Кремниевые удобрения можно отнести к самым первым комплексным минеральным удобрениям. Ведь та-же зола растений по своему химическому составу и воздействию может быть классифицирована именно как комплексное кремний-содержащее удобрение.
Первые земледельцы, вырубая лес для сельскохозяйственных угодий, сжигали растения и получавшуюся золу смешивали с почвой. В древнеримской империи золу растений использовали для повышения плодородия истощенных почв. Интересно, что в древнеримской империи знали о способности золы (кремния) восстанавливать плодородие почв.
Широко использовали золу и в Китае, где более двух тысяч лет назад начали вносить в почву рисовую солому, в составе которой от 4 до 20% приходится на SiO2. Технология, разработанная древними китайскими учеными, была закреплена специальным указом императора, обязываю- щим крестьян вносить часть рисовой соломы в почву.
Несмотря на такой длительный опыт, в настоящее время в сельском хозяйстве золу растений почти не используют.
В целом сельскохозяйственная наука того времени опиралась в основном на опыт предыду- щих поколений земледельцев. В это время активно использовались кремниевые соединения в медицине – экстракты из кремнийсодержащих трав (хвощей, бамбука, крапивы), минералы (диатомиты, цеолиты). В целом познания о кремнии не отставали и не опережали познания о других элементах.
В 1813 году Г. Дэви, выдающийся ученый-химик и натуралист, выдвинул гипотезу о том, что кремнезем позволяет растениям создавать защиту от насекомых - вредителей. Он установил, что кремний концентрируется в эпидермальных тканях растений и создает защитный барьер.
Это была первая работа о роли кремния в физиологии растений.
В начале 19 века началась одна из первых научных гонок по опреде- лению возможности повышения эффективности сельского хозяйства.
Фаворитами в этой гонке были Франция и Великобритания. Активно вели исследования в Германских королевствах, Швеции, России. Итогом этих исследований стал вышедший в 1840 году первый труд по агрохи- мии Юстиуса Либиха, в котором ученый выдвинул гипотезу о минераль- ном питании растений. В этой классической работе кремний был при- числен к основным ЧЕТЫРЕМ питательным элементам. Это были АЗОТ, ФОСФОР, КАЛИЙ И КРЕМНИЙ. Немецкий исследователь провел ряд тепличных экспериментов, где доказал важность улучшения кремниевого питания сельскохозяйствен- ных растений для получения высоких урожаев. В своей книге Ю. Либих представил большой обзор свойств подвижных кремниевых соединений.
Начало биогеохимических исследований активных форм кремния положили работы шведского ученого Яна Берцелиуса, который в 1848 году впервые выделил сам элемент кремний (до этого считали элемен- том кремнезем, то есть соединение кремния и кислорода).
Во второй половине XIX века были начаты исследования, посвящен- ные химии растворимых кремниевых соединений, проводимые Д.И.
Менделеевым (1870).
Великий русский химик предложил Российскому Сельскохозяйственноиу ученому комитету начать опыты с аморфным кремнеземом, как актив- ной формой кремния, для улучшения питания растений.
Первый патент на кремниевые удобрения был выдан в 1881 году в США (Zippicotte & Zippicotte, 1881).
Почему работы и знания о кремнии были потеряны или забыты?
В 60-70-х годах 19 века случились события, отрицательно повлиявшие на дальнейшую историю кремния и кремниевых удобрений.
Произошел конфликт между К.А. Тимирязевым и Ю. Либихом, который, в частности, привел к игнорированию кремния как важного питатель- ного элемента.
Именно это противостояние, а также разгорев- шиеся противоречия между Д.И. Менделеевым и К.А. Тимирязевым сыграли важную негатив- ную роль в изучении кремния такими науками как биология, почвоведение, агрохимия, физио- логия растений.
Большой авторитет К.А.Тимирязева, который относился к данному элементу весьма предвзя- то, а также изменение интересов Д.И. Менделе- ева (начало исследований процессов выплавки металлов) не позволили широко развиваться исследованиям по изучению кремния в России, а затем и в СССР.
Первые полевые исследования по изучению кремниевых удобрений начались на Ротамстед- ской станции в Англии в 1856 году. Это была полностью частная научная станция, построенная профессором Д.Б. Лов на гонорар, полученный от патента на производство суперфосфата.
Затем в начале 20 века станция обанкротилась, и королевская чета взяла над станцией, как научном достоянии Великобритании, шефство. Однако во время Первой мировой войны расхо- ды на станцию стали обременительными для королевской казны и ряд химических компаний вызвались спонсировать Ротамстед в обмен на проведение там исследований. Именно после окончания Первой мировой войны встал вопрос об утилизации миллионов тонн отравляющих веществ. Было предложено использовать молифицированные отравляющие вещества в каче- стве пестицидов.
В результате исследований, проведенных на Ротамстедской станции, было найдено, что действительно можно изготавливать пестициды, используя пришедшие в негодность отравляю- щие вещества. Но вместе с тем было установлено, что внесение кремниевых удобрений способствует повышению естественной защиты растений от биотических и абиотических стрессов. Эти результаты свидетельствовали о возможности использования кремния как деше- вой и высокоэффективной альтернативы пестицидам. Именно этот факт повлиял на активное игнорирование кремния в почвоведении, агрохимии и физиологии растений. Начиная с сере- дины 20-х годов число публикаций, посвященных кремнию, в агрохимических журналах резко упало.
Исключением являлась только Япония. В Японии изучение кремния как элемента, защищающе- го растения от грибковых заболеваний, широко проводили, начиная с 1927 года, в результате в 1955 году было принято государственное постановление, обязующее вносить кремниевые удобрения под культуру риса (Ma, Takahachi, 2002).