doi: 10.15389/agrobiology.2021.1.183rus
УДК 631.82:631.811.93:631.559
ПОДВИЖНОСТЬ СИЛИКАТОВ, ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ПОЧВЫ, БИОАККУМУЛЯЦИЯ КРЕМНИЯ И ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
КУЛЬТУР ПОД ДЕЙСТВИЕМ ЦЕОЛИТА
А.В. КОЗЛОВ1 ✉, А.Х. КУЛИКОВА2, И.П. УРОМОВА1
В современных условиях организации земледелия актуальны испытания кремнийсодержащих природных материалов, в том числе цеолитов, которые оказывают оструктуривающее и влагоудерживающее действие на почву, оптимизируют условия для развития агрономически ценных микроорганизмов, пополняют почвенный раствор доступными формами калия, фосфора и микроэлементов, проявляют активность в отношении избыточной кислотности почв. Обеспеченность кремнием сельскохозяйственных культур позволяет повышать их адаптацию к стрессовым факторам агроэкотопа, увеличивать продуктивность и качественные характеристики урожая. Впервые в условиях дерново-подзолистых почв Нижегородской области мы установили положительное воздействие разных доз цеолитовой породы Хотынецкого месторождения на эффективное плодородие дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы и содержание в ней биологически активного кремния. Определено влияние породы на накопление различных кремниевых соединений в надземной биомассе сельскохозяйственных культур, выявлено повышение их урожайности за счет действия цеолита и установлена оптимизация показателей качества основной части урожая. Цель работы — определение подвижности кремния в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, оценка ее физико-химических и агрохимических свойств, а также выявление особенностей биоаккумуляции различных кремниевых соединений надземной фитомассой сельскохозяйственных культур в зависимости от дозы цеолитовой породы. Исследования проводили в 2015-2017 годах на сортах сельскохозяйственных культур, районированных по Волго-Вятскому региону: озимой пшенице (Triticum aestivum L.) сорта Московская 39 и яровой пшенице Курская 2038, озимой ржи (Secale cereale L.) Валдай, ячмене (Hordeum vulgare L.) Велес, горохе посевном (Pisum sativum L.) Чишминский 95 и картофеле (Solarium tuberosum L.) Ред Скарлет. Схема опытов включала контрольный вариант, а также внесение цеолита Хотынецкого месторождения (ООО «Алсико-Ресурс», Россия) в почву в дозах 3, 6 и 12 т/га. Породу вносили однократно вручную в летний период 2014 года. Почва — дерново-подзолистая, среднедерновая неглубокооподзоленная неоглеенная легкосуглинистая, сформированная на покровном суглинке. Растения убирали в фазу полной спелости (у зерновых культур), а также в фазу начала (у гороха) и конца (у картофеля) усыхания ботвы. В надземной фитомассе всех культур определяли содержание органических, растворимых минеральных, нерастворимых полимерных и общих соединений кремния. Почву отбирали в день уборки урожая с пяти точек делянки методом конверта и оценивали содержание подвижных соединений кремния. Также в образцах почвы определяли актуальную, обменную кислотность, гидролитическую кислотность, содержание обменных соединений кальция и магния, количество обменных форм калия, содержание подвижных соединений фосфора по Кирсанову и гумуса по Тюрину. Применение цеолитовой породы в дозе 12 т/га способствовало увеличению содержания в почве водорастворимых форм кремния на 143 % (p < 0,05), кислоторастворимых — в 2 раза. Использование мелиоративных доз цеолита в течение трех лет способствовало достоверному (p < 0,05) снижению обменной кислотности почвы на 0,5 ед. рН, гидролитической кислотности — на 0,33 мг-экв/100 г, значительному увеличению содержания обменных соединений кальция и магния (соответственно на 4,4 и 10,8 мг-экв/100 г), а также статистически значимому (p < 0,05) повышению количества подвижных соединений фосфора (на 43 %) и калия (на 46 %) относительно контрольных значений. Накопление кремния в фитомассе урожая зависело от культуры и у всех зерновых было выше в побочной продукции, чем в основной. Применение цеолита приводило к повышению усвоения кремния из почвы, в особенности у растений-кремнефилов. Под действием материала в зерне яровой пшеницы, ячменя и гороха накопление общего кремния превышало контрольные значения соответственно в 1,8, 2,3 и в 3,6 раза (p < 0,05). Применение цеолита активировало образование органических и минеральных растворимых форм элемента в зерновой части урожая, но не способствовало накоплению нерастворимых соединений кремния в фитомассе. Урожайность основной продукции озимой пшеницы увеличивалась на 0,19 т/га, ячменя — на 0,98 т/га, гороха посевного — на 0,24 т/га, картофеля — на 8,6 т/га, яровой пшеницы — на 0,92 т/га, озимой ржи — на 0,39 т/га (p < 0,05). Наилучший эффект в отношении всех культур оказывали дозы цеолита 6 и 12 т/га, при этом соотношение основной и побочной продукции культур сужалось в сторону зерновой (клубневой) части урожая. Оптимизация кремниевого питания культурных растений и подвижности элемента в почве за счет внесения высоких доз цеолита положительно отражалась на качестве основной продукции. Накопление сырой клейковины в зерне озимой и яровой пшеницы достигало соответственно 35,3 и 31,1 %, а накопление белка в зерне ячменя и гороха — 12,7 и 20,6 %. Повышение качества клубней картофеля под действием породы выражалось в увеличении содержания витамина С (до 22,2 мг%) и повышении накопления крахмала (до 16,3 %). Следовательно, использование цеолита в качестве удобрительного и мелиоративного материала агрономически целесообразно и необходимо в условиях дерново-подзолистых почв.
Ключевые слова: цеолит, кремний, биоаккумуляция, сельскохозяйственные культуры, фитомасса, продуктивность, качество урожая, почва, содержание кремния, подвижность кремния.
Урожайность сельскохозяйственных культур в значительной степени зависит от обеспеченности почв мобильными формами макро- и микроэлементов, агрофизических свойств пахотного горизонта, а также от кислотно-основного состояния почвенного раствора (1, 2). Помимо этого, существует ряд внешних динамических факторов агроэкотопа, потенциально влияющих на реализацию агробиологического потенциала любой культуры. К ним относится динамика содержания свободной воды в корнеобитаемом слое почвы, наличие в ней легкорастворимых солей, соединений алюминия и иных фитотоксикантов, фитосанитарный фон и температурные условия местности (3, 4). Повышение адаптационного потенциала сельскохозяйственных культур к таким параметрам окружающей среды — одна из первоочередных задач при оптимизации функционирования агроэкосистем (5, 6).
В условиях современного земледелия необходим поиск результативных и экологически приемлемых способов повышения продуктивности культурных растений, которые обеспечат поддержание эффективного плодородия почвы, ее кислотно-основного режима, гармоничную активизацию сапротрофной и азотфиксирующей ассоциаций микроорганизмов, а также обладают пролонгированным действием. К таким способам относится применение природных высококремнистых пород различного генезиса в качестве удобрений и мелиорантов (7-9). Указанные материалы содержат значительное количество доступных для растений элементов питания и мелиоративных компонентов, в том числе соединений фосфора, калия и кремния, а также кальций-магниевый ионообменный комплекс (10-12).
Кремний — один из основных элементов, усваиваемых растительным организмом, однако его участие в биохимических и физиологических процессах остается малоизученным (13-15). В настоящее время установлено, что соединения кремния участвуют в утолщении клеток эпидермальных тканей, стимулируют надземный рост и активность корневой системы, а также повышают общую устойчивость растительного организма к абиотическим стрессам (экологический и солевой факторы, потеря тургора от пересыхания и перегревания), поражению болезнями и вредителями (16-18).
