В сучасних умовах в пошуку подальшого підвищення врожайності культур і ефективності аграрної діяльності все більший інтерес проявляється до макро- і мікроелементів, що володіє особливо великим потенціалом для прогресу галузі. Але разом з цим з'ясувалося, що ця галузь вкрай складна і мало вивчена, кожен елемент відіграє свою роль в життєдіяльності окремих культур і тільки за певних умов їх використання можна досягти принципово нових і необхідних результатів. Їх позитивні можливості для розвитку рослин і необхідні умови для використання можна розглянути на прикладі мікроелемента кремнію.

Незважаючи на незначну кількість цього мікроелемента в біоактивный формі в ґрунтах і рослинах (в середньому 0,01-0,03%) інтенсивні дослідження його в аграрній практиці останніх кількох десятків років дозволяють зробити наступні висновки про його потенціал:

• є каталізатором (активатором) майже всіх макро- і мікроелементів та інших агропрепаратів – фунгіцидів, гербіцидів, які часто знаходяться в ґрунті в пасивній формі, і забезпечує більш повне їх використання (до 70% проти в середньому 30%). При цьому, кремніє-органічні сполуки активно приводять ці речовини з нерозчинних в біоактивні форми, включаючи і фосфор, і багато інших мікроелементів (більше 70 видів), які необхідні для рослин і ґрунту, і які цілеспрямовано через малі кількості в ґрунт не вносяться;

• володіє регулюючої здатністю надходження макро- і мікроелементів в різні фрагменти рослин – корені, листя, стебло, плоди на всіх етапах їх вегетації. При цьому, забезпечує рослини в тому повному розмаїтті і кількості, в якому вони можуть повноцінно функціонувати. І при нестачі окремих з них знаходить їх в ґрунті і доставляє в окремий фрагмент, особливо плоди рослин;

• кристалізує вологу в ґрунті, призводить її в стан «рідкого кристала», коли вона значно підвищує свою абсорбційну здатність (поглинання) по відношенню до живильних речовин в ґрунті і проникаючу здатність в канали живлення рослин. Кристалізує вологу і поживні речовини в рослинах, забезпечуючи їх більш ефективне і малозатратне проникнення в клітини і засвоєння;

• має пряме відношення до стану водного балансу рослин, збереженню в них вологи і їх стійкості до посухи, при достатній кількості в рослині сполук кремнію значно збільшується оборотність вологи і її перехід в різні сполуки на повний період вегетації. Беручи участь у формуванні подвійних кутикулярно-кремнієвих шарів або пазух в поверхневому кулі листя, стебел, коренів рослин, корі дерев сприяє збереженню в них вологи, скороченню її випаровування і більш активному й ефективному залученню в водний баланс рослини. Радіологічні дослідження показують, що кутикулярно-кремнієві шари знижують температуру рослини проти температури зовнішнього середовища на 10-15%, тобто на 3-5 градусів, що для рослин найчастіше принципово і життєво важливо;

• бере активну участь у формуванні «скелета» рослин – пагонів, кореневої системи, стебла, листя, плодів, прискорює їх формування і підвищує стійкість до зовнішніх впливів і гризучих та сисних шкідників, при обробці по листу збільшує листову поверхню, її міцність і щільність, знижує ураження шкідливими комахами і бактеріями;

• є природним фунгіцидом, значно знижує загрозу ґрунтових патогенів, гнилій, високоефективний як протруйник (зола) самостійно і з іншими протруйниками при значному скороченні (до 40%) розмірів використання останніх;

• як ферментативний препарат і володіючи високим рівнем РН, активізує перебіг біохімічних процесів в рослинах, процесів фотосинтезу, дії фітогормонів, бере участь в синтезі амінокислот, цукрів, жирних кислот і ін.;

• при замочуванні посівного насіння прискорює пробудження, набухання, проростання;

• перебуваючи у великій кількості на кінчиках волосків коренів в кореневих «чохликах» підсилюють їх проникаючу здатність в ґрунт, всмоктування вологи і поживних речовин, прискорює об'ємний ріст кореневої системи і всіх видів корінців;

• є ефективним антистресовим препаратом проти всіх можливих стресів;

• помітно покращує структуру ґрунту, створює «кремнієві» містки між твердими її елементами, формує її ґратчасту основу, визначає її пористість, живить і активізує життєдіяльність ґрунтових мікроорганізмів;

• істотно підвищує врожайність і якість продукції.

