References

soil

Почвоведение и агрохимия

Soil Science and Agrochemistry

0130-8475

Институт почвоведения и агрохимии

10.47612/0130-8475-2022-1(68)-219-234

soil-832

Research Article

2. ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ И ПРИМЕНЕНИЕ УДОБРЕНИЙ

2. SOIL FERTILITY AND FERTILIZATION

Перспективы использования кремниевых препаратов в сельском хозяйстве (обзор научной литературы)

Prospects for the use of silicon preparations in agriculture (review of scientific literature)

Матыченков

В. В.

Matichenkov

V. V.

г. Пущино

Бочарникова

Е. А.

Bocharnikova

E. A.

г. Пущино

Пироговская

Г. В.

Pirogovskaja

G. V.

г. Минск

Ермолович

И. Е.

Ермолович

И. Е.

г. Минск

Институт фундаментальных проблем биологииRussian FederationИнститут почвоведения и агрохимииBelarus

2022

05082022

01219234

2022

Матыченков В.В., Бочарникова Е.А., Пироговская Г.В., Ермолович И.Е.

Matichenkov V.V., Bocharnikova E.A., Pirogovskaja G.V., Ермолович И.Е.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://soil.belal.by/jour/article/view/832

В статье приводятся обзор научной литературы по использованию кремнийсодержащих препаратов в сельском хозяйстве, включающий: краткую историю использования этих препаратов в сельском хозяйстве, влияние кремния на растения, плодородие почв, кремниевый статус почв. Приводятся типы кремниевых препаратов, сделаны выводы по обзору научной литературы.

The article provides a review of the scientific literature on the use of silicon-containing preparations in agriculture, including: a brief history of the use of silicon-containing preparations in agriculture, the effect of silicon on plants, soil fertility, silicon status of soils. The types of silicon preparations are given, conclusions are drawn from the review of scientific literature.

Работа выполнена: – при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, темы № 117030110139-9 и 121040800103–6; – в рамках ГПНИ (РБ) «Сельскохозяйственные технологии и продовольственная безопасность», подпрограмме «Плодородие почв и защита растений», заданию 1.2.6 «Изучение миграции и трансформации кремния в дерново-подзолистых почвах разного гранулометрического состава в системе «почва–удобрение–растение» (по данным лизиметрических исследований), 2021–2023 гг.

References1

Воронков, М. Г. Кремний и жизнь. Биохимия, фармакология и токсикология соединений кремния / М. Г. Воронков. – Рига: ЗИНАТНЕ, 1987. – 587 с.

Ермолаев, А. А. Кремний в сельском хозяйстве / А. А. Ермолаев. – М., 1992. – 253 с.

Куликова, А. Х. Кремнистые породы в системе удобрения сельскохозяйственных культур / А. Х. Куликова, А.В. Карпов, Е.А. Яшин; Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное обазовательное учреждение высшего образования «Ульяновский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина». – Ульяновск, 2020. – 174 с.

Алешин, Н. Е. Содержание кремния в РНК риса / Н. Е. Алешин // Доклады ВАСХНИЛ. – 1982. – № 6. – С. 6–7.

Кудинова, Л. И. Влияние кремния на вес растений ячменя / Л. И. Кудинова // Агрохимия. – 1974. – № 1. – С. 142–144.

Тарановская. В. Г. Cиликатирование субтропических питомников и плантаций / В. Г. Тарановская // Советские субтропики. – 1939. – № 7. – С. 32–37.

Adatia, M. H. The effects of silicon on cucumber plants grown in recirculating nutrient solution / M. H. Adatia, R. T. Besford // Ann.Bot. – 1986. –Vol.58. – P.343–351.

Artyszak, A. Effect of silicon fertilization on crop yield quantity and quality – A literature review in Europe / А. Artyszak // Plants. – 2018. – Vol. 7(3). – P. 54.

Soluble silicon sprays inhibit powdery mildew development on grape leaves / P. Bowen [et al.] // J. Am. Soc. Hortic. Sc. – 1992. – Vol. 117(6). – P. 906–912.

A review of silicon in soils and plants and its role in US agriculture: history and future perspectives / B. S. Tubana [et al.] // Soil Science. –2016. – Vol. 181(9/10). – P. 393–411.

Enhancing drought tolerance in wheat through improving morpho-physiological and antioxidants activities of plants by the supplementation of foliar silicon / Z. Ahmad [et al.] // Phyton Int. J. Exp. Bot. – 2020. – Vol. 89. – P. 529.

Silicon and nano-silicon: New frontiers of biostimulants for plant growth and stress amelioration / M. M. Sarkar [et al.] // Silicon and Nano-silicon in Environmental Stress Management and Crop Quality Improvement. – Academic Press, 2022. – С. 17–36.

