CC BY
19
Bir?systems
Diversity
Biosystems
Diversity
ISSN 2519-8513 (Print) ISSN 2520-2529 (Online) Biosyst. Divers., 25(2), 74-81 doi: 10.15421/011711
The effect of active forms of silicon on the biomass of agricultural crops during their growth period on technogenically altered soils of the Nikopol Manganese Ore Basin
I. V. Wagner, V. I. Chorna
Dnipro State Agrarian-Economic University, Dnipro, Ukraine
Article info
Received 12.04.2017 Received in revised form
07.05.2017 Accepted 08.05.2017
Dnipro State Agrarian-Economic University, Voroshilov Str., 25, Dnipro, 49027, Ukraine. Tel.: +38-097-268-38-71. E-mail: [email protected]
Wagner, I. V., & Chorna, V. I. (2017). The effect of active forms of silicon on the biomass of agricultural crops during their growth period on technogenically altered soils of the Nikopol Manganese Ore Basin. Biosystems Diversity, 25(2), 74-81. doi:10.15421/011711
The problem of recovery of technogenically affected soils remains unsolved. Silicon which moves in the "soil -plant" system has been insufficiently studied, though this element takes part in many processes. For assessing the role of silicon compounds, we selected samples of technogenically affected soils of different types in the territory of the research station for land reclamation of Dnipro State Agrarian-Economic University in the Nikopol Manganese Ore Basin. We conducted a vegetative experiment and a series of laboratory tests with adding SiO2. We chose the following crops: buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench, 1794), vetch (Vicia sativa Linnaeus, 1753) and sunflower (Helianthus annuus Linnaeus, 1753). The pH of the studied soils fluctuated between 7.1 to 7.8. The content of available nitrogen and phosphorus in the soils was low, except the content of phosphorus in pedozems. We analyzed 240 samples of plants and measured their biomass. Vetch grew best on sod-lithogenous soils on forest-like lomy soils, buckwheat and sunflower - on sod-lithogenous soils on grey-green clays. The variant of experiment with 0.2% solution of SiO2 was most the efficient during growing all chosen crops on all types of studied soils. After adding amphoteric silicon, the best biomass indicators of vetch and buckwheat were observed on sod-lithogenous soils on forest-like loam, and indicators for sunflower - on sod-lithogenous soils on grey-green clays. After using 0.3% and 0.4% solution of SiO2, a gel film forms, which the seeds have no energy to penetrate and run out. Thus it slows the plant's growth. An exception was an experiment with pedozems with adding 0.4% solution of SiO2, when the biomass of vetch was 1.5 times greater than in the experiment with 0.2% solution. We observed no similar positive effect in other variants of the experiment. All chosen crops on technogenically affected soils reacted to addition of silicon compounds by increasing biomass under the influence of SiO2 solutions with concentration higher than 0.2%. Possibly, the increase in biomass during the first 14 days is connected with adsorbing activity of silicon, which retains water and accelerates the development of plants. Even with low content of available nitrogen and phosphorum, addition of silicon compounds increased the biomass of plants by two-four times, therefore silicon in this case is a limiting factor.
Keyword: silicon compounds; sunflower; buckwheat; vetch; pedosoil; sod-lithogenic soils; gray-green clays
Вплив активних форм кремшю на бюмасу сшьськогосподарських культур гад час Ух вирощування на техногенно порушених грунтах Шкопольського марганцеворудного басейну
I. В. Вагнер, В. I. Чорна
Днтровський державний œpapm-eKOHOMÎ4Hm утверситет, Днтро, Укра'та
Проблема вщновлення техногенно порушених Грунпв дониш залишаетъся невиршеною. Рухомий кремнш у сишем «Грунт -рослина» маловивчений, але цей елемент бере участь у багатъох процесах. Для встановлення ролi кремшевих сполук вщбрано зразки техногенно порушених Грунпв ргзних титв на дiлянках науково-дослщного стацюнару з рекультиваци земель Дншровського державного аграрно-екож^чного ушверситету у Нжопольському марганцеворудному басейнг Закладено вегетацшний експеримент i проведено серп лабораторних дослдав iз додаванням SiO2. Серед культур обрано гречку (Fagopyrum esculentum Moench, 1794), вику (Vicia sativa Linnaeus, 1753) i соняшник (Helianthus annuus Linnaeus, 1753). рН дослщжуваних Грунпв коливаеться вщ 7,1 до 7,8. Вмют доступного азоту та фосфору у Грунтах низький, ^м вмюту фосфору у педоземах. Проаналiзовано 240 зразюв рослин, установлено 1х бюмасу. Вика краще проявила себе на дерново-лггогенних Грунтах на лесогаэдбному суглинку, а гречка та соняшник - на дерново-лггогенних Грунтах на аро-зелених глинах. Варiант експерименту з 0,2% розчином SiO2 виявився найефектившшим тд час вирощування вах обраних культур на вах типах дослщжених Грунпв. При додаванш амфотерного кремшю найкращi показники бюмаси вики та гречки зафжсовано на дерново-лггогенних Грунтах на лесогавдбному суглинку, а соняшнику - на дерново-лггогенних Грунтах на аро-зелених глинах. За час використання 0,3% та 0,4% розчину SiO2 виникае гелегаэдбна пл1вка, на подолання яко'1 у насшня не вистачае енергп проростання, розвиток рослини
уповшьнюеться. Винятком став експеримент на педоземах i3 додаванням 0,4% розчину SiO2, за якого 6ioMaca вики була бшьшою в 1,5 раза, шж в експериментi з 0,2% розчином. В шших вaрiaнтaх такий позитивний ефект не прослiдковувaвся. Bei обрат культури на техногенно порушених Грунтах добре реагують на внесення кремшевих сполук збiльшенням бiомaси за ди розчинiв SiO2 iз концентрaцieю понад 0,2%. Можливо, збiльшення бiомaси у першi 14 дiб пов'язане з адсорбувальною дiею кремнiю, який утримуе воду та прискорюе розвиток рослини. Нaвiть за низького вмiсту доступного азоту та фосфору внесення кремшевих сполук збшьшувало бюмасу рослини удвiчi-вчетверо, тому кремнiй у даному випадку - лiмiтувaльний фактор.
Ключовi слова: кремнiевi сполуки; соняшник; гречка; вика; педозем; дерново-лггогенш Грунти; сiро-зеленi глини
Вступ
ДослГдження агроеколопчного зв'язку «Грунт - рослина» -важливе для вирГшення проблеми вГдновлення деградованих Грунпв i повернення ïx у сшьськогосподарське використання. ВГдкритий спосгб добування корисних копалин знишуе велию плошГ сшьськогосподарських уддь, яю i без цього деградують у геометричнш прогреси через штенсивне ведення стьського господарства (Tsvetkova et al., 2016). Тому вГдновлення поруше-ного родючого шару - актуальна проблема сьогодення. Грунт -важливий компонент бюсфери, його ввдновлення тсля розробки вщкритим способом марганцеворудних родовиш у Нкопольсь-кому марганцеворудному басейн - необхГдна умова регенераци техногенного ландшафту. У бтьшосп випадюв роботи з рекультивации земель тривал!, а застосовуват технолог1чн1 прийоми еколопчно малоефективн! (Kul'bachko et al., 2015). Очевидно, що для пщвишення ефективносп рекультиваци та розумння процесГв Грунтогенезу в техногенних ландшафтах потргбн! новг пщходи.