Растения поглощают кремний из почвенного раствора в виде ионов (SiO32– и SiO44–) и монокремниевых кислот (Н2SiO3 и Н4SiO4), после чего эти соединения превращаются в кремнегель (SiO2·nH2O) в клеточной жидкости. Далее происходит биохимическое связывание с полимерными компонентами клетки (полипептидами, белками и сложными углеводами), аккумуляция в клеточных стенках и в покровных тканях (эпидермис листьев и корней), а также накопление в фитолитах. Выявлено, что двойной кутикулярный слой, представляющий собой кремнецеллюлозную мембрану, образуется при формировании покровных тканей растения (19, 20).
Установлено (21, 22), что в растительной клетке кремний представлен ортокремниевыми эфирами белков, липидов и фосфолипидов, простых аминокислот, оксиаминокислот, полисахаридов и лигнина. Количество кремния, связанного в органических структурах, составляет не менее 40 % от его общего содержания. Как правило, преобладающая форма органически связанного кремния — полимерная, ее количество достигает 80-85 %. В частности, в злаках до 60 % кремния связано с полипептидами и белками, более 11 % — с липидами и фосфолипидами, около 9 % — с клетчаткой и гемицеллюлозой, не более 5 % — с пектином, менее 3 % — с лигнином.
Предполагается, что эфирные соединения кремния, образующие в клеточных стенках растений связи с полисахаридами (пектином и клетчаткой), а также с белками и лигнином, формируют термоизолирующие структуры и, как следствие, определяют морозостойкость растений, оптимизируют перезимовку и ускоряют весеннюю акклиматизацию озимых и многолетних культур (23-25). В структуре клетчатки и гемицеллюлозы кремний выступает в качестве сшивающего агента, образуя силоксановые связи (мостики) между сахарными остатками (26, 27). Вследствие образования таких связей повышается прочность соломины зерновых культур, а также устойчивость злаковых к полеганию и засушливым условиям местности (28-29). Ряд авторов объясняют это явление повышением содержания общего и органически связанного кремния в фитомассе растений в течение вегетации (21, 30, 31).
Полимерные вещества, содержащие кремний, служат компонентами коронарных клеток корневого чехлика и выделяемых корневыми волосками слизей. Последние исследования подтверждают, что внешняя оптимизация кремниевого питания растений способствует увеличению накопления биомассы корней, их ветвистости, общей и адсорбирующей рабочей поверхности, а также улучшает корневое дыхание растений (32-34). Применение кремнийсодержащих удобрений и силатрановых стимуляторов роста в агроценозах повышает общий адаптационный потенциал сельскохозяйственных культур при увеличенном содержании фитотоксичных веществ в почве, способствует снижению восприимчивости к засухе и росту устойчивости к окислительным и солевым стрессам (35-37). Кроме того, бездефицитный баланс подвижного кремния в почвах нормализует выработку цитокининов и активизирует образование фитоалексинов в клетках растений (17, 18), что способствует усилению их естественной сопротивляемости по отношению к нематодам, гифам фитопатогенных грибов, физиологическим выделениям бактерий и действию других корневых вредителей (38-40). Эти факты могут определять более эффективную реализацию агробиологического потенциала культуры и ее сорта в конкретных почвенно-климатических условиях под влиянием рассматриваемых факторов.
В целом нужно отметить, что и другие авторы (41-43) указывают на множественное положительное действие кремния и его соединений в системе почва—растение. Однако в научной литературе недостаточно сведений о запасах мобильного кремния в почвах, мелиоративном эффекте высококремнистых пород в отношении избыточной кислотности почв, а также об особенностях биоаккумуляции силикатов в культурных растениях (44, 45). В частности, крайне мало данных о влиянии мелиоративных высококремнистых материалов на кислотно-основной баланс почв, что в условиях сельского хозяйства нашей страны рассматривается как острая и актуальная проблема.
В настоящее время в России закисление пахотных земель приняло практически повсеместный характер (46), причем это явление касается не только генетически выщелоченных и обедненных почв, в частности почв подзолистого ряда Нечерноземной полосы страны (47). Одна из причин такой ситуации — нерациональное или крайне недостаточное применение химических мелиорантов и органических удобрений, которые способствуют оптимизации кислотности почв (48). Ряд исследователей подчеркивают актуальность изучения высококремнистых пород в качестве альтернативы традиционным мелиорантам (36, 37, 45). Кроме того, фракционный состав соединений кремния в сельскохозяйственных растениях — один из самых мало затрагиваемых аспектов физиологии, который важен для развития представлений о распределении этих веществ в растительной клетке и о формировании физиологических механизмов адаптации к неблагоприятным условиям агроэкотопа. Решение вышеуказанных вопросов необходимо для понимания механизмов участия кремния в системе почва—растение и, как следствие, определяет интерес к дальнейшему изучению эффектов от применения кремнийсодержащих веществ в агроэкосистемах.
Впервые в условиях дерново-подзолистых почв Нижегородской области мы установили положительное влияние различных доз цеолитовой породы Хотынецкого месторождения на эффективное плодородие дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы и содержание в ней биологически активного кремния. Охарактеризовано влияние породы на накопление различных кремниевых соединений в надземной биомассе сельскохозяйственных культур. Показано повышение их урожайности за счет действия цеолита и установлена оптимизация показателей качества основной части урожая.
Цель работы — определение подвижности кремния в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, оценка ее физико-химических и агрохимических свойств, а также выявление особенностей биоаккумуляции различных кремниевых соединений надземной фитомассой сельскохозяйственных культур в зависимости от дозы цеолитовой породы как высококремнистого мелиоративного материала.
Методика. Исследования проводили в 2015-2017 годах на сортах сельскохозяйственных культур, районированных по Волго-Вятскому региону (49): озимой пшенице (Triticum aestivum L.) сорта Московская 39 ияровой пшенице Курская 2038, озимой ржи (Secale cereale L.) Валдай, ячмене (Hordeum vulgare L.) Велес, горохе посевном (Pisum sativum L.) Чишминский 95 и картофеле (Solarium tuberosum L.) Ред Скарлет. Каждый год результаты исследования учитывались по двум культурам: в 2015 году это были озимая пшеница и картофель, в 2016 году — ячмень и яровая пшеница, в 2017 году — горох посевной и озимая рожь.
Микроделяночные опыты с культурами закладывали в 2014 году по общепринятым в агрономической практике правилам (50) в полевых условиях предприятия ООО «Элитхоз» (д. Филипповское, Борской муниципальный р-н, Нижегородская обл., 56°31′13.00″N 44°06′57.37″E). Размещение делянок (1 м2) в опытах рандомизированное, повторность 4-кратная. Схема опытов включала вариант без использования удобрений и мелиорантов (контроль), а также внесение цеолита в почву в дозах 3, 6 и 12 т/га (соответственно варианты Ц1, Ц2 и Ц3). Породу вносили в почву однократно, вручную, в летний период 2014 года при разбивке участка на делянки.
Использованный в работе цеолит Хотынецкого месторождения (ООО «Алсико-Ресурс», Россия) более чем на 37 % состава был представлен клиноптилолитом, а также содержал свыше 15 % опал-кристобалита, около 11 % гидрослюд, 10 % тонкозернистого кварца и 8-10 % монтмориллонита (51). В валовом составе цеолитовой породы содержались SiO2 (56,6 %), CaO (13,3 %), MgO (1,90 %), Р2О5 (0,23 %), К2О (1,82 %), Na2O (0,23 %), SO3 (0,13 %), Al2O3 (10,41 %), FeO + Fe2O3 (3,87 %) и другие элементы.