Наведена коротка інформація про мікроелемент кремній, заснована на результатах численних наукових і практичних досліджень і спостережень, явно вказує на вкрай великі його можливості в розвитку і ефективності аграрної діяльності, а також на те, що цей препарат повинен стати обов'язковим в аграрній практиці, що вже зроблено в ряді країн світу. При цьому, дії мікроелемента кремнію не компенсується іншими елементами в основному в зв'язку з тим, що практично він один володіє напівпровідниковими і адсорбційними властивостями, має вільні заряди і на цій основі може створювати заряджені колоїдні системи в поєднанні з іншими елементами і препаратами. З огляду на це потенційні можливості біоактивних форм кремнію в аграрній галузі активно вивчаються в багатьох лабораторіях багатьох країн і обговорювалися вже на п'яти великих спеціалізованих міжнародних конференціях. І вже ряд країн (Фінляндія, Данія) цей препарат використовує в аграрній практиці в обов'язковому порядку.

Разом з тим, одна з головних проблем недостатнього його використання полягає в тому, що базовий його природний матеріал, в основному окису, відноситься до нерозчинним кристалів. І практично основним джерелом органічного кремнію для ґрунтів є залишки стебел і листя в стерні, їх перегній, різна зола, гумати різних видів. І якщо в природних умовах таке їх надходження в ґрунт достатнє, то для культурних рослин при дуже значному щорічному винесенні з ґрунту їх вкрай бракує. В даний час значно розширюється застосування кремнієвих добрив з вмістом в них кремнію в малорозчинних не біохімічних формах в дрібних фракціях. Але вони навіть при їх внесення в ґрунт в розмірах в 500-700 кг га не дають швидкого необхідного ефекту.

Наша фірма «Агроекотех» на базі відповідних розробок в системі АН України використовує нову технологію виробництва розчинних з'єднань кремнію в іонній формі, в якій вони можуть повноцінно використовуватися в аграрній практиці при концентрації його в розчині до 5-7% з одночасною присутністю в ньому також 3-4% іонів калію і в менших розмірах іонів ряду інших мікроелементів, включаючи залізо, цинк і ін. Це препарат Кремній-БАЙ-СІ. Досить велика концентрація, розчинність і іонний стан нашого кремнієвого препарату забезпечує його швидкий перехід в біоорганічне з'єднання і значно розширює його можливості в виконанні своїх функцій каталізатора, в структуруванні вологи, формуванні ґрунтових містків, збільшенні оборотності вологи і її збереженні та інших, тобто тих функцій  які не виконують інші елементи. І результати численних його випробувань підтверджують його можливості виконувати всі ті завдання і функції, які зазначені вище, і в кінцевому рахунку забезпечують умови для здорового розвитку рослин, зростання врожайності і якості продукції.

Препарат БАЙ-СІ використовується як для обробки посадкового матеріалу з розрахунку 0,5л/10л робочого розчину і по 0,4-0,5л/га в робочому розчині в 200л по листу в різні періоди вегетації в періоди активного розвитку рослин. Обробка по листу – 1-2 рази залежно від стану ґрунтів і виду рослин. Ціна за 1 л – 300 грн. Препарат зареєстрований в 2016 році. В даний час маємо кілька великих покупців в США, Індії, Новій Зеландії та ін., які беруть препарат великими обсягами і розміри закупівель стрімко зростають.