Остантм часом Гнтерес до наземного циклу кремню в систем! «Грунт - рослина» гстотно зрю. Пращ Wattean and Ville-min (2001) i Matichenkov (2008) вказують на важливють дослГд-ження його рухливих (активних) форм у систем! «Грунт - рослина». Зростання гнтересу до кремню пов'язане з його поль функц1оналън1стю: вгн виступае як каркасний елемент крупно-кристалГчних мшералгв, i, одночасно, як бюгенний елемент (поряд з азотом, фосфором i калГем) контролюе багато бюло-пчних, хгмчних та еволюциних процесгв у наземних екосис-темах бюсфери.
Кремнш - другий за розповсюджен1стю елемент у земнш корг Основы дослщження рол! кремню концентрувались на його учасп у процесах вивпрювання, особливо у глинистих новоутвореннях, на буферних механ1змах регулювання кис-лотност! Грунпв або xiмiчноï денудаци ландшафта. Але лише декшька дослщниюв розглядали оксид кремню як продукт Грунтоутворення. 1снуе зацiкавленiстъ у полтшены знань мг-кробюлопчних та ризосферних процесгв, як сприяють мобш-зацп кремшевих сполук, що поглинаються рослинами (Sommer et al., 2006). Мехатзми перерозподиу та роль бюгенного крем-нто у процесах десилжаци Грунтових профшв залишаються маловивченими (Lilian et al., 2016).
Кремнш - бюфиьний елемент, що бере участь у бюхгтч-них та фГзюлопчних процесах, сприяе тдвищенню врожаю та якоста рослинноï продукцп. У Грунтах велика частина кремню перебувае у форм! малорозчинних сполук, недоступних росли-нам. Вмст рухомих форм кремнГю у Грунтах досить низький: не перевишуе 150-200 мг SiO2/кг Грунту (Matichenkov, 2014). Най-важливГшу роль у бюгеохмчному кругообпу кремнГю вiдiграютъ рослини, до яких в!н надходить i накопичуеться у вигляд фстолшв. Кремнш у рослинах моститься в кшькосп, яку можна порГвняти з умГстом основних мжроелеменпв: у перерахунку на суху масу рослини мстять 1-2% Si, а ïx зола - 20-91% (Bochar-nikova et al., 2016).
Кремни необхГдний рослинам для стшкост! до вилягання, для вологонакопичення, замщення юшв фосфору за його дефшиту тошо. У гумусовому горизонт! кремню, доступного для рос-лин, мало - 1,3-3,2% його загального вмтсту (Voronkov, 1969). Високий вмст органiчноï речовини у Грунт! знижуе концен-трацГю доступного кремню. Елемент помттно впливае на xi-мгю та фГзику Грунта: шдвишуе рухливгсть фосфору, кальщю, ргвень рН, емнгсть катюнного обмгну та знижуе вилуговування катюнш, полшшуе постачання кисню у Грунт; кремтева кислота бере участь в утворент гумгнових кислот (Voronkov, 1974).
Цикли вуглецю та кремню тюно пов'язан! з вивпрюван-ням силжата В обох циклах наземн рослини вносять значний внесок у процеси вивпрювання та Грунтоутворення.
Г!стох1м1чн1 дослГдження рису показали, шо корен! нако-пичують Si та розподшяють його ргвномрно (Abe and Wakatsuki, 2011; Choi et al., 2016; Horgan et al., 2016), хоча вважалось, шо вгн мститься переважно в ещдермальних тканинах. У транстращй-них органах (листках) кремнш концентруеться в ещдермальних тканинах, утворюе подвГйний кутикулярний кремнГевий шар, який захишде рослини ввд надмiрноï трансп!рап11 та грибкових патоген1в.
АгроекологГчний аспект застосування аморфного кремню в захист! рослин - зниження пестицидного навантаження в аг-роценозах, обмеження надходження ксенобГотикГв i тдвишен-ня стГйкост! рослин до мутащй (Matichenkov, 2014), шо пояс-нюе мгцнГший зв'язок Si-O-C, тж P-O-C у ДНК i РНК рослини. Кремнш проявляе себе як бюлопчний Гнсектицид проти Chilo partellus (Swinhoe, 1885) и Busseola fusca (Fuller, 1901), шо забезпечуе захист п1д час вирошування кукурудзи (Calatayud et al., 2016) - основного продукту харчування у Захщнш Африц!.
Рослини, як! Гнтенсивно асимиюють Si з Грунту, назива-ють кремн!еф!лами. ВмГст Si в ïx лист! становить близько 2%, за середщх показникГв - 0,25%. 1з культурних рослин видГля-ють таких кремтефшв як злаки (рис, пшениця, ячмГнь, овес, просо, кукурудза). Двоокис кремнГю становить понад половину мГнеральних речовин, як! зернов! засвоюють !з Грунту. Вм1ст Si у рослинах досягае максимуму до кГнця вегетаци.
Рис вГдомий як кремн1еф!л, який мстить Si на рГвт 10% в!д маси суxоï речовини (Ma and Yamaji, 2006). Кремнгй допомагае полГпшити толерантшсть до бГотичних i абютичних стресГв (Savant et al., 1997; Ма, 2004). Si вже давно визнаний як один !з клю-чових поживних речовин для полшшення та стаб!л1зац11 врожай-ност1 культур у Япон!1 (Savant et al., 1997; Takahashi and Ма, 2002).
П!д час дослщження рисовоï соломи в низинних i напрних районах Заxiдноï Африки встановлено, шо нагГрний рис м!с-тить меншу кГлькГсть Si (Tsujimoto et al., 2014), тж низинний. Щ дан1 свГдчать про Гснування рГзних механ1зм!в постачання Si м!ж ргвнинними та нагГрними районами (Abe et al., 2016). Це пояснюеться тим, шо силГкати зв'язуються за рахунок розчинених сполук залГза й алюмшю, утворюючи залГзо-силГкати та алюмосилгкати, шо важко доступн! для рослин рису, а в напрних районах спостерГгаеться виший вмГст Fe/Al пдроксидав, н1ж у рГвнинних Грунтах (Abe et al., 2010). Вмтст активних форм кремню у Грунтах повинен перевишувати 50 мг/кг (Ма et al., 2006), але бГльшГсть сшьськогосподарських угГдь вГдчувае дефгцит цих сполук (Matichenkov, 2008), шо по-в'язано з неналежним ставленням до значення цього б!оф!ль-ного елемента у Грунтах, його винесенням з урожаеем.
Попередт дослГдження (Ma and Takahashi, 1989; Alexandre et al., 1997; Sistani et al., 1997; Keller et al., 2012) показали, шо застосування рисовоï соломи та орган1чних добрив може по-повнити недостатнГсть Si п1д час вирошування рису, шо вказуе на роль органчик речовини Грунту як важливого джерела Si для рису. рН Грунту впливае на Грунтову доступнГсть кремню: найнижчий вмГст Si у кислих Грунтах (Tsujimoto et al., 2014).
Участь у направленому каталГтичному синтез! орган1чних речовин як каталГзатора - одна з важливих властивостей поль кремн1евих кислот (Banerjee et al., 2006). Кр1м адсорбцiï орга-ычних молекул, силгкагель проводить своерГдне сортування органiчноï речовини, тому шо мае здаттсть селективноï ад-сорбц11 тих органГчних речовин, за присутност! яких в!н утво-рився. Силiкагелъ - не тГльки адсорбент, а i каталГзатор реакцiï конденсацiï ацетальдегГду, яка за юмнаттам температури та
нормального тиску за вадсутносп силжагелю не вГдбуваеться. Реакщя конденсаци ацетальдепду йде з утворенням зв'язку С=С (Bochamikova and Matichenkov, 2001; Matichenkov, 2008; Matichenkov, 2014).