Combined silicon-phosphorus fertilization affects the biomass and phytolith stock of rice plants / Z. Li [et al.] // Frontiers in plant science. – 2020. – Vol. 11. – P. 67.

Silicon promotes agronomic performance in Brassica napus cultivated under field conditions with two nitrogen fertilizer inputs / P. Laîné [et al.] // Plants. – 2019. – Vol. 8. – №. 5. – P. 137.

Effects of silicon and phosphatic fertilization on rice yield and soil fertility / L. Wang [et al.] // Journal of Soil Science and Plant Nutrition. – 2020. – Vol. 20. – № 2. – P. 557–565.

International Fertilizer Association (IFA). Rice. IFA World Fertilizer Use Manual. Paris. France. 1992.

Silicon management and sustainable rice production / N.K. Savant [et al.] // Adven. Agron. Acad. Press. San Diego, CA, USA. – 1997. – Vol. 58. – P. 151–199.

Davey, H. The Elements of Agricultural Chemistry / H. Davey. – New York: Estburn, Kirk & C, 1814.

Liebig, J. Organic Chemistry in Its Application to Agriculture and Physiology. 1840.

Rothamsted Experimental Station Guide the Classical Experiment, Lawes Agricultural Trust, Rapide Printing, Watton, Norfolk, 1991.

Менделеев, Д. И. Основы химии / Д. И. Менделеев. – Вып. 3. – С.-Петербург: Типография тов. «Общественная польза», 1870. – 392с.

Zippicotte, J., Zippicotte. J. Fertilizer. USA. Pat. №238240. 1881.

Maxwell, W. (Ed). Lavas and Soils of the Hawaiian Islands // Hawaii. Honolulu: Hawaiian Sugar Planters’ Association. – 1898. – 186 p.

Epstein, E. Silicon / E. Epstein // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. – 1999. – № 50. – P. 641–664.

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

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

Onodera, I. Chemical studies on rice blast. J. of the Scientific Agric. Soc. – 1917. – № 180. – P. 606.

Miyake, K. Chemische untersuchungen uber die widerstands fahigkeit der reisarten gegen die «Imochi krankheit» / K. Miyake, M. Adachi // J. Biochemistry. Tokyo. – 1922. – Vol. 1. – № 2. – P. 223–229.

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 / H. Suzuki // J. Coll. Agric. – 1934. – Vol. 13. – №1. – P. 45–108.

Ames, J. W. Liming and lime requirement of soil / J. W. Ames, C. J. Schollenberger // Ohio Agr.Exp. Sta. – 1916. – Bul. 306.

Cowles, A. H. Calcium silicates as fertilizers / A. H. Cowles // Metal. Chem. Engin. – 1917. – № 17. – P. 664–665.

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

Anderson, D. L. Soil and leaf nutrient interactions following application of calcium silicate slag to sugarcane / D. L. Anderson // Fertilizer Research. – 1991. – № 30. – P.9–18.

Вернадский, В.И. Биогеохимическая роль Al и Si в почвах / В. И. Вернадский // Докл. АН СССР. – 1938. – T. 21. – № 3. – С. 127–130.

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

Тюрин, И. В. О биологическом накоплении кремнекислоты в почвах / И. В. Тюрин // Проблемы cоветского почвоведения. – 1937. – Т. 3. – С. 29–35.

Ковда, В. А. Минеральный состав растений и почвообразование / В. А. Ковда // Почвоведение. – 1956. – № 1. – С. 6–38.

Литкевич, С. В. Влияние кремнекислоты на развитие растений. Сообщение второе / С. В. Литкевич // По вопросам фосфатных и калийных удобрений, и известкования. – Л., 1936. – С.29–53.

Клечковский, В. М. Применение силикатов в земледелии / В. М. Клечковский, А. В. Владимиров // Химизация социалистического земледелия. – 1934. – № 7. – С. 55.

Ратнер, Е. И. Применение природных силикатов-отходов горнорудной промышленности и некоторых металлургических шлаков в качестве удобрений. Новое в удобрении / Е. И. Ратнер. – М.: Сельхозгиз., 1937. – Вып. 2. – С. 110–128.

Кошельков, П. Н. Влияние золя гуминовой кислоты, гумата Na и коллоидной кремнекислоты на подвижность P2O5 почв и фосфорных удобрений / П. Н. Кошельков // Почвоведение. – 1938. – № 2. – С. 163–180.