Почва опытного поля — дерново-подзолистая среднедерновая неглубокооподзоленная неоглеенная легкосуглинистая, сформированная на покровном суглинке. На момент закладки опыта почва характеризовалась среднекислой реакцией (рНKCl 4,8), гидролитической кислотностью (НГ) 2,83 мг-экв/100 г, средним содержанием обменных соединений кальция (5,10 мг-экв/100 г) и магния (1,17 мг-экв/100 г), средней степенью насыщенности основаниями (VS 69 %), низким содержанием гумуса (1,21 %), средней обеспеченностью подвижными соединениями фосфора (86 мг/кг) и калия (110 мг/кг) по Кирсанову, а также средним дефицитом в балансе актуальных (16 мг/кг) и потенциальных (213 мг/кг) соединений кремния по Матыченкову.
Растения убирали в фазу полной спелости (у зерновых культур), а также в фазу начала (у гороха) и конца (у картофеля) усыхания ботвы. Урожайность (биомассу) надземной части зерновых культур, ботвы и клубней картофеля определяли в поле в день уборки урожая, урожайность (биомассу) зерна — в лабораторных условиях. В надземной фитомассе всех культур определяли содержание органических, растворимых минеральных, нерастворимых полимерных и общих соединений кремния; их экстракцию осуществляли по методу М.П. Колесникова (21) со спектрофотометрическим окончанием по методу А.Г. Барсуковой (52) (спектрофотометр ПЭ-5400 ВИ, ООО «Экросхим», Россия). В зерне озимой и яровой пшеницы также оценивали содержание сырой клейковины методом отмывания по ГОСТ Р 54478-2011 (М., 2012); в зерне ячменя и гороха — количество белка посредством мокрого озоления растительной массы и отгонки белкового азота в виде аммиака по микрометоду Кьельдаля с последующим пересчетом на содержание белка (52); в клубнях картофеля — содержание крахмала поляриметрически (52) и количество витамина С флуориметрически на анализаторе ФЛЮОРАТ-02-5М (ГК «Люмэкс», Россия) по ФР.1.31.2011.09380 (53).
Почву отбирали в день уборки урожая с пяти точек делянки методом конверта, подготавливали к анализу и определяли содержание подвижных соединений кремния (растворимых в дистиллированной воде и в 0,1 н. растворе HCl) спектрофотометрическими методами В.В. Матыченкова с соавт. (54) (спектрофотометр ПЭ-5400 ВИ, ООО «Экросхим», Россия). Также в образцах почвы определяли актуальную, обменную кислотность потенциометрическим методом (рН-метр-милливольтметр МАРК-903, ООО «ВЗОР», Россия), гидролитическую кислотность — титриметрией (ГОСТ 26212-91. М., 1992), содержание обменных соединений кальция и магния — трилонометрией (ГОСТ 26487-85. М., 1985), количество обменных форм калия — методом пламенной фотометрии (ГОСТ Р 54650-2011. М., 2019), содержание подвижных соединений фосфора по Кирсанову (ГОСТ Р 54650-2011) и гумуса по Тюрину (ГОСТ 26213-91. М., 1992) — спектрофотометрическими методами (спектрофотометр ПЭ-5400 ВИ) (55).
Химические анализы почвы и растений выполняли в 2015-2017 годах. Полученные данные обрабатывали методами вариационного и дисперсионного анализа (50) в программном пакете Microsoft Office Excel 2007. Рассчитывали средние арифметические значения и стандартные отклонения (M±SD), коэффициент вариации (Сv, %), ошибку выборочной средней (SXсред., %); наименьшую существенную разность (НСР05) и критерий Фишера (Ff) при статистическом уровне значимости p < 0,05 (теоретический критерий Фишера Ft при nl= 3 и p < 0,05 равен 3,86).
Результаты. Катионообменный комплекс использованной породы включал значительное количество обменных соединений кремния (900 мг-экв/100 г SiO32–), кальция (480 Ca2+ мг-экв/100 г) и магния (Mg2+ 160 мг-экв/100 г), а также обменные соединения фосфора (до 26 мг-экв/100 г) и калия (до 25 мг-экв/100 г), что обусловливало питательную ценность материала для агрофитоценозов. Относительно высокая растворимость и содержание в цеолите обменных форм основных катионов, а также биогенных элементов определяли его податливость к постепенному химическому разложению в почве и биохимической деструкции почвообитающими микроорганизмами, что способно оказывать положительное влияние на агрохимические и агрофизические свойства пахотного слоя.
В опытах было установлено положительное влияние цеолита на содержание в почве подвижных соединений кремния (табл. 1). В частности, накопление водорастворимых кремниевых веществ (монокремниевые кислоты и силикат-анионы) достоверно (p < 0,05) достигало максимума в 2016 году (до 40 мг/кг почвы), а эффективность применения цеолита — в 2017 году, когда увеличение показателя сверх выноса элемента культурами варьировало от 82 до 209 % в зависимости от дозы породы.
В 2015 и 2016 годах применение минимальной дозы цеолита (3 т/га) статистически значимо (p < 0,05) способствовало повышению содержания в почве легкоподвижных кремниевых веществ соответственно на 38 и 79 % относительно контрольных значений, а в среднем за 3 года показатель увеличился на 57-143 % в зависимости от дозы. На кислоторастворимые формы кремния внесение различных доз материала также оказывало достоверное, но менее выраженное воздействие. Например, увеличение дозы цеолита в 2 раза дополнительно повышало (p < 0,05) содержание кремниевых веществ в почве на 23-47 % в зависимости от года исследования. В целом наиболее выраженный статистически обоснованный эффект был установлен в 2016 году, когда показатель увеличился (p < 0,05) на 52-113 % от контрольного значения. В среднем по годам внесение в почву 12 т/га породы способствовало повышению содержания кислоторастворимых форм кремния практически в 2 раза (p < 0,05).
Подобные закономерности были обусловлены внесением в почву значительного количества водорастворимых соединений кремния в виде силикатов и мономеров кремниевых кислот (56), чему способствовало достаточное количество осадков, активно участвующих в растворении вещества породы. Погодные условия 2015 года характеризовались несущественным количеством осадков, сам год в целом был более жарким по сравнению со средними климатическими нормами региона (гидротермический коэффициент ГТК в летние месяцы варьировал в пределах 0,9-1,0). В 2016 году, наоборот, не отмечали дефицит осадков, температура воздуха колебалась в пределах нормы с ее небольшим превышением в августе (ГТК = 1,0-1,1). Метеоусловия 2017 года характеризовались обильным количеством осадков весной и в первой половине лета, температура воздуха находилась в пределах среднегодовых норм в течение летнего сезона (ГТК = 1,1-1,2).
Полученные данные согласуются с результатами других авторов. В частности, сообщалось, что при внесении в почву 3 т/га аморфного кремнезема содержание водорастворимых форм кремния увеличивалось на 7,3 мг/кг (36 %) в черноземе обыкновенном и на 11,9 мг/кг (73 %) в каштановой почве (19, 51). Однако содержание в этих почвах кислоторастворимых соединений кремния возрастало менее выраженно — соответственно на 15,5 мг/кг (22 %) и на 19,7 мг/кг (66 %). Причиной более существенного увеличения содержания подвижных форм кремния в дерново-подзолистой почве могла быть, с одной стороны, низкая почвенная буферность, которая не препятствует высвобождению в жидкую фазу растворенных соединений, с другой — средняя кислотность верхнего почвенного слоя, активно способствующая химической минерализации вещества мелиорантов и высвобождению в почвенный раствор их растворимых компонентов (1, 11).
Применение цеолита в мелиоративных дозах приводило не только к пополнению почвенного раствора подвижными соединениями кремния, но и к снижению кислотности почвы, а также к накоплению важнейших биогенных элементов — кальция и магния (табл. 2).