Кремнieва кислота добре взаемодГе з органiчними та неор-ганiчними сполуками, утворюе розчинн комплекси (Dietzel, 2000). Iнодi до розчинних кремневих сполук вiдносять коло-1дт частинки та гелi кремн1ево1 кислоти (Banerjee, 2006). У наших дослГдженнях теж установлено певну залежнiсть мгж мГнмальними та максимальними вмстами гумусу та загаль-ного кремню. КоефшГент кореляцiï становить 0,84 (Chorna and Wagner, 2015a). Встановлено певну залежисть мiж рухомими сполуками кремню та органчною речовиною (Chorna and Wagner, 2015b), що потребуе подальшого вивчення.
Велика частина дослiджень кремню у Грунт! та в систем «Грунт - рослина» присвячена вивченню рГзних Грунтових м-нералГв та бюлшв, що лопчно, осюльки основна маса сполук кремню у Грунт! представлена дюксидом кремню та рГзними алюмосилжатами (Orlov et al., 1975), а в рослинах присутн фг-толпи, що складаються з аморфного дюксиду кремню (Taka-hashi and Ma, 2002). Кварц як кристалГчний рГзновид кремнезему характеризуемся високою стшюстю до вивпрювання та разом з шшими крупнокристалГчними силжатами (польовим шпатом, плагюклазом, троксенами) та вторинними або гли-нистими кремневмюними мгнералами (каолгнтом, вермикулг-том, смектитом тощо) формуе скелет Грунту (Orlov et al., 1975). КрГм твердих сполук у Грунтовому розчин постгйно присутн розчинн форми Si - моно- та полжремиевГ кислоти, кремнй-органчн сполуки, яю мають високу хГмчну та бюлопчну ак-тивисть (Voronkov, 1975; Banerjee, 2006).
Кремнш - невщ'емний компонент рослин. Його вмтст у зо-лг коливаеться вщ 0,16% до 8,40% i вище (Epstein, 1999). Най-бгльша кiлъкiстъ Si метиться у злаках, золънiстъ яких досягае 8-16% (Matichenkov, 2008). У бгльш продуктивних та стГйких сортГв злакГв вмст кремню вищий (Deren et ак, 1992). Si по-глинаеться рослинами у форм! монокремшево1 кислоти та ïï анонв (Epstein, 1999; Takahashi and Ма, 2002). Транспорт кремшю по рослинних тканинах здшснюеться, ГмовГрно, за допо-могою спецгалГзованих транспортних бглкГв (Ма et al., 2006).
Кремнш (Si) корисний для рослин, його поглинання через транспортергв викликае захисну дгю щодо бютичних i абю-тичних стресгв. У вищих рослин Гдентифжовано двГ групи кореневих транспортергв для Si: транспортергв надходження (Lsi1) та транспортергв вадтоку (Lsi2). Обидва гени однаково виражен в коренях i пагонах, але цГкаво, що вони показали набагато вишу експресГю у пагонах, нж у коренях хвоща, на вгд-мгну вгд Lsi2, який знайшли в гнших рослинах. Хвощ - один в най-бгльших кремншнакопичувачГв серед рослин (Vivancos et al., 2016).
НайважливГший фактор, що впливае на вмст рухомого кремню у Грунт! - його адсорбцшн властивосп. Адсорбщя кремнiевоï кислоти краще вГдбуваеться на рГзних модифжащях кремнезему: гелях кремнiевоï кислоти та мтнералах типу опалу та кварцу (Takahashi and Ma, 2002; Bourrie, 2006). КрГм того, адсорбщя може вГдбуватися на гумГнових кислотах. Доведено, що адсорбщя кремнiевоï кислоти посилюеться зГ збшьшенням pH вщ 4 до 9 i зменшуеться за подальшого щдвищення pH.
Рослини поглинають кремнш Гз Грунтового розчину, глин i важкорозчинних силжапв. Джерелом цього елемента якоюсь м-рою може бути кварц. Кремнш - найдоступнший елемент для живлення рослин, що мститься у Грунтовому розчинг, де його вмст коливаеться в межах 1-200 мг/дм3 (Carlisle et al., 1997) й у середньому становить 30-40 мг/дм3. Рослинам рису доступы для споживання сполуки кремню, що екстрагуються з Грунту ацетат-ним буферним розчином. У багатьох випадках ща юлькосп еле-мента мало для формування високого врожаю (Voronkov, 1974).
Залучення ГрунтГв у сиьськогосподарське виробництво по-рушуе сформований у них баланс поживних елементв, оскшь-ки значна ïх частина щорГчно виноситься з урожаем. Зазвичай рослини виносять кремню бгльше, нж гнших елементГв. Для
картоша ця величина коливаеться вiд 50 до 70 кг/га, для зерно-вих - вщ 100 до 300 кг/га. Максимальна кшьюстъ кремню виноситься цукровою тростиною - до 700 кг/га за рж. За роз-рахунками В.В. Матиченкова, Е.А. Бочарниково! та гнших (Bochamikova and Matichenkov, 2001; Matichenkov, 2008; Bochamikova et al., 2016), щорiчно у свт 210-224 млн т кремню без-поворотно вiдчужуеться з урожаем. Тому у грунп сшьсько-господарського призначення швидко знижуеться концентрация монокремнево! кислоти, особливо в орному його горизонт!.
Наростаючий дефшцт кремню викликае низку негативних наслвдкв, оскшьки кремнш не ттльки поживний, а i конструктив-ний Грунтовий елемент. Дефщит монокремнево! кислоти та зменшення вмгсту аморфного кремнезему викликае руйнуван-ня органомшерального комплексу Грунту, прискорення дегра-дащ! органчно! речовини, попршення мiнералогiчного складу. Для щдтримання балансу монокремнево! кислоти з метою забезпечення достатнього ргвня для живлення рослин кремнем i запобггання деградаци Грунт1в необх1дне внесення кремнг-евих добрив (Matichenkov, 2008). Кремн1й, поглинаючись рослинами в кiлькостях, що перевищують деякi макроелементи (фосфор, калгй, а часто й азот) (Voronkov et al., 1978; Epstein, 1999; Matichenkov, 2008), безсумнвно, вщграе важливу безпо-середню роль у фiзiологiчних процесах. Однак донинг ui про-цеси вивченг слабко. Вкрай мало шформагщ про розчиннг форми кремню у тканинах рослин. Проте наяви дан1 вказують на можливГсть безпосередньо! участ! Si в метаболiзмi рослин.
Тому практичний гнтерес являе наукове обгрунтування ви-сокоефективних прийомгв використання аморфного кремн1ю для пгдвищення врожайносп сiльськогосподарських культур i !х яюсних характеристик на техногенно порушених грунтах, де головною метою виступае вщновлення родючого шару Грунту та повернення цих територ1й у сiльськогосподарське використання. Отже, мета цього дослщження - встановити роль крем-невих сполук в агроекологiчному зв'язку «Грунт - рослина» ид час вирощування гречки (Fagopyrum esculentum Moench, 1794), вики (Vicia sativa Linnaeus, 1753) i соняшнику (Helianthus annuus Linnaeus, 1753) на насипному шарi чорнозему пiвденного на лесоподiбному суглинку та дерново-ттогенних грунтах на лесоподiбному суглинку та аро-зелених глинах.