BAI-Si–это инструмент для получения дополнительной прибыли, в том числе за счет уменьшения риска потери части урожая от воздействия на растение стрессов внешней среды

Чтобы получить высокий урожай недостаточно применить современную, сбалансированную питанием, технологию выращивания культуры. Все знают, что одна и та же технология в течении лет не обеспечивает одинаковых урожаев. Почему?

Причина в том, что растения развиваются под действием постоянных стрессов, получаемых от пестицидов, от избыточного воздействия ультрафиолетового излучения, недостатка влаги, температурного и солевого режимов почвы ...

Подсчитано, что для растений вред от стрессов является большим, чем вред от болезней и вредителей.

Стрессы вызывают физиологические депрессии в растении, которые замедляют рост, ухудшают качество и понижают урожай.

Это происходит потому, что в клетках растений депрессия снижает обменные процессы, иногда до доминирования распада над синтезом. При деградации синтеза начинается старение клеток.

Чтобы выйти из физиологической депрессии растение тратит часть энергии на восстановление обменных процессов. Потеря урожая зависит от количества затраченной энергии на это.

При сильных депрессиях в растении значительно повышается концентрация гормонов стресса. Их наличие тормозит минеральное питание, а постоянное их увеличение останавливает рост и развитие растений. Растение, не закончив вегетативного развития, переходит к репродуктивной фазе: ее развитие замедляется, начинается преждевременное старение с отмиранием клеток. При этом фотосинтез и окислительно-восстановительные процессы в меньшем количестве и преждевременно перенаправляются на формирование плодов культуры–более слабых и в меньшем количестве. Вот вам и недобор урожая.

Возникает вопрос - как бороться с депрессиями культур? Или – как снизить риск получения низкого урожая, применяя даже самые современные технологии выращивания культур с новейшими и модными пестицидами, минеральными удобрениями и микродобавками?

Теория питания растений рекомендует в технологиях выращивания культур применятьнаровне с NPK препараты с кремнием (Si),  в доступной для растения форме – ионной,  с преобладанием не полимерных, а мономерныхсиликат-ионов. Ими необходимо протравливать семена и опрыскивать листовую поверхность растений в критические фазы их роста и развития. 

Проблемы и важность кремния для растений

Кремний на планете Земля занимает по количеству второе место после кислорода. Зачем же его столько?

 Распространенность кремния определяется в природе его потребностью. В ионной форме он необходим для клеток человека, животных, растений.

До недавнего времени кремний рассматривался как условно необходимый элемент для растений. По этой причине не входил он в состав удобрений, средств защиты растений, не было его среди микроэлементов для подкормки. Сегодня наука исправила эту ошибку и поставила кремний заслуженно рядом с тремя главными для растения элементами: азотом, фосфором, калим (NPK), как это было предопределено еще 175 лет назад Ю.Либихом - основоположником теории питания растений. Интересно, но еще 70 лет назад азот, как важнейший элемент наравне с Р и К, также широко не применялся в минеральных удобрениях,пока не научились получать азот из воздуха для промышленного производства этого вида удобрений.

Из почвы растения берут кремний в ионной форме оксида кремния из кремниевых кислот, в основном, монокремниевой. Кремний не доступен растению в твердой, нерастворимой форме минералов.

Сегодня науке уже известно, что 78 макро- и микроэлементов недостаточно усваиваются, а некоторые не усваиваются вовсе растением, если в нем не хватает кремния. Он являетсяв растении транспортом-катализатором для других элементов, поэтому крайне необходим для более эффективного усвоения растением В, Р, Мо,Ca, Cl, F, Na, S, Al, Zn, Coи многих других.

В почве образуют кремний в доступной для растения ионной форме  микроорганизмы. Однако, перемещение их пахотой в глубокие слои, а также чрезмерное накопление пестицидов  приводят к постоянному их уменьшению и, соответственно, к уменьшению произведенного ими  ионного кремния в почве.

