Значение соединений кремния в природе и сельском хозяйстве

Соединения кремния в растениях и почве.

Кремний один из тех необходимых микроэлементов, в которых растения никогда не испытывают недостатка. Он входит в состав биомассы растений. Его содержание в золе злаков составляет 18—20%. Биохимические роли кремния еще не выявлены. В стеблях растений его присутствие увеличивает их прочность и уменьшает полегаемость. Внесение в почву растворимого силиката натрия повышает усвоение фосфатов из бедных ими почв. Кремний необходим животным на стадии развития скелета.

Минеральные кремнийсодержащие компоненты почв очень разнообразны, их нельзя описать кратко. Поэтому рассмотрим только типичные кремниевые минералы, составляющие или основную массу почв, или почти обязательно в нее входящие.

Средний состав почвы отличается от среднего состава земной коры и включает более 40 элементов. Большинство из них присутствует в ней в количестве менее 0,05%, но 16 элементов имеют содержание 0,05% или более:

Из приведенных данных очевидно, что силикаты и алюмосиликаты — главные минералы почв. Помимо этих обширных классов соединений в почве обычно в заметных количествах присутствуют оксиды и гидроксиды алюминия и железа, карбонаты, фосфаты и сульфаты щелочных и щелочноземельных металлов и гумус, содержащий углерод, кислород и азот.

Среди кремниевых минералов главным является кварц. Его содержание обычно превышает 60% массы почвы и достигает 90% в песчаных почвах. Кварц находится в почве преимущественно в виде песка и пыли. Его участие в химических реакциях почвы очень невелико ввиду его химической инертности. Но в последнее время обнаружена его подвижность, обусловленная растворимостью аморфных и мелкокристаллических форм SiC>2 в почвенных водах. Масштабы круговорота Si0₂ и кремния в целом еще не оценены.

Следующие по важности минералы почв — полевые шпаты и слюды, являющиеся алюмосиликатами. Их составы описаны в параграфе 18.4. Эти классы минералов участвуют в очень медленных обменных реакциях с почвенными растворами. Гораздо важнее то, что в результате их выветривания, т. е. разрушения под действием воды, С0₂, микроорганизмов и перемены температур, возникают так называемые вторичные минералы и освобождаются катионы К⁺, Na⁺, Mg²⁺, Са²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺ и др.

Вторичные алюмосиликаты п силикаты алюминия — монтмориллонит, каолинит, гидрослюды — образуют группу глинистых минералов, которые, возникая в процессе выветривания, обычно имеют малый размер частиц. Именно эти минералы и родственные им образуют коллоидные, илистые и реже — пылеватые фракции почв. Они обладают набухаемостью, пластичностью, способностью к ионному обмену и создают благоприятные химические условия корневого питания растений. Другая их роль — создание благоприятных физических условий. Микрочастицы этих минералов вместе с другими минералами, вследствие своей липкости, пластичности и набухания в воде, образуют микроагрегатную структуру почв как физически необходимую среду корнеобитания. М икроагрегатный уровень создает условия для проникновения в почву растущих корневых волосков, для движения почвенных растворов и воздуха по микротрещинам и т.н. Микроагрегатный уровень почвенной структуры необходим и как условие хорошего закрепления растений в почве, и по ряду других причин, в том числе причин экологического характера. Почва является средой обитания многих организмов, с которыми растения сосуществуют и вступают в самые разнообразные взаимодействия.