Матыченков, В. В. Влияние аморфного кремнезема на некоторые свойства дерново-подзолистых почв / В. В. Матыченков, Я. М. Аммосова // Почвоведение. – 1994. – № 7. – С.52–61.

Васильева, М. В. Отзывчивость растений ячменя и кукурузы на удобрение кремнием // Проблемы повышения плодородия почв в условиях интенсивного земледелия: тез. докл. Всес. науч. конф. – М., 1988. – С. 38–39.

Содержание и вынос элементов минерального питания риса / Е. П. Алешин [и др.] // Агрохимия. –1986. – № 9. – С. 82–87.

Роль аморфной кремниевой кислоты в явлениях солонцеватости почв / Н. П. Панов [и др.] // Вестн. с.-х. науки. – 1982. – № 11. – С. 18–27.

Кремний и жизнь / M. Г. Воронков [и др.]. – Рига: Zinatne, 1978. – 578 с.

Климашевский, Э. Л. Реакция различных сортов злаковых культур на уровень корневого питания и содержание в растениях кремния / Э. Л. Климашевский, Н. Ф. Чернышева // Доклады ВАСХНИЛ. – 1981. – № 3. – С. 5–7.

Silicon concentration, decease response and yield components of rice genotypes grown on flooded organic Histosols / C. W. Deren [et al.] // Crop Sci. – 1994. – Vol. 34. – P. 733–737.

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

Ефимова, Г. В. Анатомо-морфологическое строение эпидермиса листьев риса и повышение его защитной функции под влиянием кремния / Г. В. Ефимова, С. А. Докучан // Сельскохозяйственная биология. – 1986. – № 3. – С. 57–61.

Silicon fertilization for disease management of rice in Florida / L. E. Datnoff [et al.] // Crop Protec. –1997. – Vol. 16. – № 6. – P. 525–531.

Emadian, S. F. Growth enhancement of loblolly pine (Pinus taeda L.) seedlings by silicon / S. F. Emadian, R. J. Newton // J. Plant Physiol. – 1989. – Vol. 134. – № 1. – P. 98–103.

Relationship between root respiration and silica:calcium ratio and ammonium concentration in bleeding sap from stem in rice plants during the ripening stage / T. Ya maguchi [et al.] // Japan J. Crop Sci. – 1995. –Vol. 64. – № 3. – P. 529–536.

Silicon fertilizers for citrus in Florida / V. V. Matichenkov [et al.] // Proc. Flo. State Hort. Soc. – 1999. – Vol. 112. – P. 5–8.

Prospective of silicon fertilization for citrus in Florida / V. V. Matichenkov [et al.] // Soil Crop Sci. Florida Proc. – 1999. – Vol. 59.

Effect of biostimulant and silica application on sugarcane (Saccharum officinarum L.) production / L. W. Anggraeni [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – IOP Publishing, 2022. – Vol. 974. – №. 1. – P. 012077.

Effects of intercropping with peanut and silicon application on sugarcane growth, yield and quality / X. F. Shen [et al.] // Sugar Tech. – 2019. – Vol. 21. – №. 3. – P. 437–443.

Effect of silicon and nitrogen on Diatraea tabernella Dyar in sugarcane in Panama / R. Atencio [et al.] // Sugar Tech. – 2019. – Vol. 21. – №. 1. – P. 113–121.

The effect of optimization of silicon nutrition on the stability of barley DNA / Bocharnikova E. A. [et al.] // Moscow Univ Soil Sci Bull. – 2014. – Vol. 69(2). – P. 84–87.

Воронков, М. Г. Удивительный элемент жизни / М. Г. Воронков, И. Г. Кузнецов. – Иркутск: Восточно-Сибирское изд., 1983. – 107 с.

Root silicon treatment modulates the shoot transcriptome in Brassica napus L. and in particular upregulates genes related to ribosomes and photosynthesis / P. Etienne [et al.] // Silicon. – 2021. – Vol. 13. – № 11. – С. 4047–4055.

Silicon nanoparticles mitigate oxidative stress of in vitro-derived banana (Musa acuminata ‘Grand Nain’) under simulated water deficit or salinity stress / L. M. Mahmoud [et al.] // South African Journal of Botany. – 2020. – Vol. 132. – P. 155–163.

Silicon increases leaf chlorophyll content and iron nutritional efficiency and reduces iron deficiency in sorghum plants / G. C. M. Teixeira [et al.] // Journal of Soil Science and Plant Nutrition. – 2020. – Vol. 20. – № 3. – P. 1311–1320.

Etesami, H. Silicon (Si): Review and future prospects on the action mechanisms in alleviating biotic and abiotic stresses in plants / H. Etesami, B. R. Jeong // Ecotoxicology and environmental safety. – 2018. – Vol. 147. – P. 881–896.