Кремний в ионной форме выносится из почвы урожаем растений практически безвозвратно, поэтому нуждается в пополнении. Из-за уменьшения ионного кремния в почве и изменения климата уже в ближайшие десятилетия может возникнуть проблема нехватки и/или низкого качества продуктов питания. Появилась уже и экологическая проблема деградации почв через загрязнение ее неусвояемыми продуктами пестицидов и минеральных удобрений.                                               

Подтверждением проблемы является проведение с 1999 года (раз в 3 года) международной конференции  «SiinAgriculture».

         В настоящее время интенсивные технологии выращивания агрокультур привели до засорения окружающей среды и продуктов питания элементами разных минеральных удобрений (МУ) и средств защиты растений (СЗР), дозы внесения которых только увеличиваются, тогда как усваивается растениями их меньше 30%. 

          Подсчитано  и  следует  помнить,  что  почти  90%  всех фунгицидов являются канцерогенными, а больше половины внесенных в поля доз МУ и СЗР не усваиваются растениями и  поступают в воду и  воздух.  Кроме того, они частично накапливаются в почве, деградируя ее, в форме нерастворимых фосфатных  и других солей, не доступных для усвоения растениями. В то же время, термодинамические расчеты показывают возможность реакции вытеснения фосфат-аниона силикат-анионом из труднорастворимых фосфатов  (CaHPO4,  AI(H2PO4)2,  FePO4)  с освобождением фосфора в форме фосфорной кислоты и   образованием соответствующих силикатов. Таким образом, в почве может увеличиваться количество доступного растениям фосфора, если применять кремневые удобрения. Соответственно, дозу внесения минеральных фосфорных удобрений стало возможным уменьшать до оптимальных величин без потери урожая агрокультуры.

          Учитывая, что дефицит доступного фосфора в почвенном растворе тянет за собой уменьшение усвояемости азота растениями, стало возможным оптимизировать дозы внесения и азотных удобрений в сторону их уменьшения, если применять кремневые удобрения.

         До конца ХХ столетия кремниевые удобрения в ионной форме мало применялись по причине отсутствия эффективной промышленной технологии их производства.

Основная проблема применения кремниевых удобрений состоит в том, что на агрорынке препаратов монопольно доминирует система применения ядо-пестицидов и минеральных NPK-удобрений. Второй причиной является инертность и консерватизм производителей сельскохозяйственной продукции. Однакорастет потребность человечества употреблять чистые продукты питания и воду, жить в экологически чистой среде. Все более жесткими стают требованияк сохранению плодородия почв. Меняется климат. В связи с этим есть надежда и шанс для кремниевых удобренийактивно использоваться в технологиях выращивания культур уже в ближайшем будущем.

К сожалению, агропрепаратов на основе кремния еще очень мало. В настоящее время мировое производство их (США, Китай, Бразилия, Индия, Австралия, Япония, Украина) составляет около 4 млн. тонн, причем не достаточно качественных, – это всего 1% потребности. Объемы применения их ограничиваются не толькокачеством препаратов, но  и низкими возможностями сегодняшних технологий промышленного их производства. 

С осторожностью надо относиться к препаратам, в инструкциях которых указано, что кремний находится в хелатной форме. За законами химии Si, как не металл, не хелатируется. Это касается и других элементов-неметаллов: В, S, Se и пр.

Аналогов украинскомуBAI-Siпока нет в мире.

Основные функции кремния 

Кремний выполняет удивительно огромное количество функций в растении. Вот некоторые из них:

·                         Создает в растении естественную защитную систему от физиологических депрессий, обусловленных стрессами внешней среды. Только наличие кремния в тканях позволяет растению синтезировать специальные дополнительные вещества, выполняющие функцию протектора (защиту) от ультрафиолетового излучения солнца (УФ) и других стрессов. Эти синтезированные с помощью кремния дополнительные вещества снижают интенсивность пропусканияубийственых протонов УФ.