Матерiал i методи досл1джень
Зразки грунту вщбирали на дiлянках Науково-досл1дного стационару з рекультиваци земель Днпровського державного аграрно-економчного ун1верситету (м. Орджонiкiдзе, Дн1про-петровська обл.) зг!дно з ДСТУ 4287:2004. Для встановлення оптимально! концентрац11 амфотерного кремню ми заклали вегетацшний експеримент i провели серil лабораторних дослщгв !з додаванням метасил1кату натр1ю з дiапазоном кон-центрацгй 0%, 0,1%, 0,2%, 0,3% i 0,4% у перерахунку на SiO2 в лаборатори екологii Грунт1в кафедри екологil та охорони нав-колишнього середовища та у науково-дослщнш лабораторii гiдроекологii Днпровського державного аграрно-економгчного ун1верситету.
Ми обрали за критергй оптнювання середню бюмасу одие! рослини. Використали касети-розсадники з розмром комгрки 40 х 40 х 60 мм й усереднену пробу грунту (з кожно! дослщно! дглянки сумгш !з 40 зразюв), масою 30 г, оптимально! для даного розмгру ком1рки. рН визначали Гоиомгром 150-1 (ДСТУ 8346:2015) у воднй грунтов1й витяжпi, через 2 хв.
Доступний фосфор визначали за ISO 11263:1994 «Soil quality. Determination of phosphorus. Spectrometric determination of phosphorus soluble in sodium hydrogen carbonate solution». Грунт, попередньо оброблений за ISO 11464, обробляли 0,5 моль/л розчином пдрокарбонату (pH 8,50) для вщновлення концентрац1! !он1в кальцто, алюмгн1ю та залiза (Ш) за рахунок осадження карбонат1в кальцию та алюмшто, а також г!дрооки-с!в залiза (III) та для вившьнення фосфорнокислих !он1в у розчинт. Прозору витяжку аналiзували для визначення вмгсту фос-
фору спектрометричним методом, шо включае утворення комплексу мотбдатфосфату сурми (за юмнатжй температури) чи фосфорно-мотбденового комплексу (за висом температури), доведений пщ час додавання aскорбiновоï кислоти в обоx випад-кax до утворення глибоко пофарбованого синього комплексу.
Азот нтратний (ДСТУ 7629.2014) визначали на спектрофотометр! КФК 3 за довжини xвилi 440 нм у воднш витяжщ з реакщею дисyльфофеноловоï кислоти з нiтрaтaми, в результата якоï виникав тринiтрофенол, який у лужному середовивд давав сол1, шо забарвлювали розчин у жовтий кол1р. 1нтенсив-шсть забарвлення пропорцшна концентрaцiï нiтрaтного азоту.
Азот амонйний (ДСТУ 7629.2014) визначали на фотоколо-риметр1 Unico за довжини xвилi 440 нм. Метод заснований на тому, шо катюни амонто екстрагували з Грунту за допомогою 2% KCl (сшввщношення Грунту до розчину - 1 . 10). У взаемо-Aiï NH4Q 1з реактивом Неслера (лужним розчином K2HgJ4) розчин забарвлюеться, осюльки утворюеться йодистий мер-курамонш жовтого кольору.
BaрiaнIИ експерименту закладали у восьмикратнй повтор-ностг Експеримент тривав 14 д1б, полив проводили кожн три доби. Температуру та волопсть повпря пiдIримyвaли у дапа-зон +21.. .+23 °С та 50-70% вщповщно. Представником незла-ковю зерновиx культур обрано гречку, зернобобовю - вику, олiйниx - соняшник. Дан! анал1зували за допомогою програми Statistica 10.0 (StatSoft Inc., USA, 2011), розражшували стандарт-н вдаилення (SD), середне, максимальне та м1н1мальне значення. Проанал1зовано 240 зразюв за д1аграмами розмайу.
Результати та ïx обговорення
У попередн* пyблiкaцiяx ми встановили, шо вмкт загаль-ного кремню варюе вщ 52% до 32% з1 зниженням за глиби-ною (Chorna and Wagner, 2015c), а концентрация рyxомого кремню коливаеться в1д 6,4 до 19,4 мг/100 г, шо свщчить про дефшит цього елемента. Також установили вм1ст доступного фосфору та азоту для розумшня юлькоста основниx мжроеле-менпв (табл.). рН дослiджyвaниx Грунтов коливаеться вщ 7,1 до 7,8, шо x^a^I^n^ Грунти як слaбколyжнi. BmaI доступного азоту на кожному тип! дослiджyвaниx Грунттв низький.
Таблиця
Bмiст ругами сполук фосфору та азоту у теxногенно порyшениx ГрyнIax (x i SD)
Тип Грунту BrnoI азоту, мг/100 г Bi^id фосфору, мг/100 г
Педоземи (насипний шар чорнозему швденного на лесопод1бному суглинку) Дерново-штогенш Грунти на лесопод1бному суглинку Дерново-л1тогенн1 Грунти на аро-зелених глинах 0,30 i 0,012 0,72 i 0,025 0,65 i 0,023 2,71 i 0,068 1,20 i 0,018 1,22 i 0,041
Вмст рухомого фосфору за градациями Кирсанова та Чирикова характеризуешься як низький, тобто Грунти погано забезпечеш доступними сполуками, а за класифгкащею Олсена (ISO 11263:1994) педоземи належать до середньозабезпечених, а дерново-лгтогенш Грунти - до низькозабезпечених. Вмют фосфору у педоземах удвiчi бгльший, нiж в гнших достджуваних Грунтах, а вмст азоту, навпаки, вдвГч менший. Дерново-лiтогеннi Грунти на лесоподгбному суглинку та дер-ново-лгтогенш Грунти на сiро-зелених глинах мають приблиз-но однаковГ концентрацп доступного азоту та фосфору.
Гречка звичайна - однорГчна рослина зi стрижневою слаб-ко розвиненою кореневою системою. Бюмаса коргння розвива-еться у шарi 0-40 см i добре засвоюе важкорозчинт сполуки фосфору та калГю. Швидюсть поглинання поживних речовин iз важкодоступних сполук Грунту у грчки вища за багато гнших сшьськогосподарських культур.
Найбгльша бюмаса гречки на педоземГ, дерново-лгтогенних Грунтах i лесоподгбних суглинках отримана за додавання 0,2% розчину SiO2 (рис. 1, 2). Додавання 0,1% розчину SiO2 ефекту на обох типах техногенно порушених Грунтв не дало. Така сама тенденцш встановлена й у публГкащях Dovgun and Janishev-skaja (2007). У варГантах Гз 0,3% та 0,4% розчинами SiO2 вста-новлено незначний приргст бюмаси гречки, але значно менший, тж за 0,2% розчину, тому 1х використання недощльне. У працях Matichenkov (2008) теж застосовано 0,2% розчин ам-фотерного кремнгю, який, навгть за розведення у 20 рамв, викликав збшьшення бюмаси на 7-16%.
0. 1%(Г) 0. 2% (Г) BapiaHT експерименту
0.3% (Г) 0.4% (Г)
□ X Г il а
È ф
0.1% (Г) 0.2% (Г) BapiaHT експерименту
0.3% (Г) 0.4% (Г)
а ...... "'"' б
Рис. 1. Змша бюмаси гречки на техногенно порушених Грунтах 1з додаванням аморфного кремнто: 0,1%, 0,2%, 0,3% та 0,4% розчини SiO2; а - насипний шар чорнозему швденного на лесопод1бному суглинку; б - дерново-лгтогент Грунти на лесоподабному суглинку
Bирошyючи гречку на насипному шар1 чорнозему п1вденного на лесоподiбниx суглинка^ отримали рослини в середньою бюмасою 0,154 i 0,0045 г у вар1анп з Н2О, а на дерново-лiтогенниx грyнтax на лесоподбному суглинку - 0,086 i 0,0114 г, шо практично удач! менше. Накопичення бюмаси рослинами
пов'язане з трансформащею Si, який збернгаеться в рослинax у вигляд фполшв, шо в перспектив1 зможе слугувати запасами кремн1ю у ^ymax.