За три года эксперимента на фоне цеолитовой породы актуальная кислотность почвы статистически значимо (p < 0,05) снизилась более чем 1 ед., а обменная кислотность — почти на 0,5 ед. Такое кислотно-основное состояние почвенного раствора было обусловлено достоверным (p < 0,05) уменьшением гидролитической кислотности (на 0,33 мг-экв/100 г) за счет значительного (p < 0,05) увеличения содержания в почве обменных форм кальция (в 4,4 раза) и магния (в 10,8 раза), а также существенного сужения соотношения Ca/Mg в сторону последнего (46, 48). Эти факты, безусловно, имеют положительное значение не только для кислотного режима почвы, но и для ее гранулометрического состава, поскольку взаимодействие магния с органическим веществом активнее способствует образованию в почве Mg-гуматных микроагрегатов (1, 7).
На фоне сохранения содержания гумусовых веществ применение цеолита вызывало увеличение в почве количества подвижных соединений фосфора на 22-43 % и обменных соединений калия на 27-46 % в зависимости от дозы мелиоранта (p < 0,05).
Согласно современным исследованиям, соединения кремния необходимы культурным растениям как в питании (16-18), так и в обеспечении физиологической защиты от стрессовых факторов агроэкотопа (15, 30, 36). В связи с этим содержание кремния и его различных фракций в биомассе — значимые критерии при оценке реализации биологического потенциала агрофитоценоза и формирования адаптации (38, 44, 56).
Прежде всего нужно отметить, что в побочной части урожая растений всех видов в целом накапливалось больше соединений кремния (Siобщ.), чем в основной части, за исключением картофеля: у этой культуры содержание элемента в клубнях было выше, чем в ботве (табл. 3). В то же время применение цеолита в наименьшей степени способствовало повышению содержания кремния именно в фитомассе картофеля, статистически значимо (p < 0,05) увеличивая накопление Siобщ. в клубнях на 4-7 % и в ботве на 8-11 %, органически связанной формы (Siорг.) — соответственно на 17-26 и 30-44 %, растворимых минеральных форм (Siмин.) — на 14-18 и 16-19 % в зависимости от дозы породы.
В отношении остальных культур была выявлена повышенная эффективность в поглощении кремния при внесении цеолита. В частности, в зерновой части урожая озимой и яровой пшеницы содержание Siорг. увеличивалось соответственно на 22-78 и 122 %, озимой ржи — на 33-113 %, ячменя — на 95-214 % по отношению к контрольным значениям. В зерне гороха на фоне внесения в почву породы количество Siорг. увеличивалось в 4-7 раз (p < 0,05), что, вероятно, обусловлено его физиологическими особенностями: наряду со всеми злаковыми ячмень, а также горох и картофель относят к кремнефильным растениям (19, 21, 25).
Содержание в фитомассе растений минеральных растворимых форм кремния, представляющих собой мономеры ортокремниевой кислоты и метасиликаты, также увеличивалось при удобрении почвы цеолитом, причем в большей мере в соломистой части урожая, чем в зерне. Наилучшей и статистически обоснованной отзывчивостью в накоплении минеральных соединений кремния характеризовалось зерно озимой ржи и озимой пшеницы, ячменя и гороха: на фоне внесения 12 т/га породы содержание Siмин. увеличивалось соответственно на 180, 83, 100 и 320 % (p < 0,05).
Накопление органических и минеральных форм кремния в побочной части урожая также повышалось под действием высоких доз цеолита. В наибольшей степени количество Siiорг. увеличивалось в соломе озимых культур (на 68 %) и гороха (на 83 %), а содержание Siмин. — в соломе яровой пшеницы (на 36 %), озимой ржи (на 38 %) и гороха (на 42 %) (p < 0,05).
Содержание в фитомассе растений нерастворимой фракции кремниевых соединений (Siпм.), представленной поликремниевыми кислотами, аморфным кремнеземом и опаловыми микроагрегатами в фитолитах, в вариантах с применением цеолитовой породы, как правило, соответствовало контрольным значениям или статистически значимо (p < 0,05) уменьшалось. Это явление, несомненно, заслуживает отдельного изучения и имеет ценность как с точки зрения физиологии растений, так и агрономического качества урожая. Лишь в зерне ячменя, яровой пшеницы и гороха, а также в его соломе было выявлено некоторое превышение количества нерастворимых форм кремния вне зависимости от дозы цеолита.
Оценивая общее соотношение накопления органических и минеральных форм кремния в фитомассе растений, нужно подчеркнуть, что применение цеолита способствовало большему увеличению доли органически связанного кремния в соломе зерновых культур и ботве картофеля, чем в зерне и клубнях (исключение — культура гороха). Доля минеральных растворимых кремниевых соединений под действием цеолита повышалась в зерновой (клубневой) части урожая, за исключением ячменя. При этом в зависимости от дозы породы увеличение доли Siiорг. от общего количество кремния в фитомассе было более выражено и прослеживалось, как правило, во всех вариантах, а накопление Siмин. оказалось менее активным и проявлялось только в варианте Ц1. Эти закономерности свидетельствуют о постепенном связывании силикат-ионов органическими веществами клетки в течение вегетации растений (18, 21).
Анализируя урожайность растений под действием высоких доз цеолита (рис.), нужно отметить наличие весьма существенного положительного изменения показателей по всем культурам и в первую очередь у растения-кремнефила ячменя. Биомасса зерна этой культуры возрастала на 32 % при внесении в почву 12 т/га породы, а в варианте с минимальной дозой (3 т/га) показатель повышался на 17 % относительно контроля (p < 0,05). Примерно одинаковой отзывчивостью на внесение кремнийсодержащего материала в почву характеризовалась урожайность зерна озимой пшеницы в 2015 году и гороха посевного в 2017 году. Показатель повышался соответственно на 4 и 6 % в варианте с минимальной дозой породы и на 8 и 15 % (p < 0,05) — в варианте Ц3. Биомасса соломистой части урожая также увеличивалась на фоне высококремнистого материала, но в 1,5-2,0 раза слабее, чем основной части: в среднем по вариантам на 6 % у гороха и на 19 % (p < 0,05) — у ячменя относительно контроля. У озимой пшеницы биомасса соломы, напротив, активнее отзывалась при внесении в почву цеолита: в среднем по вариантам на 20 % (p < 0,05).
В целом по опытам необходимо отметить, что отзывчивость разных частей урожая при внесении породы отчасти зависела от культуры. Так, если в 2015 и 2016 годах статистически обоснованная эффективность действия цеолита на урожайность ботвы картофеля и соломы яровой пшеницы была примерно одинаковой (для картофеля соответственно от 13 и 16 % в варианте Ц1 до 35 и 40 % в варианте Ц3, для пшеницы — от 3 и 5 % в варианте Ц1 до 31 и 34 % в варианте Ц3), то в 2017 году при выращивании озимой ржи эффективность действия породы оказалась более выражена в отношении зерновой части урожая (в варианте Ц3 14 % достоверной прибавки в массе зерна против 6 % прибавки в массе соломы). В целом по зерновым культурам наилучшая и достоверная (p < 0,05) эффективность отмечалась при внесении в почву 6 т/га цеолита (Ц2), а по картофелю и яровой пшенице — 12 т/га (Ц3).
Изменение показателей качества основной продукции культурных растений служит не только критерием агрономической эффективности применения удобрений (1, 16), но также отражает состояние агробиогеоценоза и позволяет оценить реализацию агробиологического потенциала культуры или сорта в конкретных почвенно-климатических условиях выращивания (3, 5).
Мы установили, что содержание сырой клейковины достоверно (p < 0,05) возрастало в варианте Ц3 в зерне озимой пшеницы на 5 % и в вариантах Ц1, Ц2 и Ц3 в зерне яровой пшеницы соответственно на 9, 14 и 15 % (табл. 4). Наибольшее и статистически обоснованное (p < 0,05) накопление белка в основной части урожая гороха посевного было выявлено при внесении в почву 12 т/га породы (увеличение на 16 %), а в зерне ячменя — почти в равной степени при внесении 6 и 12 т/га (на 15-20 %).