·                        Повышает всхожесть семян и процесс фотосинтеза, ускоряет рост растения.

·                         Способствует большему усвоению растением макро- и микроэлементов, увеличивает скорость обменных процессов.

·                         Ускоряет рост и развитие корневой системы до 50% - увеличивает количество вторичных и третичных корешков.

·                        Улучшает перезимовку озимых культур, так как соединения кремния с белками, лигнином и полисахаридами (пектином и клетчаткой) обеспечивают термоизоляцию клеток. Весной ускоряется весенняя акклиматизация растений.

·                        Активнее синтезирует углеводы и сахар.  При дефиците кремния в тканях растений нарушаются включения фосфора в состав сахаров, АТФ, АДФ. Кремний транспортирует сахар и крахмал из листьев в корень растения.

·                        Положительное влияние кремния на растение, особенно на наземную ее часть, определяется усилением фосфорирования сахаров, что в свою очередь, увеличивает поступление энергии для метаболических процессов и синтеза самих сахаров.

·                        Улучшает корневое дыхание.

·                        Образует в тканях растений как минеральные так и органические соединения кремния. Минеральные формы кремния в виде ортокремниевой кислоты и ортокремниевых эфиров хорошо растворимы в воде.

·                        Гели кремниевой кислоты выполняют функцию катализатора в реакциях низькотемпературного органического синтеза: циклизации, перестановки функциональных групп, восстановления и пр.

·                        Отрицательно заряженные соединения кремния взаимодействуют с компонентами тканей в растении, в первую очередь,  с клеточными стенками. В результате упрочняется стебель и повышается стойкость растений не только против вылегания, но и против вредителей-насекомых. Отложеные механически прочные под кутикулой соединения Si препятствуют проникновению в растение болезнетворных микроорганизмов.

·                        В засоленных почвах кремний замедляет поступление ионов Nа+ в корнях и побегах растений, задерживает транспорт токсичных солей.

·                        Кремний оптимизирует водный обмен в растении. При дефиците воды снижается концентрация хлорофила в листьях, а также Са, К. Кремний увеличивает концентрацию пролина – осмотически активного вещества, способствующего поступлению воды в клетки.

·                        Si частично снижает температуру листьев, что уменьшает испарение воды через них. Один атом Si удерживает 146 молекул Н2О. 20-30% кремния в растении участвует только в поддержании внутреннего резерва воды.

·                        Не позволяет кремний тяжелым металлам и токсичным химическим элементам накапливаться в тканях в критических дозах, распределяя их равномерно в растении. А такие элементы как Мn, Al, Fе в присутствии кремния окисляются частично еще на поверхности ворсинок корней и переходят в тяжело растворимые соединения.

·                        В случае избытка фосфора растение прекращает усваивать Zn - в растении тормозится рост и провоцируется хлороз. Наличие кремния тормозит накопление Р в токсических количествах и, соответственно, улучшается снабжение цинком.

·                        При недостатке железа, кремний усиливает транспорт Fе из корней в побеги растений и при этом еще ослабляет возникающие в этих условиях симптомы хлороза листьев.

·                        В ответ на действие грибных инфекций, Si продуцирует образования защитных фитоалексин и фенольные соединения.

·                        В сухой пыльце гели SiO2 кристаллизируются, что обеспечивает устойчивость пыльцы к микробному разложению.

·                         Защищает в целом иммунную систему в растении, обеспечивая тканям лучшее развитие и, соответственно, повышенную урожайность.

         На почвах с дефицитом подвижного (усвояемого) кремния наблюдается слабое кущение, меньшие высота роста и площадь листьев, плохое цветение, преждевременное созревание плодов с меньшей урожайностью.

         Таким образом, внесение кремниевых удобрений по культурам, выращиваемых на почвах с низким содержанием усвояемого кремния, является обязательным агроприемом.