Огляд сyчaсноï лператури показуе, шо бiогеоxiмiчний колообг Si клотно змiнюеIься в сшьському господарст через
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0,05
0,00
виснаження запасгв фполтв. 1снуе багато видГв i форм фполтв, що може синтезувати навiть одна рослина. Змша кремниевого живлення рослин впливае на форми фполтв. Наведено докази того, що видалення соломи може спричинити виснаження Грунтов за 10 роив через винесення запасiв кремню, який моститься у фiтолiтнiй форм! Для пщгримання оптимального рiвня Si внесення iнших Грунтових силiкатiв (таких як глиниста мгнерали) у Грунти може стати ключовим параметром, коли солома йде на експорт (Keller et al., 2012). Особливо велике значення кремнш мае для зернових культур, тому його внесення сприяе пГдвищенню врожаïв пшеницi та кукурудзи У фосфогша, за рГзними даними, кремню мститься близько 1%, тому його внесення за норми 1 т/га гстотно полшшуе живлення рослин (Calatayud et al., 2016).
Н2О (Г)
Варiант експерименту
Рис. 2. Змша бюмаси гречки на дерново-лггогенних Грунтах на аро-зелених глинах iз додаванням аморфного кремнгю: 0,1%, 0,2%, 0,3% та 0,4% розчини SiO2
Використовуючи 0,2% розчин SiO2 на перших стадях вирощування гречки на дерново-лггогенних Грунтах на аро-зелених глинах, отримали найкращi результати, як i на гнших типах дослщжуваних Грунтгв. Шд час вирощування гречки у контрольних зразках на трьох типах Грунтгв, на дерново-
лггогенних Грунтах на сГро-зелених глинах зафгксовано най-бiльше значення бюмаси - 0,170 ± 0,0112 г. Цгкаво, що внесення 0,3% i 0,4% розчину SiO2 на дерново-лггогенних Грунтах на сiро-зелених глинах краще спрацювало та вГдбилось на збиьшени бiомаси, нГж в гнших дослщжуваних Грунтах.
Найчутлив1шими до внесення кремшевих сполук виявили-ся дерново-лiтогеннi Грунти на лесоподабному суглинку, де середня маса рослини склала 0,2639 ± 0,0174 г. Мода, медiана та середне значення не збiгаються. Асиметрш значима на трьох типах техногенно порушених Грунтгв; вона правостороння, що свадчить про перевагу значень бгльших нж середне. Розрахован кригерiï асиметри та ексцесу, меншг тж 3 в кожному експериментг, що дае можливгстъ стверджувати про вщ-суттсть вГдмГнностей мгж емтричним i теоретичним нормаль-ним розподшами (Siegel and Castellan, 1998).
Даш, отриман для гречки, свГдчать, що вона добре вГдгу-куеться на вмгст фосфору у Грунтах; чим його бшьше, тим показник бiомаси у контролГ вищий. А ось азот ефективний разом Гз кремнем, у варiантi з дерново-лiтогенними Грунтами на лесоподабному суглинку, де зафгксовано найбгльше значення бiомаси рослини, зареестроване шд час додавання 0,2% розчину SiO2 та доступного азоту; можливо, ni елементи у Грунт! - синерпсти.
Зростання бГомаси рослин пов'язане з акумулюванням кре-мнГю у коргннГ та стеблах i використання його абсорбувальноï здатностГ пГд час посухи (Kang et al., 2016), що зумовлюе зростання активностГ процесгв фотосинтезу та дяльносп антиокси-дантних ензимГв. Але у пращ Lavinsky et al. (2016) кремнш ви-знано якгсним елементом для тдвищення врожайностГ рису за рахунок збГльшення кшькосп зерна та маси 1 000 зернин; але площа листя та бГомаса рослин залишались незмГнними.
Matichenkov (2008) установив, що оптимальна ктькгсть аморфного кремнГю на 2,0-2,5 тижня пришвидшуе дозргвання кукурудзи, а насгння ячменю та рису ид час проростання добре вГдгукуються збГльшенням кореневоï бГомаси, ндсилюе фотосинтетичн та ростов! процеси, прискорюе його дозргвання. На засвоення кремнГю впливае NPK та обмГнн процеси у Грунт! (Matichenkov, 2014). Вгн збшьшуе посухостгйкгсть рослин (Dovgun and Janishevskaja, 2007), проявляе фунггцидн вла-стивосп, зменшуе уражеисть рослин шкГдливими комахами, пГдвищуе стресостгйкгсть шд час зниження температури.
0 0 Р-
Г
0 ®
0,1% (В) 0,2% (В) BapiaHT експерименту
0,3% (В) 0,4% (В)
0,1% (В) 0,2% (В) Bapiaнт експерименту
0,3% (В) 0,4% (В)
Рис. 3. Змгна бГомаси вики на техногенно порушених Грунтах в додаванням аморфного кремнгю: а - насипний шар чорнозему пГвденного на лесоподбному суглинку, б - дерново-лгтогеннг Грунти на лесоподбному суглинку; 0,1%, 0Д%, 0,3% та 0,4% розчини SiO2
Вика - оджрчна бобова культура, яку використовують у сумш з вгвсом та гншими рослинами, що шдтримують И стебла, якi в'ються. Вика швидко нарощуе бiомасу, добре цнуеться за це, може висгватися навесн перед основними культурами. II викори-
стовують як сидерат, який добре пригнчуе бур'яни, асимшюе азот за рахунок бульбашкових бактерш Вика вщдае перевагу нейтра-льним грунтам, на гнших зростае погано. Вона мстить 160 г азоту, 73 г фосфору, 201 г калгю на 10 м2. Вика добре реагуе на внесення
фосфатних i калшних добрив. Пгсля розкладання у Грунт! 6ioMaca вики стае легкозасвоюваним добривом. Рослина мае дренувальт властивосп, покращуе структуру Грунту, гпдвищуе пухксть i во-логоемн!сть. Полгпшуе умови життедГяльносп Грунтових мжро-оргатзмтв, червГв i комах, пгд час розкладання служить 1м кормом. Тому вона може виявитись перспективною культурою для бюло-пчно1 рекультивадiï земель.
В уох варГантах вирошування вики на дерново-лгтогенних Грунтах на лесоподабних суглинках бюмаса рослин у 1,32,6 раза бгльша, шж у варГантах на педоземг. Додавання розчи-Щв 0,2% та 0,4% SiO2 у дослГдГ на педоземах сприяло зростан-ню бюмаси (0,252 ± 0,0120 та 0,304 ± 0,0097 г), а внесення кремневих сполук у всГх варГантах вирошування на дерново-лгтогенних Грунтах на лесоподабних суглинках викликало збшьшення бюмаси вики удвГчг вГдносно експерименту без додавання кремтевих сполук.
У вах варГантах експерименту додавання розчинв аморфного кремню пГд час вирошування вики дало позитивт результати вГдносно контролю (рис. 3). Найбгльшу бюмасу зафгксовано у варГанп експерименту з додаванням 0,2% розчину SiO2, а подальше збшьшення концентрацiï розчинв не дало позитивних результатiв (рис. 4). ДГаграма розподлу бiомаси вики в експерименп на дерново-лгтогенних Грунтах свадчить про те, що 0,2% розчин кремню - найкращий. Збгль-шення концентраци розчинв кремню до 0,3% i 0,4% позитивного ефекту вГдношенню результатов в 0,2 % розчином не викликало. Склалось враження, що 0,4% розчин пригнчував роз-виток рослини, що, можливо, пов'язано з утворенням гелеподбно1 плгвки. Тенденцгя важливостГ макроелементтв у техногенно порушених Грунтах залишаеться незмгнною. На перших етапах формування вики важливими стають як доступний фосфор, так i азот, тому що у рослини тгльки формуеться азотфГксувальна здатнсть i вона ще не в змозГ забезпечити себе цим елементом.