Статистически значимое (p < 0,05) повышение содержания крахмала в клубнях картофеля и накопления в них витамина С было установлено в вариантах Ц2 и Ц3 — соответственно на 5-11 % по крахмалу и на 19-31 % по аскорбиновой кислоте. На фоне минимальной дозы высококремнистого материала (3 т/га) в основном прослеживались тенденции в оптимизации показателей качества товарной части урожая культур. По-види-мому, именно высокие концентрации моно- и поликремниевых кислот в почвенном растворе, которые могут быть обусловлены дозами мелиоранта в 6-12 т/га, создают оптимальный фон для питания и устойчивости агрофитоценоза, что выражается в реализации сорта (в повышении показателей качества) (7, 28, 56).
В нашей работе применение цеолита в высоких дозах достоверно (p < 0,05) способствовало оптимизации большинства рассмотренных показателей физико-химического состояния почвы и минерального питания культурных растений, в том числе за счет пополнения почвенного поглощающего комплекса обменными соединениями кальция и магния, а мобильного питательного фонда пахотного горизонта — подвижными соединениями фосфора, калия и кремния. В свою очередь, это повышало устойчивость агрофитоценоза к факторам окружающей среды, поскольку выражалось не только в увеличении общей продуктивности урожая, но и в улучшении показателей качества его основной части.
В ряде исследований других авторов применение кремнийсодержащих материалов схожим образом способствовало увеличению продуктивности культур. В частности, в работе Н.Г. Васильевой (7) использование цеолитсодержащего трепела в дозе 1,5 т/га на дерново-подзолистой почве приводило к увеличению урожайности ячменя на 0,8-2,4 ц/га в зависимости от года исследования, что составляло 6-12 % от контрольных значений. Эффективность влияния материала на продуктивность картофеля достигала 27,5-53,8 ц/га (35-39 % относительно контроля). Также в совместных исследованиях российских и китайских ученых (56) в условиях провинции Хунань (Китай) на рисовых почвах, сформированных на аллювиальных суглинках, достоверная (p < 0,05) прибавка урожайности зерна риса (Oryza sativa L.) от применения кремниевых удобрений составляла от 0,95 до 14,9 т/га. Эти удобрения представляли собой аморфный мелкодисперсный диоксид кремния, а также кремнийорганическое удобрение с высоким содержанием не только доступного для растений кремния, но и органического вещества. Полученные результаты подтверждают позитивное действие чистых кремниевых препаратов на продуктивность агрофитоценозов.
В то же время совместное применение высококремнистых материалов и полного минерального удобрения может оказывать более существенное влияние на продуктивность растений. Так, Б.П. Лобода с соавт. (41) изучали влияние цеолита Хотынецкого месторождения и NPK-удобрений на урожайность различных сортов картофеля в аналогичных с нашими почвенных условиях. В варианте с максимальной из изученных доз цеолита (1,2 т/га) на фоне полного минерального удобрения (N90P60K120) эффективность совместного действия удобрений варьировала от 14,3 т/га (47 %) до 22,9 т/га (68 %) по отношению к контролю в зависимости от сорта культуры и погодных условий года выращивания. Несмотря на относительно низкую дозу цеолита, его сочетание с макроудобрениями способствовало более существенному увеличению урожайности клубней культуры.
Таким образом, при внесении высоких доз цеолитовой породы соединения кремния активнее (p < 0,05) усваиваются сельскохозяйственными культурами из почвы. Этот физиологический процесс активизируется посредством пополнения почвенного раствора легкоподвижными формами не только кремния, но также кальция, магния и других элементов, необходимых для роста и развития растений. В условиях микрополевого опыта, заложенного на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве, применение цеолита способствовало повышению реализации агробиологического потенциала районированных сортов озимой ияровой пшеницы, озимой ржи, ячменя, гороха посевного и картофеля, статистически значимо (p < 0,05) увеличивая их урожайность и улучшая наиболее значимые качественные характеристики. Взаимодействие цеолитовой породы с почвой приводило к существенному и достоверному снижению ее кислотности, повышению содержания обменных соединений кальция и магния, а также основных биогенных элементов. Использование цеолита активировало усвоение растениями кремния из почвы и его аккумулирование в фитомассе в виде минеральных растворимых веществ и кремнийорганических компонентов. Установленные закономерности позволяют рассматривать цеолит как альтернативный поликомпонентный мелиоративный материал, обладающий положительным пролонгированным действием на систему почва—растение, и рекомендовать его к исследованию в производственных условиях на почвах подзолистого ряда.
1. Содержание подвижных соединений кремния в дерново-подзолистой легкосуглинистой почве при применении цеолита Хотынецкого месторождения в разных дозах (ООО «Элитхоз», д. Филипповское, Борской муниципальный р-н, Нижегородская обл.) |
|||||||
Вариант |
Содержания подвижных соединений кремния, мг/кг почвы |
В среднем за 3 года |
|||||
2015 год |
2016 год |
2017 год |
|||||
M±SD |
Сv, % |
M±SD |
Сv, % |
M±SD |
Сv, % |
||
Водорастворимые формы кремния |
|||||||
Контроль |
16±2 |
22 |
14±1 |
18 |
11±1 |
12 |
14 |
Ц1, 3 т/га |
22±1 |
8 |
25±2 |
14 |
20±1 |
12 |
22 |
Ц2, 6 т/га |
24±1 |
2 |
33±1 |
7 |
29±2 |
12 |
29 |
Ц3, 12 т/га |
29±1 |
6 |
40±1 |
7 |
34±2 |
13 |
34 |
Ff |
24,68 |
|
363,98 |
|
41,92 |
