Взаимное влияние кремниевых, фосфорных и азотных удобрений в системе почва-растение, страница 5

Большая их часть не содержитполлютантов и канцерогенов (Черепанов и др., 1994). Обычно в их состав входят оксидыкремния, алюминия, кальция и другие экологически безопасные соединения (Сулейманов, 1988;Тавровская, 1992). Высокое содержание диоксида кремния и большая дисперсность некоторыхотходов дают возможность использовать их в качестве кремниевых удобрений.

Первый патент наприменение отходов доменного производства в сельском хозяйстве был выдан в США еще в 1881году (Zippicotte, Zippicotte, 1881).Чаще всего в качестве кремнийсодержащих мелиорантов применяют шлаки чернойметаллургии, поскольку проблема их утилизации стоит наиболее остро. При производстве 1-ойтонны чугуна получают 0, 9 т шлака (Клечковский, Владимиров, 1934). Ежегодно только в Россиичерная металлургия дает 71 млн. тонн шлаков (Черепанов и др., 1994). Как было показано, из них23 млн.

тонн, то есть 32%, могут быть использованы в качестве экологически безопасныхкремниевых удобрений (Тавровская, 1992).Отход алюминиевой промышленности - бентонитовый шлам - также может бытьиспользован в качестве кремниевого удобрения (Дзикович и др., 1993). Проведенныеисследования показали высокую эффективность шлаков заводов цветных металлов (Матыченков,1990; Matichenkov, 1994; Матыченков, Бочарникова, 2003; Ma, Takahashi, 2002; Savant et al., 1997).24В практике сельского хозяйства шлаки активно применяют в России (Трейман, 2011),США (Anderson, 1991; Snyder et al., 1986), Японии (Takahashi, Nonaka, 1986), Китае (Li et al., 2011;HaiRong et al., 2009). Это объясняется не только высокой эффективностью данных отходов вкачестве кремниевых удобрений, но и возможностью их использования в качестве источникафосфора (Сулейманов, 1988; Матыченков, 2008)В настоящее время предприятия, производящие отходы, вынуждены платить за ихскладирование и хранение, поэтому они заинтересованы во вторичном использованиимноготоннажных отходов.

Основным требованием к использованию отходов в сельскомхозяйстве является их полная экологическая безопасность.1.7 Влияние кремниевых удобрений на рост растений и их взаимодействие с питательнымиэлементами.Особенность кремниевых удобрений заключается в их многофункциональности.Различают два типа воздействия кремниевых удобрений на урожайность сельскохозяйственныхрастений: прямое влияние на растения и опосредованное - через почву или почвенное плодородие(Васильева, 1988; Рочев, 1988; Kawaguchi, 1977; Lee et al., 1981; Ma, Takahashi, 1991; Suntheim,1986).Прямое влияние кремниевых удобрений на растения.Наиболее изученным прямым действием кремниевых удобрений на сельскохозяйственныерастения является повышение устойчивости растений к биогенным и абиогенным стрессам.Работы по изучению влияния кремниевых удобрений на защитные свойства растений былиначаты в 1934 году B.Germar.

Упрочнение кремне-целлюлозной мембраны при использованиикремниевых удобрений является одним из важнейших механизмов повышения сопротивляемостирастений к внешним неблагоприятным факторам: болезням, насекомым-вредителям, засухе,ветрам и т.д.

Большой объем экспериментального материала по данному вопросу, полученногодля самых разнообразных растений, позволяет говорить об универсальности данного механизма(табл. 2, 3). Предполагают, что основная защитная роль при этом принадлежит кремнезему,который аккумулируется в эпидермальных тканях (Алешин, Авакян, 1978, 1984, 1985; Aлешин идр., 1985, 1987) и внешних волосках на листовых пластинах (Hodson, Sangster, 1988, 1989). Напрактике наиболее эффективным средством защиты растений от болезней и вредителей являетсясовместное использование кремниевых препаратов и ядохимикатов (Datnoff et al., 1990, 1991,1992, 1997).25Показано, что внесение кремниевых удобрений обеспечивает повышение содержаниясахара в сахарной свекле (Либих, 1864; Клечковский, Владимиров, 1934; Куликова и др., 2007) исахарном тростнике (Ande et al., 2002; Ayres, 1966; Fox et.

аl., 1967 b). Кроме того, кремниевыеудобрения способствуют повышению содержания витаминов в плодах растений (Воронков,Кузнецов, 1983; Кцоева, Ермолаев, 1990; Ma, Takahashi, 2002).Использование кремниевых удобрений на цитрусовых ускоряло рост деревьев на 30-80%и созревание плодов на 2-4 недели, а также увеличивало количество плодов (Тарановская, 1939a;Бочарникова, Матыченков, 2007). Причем скорость роста и число побегов увеличивались как умолодых, так и у взрослых растений после внесения кремниевых удобрений (Тарановская, 1939б).Было показано, что кремниевые удобрения повышают морозоустойчивость лимонов(Тарановская, 1940) и жизнеспособность молодых сосен (Emadian, Newton, 1989).Несмотрянаимеющийсяобширныйэкспериментальныйматериал,механизмывоздействия Si на растения изучены крайне слабо.