У дослГдженнях Гз використанням кремнйгельумгсних сполук у вигляд добрив спостерГгали збгльшення концентрацiï Si у солом ячменю на 5-15%, пшениц! - на 5-20%, виковГв-сяно1 сумГшГ - на 25-40%. Сполуки мали тривалу дгю та тдви-щували вмгст у зерн пшениц! та зеленгй масГ горохов1всяно1 сумГш проламГнв i глютелгнв. Винесення кремиево1 кислоти з урожаем ячменю склало 400-600 кг/га, пшениц! - 100170 кг/га, виковГвсяно1 сумшп - 50-90 кг/га (Kolesnikov, 2001). Не визначено мехашзми участГ кремню в метаболГзм рослин (Dobrovol'skij and Nikitin, 2012). Однак уважають, що вони по-в'язан зГ змГною активносп ферментГв (можуть пригнГчувати гнвертазу та кислу фосфатазу в рослинах).
ВГдносно контролю вика збшьшуе як бюмасу стебла, так i бюмасу кореня. Savant et al. (1999) стверджуе, що тдживлення рослин кремтевими сполуками сприяе збгльшенню ваги коре-нв на 20-50%, 1х обсягу, загальноГ та робочоГ адсорбувальноГ поверхн (Takahashi and Ma, 2002), полГпшуе кореневе дихання (Yamauchi and Winslow, 1995). Kuai et al. (2016) стверджують, що обробка розчином метасилгкату натргю коренГв на стадо проростка та ранньоГ стадiï бутонзацп ргпаку тсля застосуван-ня кремню кшьюсть насгнин у стручку знизилась, але збшь-шилась кшьюсть стручюв на однГй рослиш, а також вага 1 000 зерен, полГпшуючи тим самим загальний вихгд продукцп. Внесення кремневого добрива збгльшило дГаметр кореня та вмст лтгншу, тим самим тдвищуючи стГйкГсть до вилягання, а також кльксть SiO2 у сами рослин!, але зменшило висоту рослин.
З урахуванням врожайносп та механчного збирання рослин результати цього дослгдження показують, що оптимальний ефект розчину кремневих сполук на обох сортах рГпаку проявився пгд час ранньоГ сгадiï бутона з умстом монокремневоГ кислоти 0,96 мМ Кремнй для вики виявився дуже важливим елементом на почат-кових стадгях на техногенно порушених Грунтах. ВГн пришвидшив ïï розвиток i знизив стрес рослин за нестач поживних речовин.
Тканини рослин, як! мають найбшьшу здатнГсть до транс-трацп, характеризуются найбшьшим вмстом кремню (листя пшениц1, сорго, жита тощо), проте також говориться, що вГд-
мгнностг вмсту кремнгю можна пояснили пльки ргзною кшь-юстю води, що випаровуеться (Dovgun and Janishevskaja, 2007; Abe et al., 2016). Доступний кремнГй постгйно перебувае в дефщип (Sommer et al., 2006). Проблеми дефшиту Si можуть рееструватися частгше там, де швидкими темпами збшьшуеть-ся виробництво рису та ведеться гнтенсивне виробництво (Abe and Wakatsuki, 2011). Дефшит Si може зробити рослини рису чутливгшими до стресу (Savant et al., 1997).
0,45 0,40 0,35 . 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05
Н2О (В) 0,1%(В) 0,2%(В) 03%(В) 0,4% (В)
Варiант експерименту
Рис. 4. Змша бюмаси бюмаси вики на дерново-лгтогенних Грунтах на аро-зелених глинах Гз додаванням кремневих добрив: 0,1%, 0,2%, 0,3% та 0,4% розчини SiO2
Соняшник - головна олшна культура Укратни, темпи ви-робництва якот зростають 1з року в рГк. Пор1вняно з шшими культурами в1н мае високу рентабельн1сть, що спонукало укратнських аграрпв збГльшити пос1вн1 площ1 п1д цю культуру в 1,2 раза у 2016 рощ. Соняшник вимогливий до Грунпв. Най-кращими для нього визнаш суглинков1 та суп1щаш чорноземи. Це культура Гнтенсивного минерального живлення. Пришвид-шенню розвитку соняшнику та збшьшенню врожайност1 спри-яють мшеральш та орган1чн1 добрива. Вирощування соняшнику залежить в1д багатьох чинниюв: температурних показник1в, кГлькост! опад1в, тишв Грунттв та р1вня минерального живлення. Пщат, важкосуглинков1 та глинист1 Грунти з високим вмiстом вапна непридатт для ц!ет культури. Допустима рН Грунту - 5,77,0, а рН досл1джуваних Грунт1в - слабо лужний, що робить тх непридатними для вирощування соняшнику. За таких умов ба-гато важливих мжроелементпв стають недоступними. Наприк-лад бор [ зал1зо, як! в1дГграють важливу роль на всГх стад1ях розвитку рослини.
Бюмаса соняшнику на педоземах [ дерново-лгтогенних Грунтах на лесоподабному суглинку та с1ро-зелених глинах склала 0,150 ± 0,0114, 0,114 ± 0,0044 та 0,332 ± 0,021 г, вщпо-в1дно (рис. 5). Шд час внесення кремн1евих сполук бюмаса рослини збшьшилась у 2-4 рази на дерново-лгтогенних Грунтах на лесождбному суглинку та учетверо - на педоземах вщносно вар1анта без унесення кремн1евих добрив. Придатн1-шими виявились педоземи на лесопод1бному суглинку (в 1,251,32 раза вщносно б1омаси рослин).
П1д час вирошування соняшнику у контрольному вар1анп бюмаса рослин на педоземп та дерново-лгтогенних Грунтах на лесопод1бному суглинку приблизно однакова, на дерново-л1то-генних Грунтах на аро-зелених глинах - удв1ч1 бшьша. Най-кращим вар1антом експерименту 1з соняшником виявився 0,2% розчин кремню на дерново-л1тогенних Грунтах на аро-зеле-них глинах - це також найкращий показник серед уж культур. Не встановлено яюснот залежностг доступних форм азоту та фосфору.
0,50
п пп
0,50 0,45 0,40 0,35 ^ 0,30
s X s
5 0,25 о
ГО
to 0,20
CD Ш
0,15 0,10 0,05 0,00
0,1% (С) 0,2% (С) BapiaHT експерименту
0,3% (С) 0,4% (С)
0,1% (С) 0,2% (С) BapiaHT експерименту
0,3% (С) 0,4% (С)
а ' б
Рис. 5. ЗмГна бюмаси соняшнику на техногенно порушених грунтах Гз додаванням кремтевих добрив: а - насипний шар чорнозему швденного на лесоподiбному суглинку, б - дерново-лггогенш грунти на лесоподiбному суглинку;
0,1%, 0,2%, 0,3% та 0,4% розчини SiO2
Варiант експерименту з 0,2% розчином SiO2 виявився най-ефектившшим за умов вирощування соняшнику на вах типах дослiджуваних грунтов. Пгд час вирощування на техногенно порушених грунтах рослина вiдчувае нестачу елементГв жив-лення та добре вГдгукуеться на внесення кремнiевих сполук. НизькГ показники доступного азоту та фосфору добре характе-ризують отриман дан контролю. Внесення 0,2% розчину кре-мнГю унверсальне для будь-якого типу дослiджуваних грунтов. У рая додавання амфотерного кремнГю найкращi показники бюмаси вики та гречки (рис. 6) зафгксовано на дерново-лгго-генних грунтах на лесоподiбному суглинку, а соняшнику - на дерново-лггогенних грунтах на аро-зелених глинах. У контроль них зразках пГд час вирощування гречки найкращий результат отримано на дерново-лггогенних грунтах на сiро-зелених глинах.