|
|
Кислоторастворимые формы кремния |
|||||||
Контроль |
213±9 |
8 |
201±4 |
4 |
206±5 |
5 |
207 |
Ц1, 3 т/га |
281±12 |
8 |
306±3 |
2 |
292±5 |
4 |
293 |
Ц2, 6 т/га |
330±21 |
13 |
399±7 |
4 |
376±7 |
4 |
368 |
Ц3, 12 т/га |
409±26 |
13 |
429±4 |
2 |
402±6 |
3 |
413 |
Ff |
15,56 |
|
371,65 |
|
330,94 |
|
|
Примечание. Ff — критерий Фишера. |
2. Основные показатели плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при применении цеолита Хотынецкого месторождения в разных дозах (ООО «Элитхоз», д. Филипповское, Борской муниципальный р-н, Нижегородская обл.) |
|||||||
Вариант |
Показатели плодородия почвы |
В среднем за 3 года |
|||||
2015 год |
2016 год |
2017 год |
|||||
M±SD |
Сv, % |
M±SD |
Сv, % |
M±SD |
Сv, % |
||
Актуальная кислотность (рНН2О), ед. |
|||||||
Контроль |
5,88±0,13 |
4 |
5,96±0,07 |
2 |
5,92±0,07 |
2 |
5,92 |
Ц1, 3 т/га |
6,54±0,10 |
3 |
6,66±0,12 |
4 |
6,71±0,09 |
3 |
6,64 |
Ц2, 6 т/га |
6,97±0,16 |
4 |
7,03±0,07 |
2 |
7,09±0,02 |
1 |
7,03 |
Ц3, 12 т/га |
6,93±0,05 |
1 |
6,99±0,12 |
3 |
7,04±0,06 |
2 |
6,99 |
Ff |
27,81 |
|
21,69 |
|
128,45 |
|
|
Обменная кислотность (рНKCl), ед. |
|||||||
Контроль |
4,81±0,04 |
2 |
4,90±0,05 |
2 |
4,86±0,09 |
4 |
4,86 |
Ц1, 3 т/га |
5,04±0,07 |
3 |
5,17±0,01 |
1 |
5,27±0,05 |
2 |
5,16 |
Ц2, 6 т/га |
5,21±0,14 |
5 |
5,31±0,02 |
1 |
5,49±0,11 |
4 |
5,34 |
Ц3, 12 т/га |
5,16±0,13 |
5 |
5,28±0,03 |
1 |
5,36±0,08 |
3 |
5,27 |
Ff |
2,65 |
|
43,76 |
|
10,18 |
|
|
Гидролитическая кислотность (НГ), мг-экв/100 г |
|||||||
Контроль |
2,84±0,02 |
1 |
2,75±0,02 |
2 |
2,82±0,02 |
2 |
2,80 |
Ц1, 3 т/га |
2,76±0,02 |
2 |
2,61±0,02 |
2 |
2,67±0,03 |
2 |
2,68 |
Ц2, 6 т/га |
2,60±0,03 |
2 |
2,49±0,03 |
3 |
2,55±0,02 |
2 |
2,55 |
Ц3, 12 т/га |
2,52±0,01 |
1 |
2,41±0,03 |
3 |
2,49±0,04 |
3 |
2,47 |
Ff |
55,16 |
|
24,43 |
|
27,51 |
|
|
Содержание обменных соединений кальция (Ca++), мг-экв/100 г |
|||||||
Контроль |
5,12±0,04 |
2 |
5,23±0,05 |
2 |
5,19±0,11 |
4 |
5,18 |
Ц1, 3 т/га |
6,43±0,05 |
1 |
8,56±0,05 |
1 |
9,11±0,12 |
2 |
8,03 |
Ц2, 6 т/га |
10,30±0,02 |
2 |
13,67±0,07 |
1 |
15,83±0,28 |
4 |
13,27 |
Ц3, 12 т/га |
18,04±0,03 |
1 |
23,89±0,13 |
2 |
26,60±0,14 |
1 |
22,84 |
Ff |
298,80 |
|
341,86 |
|
614,74 |
|
|
Содержание обменных соединений магния (Mg++), мг-экв/100 г |
|||||||
Контроль |
1,19±0,02 |
3 |
1,26±0,02 |
4 |
1,22±0,01 |
2 |
1,22 |
Ц1, 3 т/га |
3,18±0,02 |
1 |
4,49±0,05 |
2 |
3,20±0,04 |
3 |
3,62 |
Ц2, 6 т/га |
5,76±0,02 |
2 |
8,11±0,05 |
1 |
6,85±0,14 |
4 |
6,91 |
Ц3, 12 т/га |
10,92±0,08 |
2 |
15,33±0,10 |
1 |
13,31±0,05 |
1 |
13,18 |
Ff |
950,83 |
|
432,97 |
|
450,47 |
|
|
Содержание органического углерода (гумуса), % |
|||||||
Контроль |
1,21±0,01 |
2 |
1,24±0,01 |
2 |
1,22±0,01 |
2 |
1,22 |
Ц1, 3 т/га |
1,21±0,02 |
2 |
1,25±0,01 |
2 |
1,23±0,03 |
5 |
1,23 |
Ц2, 6 т/га |
1,22±0,01 |
1 |
1,26±0,02 |
3 |
1,24±0,02 |
4 |
1,24 |
Ц3, 12 т/га |
1,22±0,01 |
2 |
1,26±0,01 |
1 |
1,23±0,02 |
3 |
1,24 |
Ff |
0,44 |
|
0,96 |
|
0,11 |
|
|
Содержание подвижных соединений фосфора (Р2О5), мг/кг |
|||||||
Контроль |
90±2 |
5 |
86±1 |
3 |
81±2 |
6 |
86 |
Ц1, 3 т/га |
99±4 |
7 |
103±3 |
5 |
114±4 |
6 |
105 |
Ц2, 6 т/га |
117±2 |
3 |
122±3 |
4 |
131±3 |
4 |
123 |
Ц3, 12 т/га |
112±5 |
9 |
119±3 |
5 |
125±4 |
6 |
119 |
Ff |
19,20 |
|
41,91 |
|
194,91 |
|
|
Содержание обменных соединений калия (К2О), мг/кг |
|||||||
Контроль |
107±4 |
7 |
92±2 |
3 |
89±3 |
6 |
96 |
Ц1, 3 т/га |
118±5 |
8 |
121±2 |
3 |
126±2 |
4 |
122 |
Ц2, 6 т/га |
132±4 |
6 |
139±2 |
5 |
149±2 |
3 |
140 |
Ц3, 12 т/га |
130±6 |
9 |
133±2 |
4 |
143±2 |
4 |
135 |
Ff |
6,04 |
|
114,04 |
|
97,19 |
|
|
Примечание. Ff — критерий Фишера. |
3. Биоаккумуляция различных форм кремния у сортов сельскохозяйственных культур (ОЧ/ПЧ) при применении цеолита Хотынецкого месторождения в разных дозах (ООО «Элитхоз», д. Филипповское, Борской муниципальный р-н, Нижегородская обл.) |
||||||
Вариант |
Культура |
|||||
2015 год |
2016 год |
2017 год |
||||
озимая пшеница (Московская 39) |
картофель (Ред Скарлет) |
ячмень (Велес) |
яровая пшеница (Курская 2038) |
горох посевной (Чишминский 95) |
озимая рожь (Валдай) |
|
Общие соединения кремния (Siобщ.), % на абс. сухую массу |
||||||
Контроль |
0,23/1,18 |
3,16/1,67 |
0,41/1,53 |
0,19/1,03 |
0,08/0,90 |
0,29/1,42 |
Ц1, 3 т/га |
0,26/1,22 |
3,20/1,78 |
0,68/1,69 |
0,21/1,08 |
0,19/1,11 |
0,35/1,50 |
Ц2, 6 т/га |
0,29/1,30 |
3,29/1,81 |
0,89/1,75 |
0,29/1,20 |
0,26/1,17 |
0,41/1,58 |
Ц3, 12 т/га |
0,34/1,44 |
3,37/1,85 |
0,95/1,79 |
0,34/1,26 |
0,29/1,19 |
0,48/1,66 |
Органические соединения кремния (Siорг.), % на абс. сухую массу |
||||||
Контроль |
0,09/0,50 |
0,70/0,50 |
0,21/0,92 |
0,09/0,52 |
0,01/0,23 |
0,15/0,78 |
Ц1, 3 т/га |
0,11/0,59 |
0,74/0,59 |
0,41/1,28 |
0,11/0,59 |
0,04/0,32 |
0,20/1,02 |
Ц2, 6 т/га |
0,13/0,68 |
0,82/0,65 |
0,61/1,38 |
0,17/0,71 |
0,06/0,37 |
0,24/1,14 |
Ц3, 12 т/га |
0,16/0,84 |
0,88/0,72 |
0,66/1,47 |
0,20/0,81 |
0,07/0,42 |
0,32/1,31 |
Растворимые минеральные соединения кремния (Siмин.), % на абс. сухую массу |
||||||
Контроль |
0,06/0,20 |
1,30/0,32 |
0,13/0,26 |
0,04/0,11 |
0,05/0,19 |
0,05/0,16 |
Ц1, 3 т/га |
0,10/0,22 |
1,42/0,36 |
0,16/0,29 |
0,05/0,14 |
0,08/0,23 |
0,08/0,19 |
Ц2, 6 т/га |
0,11/0,24 |
1,48/0,37 |
0,20/0,30 |
0,05/0,14 |
0,15/0,25 |
0,13/0,20 |
Ц3, 12 т/га |
0,11/0,25 |
1,53/0,38 |
0,26/0,30 |
0,06/0,15 |
0,21/0,27 |
0,14/0,22 |
Нерастворимые полимерные соединения кремния (Siпм.), % на абс. сухую массу |
||||||
Контроль |
0,08/0,48 |
1,16/0,85 |
0,07/0,35 |
0,06/0,40 |
