J. Coll. Agric. 1934. V. 13. № 1. P. 45–108.

  16. Yoshida S. Chemical aspects of the role of silicon in physiology of the rice plant // Bull. Nat. Inst. Agric. Sci. 1965. Ser. B. № 15. P. 1–58.

  17. Ma J.F., Takahashi E. Soil, fertilizer, and plant silicon research in Japan. Amsterdam: Elsevier, 2002. 294 p.

  18. Davis D.E., MacIntire W.H., Comar C.L., Shaw W.M., Winterberg S.H., Harris H.C. Use of 45Ca labeled quenched calcium silicate slag in determination of proportions of native and additive calcium in lysimeter leachings and in plant uptake // Soil Sci. 1953. V. 76. № 2. P. 153–164.

  19. Schollenberger C.J. Silica and silicates in relation to plant growth and composition // Soil Sci. 1922. V. 14. № 5. P. 347–362.

  20. Ayres A.S. Calcium silicate slag as a growth stimulator for sugarcane on low silicon soils // Soil Sci. 1966. V. 101. № 3. P. 216–227.

  21. Anderson D.L., Snyder G.H., Martin F.G. Muti-year response of sugarcane to calcium silicate slag on Everglades Histosols // Agron. J. 1991. V. 83. P. 870–874.

  22. Savant N.K., Snyder G.H., Datnoff L.E. Silicon management and sustainable rice production // Adv. Agron. San Diego, USA: Acad. Press, 1997. V. 58. P. 151–199.

  23. Аммосова Я.М., Дьяков В.М., Матыченков В.В., Чернышев Е.А. Использование соединений кремния в сельском хозяйстве. М.: Минхимпром, 1990. 136 с.

  24. Сабанин А.Н. О кремнеземе в зерне проса (Panicum miliaceum L.). Санкт-Петербург: типо-лит. Альтшулера, 1901.

  25. Аммосова Я.М., Матыченков В.В. Кремний и подвижные фосфаты почвы // Химизация сел. хоз-ва. 1990. № 1. С. 47–50.

  26. Аскинази Д.Л. Фосфатный режим почвы и известкование почв с кислой реакцией. М., Л.: изд-во АН СССР, 1949. 216 с.

  27. Литкевич С.В. Влияние кремнекислоты на развитие растений. Сообщ. 2. По вопросам фосфатных и калийных удобрений и известкования. Л., 1936. С. 29–53.

  28. Вернадский В.И. Биогеохимическая роль алюминия и кремния в почвах // Докл. АН СССР. 1938. № 21 (3). С. 127–130.

  29. Виноградов А.П. Химический элементарный состав организмов моря. М.: Наука, 2001. 620 с.

  30. Назаров А.Г. Биогеохимический цикл кремнезема // Биогеохимические циклы в биосфере. М.: Наука, 1976. С. 199–257.

  31. Плюснина И.И. Метаморфические реакции низкотемпературного кремнезема в земной коре. М.: Изд-во МГУ, 1980. 225 с.

  32. Приходько В.Е. Формы соединений кремния в почвах элювиального ряда (на примере Восточно-Европейской фации): Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: МГУ, 1979. 20 с.

  33. Приходько В.Е., Аммосова Я.М. К вопросу определения кремния в различных почвенных вытяжках // Вестн. МГУ. Сер. 17: Почвоведение. 1977. № 3. С. 76–78.

  34. Варшал Г.М., Драчева Л.А., Ксензенко В.И., Замкина М.С. Количественное определение различных форм кремнекислоты в поверхностных водах // Мат-лы XXV гидрохимического совещ. Новочеркасск: Гидрометеоиздат, 1972. С. 33.

  35. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. 262 с.

  36. Iler R.K. The chemistry of silica. N.Y.: Wiley, 1979. 866 p.

  37. Воронков М.Г., Скоробогатова В.И., Вугмейстер Е.К., Макарский В.В. Кремний в нуклеиновых кислотах // ДАН СССР. 1975. № 220 (3). С. 723–725.

  38. Воронков М.Г., Кузнецов И.Г., Дьяков В.М. Новый биостимулятор – Мивал в сельском хозяйстве // Результаты научных исследований в практику сельского хозяйства. М.: Наука, 1982. С. 87–89.