1,4
1,3 1,2 1,1 1,0 0,9
| 0,8 I 0,7
S 0,6
.1 0,5
Lo
0,4 0,3 0,2 0,1 0,0
Н2О (C) 0,1%(C) 0,2% (C) 0,3%(C) 0,4%(C)
BapiaHT експерименту
Рис. 6. ЗмГна бiомаси гречки на дерново- лггогенних грунтах на аро-зелених глинах Гз додаванням кремтевих добрив: 0,1%, 0,2%, 0,3% та 0,4% розчини SiO2
У нашому вегетацшному експериментi бiомаса рослин збшьшувалась вгд 1,27 до 3,50 раза вГдносно контролю. У пра-цях Choi et al. (2016) обробка насГння рису SiO2 збшьшила удач свГжу бiомасу, а суху - в 1,7 раза вГдносно рослин, яю попередньо не обробляли. Збгльшився вмст бiлка в зерн з
6,0% до 7,2%. Все це вГдбувалось у грунтах, що мали сольовий стрес. А вирощуючи ячмень, з'ясували, що вага стебла за оптимального кремтевого живлення (20 мг SiO^^3) через 30 дцб збгльшилася на 15-25%.
Для тдтвердження висновив провели ранговий дисперсiйний аналiз за критерГем Краскела - Уолiса (непараметрична альтернатива одновимрному дисперсшному аналзу). Критерш Краскела -Уолiса високо значимий Р < 0,001. Таким чином, характеристики рзних варГанив експерименту чисельно вiдрiзняютъся. Найбгльша середня сума рангГв вГдповГдае варгантам експериментГв з 0,2% розчином SiO2, що визначае цей розчин найефективншим.
Висновки
Внесення кремтевих сполук вщграе важливу роль у систем! «грунт - рослина» та позитивно впливае на бюмасу сшь-ськогосподарських культур. Соняшник i гречка проявили себе найкраще на дерново-лггогенних грунтах на аро-зелених глинах, а вика - на дерново-лггогенних грунтах на лесоподГбному суглинку. ВарГанти експериментов з 0,2% розчином SiO2 ви-явились найефективн1шими для вирощування будь-яко! з обраних культур на вах типах дослщжуваних грунтов. У раз! додавання 0,2% розчину SiO2 гречка та вика найкраще проявили себе на дерново-лггогенних грунтах на лесоподабному суглинку, а соняшник - на дерново-лггогенних грунтах на аро-зелених глинах. Вмгст рухомих сполук фосфору та азоту низь-кий у вах типах дослщжуваних грунтов.
Подальш дослГдження будуть направлен! на вивчення взае-мозв'язкГв кремшевих сполук з гншими важливими мГкроеле-ментами (залГзо, бор, манган, цинк) у систем! «грунт - рослина», встановлення !х модя у живлены рослин, процесах грунтогенезу та рол! в утворент родючого шару грунту.
References
Abe, M., Buri, M., Kiepe, P., Roland, N. I., Susumu, S., & Wakatsuki, T. (2010). Possible influence of termites (Macrotermes bellicosus) on forms and composition of free sesquioxides in tropical soils. Pedobiologia, 53(5), 301-306. Abe, S. S., & Wakatsuki, T. (2011). Sawah ecotechnology: A trigger for a rice green revolution in sub-Saharan Africa: Basic concept and policy implications. Outlook on Agriculture, 40, 221-227. Abe, S. S., Wakatsuki, T., & Yamasaki, B. Y. (2016). Assessing silicon availability in soils of rice-growing lowlands and Neighboring uplands in Benin and Nigeria. Rice Science, 23(4), 196-202.
Alexandre, A., Colin, F., Koud, J.-M., & Meunier, J.-D. (1997). Plant impact on the biogeochemical cycle of silicon and related weathering processes. Geochimica et Cosmochimica Acta, 61(3), 677-682.
Banerjee, S. K., Guyodo, Y., LaPara, T. M., Anschutz, A. J., Penn, R. L., Geiss, C. E., & Zanner, W. (2006). Rock magnetic, chemical and bacterial community analysis of a modern soil from Nebraska. Earth and Planetary Science Letters, 251, 168-178.
Bocharnikova, E. A., & Matichenkov, V. V. (2001). The relationship between silicon and soil physical and chemical properties. Studies in Plant Science, 8, 209-219.
Bocharnikova, E., Jiang, J., Matichenkov, A., Saihua, L., Xionghui, J., & Yunhe, X. (2016). Prospective for remediation and purification of wastes from Xikuangshan mine by using Si-based substances. Journal of Environmental Management, 172, 77-81.
Calatayud, A., Gatebe, E., Gathara, M., Johansson, T., Juma, G., Kibe, A., Musyoka, B., Mwalusepo, S., Njuguna, E., Okuku, G., Ong'amo, G., Subramanian, S., & Williamson, D. (2016). Can climate-driven change influence silicon assimilation by cereals and hence the distribution of lepidopteran stem borers in East Africa? Agriculture, Ecosystems and Environment, 224, 95-103.
Cantais, F., Fraysse, F., Meunier, J. D., Pokrovsky, O. S., & Schott, J. (2006). Aqueous reactivity of phytoliths and plant litter: Physico-chemical constraints on terrestrial biogeochemical cycle of silicon. Journal of Geochemical Exploration, 88, 202-205.
Choi, E.-S., Sukweenadhi, J., Kim, Y.-J., Jung, K. H., Koh, S-C., Hoang, A., & Yang, D.-C. (2016). The effects of rice seed dressing with Paenibacillus yonginensis and silicon on crop development on South Korea's reclaimed tidal land. Field Crops Research, 188, 121-132.
Chorna, V., & Wagner, I. (2015a). Doslidzhennja vmistu zagal'nogo kremniju u chornozemi zvichajnomu ta tehnozemi [Analysis of general silicon's content in the blacksoil usual and technosoil]. Science World, 38(24), 30-35.
Chorna, V., & Wagner, I. (2015b). Uchast' kremnievih spoluk ta guminovih kislot u formuvanni vlastivostej rruntu [Participation of compouds' silicon and humic acidsin the formation of soil characteristics]. Collected words of Dnipropetrovsk State Agrarian and Economic University. Natural agricultural firm in Ukraine: Issues of establishment, future developments, 1, 151-153 (in Ukrainian).
Chorna, V., & Wagner, I. (2015c). Osoblivosti rozpodilu vmistu zagal'nogo kremniju u chornozemi zvichajnomu [Distribution feature of general silicon content in normal blacksoil]. Science Without Borders. Biological Sciences, 19, 75-77 (in Ukrainian).
Deren, C. W., Datnoff, L. E., & Snyder, G. H. (1997). Silicon fertilization for disease management of rice in Florida. Crop Protection, 16(6), 525-531.
Dietzel, M. (2000). Dissolution of silicates and the stability of polysilicic acid. Geochimica et Cosmochimica Acta, 64(19), 3275-3281.
Dobrovol'skij, G. (ed.) (2012). Jekologija pochv: Uchenie ob jekologicheskih funkcijah pochv [Ecology of soils: Doktrine of ecological function of soils]. Moscow University Press, Moscow (in Russian).