Role of silicon in mitigation of heavy metal stresses in crop plants / J. A. Bhat [et al.] // Plants. – 2019. – Vol. 8. – №. 3. – P. 71.

Mechanisms of silicon-mediated amelioration of salt stress in plants / B. Liu [et al.] // Plants. – 2019. – Vol. 8. – №. 9. – P. 307.

Role of silicon in plant stress tolerance: opportunities to achieve a sustainable cropping system / S. M. Zargar [et al.] // 3 Biotech. – 2019. – Vol. 9. – №. 3. – P. 1–16.

Silicon modulates nitro‐oxidative homeostasis along with the antioxidant metabolism to promote drought stress tolerance in lentil plants / S. Biju [et al.] // Physiologia Plantarum. – 2021. – Vol. 172. – № 2. – P. 1382–1398.

Silicon regulates antioxidant activities of crop plants under abiotic-induced oxidative stress: a review / Y. H. Kim [et al.] // Frontiers in Plant Science. – 2017. – Vol. 8. – P. 510.

Silicon and plants: current knowledge and technological perspectives / M. Luyckx [et al.] // Frontiers in Plant Science. – 2017. – Vol. 8. – P. 411.

Silicon and plants: current knowledge and future prospects / Z. Souri [et al.] // Journal of Plant Growth Regulation. – 2021. – Vol. 40. – №. 3. – P. 906–925.

Silicon improves chilling tolerance during early growth of maize by effects on micronutrient homeostasis and hormonal balances / N. Moradtalab [et al.] // Frontiers in plant science. – 2018. – Vol. 9. – P. 420.

Bocharnikova, E. A. Influence of plant associations on the silicon cycle in the soil-plant ecosystem / E. A. Bocharnikova, V. V. Matichenkov // Applied Ecology and Environmental Research. – 2012. – Vol. 10. – № 4. – P. 547–560.

Базилевич, Н. И. Биологическая продуктивность экосистем северной Евразии / Н. И. Базилевич; РАН Институт географии. – М.: Наука, 1993.

Биологическая продуктивность и круговорот химических элементов в растительных сообществах / Н. И. Базилевич [и др.] / Ресурсы биосферы. – 1975. – Вып. 1. – С. 5–33.

Bocharnikova, E. A. Silicon soil state and biogeochemical balance in forest and grass ecosystems / E. A. Bocharnikova, V. V. Matichenkov // Sustainable Development: the View from the Less Industrialized Countries. San Jose, Costa Rica: UNED. – 1994. – P.453–466.

Влияние механической плотности почв на состояние и формы доступного кремния / В. В. Матыченков [и др.] // Почвоведение. – 1994. – № 11. – С. 71–76.

Подвижность силикатов, показатели плодородия дерново-подзолистой почвы, биоаккумуляция кремния и продуктивность сельскохозяйственных культур под действием цеолита / А. В. Козлов [и др.] // Сельскохозяйственная биология. – 2021. – Т. 56. – №. 1. – С. 183–198.

Подвижные кремниевые соединения в системе почва–растение и методы их определения / И. В. Матыченков [и др.] // Вестник Московского университета. Серия 17. – Почвоведение. – 2016. – № 3. – С. 37–46.

Опаловые фитолиты таежного биогеоценоза средней тайги / Г. В. Добровольский [и др.] // Биологические науки. – 1988. – № 2. – С. 96–101.

Кутузова, Р. С. Освобождение растительного кремнезема и SiO2 минералов при минерализации растительного опада / Р. С. Кутузова // Почвоведение. – 1969. – № 5. – С. 56–66.

Ковда, В. А. Основы учения о почвах / В. А. Ковда. – М.: Наука, 1973. – Т. 2. – 915 c.

Матыченков, В. В. Подвижные соединения кремния в некоторых почвах юга Флориды / В. В. Матыченков, Г. С. Шнайдер // Почвоведение. – 1996. – № 12. – С. 1448–1453.

Anderson, D. L. Soil and leaf nutrient interactions following application of calcium silicate slag to sugarcane / D. L. Anderson // Fertilizer Research. – 1991. – № 30. – P. 9–18.

Karmin, Z. Formation of ferrihy drite by inhibition of grun rust structures in the presence of silicon / Z. Karmin // Soil Sci. Soc. Amer. J. – 1986. – Vol. 50. – Vol. 1. – P. 247–254.

Marsan, F. A. Fragipan bonding by silica and iron oxides in a soil from northwestren Italy / F. A. Marsan, J. Torrent // Soil Sci. Soc. Amer. J. – 1989. – Vol. 53. – № 4. – P. 1140–1145.