0,02/0,48 |
0,10/0,48 |
Ц1, 3 т/га |
0,05/0,41 |
1,04/0,83 |
0,11/0,12 |
0,05/0,35 |
0,07/0,56 |
0,07/0,29 |
Ц2, 6 т/га |
0,05/0,38 |
0,99/0,79 |
0,08/0,07 |
0,07/0,35 |
0,05/0,55 |
0,04/0,24 |
Ц3, 12 т/га |
0,07/0,35 |
0,96/0,75 |
0,03/0,02 |
0,08/0,30 |
0,01/0,50 |
0,02/0,13 |
Примечание. ОЧ/ПЧ — содержание кремния в основной (зерно, клубни) и побочной (солома, ботва) частях урожая сельскохозяйственных культур. SXсред. (%) по Siобщ. (ОЧ и ПЧ): озимая пшеница/картофель — 2 и 4/3 и 2 (2015 год); ячмень/яровая пшеница — 4 и 6/3 и 3 (2016 год); горох/озимая рожь — 4 и 4/6 и 8 (2017 год). SXсред. (%) по Siорг. (ОЧ и ПЧ): озимая пшеница/картофель — 3 и 5/6 и 7 (2015 год); ячмень/яровая пшеница — 8 и 5/4 и 8 (2016 год); горох/озимая рожь — 3 и 4/6 и 4 (2017 год). SXсред. (%) по Siмин. (ОЧ и ПЧ): озимая пшеница/картофель — 3 и 4/4 и 5 (2015 год); ячмень/яровая пшеница — 3 и 4/3 и 3 (2016 год); горох/озимая рожь — 3 и 4/3 и 4 (2017 год). SXсред. (%) по Siпм. (ОЧ и ПЧ): озимая пшеница/картофель 4 и 6/8 и 9 (2015 год); ячмень и яровая пшеница — 6 и 5/5 и 7 (2016 год); горох/озимая рожь — 5 и 8/6 и 8 (2017 год). |
4. Показатели качества основной части урожая сельскохозяйственных культур при применении цеолита Хотынецкого месторождения в разных дозах (M±SD; ООО «Элитхоз», д. Филипповское, Борской муниципальный р-н, Нижегородская обл., 2015-2017 годы) |
||||||
Вариант |
Клейковина, % |
Белок, % |
Крахмал, % |
Витамин С, мг% |
||
пшеница |
ячмень (Велес) |
горох посевной (Чишминский 95) |
картофель (Ред Скарлет) |
картофель (Ред Скарлет) |
||
озимая (Московская 39) |
яровая (Курская 2038) |
|||||
Контроль |
33,7±0,3 |
27,1±0,4 |
10,6±0,1 |
17,8±0,2 |
14,7±0,2 |
17,0±0,1 |
Ц1, 3 т/га |
34,0±0,1 |
29,4±0,2 |
11,9±0,2 |
18,9±0,3 |
15,0±0,2 |
19,6±0,1 |
Ц2, 6 т/га |
34,9±0,3 |
30,8±0,3 |
12,2±0,2 |
19,4±0,5 |
15,5±0,1 |
20,3±0,3 |
Ц3, 12 т/га |
35,3±0,2 |
31,1±0,2 |
12,7±0,1 |
20,6±0,3 |
16,3±0,3 |
22,2±0,4 |
НСР05 |
1,1 |
1,7 |
1,5 |
1,4 |
0,6 |
2,8 |
ЛИТЕРАТУРА
- Соколов О.А., Черников В.А., Шмырева Н.Я. Эколого-физиологическая оценка минерального питания растений. Известия ТСХА, 2016, 3: 5-17.
- Baldock J.A., Skjemstad J.O. Role of the soil matrix and minerals in protecting natural organic materials against biological attack. Organic Geochemistry, 2000, 31(7-8): 697-710 (doi: 10.1016/S0146-6380(00)00049-8).
- Усков И.Б., Якушев В.П., Чесноков Ю.В. Управление агробиологическими системами — физико-агрономические и генетико-селекционные аспекты (к 85-летию Агрофизического научно-исследовательского института). Сельскохозяйственная биология, 2017, 52(3): 429-436 (doi: 10.15389/agrobiology.2017.3.429rus).
- Arshad M.A., Martin S. Identifying critical limits for soil indicators in agroecosystems. Agriculture, Ecosystems and Environment, 2002, 88(2): 153-160 (doi: 10.1016/S0167-8809(01)00252-3).
- Михайленко И.М. Новые направления моделирования в сельскохозяйственной биологии. Агрофизика, 2011, 1(1): 44-53.
- Рыбась И.А. Повышение адаптивности в селекции зерновых культур (обзор). Сельскохозяйственная биология, 2016, 51(5): 617-626 (doi: 10.15389/agrobiology.2016.5.617rus).
- Васильева Н.Г. Оценка эффективности трепела как почвенного мелиоранта. Проблемы агрохимии и экологии, 2017, 3: 24-30.
- Harley A.D., Gilkes R.J. Factors influencing the release of plant nutrient elements from silicate rock powders: a geochemical overview. Nutrient Cycling in Agroecosystems, 2000, 56(1): 11-36 (doi: 10.1023/A:1009859309453).
- Matichenkov V.V., Wei X., Liu D., Bocharnikova E.A. Theory, practice and prospection of Si fertilizer. Agricultural Science Technology, 2013, 14(3): 498-502.
- Самсонова Н.Е. Роль кремния в формировании фосфатного режима дерново-подзолистых почв. Агрохимия, 2005, 8: 11-18.
- Agafonov E.V., Khovanskii M.V. Effect of bentonite on the fertility of an ordinary chernozem. Eurasian Soil Science, 2014, 47(5): 478-482 (doi: 10.1134/S1064229314050020).
- Cornelis J.T., Delvaux B., Georg R.B., Lucas Y., Ranger J., Opfergelt S. Tracing the origin of dissolved silicon transferred from various soil—plant systems towards rivers: a review. Biogeosciences, 2011, 8(1): 89-112 (doi: 10.5194/bg-8-89-2011).
- Медведев С.С. Физиология растений. СПб, 2015.
- Epstein E. Silicon: its manifold roles in plants. Annals of Applied Biology, 2009, 155(2): 155-160 (doi: 10.1111/j.1744-7348.2009.00343.x).
- Liang Y., Sun W., Zhu Y-G., Christie P. Mechanisms of silicon-mediated alleviation of abiotic stresses in higher plants: a review. Environmental Pollution, 2007, 147(2): 422-428 (doi: 10.1016/j.envpol.2006.06.008).
- Самсонова Н.Е. Кремний в растительных и животных организмах. Агрохимия, 2019, 1: 86-96 (doi: 10.1134/S0002188119010071).
- Artyszak A. Effect of silicon fertilization on crop yield quantity and quality — a literature review in Europe. Plants, 2018, 7(54): 1-17 (doi: 10.3390/plants7030054).
- Tubana B.S., Babu T., Datnoff L.E. A review of silicon in soils and plants and its role in US agriculture: history and future perspectives. Soil Science, 2016, 181(9/10): 393-411 (doi: 10.1097/SS.0000000000000179).
- Матыченков В.В. Роль подвижных соединений кремния в растениях и в системе почва-растение. Докт. дис. Пущино, 2008.
- Hodson M.J., White P.J., Mead A., Broadley M.R. Phylogenetic variation in the silicon composition of plants. Annals of Botany, 2005, 96: 1027-1046 (doi: 10.1093/aob/mci255).
- Колесников М.П. Формы кремния в растениях. Успехи биологической химии, 2001, 41: 301-322.