Dovgun, B., & Janishevskaja, O. L. (2007). Urozhaj i kachestvo l'na-dolgunca pri primenenii kremnijsoderzhashhih udobrenij i kobal'ta [Productivity and quality of bast fiber on application of silicon and cobalt]. Plodorodie, 2, 2728 (in Russian).
Epstein, E. (1999). Silicon. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 50, 641-664.
Hirose, S., Kawahigashi, H., Hayashi, E., Ohkawa, H., & Ohkawa, Y. (2002). Pesticide biochemistry and physiology phytotoxicity and metabolism of ethofumesate in transgenic rice plants expressing the human CYP2B6 gene. Pesticide Biochemistry and Physiology, 74(3), 139-147.
Horgan, F. G., Palenzuela, A. N., Stuart, A. M., Naredo, A. I., Ramal, A. F., Bernal, C. C., & Almazan, M.-L. (2016). Effects of silicon soil amendments and nitrogen fertilizer on apple snail (Ampullariidae) damage to rice seedlings. Crop Protection, 91, 123-131.
Kang, J., Zhao, W., & Zhu, X. (2016). Silicon improves photosynthesis and strengthens enzyme activities in the C3 succulent xerophyte Zygophyllum xanthoxylum under drought stress. Journal of Plant Physiology, 199, 76-86.
Keller, C., Guntzer, F., Barboni, D., Labreuche, J., & Meunier, J-D. (2012). Impact of agriculture on the Si biogeochemical cycle: Input from phytolith studies. Comptes Rendus Geoscience, 344, 739-746.
Keller, C., Meunier, J.-D., Miche, H., & Rizwan, M. (2012). Effect of silicon on reducing cadmium toxicity in durum wheat (Triticum turgidum L. c Claudio W.) grown in a soil with aged contamination. Journal of Hazardous Materials, 209-210, 326-334.
Kolesnikov, M. (2001). Formy kremnija v rastenijah [Silicon's form in 1he plants]. Advances in the Biology and Chemistry, 41, 301-333 (in Russian).
Kuai, J., Sun, Y., Guo, C., Zhao, L., Zuo, Q., Wu, J., & Zhou, G. (2017). Root-applied silicon in the early bud stage increases the rapeseed yield and optimizes the mechanical harvesting characteristics. Field Crops Research, 200, 88-97.
Kul'bachko, Y. L., Didur, O. O., Loza, I. M., Pakhomov, O. E., & Bezrodnova, O. V. (2015). Environmental aspects of the effect of earthworm (Lumbricidae, Oligochaeta) tropho-metabolic activity on the pH buffering capacity of remediated soil (steppe zone, Ukraine). Biology Bulletin, 42, 899-904.
Lavinsky, A. O., Detmann, K. C., Reis, J., Avila, R. T., Sanglard, M. L., Pereira, L. F., Sanglard, L., Rodrigues, F. A., Araujo, W. L., & DaMatta, F. M. (2016). Silicon improves rice grain yield and photosynthesis specifically when supplied during the reproductive growth stage. Journal of Plant Physiology, 206, 125-132.
Ma, J. F. (2004). Role of silicon in enhancing the resistance of plants to biotic and abiotic stresses. Soil Science and Plant Nutrient, 11-18.
Ma, J. F., & Takahashi, E. (1989). Release of silicon from rice straw under flooded conditions. Soil Science and Plant Nutrient, 35, 663-667.
Ma, J. F., & Takahashi, E. (2002). Silicon sources for agriculture. Soil, Fertilizer, and Plant Silicon Research in Japan, 5-26.
Ma, J. F., & Yamaji, N. (2006). Silicon uptake and accumulation in higher plants. Trends in Plant Science, 11(8), 392-397.
Ma, J. F., Tamai, K., Yamaji, N., Mitani, M., Konishi, S., Katsuhara, M., Ishiguro, M., Murata, Y., & Yano, M., (2006). Silicon transporter in rice. Nature, 440, 688-691.
Matichenkov, I. (2014). Izuchenie vzaimovlijanija kremnievyh, fosfornyh, azotnyh udobrenij v sisteme "pochva - rastenie" [Study of synergy of silicic, phosphoric, nitrogenic fertilizers in the system of "soil - plant"]. Moscow University Press, Moscow (in Russian).
Matichenkov, V. V. (2008). Rol' podvizhnyh soedinenij kremnija v rastenijah i sisteme "pochva - rastenie" [Role of mobile silicon's compouds in plants and the "soil - plant" system]. Institute of Fundamental Problems of Biology of the RAS, Pushhino.
Orlov, D. S., Ammosova, Y. M., & Glebova, G. I. (1975). Molecular parameters ofhumic acids. Geoderma, 13(3), 211-229.
Sanglard, L. M., Detmann, K. C., Martins, S. C., Teixeira, R A., Pereira, L. F., Sanglard, M. L., Fernie, A. R., Araujo, W. L., & Fabio, M. (2016). The role of silicon in metabolic acclimation of rice plants challenged with arsenic. Environmental and Experimental Botany, 123, 22-36.
Savant, N. K., Datnoff, L. E., & Snyder, G. H. (1997). Depletion ofplant-available silicon in soils: A possible cause of declining rice yields Communications in Soil Science and Plant Analysis, 28, 1245-1252.
Sistani, K. R., Savant, N. K., & Reddy, K. C. (1997). Effect of rice hull ash silicon on rice seedling growth. Journal of Plant Nutrition, 20(1), 195-201.
Sommer, M., Kaczorek, D. Kuzyakov, Y., & Breuer, J. (2006). Silicon pools and fluxes in soils and landscapes - a review. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 169(3), 310-329.
Tsujimoto, Y. Muranaka, S., Saito, K., & Asai, H. (2014). Limited Si-nutrient status of rice plants in relation to plant-available Si of soils, nitrogen fertilizer application, and rice-growing environments across Sub-Saharan Africa. Field Crops Research, 155, 1-9.
Tsvetkova, N. M., Pakhomov, O. Y., Serdyuk, S. M., & Yakyba, M. S. (2016). Biologichne riznomanittja Ukrajiny. Dnipropetrovs'ka oblast'. Grunty. Metaly u gruntah [Biological diversity of Ukraine. The Dnepropetrovsk region. Soils. Metalls in the soils]. Lira, Dnipropetrovsk (in Ukrainian).
Vivancos, J., Deshmukh, R., Grégoire, C., Rémus-Borel, W., Belzile, F., & Bélanger, R. R. (2016). Identification and characterization of silicon efflux transporters in horsetail (Equisetum arvense). Journal of Plant Physiology, 200, 82-89.
Voronkov, M. G. (1969). Composes du silicium biologiquement actifs. Organosilicon Chemistry: 2. Plenary lectures presented at the Second International Symposium on Organosilicon Chemistry, 399-416.
Voronkov, M. G. (1974). Advances in the chemistry of biologically active organosilicon compounds. XXIVth International Congress of pure and applied chemistry plenary and main section lectures presented at Hamburg, Federal Republic of Germany, 45-66.
Voronkov, M. G. (1975). Chapter 27. Silicon in Biology and Medicine. Annual Reports in Medicinal Chemistry, 10, 265-273.
Wattean, F., & Villemin, G. (2001). Ultrastructural study of the blogeochemical cycle of silicon in the soil and litter of atempérate forest. European Journal Soil Science, 52, 385-395.
Yamauchi, M., & Winslow, M. D. (1989). Effect of silica and magnesium on yield of upland rice in humid tropics. Plant and Soil, 113(2), 265-269.