Schaller, J. et al. Silicon increases the phosphorus availability of Arctic soils // Scientific reports. – 2019. – Vol. 9. – № 1. – P. 1–11.

Lindsay, W.L. Chemical Equilibria in Soil. New York: John Wiley & Sons. 1979.

Matichenkov, V. V. The using of silicon metal-industry wastes in environment friendly agrotechnologies. XVI World Congress on Soil Science / В. В. Матыченков. – Acapulco, Mexico. – 1994. – Vol. 9. – P. 345–346.

Матыченков, В.В. и др. Комплексное кремний-фосфорное удобрение. №97121543. 1997. Россия.

Матыченков, И. В. Изменение содержания подвижных фосфатов почвы при внесении активных форм кремния / И. В. Матыченков, Е. П. Пахненко // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. – 2013. – № 6.

Minimizing phosphorus release from newly flooded organic soils amended with calcium silicate slag: a pilot study / M. J. Chimney [et al.] // Wetlands ecology and management. – 2007. – Vol. 15. – № 5. – P. 385–390.

Reduction in nutrient leaching from sandy soils by Si–rich materials: Laboratory, greenhouse and filed studies / V. Matichenkov [et al.] // Soil and Tillage Research. – 2020. – Vol. 196. – С. 104–450.

Malav, J. K. Effect of silicon on nitrogen use efficiency, yield and nitrogen and silicon contents in rice under loamy sand soil / J. K. Malav, V. Ramani // Res J Chem Environ. – 2017. – Vol. 21. – № 4.

Matichenkov, V., Xiao, W. (2019) Reduction Cd in soil-rice by Si: theory and practice. Nova Publisher, New York

Etesami, H. Can interaction between silicon and non-rhizobial bacteria help in improving nodulation and nitrogen fixation in salinity-stressed legumes? A review / H. Etesami, S. M. Adl // Rhizosphere. – 2020. – Vol. 15. – С. 100–229.

Effect of silicon on barley growth and N2O emission under flooding / T. Włodarczyk [et al.] /Science of the Total Environment. – 2019. – Vol. 685. – С. 1–9.

Кинтаналья, М.Г. Влияние разового внесения кремнийсодержащего шлама на свойства темно–каштановых почв под рисом на юге Украины: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук / М. Г. Кинтаналья; Университет дружбы народов. – М.:, 1987. – 17с.

100

Silicon amelioration of aluminum toxicity in teosinte (Zea mays L. ssp. mexicana) / J. Barcelo [et al.] // Plant Soil. – 1993. – Vol. 154. – № 1. – P. 249–255.

101

Foy, C.D. Soil chemical factors limiting plant root growth / C.D. Foy // Advances in Soil Sci. – 1992. – Vol. 19. – P. 97–149.

102

103

Zuciuk, G. M. Effect of monosilicic acid on hydrolytic reactions of aluminum / G. M Zuciuk., P. M. Huang // Soil Sci. Soc. Amer. Proc. – 1974. – Vol. 38. – № 2. – P. 235–244.

104

Ameliorative effects of silicon fertilizer on soil bacterial community and pakchoi (Brassica chinensis L.) grown on soil contaminated with multiple heavy metals / B. Wang [et al.] // Environmental Pollution. – 2020. – Vol. 267. – С. 115–411.

105

Sreenivasan, S. T. Evaluation of Calcium Silicate, Rice Hull and Rice Hull Ash as Silicon Sources in Wetland Rice on Acidic and Alkaline Soils / S. T. Sreenivasan, N. B. Prakash //Journal of the Indian Society of Soil Science. – 2017. – Vol. 65. – № 4. – P. 428–434.

106

Munk, H. Zur bedentung silikatisher stoffe bei der oungung landwirtschaftlecker rulturpflanzen / H. Munk // Landwirt Forsch. – 1982. – Vol. 34. – № 38. – P. 264–277.

107

108

Роль и значение кремния и кремнийсодержащих веществ в агроэкосистемах / А. В. Козлов [и др.] // Вестник Мининского университета. – 2015. – № 2(10). – С. 23.

109

Effect of silica ions and nano silica on rice plants under salinity stress/ M. E. F. Abdel-Haliem [et al.] // Ecological Engineering. – 2017. – Vol. 99. – С. 282–289.

110

The effect of silicon application on growth of spring wheat under organic farming / J. Kowalska [et al.] // Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering. – 2018. – Vol. 63. – № 3.

111

Biostimulants and crop responses: a review / R. Bulgari [et al.] // Biological Agriculture & Horticulture. – 2015. – Vol. 31. – № 1. – С. 1–17.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.