Взаимное влияние кремниевых, фосфорных и азотных удобрений в системе почва-растение, страница 7

Внесение растворимых соединенийкремния повышало обеспеченность растений железом и марганцом (Verma, Minhas, 1989).При взаимодействии растворимых кремниевых соединений с выветрелыми породами,представленными гетитами, происходит образование кремниевых пленок и мостиков, состоящихиз кремнезема, между почвенными частицами, что повышает оструктуренность почвы иоптимизирует водно-воздушные свойства (Marsan & Torrent, 1989).Степень и направленность действия кремниевых соединений на физические свойства почвзависит как от свойств почв, так и от вида кремниевого удобрения.

H. Munk (1982) сообщает обулучшении физических свойств почвы при дозе кремнезема 200-800 кг/ га в год.Поликремниевые кислоты способны связывать почвенные частицы (Швейкина, 1986;Швейкина и Рочев, 1979). Улучшение структуры осуществляется за счет образования кремниевыхмостиков между частицами ила (Norton et al., 1984). При этом повышаются агрегированность,влагоемкость, емкость обмена и буферность легких почв.33Одной из актуальных проблем является водная эрозия. Опасность эрозии легких почвзависит от их гранулометрического состава (Miller, Baharuddin, 1986). Увеличивая инфильтрациюпочвы путем коагуляции коллоидов можно снизить опасность водной эрозии.

Внесение в почвуразличных шлаков повышало их инфильтрацию в 1,5 - 2,5 раза, что приводило к снижению темповэрозии (Norton, 1995). Исследования, проведенные с древесной золой на Alfisol, Oxisol, Ultisol иVertisol, также показали возможность увеличения инфильтрации и уменьшения потерь за счетводной эрозии (Reichert et al., 1994; Reichert & Norton, 1994). При совместном внесениикремниевых удобрений с оксидом кальция на песчаных почвах происходило скрепление песчинок(Mays, Anaele, 1993).

Этот процесс можно использовать при борьбе с ветровой эрозией и длязакрепления песков.Взаимодействие с органическим веществомИзвестно, что аморфный кремнезем повышает устойчивость гумусовых соединений(Гедройц, 1955; Фотиев, 1971). Рядом исследователей было доказано, что кремниевые соединенияускоряют гумификацию органических отходов промышленности, остатков растений, навоза,куриного помета (Telysheva, Shulga, 1995; Isao, 1987). При этом уменьшается агрессивностьорганического вещества по отношению к растениям, что дало возможность разработатьэффективные кремний-органические удобрения.

По-видимому, кремниевая составляющая этихудобрений активизирует микробиологическое деструктурирование органической части. Крометого, кремниевые соединения могут играть роль катализатора при формировании специфическогоорганического вещества почв (Высоцкий и Поляков, 1959; Стрелко и др., 1963; Патрикеев и др.,1962).Важные результаты были получены при длительном компостировании различных гуматови кремниевых соединений с грунтами.

При внесении этих препаратов в почву или грунтывозможно образование минералов типа монтмориллонита (Ковда, Трубин, 1977; Lou, Huang,1988).34Глава 2Объекты и методы исследований2.1 Объекты исследованияУдобренияВ качестве источника активного кремния в лабораторных, вегетационных и полевыхисследованиях были использованы следующие соединения:1.аморфный диоксид кремния с площадью поверхности 30 м2/г или 300 м2/г производстваРоссии (аэросил марки А-30 или А-300, ЧДА);2.диатомит Инзенского меторождения Ульяновской области, (компания «Diamix»,http://www.diamix.ru). На рисунке 14 представлены фотографии диатомита, выполненные наэлектронном микроскопе JSM-6380la;3.концентрированный раствор монокремниевой кислоты (20% Si), (TerrаTech Corp.,Майами, США);4.Препараты фирмы Аккор (г. Орехово-Зуево, Московская обл.), представляют собойкварцевый песок, активированный коллоидным кремнием различной концентрации.Свойства кремний-содержащих препаратов представлены в таблице 4.Таблица 4.

Некоторые свойства кремниевых препаратов.МатериалpHCaOMgOFe2O3Р2О5Al2O3SiO2(H2O)--------------------------- % ---------------------------------Монокремниеваякислота6,8-7,20Диатомит(Куликова, 2012)6-74,38Препарат Аккор 17,5Препарат Аккор 27,700000,001-0,011,283,00,254,682,74,11,22,80,254,484,24,01,22,70,254,485,335ДиатомитПрепарат АккорРисунок 14. Изображение диатомитов Инзенского месторождения и пррепаратов Аккор,полученных в сканирующем электронном микроскопе Jeol JSM 6380la (режим вторичныхэлектронов).Для характеристики твердых кремниевых удобрений (диатомита и препаратов Аккор)использовали следующую методику (Бочарникова и др., 2011).

Эффективность потенциальныхкремниевых удобрений оценивали по содержанию активного кремния, рассчитываемому поформуле:АctSi = 10 х (АclSi1день + АclSi4день) + PtnSi,где АctSi - активный кремний,АclSi - актуальный кремний (водорастворимый), PtnSi -потенциальный кремний (кислоторастворимый).36Содержание водорастворимого кремния определяли в вытяжке из 6 г материала в 30 млбидистиллированной воды после экстракции в течение 24 часов или 4 суток. Содержаниекислоторастворимого кремния определяли в вытяжке из 2 г материала в 20 мл 0,1 н HCl послеэкстракции в течение 24 часов. Характеристика кремниевых препаратов представлена в таблице5.Таблица 5.