- Ma J.F., Yamaji N. Silicon uptake and accumulation in higher plants. TrendsinPlantScience, 2006, 11(8): 392-397 (doi: 10.1016/j.tplants.2006.06.007).
- Козлов Ю.В. Эффективность соединений кремния при возделывании зерновых культур в условиях Смоленской области. Автореф. канд. дис. М., 2010.
- Панова Г.Г., Аникина Л.М., Канаш Е.В., Удалова О.Р., Шибанов Д.В. Кремнийсодержащие хелатные микроудобрения в повышении устойчивости растений к действию стрессовых факторов. Агрофизика, 2012, 3(7): 31-40.
- Biel K.Y., Matichenkov V.V., Fomina I.R. Protective role of silicon in living systems. In: Functional foods for chronic diseases. Advances in the development of functional foods. Vol. 3 /D.M. Martirosyan (ed.). D&A lnc., Richardson, 2008: 208-231.
- Капранов В.Н. Влияние кремния на структуру, прочность и урожайность озимой тритикале. Агрохимический вестник, 2008, 2: 32-34.
- Mitani-Ueno N., Yamaji N., Ma J.F. Silicon efflux transporters isolated from two pumpkin cultivars сontrasting in Si uptake. Plant Signaling & Behavior, 2011, 6(7): 991-994 (doi: 10.4161/psb.6.7.15462).
- Курносова Т.Л., Осипова Л.В., Верниченко И.В., Быковская И.А., Яковлев П.А. Формирование продуктивности растений пшеницы (Triticum aestivum L.) и тритикале (´Triticosecale Wittm. & A. Camus) на фоне предпосевной обработки семян селеном, кремнием и цинком в условиях окислительного стресса, вызванного засухой. Проблемы агрохимии и экологии, 2017, 3: 13-23.
- Gong H.J., Chen K.M., Zhao Z.G., Chen G.C., Zhou W.J. Effect of silicon on defense of wheat against oxidative stress under drought at different development stages. Biologia Plantarum, 2008, 52(3): 592-596.
- Tale Ahmad S., Haddad R. Study of silicon effects on antioxidant enzyme activities and osmotic adjustment of wheat under drought stress. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding, 2011, 47(1): 17-27.
- Ma J.F. Silicon transporters in higher plants. In: MIPs and their role in the exchange of metalloids. Advances in experimental medicine and biology, vol. 679 /T.P. Jahn, G.P. Bienert (eds.). Springer, New York, NY, 2010: 99-109 (doi: 10.1007/978-1-4419-6315-4_8).
- Акимова С.В., Раджабов А.К., Бухтин Д.А., Трофимова М.С. Влияние биологически активных веществ кремнийорганической природы на укореняемость и дальнейшее развитие одревесневших и зеленых черенков винограда межвидового происхождения. Известия ТСХА, 2015, 4: 36-48.
- Зейслер Н.А. Влияние силатранов на прорастание семян хлебных злаков. Интеллектуальный потенциал XXI: ступени познания, 2016, 31: 6-10.
- Hernandez-Apaolaza L. Can silicon partially alleviate micronutrient deficiency in plants? A review. Planta, 2014, 240(3): 447-458 (doi: 10.1007/s00425-014-2119-x).
- Самсонова Н.Е., Капустина М.В., Зайцева З.Ф. Влияние соединений кремния и минеральных удобрений на урожайность яровых зерновых культур и содержание в них антиоксидантных ферментов. Агрохимия, 2013, 10: 66-74.
- Pirzad A., Mohammadzadeh S. Zeolite use efficiency variation under water deficit stress in grass pea and lentil. ЖурналСибирскогофедеральногоуниверситета. Серия: Биология, 2016, 9(3): 291-303 (doi: 10.17516/1997-1389-2016-9-3-291-303).
- Wang X., Ou-yang C., Fan Z., Gao S., Chen F., Tang L. Effects of exogenous silicon on seed germination and antioxidant enzyme activities of Momordica charantia under salt stress. Journal of Animal & Plant Sciences, 2010, 6: 700-708.
- Пашкевич Е.Б., Кирюшин Е.П. Роль кремния в питании растений и в защите сельскохозяйственных культур от фитопатогенов. Проблемы агрохимии и экологии, 2008, 2: 52-57.
- Fauteux F., Rémus-Borel W., Menzies J.G., Bélanger R. Silicon and plant disease resistance against pathogenic fungi. FEMS Microbiology Letters, 2005, 249(1): 1-6 (doi: 10.1016/j.femsle.2005.06.034 ).
- Mitani N., Yamaji N., Ma J.F. Identification of maize silicon influx transporters. Plant and Cell Physiology, 2009, 50: 5-12 (doi: 10.1093/pcp/pcn110).
- Лобода Б.П., Багдасаров В.Р., Фицуро Д.Д. Влияние удобрения на основе цеолитсодержащих трепелов Хотынецкого месторождения на урожайность и качество картофеля. Агрохимия, 2014, 3: 28-35.
- Chimney M.J., Wan Y., Matichenkov V.V., Calvert D.V. Minimizing phosphorus release from newly flooded organic soils amended with calcium silicate slag: a pilot study. Wetlands Ecology and Management, 2007, 15(5): 385-390 (doi: 10.1007/s11273-007-9037-7).
- Ma J., Tamai K., Yamaji N., Mitani N., Konishi S., Katsuhara M., Ishiguro M., Murata Y., Yano M. A silicon transporter in rice. Nature, 2006, 440: 688-691 (doi: 10.1038/nature04590).
- Perry C.C., Keeling-Tucker T. Biosilicification: the role of the organic matrix in structure control. J. Biol. Inorg. Chem., 2000, 5: 537-550 (doi: 10.1007/s007750000130).
- Bocharnikova E.A., Matichenkov V.V. Influence of plant association on the silicon cycle in the soil-plant system. Applied Ecology and Environmental Research, 2012, 10(4): 547-560 (doi: 10.15666/aeer/1004_547560).
- Сычев В.Г., Аканова Н.А. Современные проблемы и перспективы химической мелиорации кислых почв. Плодородие, 2019, 1(106): 3-7 (doi: 10.25680/S19948603.2019.106.01).
- Кузьменко Н.Н. Влияние известкования на показатели плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Агрохимия, 2019, 10: 35-38 (doi: 10.1134/S0002188119100090).
- Окорков В.В. К теории химической мелиорации кислых почв. Агрохимия, 2019, 9: 3-17 (doi: 10.1134/S0002188119090096).
- Шабина И.С., Вилков В.С., Кузнецова Л.П. Характеристики основных сортов сельскохозяйственных культур, рекомендованных для возделывания в Волго-Вятском регионе. Нижний Новгород, 2010.
- Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М., 2011.
- Кусова Н.В., Степанова Л.П. Кипящие камни (цеолиты). Орел, 2005.
- Минеев В.Г. Практикум по агрохимии. М., 2001.
- ФР.1.31.2011.09380. Продукты пищевые и сырье продовольственное. Методика измерений массовой доли витамина С флуориметрическим методом на анализаторе жидкости «Флюорат-02» (М 04-07-2010). СПб, 2010.
- Матыченков И.В., Хомяков Д.М., Пахненко Е.П., Бочарникова Е.А., Матыченков В.В. Подвижные кремниевые соединения в системе почва—растение и методы их определения. Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение, 2016, 3: 37-46.
- Мамонтов В.Г., Гладков А.А. Практикум по химии почв. М., 2015.
- Дан-дан З., Пенг-бо З., Бочарникова Е.А., Матыченков В.В., Хомяков Д.М., Пахненко Е.П. Оценка объемов связывания углерода корнями риса под влиянием кремниевых удобрений. Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение, 2019, 3: 17-22.