  39. Воронков M.Г., Зелчан Г.И., Лукевиц A.Ю. Кремний и жизнь. Рига: Зинатне, 1978. 587 с.

  40. Carlisle E.M. Silicon // Biochemistry of the essential ultratrace elements. Boston: Springer, 1984. V. 3. P. 257–291.

  41. Birchall J.D. The essentiality of silicon in biology// Chem. Soc. Rev. 1995. V. 24. № 5. P. 351–357.

  42. Bendz G. Biochemistry of silicon and related problems // Proc. 40th Nobel Symposium. Lidingo, Sweden, 1978. 591 p.

  43. Datnoff L.E., Snyder G., Korndorfer G. Silicon in agriculture. Studies in plant science. Amsterdam: Elsevier, 2001. 403 p.

  44. Liang Y., Nikolic M., Bélanger R., Gong H., Song A. Silicon-mediated tolerance to salt stress // Silicon in agriculture. Dordrecht: Springer, 2015. P. 123–142.

  45. Ma J.F. Role of silicon in enhancing the resistance of plants to biotic and abiotic stresses // Soil Sci. Plant Nutr. 2004. V. 50. № 1. P. 11–18.

  46. Ma J.F., Tamai K., Yamaji N., Mitani M., Konishi S., Katsuhara M., Ishiguro M., Murata Y., Yano M. Silicon transporter in rice // Nature. 2006. V. 440. P. 688–691.

  47. Tewatia R.K. Silicon in Indian agriculture: Policy and promotional issues // Proc. 7th Inter. Silicon in Agricul Conf. Bengaluru, India, 2017. P. 155.

  48. Li L., Li Y., Wang Y., Tang M., Ai S. Si-rich amendment combined with irrigation management to reduce Cd accumulation in brown rice // Soil Sci. Plant Nutr. 2021. V. 21. P. 3221–3231.

  49. Khan I., Awan S.A., Rizwan M., Ali S., Hassan M.J., Brestic M. Effects of silicon on heavy metal uptake at the soil–plant interphase: A review // Ecotox. Environ. Saf. 2021. V. 222. 112510.

  50. Peng H., Ji X., Wei W., Bocharnikova E., Matichenkov V. As and Cd sorption on selected Si-rich substances // Water Air Soil Poll. 2017. V. 228 (8). P. 1–11.

  51. Ji X., Liu S., Huang J., Bocharnikova E., Matichenkov V. Monosilicic acid potential in phytoremediation of the contaminated areas // Chemosphere. 2016. V. 157. P. 132–136.

  52. Haynes R.J., Zhou Y.F. Effect of pH and added slag on the extractability of Si in two Si-deficient sugarcane soils // Chemosphere. 2018. V. 193. P. 431–437.

  53. Cai Y., Zhang S., Cai K., Huang F., Pan B., Wang W. Cd accumulation, biomass and yield of rice are varied with silicon application at different growth phases under high concentration cadmium-contaminated soil // Chemosphere. 2020. V. 242. P. 125–128.

  54. Wang Y., Liu J, Tang Y. Inhibition effect of silicon on cadmium accumulation and transport in rice // Ecol. Environ. Sci. 2016. V. 25. № 11. P. 1822–1827.

  55. Wei W., Ji X., Saihua L., Bocharnikova E., Matichenkov V. Effect of monosilicic and polysilicic acids on Cd transport in rice, a laboratory test // J. Plant Growth Regul. 2022. V. 41. № 2. P. 818–829.

  56. Balakhnina T.I., Bulak P., Matichenkov V.V., Kosobryukhov A.A., Włodarczyk T.M. The influence of Si-rich mineral zeolite on the growth processes and adaptive potential of barley plants under cadmium stress // J. Plant Growth Regul. 2015. V. 75. № 2. P. 557–565.

  57. Huang H.L., Li M., Rizwan M., Dai Z., Yuan Y., Hossain M.M., Cao M., Xiong S., Tu S. Synergistic effect of silicon and selenium on the alleviation of cadmium toxicity in rice plants // J. Haz. Mater. 2021. V. 401. 123393.