Сравнительная характеристика используемых твердых кремний-содержащихсоединений по критерию доступного для растений кремния (мг/кг Si).Кремнийсодержащие материалыКварцевый песокАморфный диоксидкремния А30Диатомит ИнзенскогоместорожденияПрепарат Аккор 1Водорастворимый кремний1 сутки4 суткиАктуальныйкремний2,52,5Кислоторастворимый кремнийАктивныйкремний13,063215,7356,3453,66173,645,482,31315,62592,6440510240011900Препарат Аккор 2520630284514345НСР051,51,515,5В качестве традиционных минеральных удобрений использовали следующие соединения:1) Комплексное минеральное удобрение аммофоска с содержанием азота – 16%, фосфора –16% и калия – 16%.При изучении возможности активации фосфорных удобрений использовали фосфатыместорождения Hahatoe (юг Тоголезской Республики) (рис.

15, 16).37Рисунок 15. Схема расположения месторождения фосфатов в Тоголезской республики.Рисунок 16. Месторождение Hahatoe (юг Тоголезской республики), 2011 годПочвы и грунтыВ работе были использованы следующие почвы и грунты.Промытый кварцевый песок использовали как субстрат с критически низким содержаниемактивных форм кремния. Содержание монокремниевой кислоты составляло 2 - 4 мг Si/кг,38поликремниевой кислоты - 0,2-0,3 мг Si/кг, потенциального Si – 35-40 мг/кг. Надосадочнаяжидкость в системе вода (бидистиллят): промытый песок имела рН=6,8-7,1. Содержаниеостальныхсоединений,помимокристаллическогокварцаразмером1,5-3мм,былонезначительным.Дерновая-среднеподзолистая среднесуглинистая на покровном суглинке и дерноваясреднеподзолистая окультуренная среднесуглинистая на покровном суглинке.

Обе почвырасположены на территории АБС Чашниково. Нативная почва имела следующееморфологическое строение.Ад (0-9 см) – дерновый горизонт, темно-бурый, свежий, много корней, граница ровная, переходрезкий.А (9-21 см) – гумусовый горизонт, буро-серый, свежий, средний суглинок, структура мелковатонеясно-комковатая, встречаются корни деревьев, граница неровная, переход постепенный.Е (21-30 см) – белесовато-серый с буроватым оттенком, средний суглинок, пылеватый, структурапластинчатая, встречаются корни деревьев, граница неровная, переход ясный.ЕВ (30-50 см) – неоднородно окрашенный, от серо-бурого до красновато-бурого, влажный,структура от пластинчатой до неясно-комковатой, гранулометрический состав от среднегодо тяжелого суглинка, отдельные корни, граница неровная, переход постепенный.В (50-70 см) – неоднородно окрашенный, красно-бурый, мокрый, с пятнами оглеения, плотный,тяжелый суглинок, редкие корни деревьев.Пахотная почва имела следующее морфологическое строение.Апах (0-22 см) – пахотный горизонт, серый, свежий, средний суглинок, структура мелковатокомковая, много корней, граница ровная, переход резкий.А (22-30 см) - белесовато-серый, свежий, средний суглинок, пылеватый, структура неясная,редкие корни, уплотненный, граница неровная, переход ясный.АВ (30-60 см) – неоднородно окрашенный, от серого до красновато-бурого, свежий, структура отнеясной до неясно-комковатой, гранулометрический состав от среднего до тяжелогосуглинка.Серая лесная почва под различными растительными ассоциациями была расположена в 3 км кзападу от г.

Пущино Московской области на третьей террасе р. Ока.А0 (0-2 см) - подстилка, представленная разложившимся растительным опадом.39А1 (2-30 см) - гумусовый горизонт, темно-серый, сырой, комковато-пылеватый средний суглинок,рыхлый, много корней, уплотненный, переход постепенный, граница волнистая.А2В (30-50 см) - переходный горизонт, серо-бурый, неоднородный, сырой, уплотненный,комковато-ореховатая структура, средний суглинок, мало корней, переход постепенный,граница ровная.В (50-90 см) - иллювиальный горизонт, бурый, неоднородный, ореховато-призматическаяструктура, тяжелый суглинок, плотный, мало корней.Чернозем карбонатный целинный, Ульяновская область, в 10 км на юг от с.

Радищево.А (0-40 см) -Темно-бурый; зернистый; в нижней части профиля карбонатная плесень; переходпостепенный, слабоуплотненный; суглинистый.В1 (40-50 см) – Бурый, комковатый; карбонатная плесень и мицелий; переход постепенный;уплотненный; по всему профилю червоточины, копролиты, кротовины, суглинистый.В2 (50-70 см) – Буровато-серый (белесоватый от карбонатной плесени), комковатый; обилиекарбонатныхновообразований;кротовины;переходпостепенный;слабоуплотненный;суглинистый.ВС (70-100 см) – Грязно-желтый, бесструктурный; обилие карбонатных новообразований;слабоуплотненный; суглинистый.С (100-150 см) – Желто-бурый, карбонатные мицелий и плесень; суглинистыйТропическая железистая почва, Республика Того, 50 км на север от г.