Существует мнение о том, что Si способенстимулировать естественные защитные реакции растений на различные стрессы, тем самымпринимая активное участие в метаболизме растений (Пашкевич, Кирюшин, 2008; Belanger et. al.,1995; Belanger, 2002; Ma, Takahashi, 2002).Таким образом, основной функцией Si в растении можно считать повышение устойчивостик неблагоприятным условиям, выражающееся в утолщении эпидермальных тканей (механическаязащита), ускорении роста и усилении корневой системы (физиологическая защита) и увеличенииустойчивости к абиотическим стрессам (биохимическая защита). Разнообразие испытуемыхрастений свидетельствует об универсальности данных механизмов как для Si аккумулятивных,так и для Si не аккумулятивных растений.26Таблица 2.

Примеры повышения устойчивости растений к биогенным стрессам прииспользовании кремниевых удобрений.РастениеСтресс-Насекомое-вредительСсылкафакторРисStem borerNephotettix bip nctatus cinticepsDjamin, Pathak, 1967;Ota et al., 1957; Yoshidaet al, 1969;Yoshida,1975; Panda et al., 1975;Sawant et al., 1994Maxwell et al., 1972Sogetella furciferaSalim, Saxena, 1992Chilo suppresalisScirpophoga incertulasРисGreenleafhopperРисWhate-backplanthopperРисLeaf spider* Tetranychus spp.Yoshida, 1975РисMites*-Tanaka, Park, 1966Deroceras reticulatumWadham, Parry, 1981Chilo zacconiusUkwungwu, 1984РисРисLepidopteran (pyralidae)СоргоRoot striga, Scrophu lariaceaeHodson, Sangster, 1989ahgiospermgenusЯчменьОгурцыИтальянскаяPowderyErysiphe graminis DC. F.

Sp. Hordei Jiang et al., 1989mildewEm. MarchalParasiticSphaerotheca fuliginea (Schlech.: Fr.) Menzies et al., 1991 afitnessPollacciStem borerOscinella frutMoore, 1984рожьВиноградРастрескиваSang-Young, et al, 1996ние плодов**- не инфекционная болезнь27Таблица 3. Примеры повышения устойчивости растений к болезням при использованиикремниевых удобрений.РастениеБолезньВозбудительСсылкаЯчменьPowdery mildewErysiphe graminisОгурцыRood diseasePythium aphanidermatum Cherif, et al, 1994ОгурцыRood diseasePythium ultimumCherif, Belanger, 1992ОгурцыStem rottingPenicillium oxalicumO’Neill, 1991ОгурцыStem lesionsBotrytis cineriaO’Neill, 1991Огурцы,дыниPowdery mildewSphaerotheca fuligineaMenzies et al.,1991a, 1991b; Belanger etal., 1995; Adatia, Besford, 1986ВиноградPowdery mildewOidium tuckeriGrundnofer, 1994ВиноградPowdery mildewUncinula necatorBowen, et al., 1992РисBlast fungusPiricuularia oryzaeVolk, 1958РисBrown leaf spotHelminthosporiumoryzaeHegazi, et al., 1993РисBrown spot (Husk Cochiobolus miyabeanus Takahashi, 1967; Ohata et al., 1972;discoloration)Yamauchi, Winslow, 1987; Datnoff et(Bipolaris oryzae)al., 1991, 1992; Lee et al., 1981; Nanda,Pyricularia oryzaeGangopadhyay, 1984РисGrain discolorationBipolaris,Fusarium, Yamauchi, Winslow, 1987; Winslow,Epicoccum ets1992; Correa-Victoria et al., 1994РисLeaf and neck blastMagnaportha griseaPyricularia grisea(Pyricularia oryzae)Алешин и др., 1987; Volk et al., 1958;Kozaka, 1965; Kim et al, 1986; Kim,Lee, 1982; Yamauchi, Winslow, 1987;Datnoff et al., 1991, 1992; OsunaCanizales et al., 1991; Winslow, 1992;Correa-Victoria et al., 1994; Kumbhar etal., 1995РисLeaf scaldGerlachia oryzaeElawad, Green, 1979; Yanauchi,Winslow, 1987; Winslow, 1992; CorreaVictoria et al., 1994РисSheath blightThanatephorus cucmerisElawad, Green, 1979; Datnoff et al.,1990; Kunoh,1990(Rhizoctonia solani)Carver et al., 1987; Leusch, Buchenaner,1989; Jiang et al., 198928Таблица 3 (продолжение).РастениеБолезньВозбудительСсылкаРисSheath blightCorticum saskii (Shiriai)Mathai, et al., 1978РисStem rotMagnaporthe salvaniiElawad, Green, 1979(sclerotium oryzae)РисFibrobacter succinogenes S85 Boe et al., 1997Дикий рисFungal brown spot Bipolaris oryzaeMalvick, Percich, 1993Leaf freckle-Fox et al., 1967aSugarcane RustPuccinia melanocephala H.

Dean, Todd, 1979(Zizaniapalustris)СахарныйтростникСахарныйтростникСахарныйSyd & P. Syd.Sugarcane ringspot Leptosphaeria sacchari Breda Raid et at., 1991тростникde HannПомидорыFungy infectionSphaerotheca fuligineaAdatia, Besford, 1986ПшеницаPowdery mildewSeptoria nodorumLeusch, Buchenaner, 1989КабачкиPowdery mildewErysiphe cichoracearumMenzies et al.,1991 bВзаимодействие с фосфоромНаибольшее число исследований по влиянию кремниевых удобрений на плодородие почвпосвящено их воздействию на фосфаты.