  58. Kreszies T., Kreszies V., Ly F., Thangamani P.D., Shellakkutti N., Schreiber L. Suberized transport barriers in plant roots: the effect of silicon // J. Exp. Bot. 2020. V. 71. № 21. P. 6799–6806.

  59. Kim Y.-H., Khan A., Waqas M., Shahzad R., Lee I.-J. Silicon-mediated mitigation of wounding stress acts by up-regulating the rice antioxidant system // Cereal Res. Commun. 2016. V. 44. № 1. P. 111–121.

  60. Bhat J.A., Shivaraj S.M., Singh P., Navadagi D.B., Tri-pathi D.K., Dash P.K., Deshmukh R. Role of silicon in mitigation of heavy metal stresses in crop plants // Plants. 2019. V. 8. № 3. P. 71.

  61. Guerriero G., Hausman J.F., Legay S. Silicon and the plant extracellular matrix // Front Plant Sci. 2016. V. 7. P. 463.

  62. Emamverdian A., Ding Y., Xie Y. Silicon mechanisms to ameliorate heavy metal stress in plants // Biomed. Res. Inter. 2018. 8492898.

  63. Li X.Y., Long J., Peng P.Q., Chen Q., Dong X., Jiang K. Evaluation of calcium oxide of quicklime and Si–Ca–Mg fertilizer for remediation of Cd uptake in rice plants and Cd mobilization in two typical Cd-polluted paddy soils // Inter. J. Environ. Res. 2018. V. 12. № 6. P. 877–885.

  64. Wei X., Zhang P., Zhan Q., Hong L., Bocharnikova E., Matichenkov V. Regulation of As and Cd accumulation in rice by simultaneous application of lime or gypsum with Si-rich materials // Environ. Sci. Pollut. Res. 2021. V. 28. № 6. P. 7271–7280.

  65. Coskun D., Britto D.T., Huynh W.Q., Kronzucker H J. The role of silicon in higher plants under salinity and drought stress // Front. Plant Sci. 2016. № 7. P. 1072.

  66. Hernandez-Apaolaza L. Can silicon partially alleviate micronutrient deficiency in plants? A review // Planta. 2014. V. 240. № 3. P. 447–458.

  67. Матыченков И.В. Взаимное влияние кремниевых, фосфорных и азотных удобрений в системе почва–растение: Дис. … канд. биол. наук. М., 2014. 136 с.

  68. Куликова А.Х. Кремний и высококремнистые породы в системе удобрения сельскохозяйственных культур. Ульяновск: УлГАУ, 2013. 176 с.

  69. DeDatta S.K. Principles and practices of rice production. N.Y.: Wiley & Sons, 1981. 618 p.

  70. Yoshida S. The availability of silicon in paddy soil // Paddy soil science. Kodansha, Tokyo, Japan, 1978. P. 293–299.

  71. Dean J.L., Todd E.H. Sugarcane rust in Florida // Sugar J. 1979. V. 42. P. 10.

  72. Deren C.W., Datnoff L.E., Snyder G.H. Variable silicon content of rice cultivars grown on everglades histosols // J. Plant Nutr. 1992. V. 15. № 11. P. 2363–2368.

  73. Amarasiri S.L., Wickramasingke K. Use of rice straw as a fertilizer material // Tropical Agriculturist. 1977. V. 133. P. 39–49.

  74. Boe H.D., McAllister T.A., Kokko E.G., Leggett F.L., Yankee L.J., Jakober K.D., Ha J.K., Shin H.T., Cheng K.J. Effect of silica on colonization of rice straw by ruminal bacteria // Anim. Feed Sci. Tehnol. 1997. V. 65. № 1–4. P. 165–182.

  75. Artyszak A., Gozdowski D., Siuda A. Effect of the application date of fertilizer containing silicon and potassium on the yield and technological quality of sugar beet roots // Plants. 2021. V. 10. № 2. P. 370.

  76. Гранкина А.О. Влияние кремнийсодержащих биостимуляторов на морозоустойчивость пшеницы // Кремний и жизнь. Кремнистые породы в сельском хозяйстве. Ульяновск: УлГАУ, 2021. P. 41–46.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Агрохимия

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал