Внесение в почву удобрений, содержащих кремний, резко улучшает микробиологию, водно-физические свойства и структуру почв. Силикатные коллоиды, например гидросиликат натрия, повышают поглотительную способность тяжелых почв. Конденсация кремниевой кислоты приводит к связыванию мельчайших частиц почвы в крупные агрегаты. Благодаря этому на тяжелых почвах улучшается поглощение воды и питательных веществ растениями, рост корней и, следовательно, улучшаются условия роста в критические периоды вегетации, например, в засуху и в период низких температур. Химический механизм клеяния основан на присутствии в обычном клее рас-творимого силикат-иона (S1O3). Доказано, что такой же ион находится в почве и именно он обеспечивает клеящее действие в создании структуры и комочков почвы (Ермолаев, 1992). Б.П. Лобода и Н.Н. Яковлева (2000) указывают, что в условиях вегетационного опыта внесение в почву диатомита Инзенского месторождения в дозе из расчета 20 т/га в первый год приводило к снижению рН, гидролити ческой кислотности, увеличению степени насыщенности почв основаниями и увеличению содержания подвижных фосфатов. Кроме этого, применение диатомитов повышало содержание обменного кальция и магния в почве. Наблюдалось, что диатомиты до 40% связывали аммоний при внесении аммиачной селитры в дозе 90 кг/га. В своих исследованиях на улучшение агрохимических и агрофизических параметров чернозема выщелоченного после внесения диатомита указывает Е.А. Яшин (2004). Увеличивалось количество агрономически ценных агрегатов, снижалась плотность почвы, повышалась водоудерживающая способность.
Внесение ЭС-40 в почву в количестве 3-35 мл/кг увеличивало в 2-4 раза микробиологическую активность почвы. Заметно увеличилась численность микроорганизмов, усваивающих органические и минеральные формы азота, азотфиксирующих, аммонификаторов, целлюлозоразрушающих и микроскопических грибов. Увеличение количества микроорганизмов можно рассматривать как фактор улучшения пищевого режима почвы. Как отмечалось выше, использование кремнийсодержащих препаратов увеличивает эффективность пестицидов, позволяет сократить количество обработок, что в совокупности с уменьшением доз приводит к экономии пестицидов и улучшению агроэкологической обстановки. С помощью кремниевых удобрений можно снизить опасность водной эрозии почв. L.D. Norton (1995) объясняет данный эффект тем, что удобрения увеличивают антифильтрацию почвы путём коагуляции коллоидов. Появление кремния в почве нейтрализует кислотность, создает щелочную среду. Внесение кремнийсодержащих комплексных удобрений повышает в несколько раз эффект раскисления почв, заменяет в 2-5 раз количество извести, резко увеличивает влагообеспеченность и пропорционально коэффициент использования извести.
Проявление биологической активности кремния связано с присутствием в почве биологически активных соединений и ионов Si(OH)"4, Si(OH)"2, Si(F6)"2, (Si03)"2, потерей гидроксильной группы (ОН)", крайне необходимой и составляющей процесса раскисления почв. В связи с тем, что один атом кремния теряет от 4 до 6 групп (ОН)", а кальций только 2 группы (ОН)-Са(ОН)2, то не трудно убедиться, что одна часть кремния замещает 2-4 части кальция. Другая сторона этого вопроса заключается в том, что в процессе дальнейшего превращения часть кремния переходит в летучие метаболиты SiH4, SiF4, SiCU- В этом случае каждый атом кремния повязывает 4 атома водорода, то есть значительно больше и быстрее, чем при одном известковании, тем более расход указанных метаболитов в почве очень велик, так как они являются основными составными частями жизни почвы. Такое повязывание атомов водорода и снабжение гидроксильными группами (ОН)" - главное и более действенное в раскислении почв. Внесение кремниевых удобрений на кислых почвах значительно повышает освобождение и усвоение фосфора, способствует связыванию и удержанию в почве кальция. Кремний снижает токсичность марганца, алюминия и железа, в связи с чем расширяет возможности кислых почв. Актуальна борьба с засолением почв, принимаемые меры промывки и гипсования недостаточно эффективны, требуют длительного времени, большого количества воды, средств, затрат труда. В системе мер с засолением почв находят применение цеолиты. А.А. Ермолаев (1992) рекомендует для этих целей кислые цеолиты: стельбиты, гейландиты, мордениты. Такие цеолиты отличаются более низким Si/Al, большей ролью кальция, они хорошо рыхлят почву, обогащают ее редкими элементами, обеспечивают детоксикацию ядохимикатов, различных вредно-токсичных элементов почвы. Для поддержания баланса кремния в почве необходимо внесение кремниевых удобрений. Основатель теории минерального питания растений Ю. Либих (1840), опираясь на данные по химическому составу растений, первым пришел к выводу о необходимости внесения кремниевых удобрений под сельскохозяйственные культуры.
Он в 1838 году поставил первый вегетационный опыт на сахарной свекле. Его данные свидетельствовали об увеличении массы корнеплодов и содержании в них сахара. В 1856 г. Д.Б. Лооз заложил первый полевой опыт "Grass Park" на Ротамстедской станции (Rotham-sted Station) в Англии, где в одном из вариантов предусматривалось ежегодное внесение кремниевого удобрения. Этот эксперимент продолжается до сих пор, и вариант с данным видом удобрения обеспечивает стабильную прибавку урожая. В России инициатором изучения и испытания кремниевых удобрений был Д.И. Менделеев, который в 1870 г. предложил использовать аморфный диоксид кремния. В 1881 г. в США J. Zippicott запатентовал коммерческое кремниевое удобрение. В широкую практику кремнийорганические соединения начали входить лишь в 1957 году. Кремниевые удобрения используются для повышения урожайности культурных растений. Чаще всего это культурные шлаки, силикаты и др. кремнийсодержащие соединения. Кроме того, созданы сложные искусственные удобрения, содержащие кремний. Силикат натрия оказался эффективным средством для повышения растворимости удобрений. Кремний входит в состав смеси для обработки семян, клубней, луковиц, стимулирующей рост растений (Кабашникова и др., 1998). В Японии и Мадагаскаре, чтобы восполнить баланс кремния в почвах, вносят рисовую шелуху и солому (Velly, 1975; Elawad, Green, 1979). Кремнеземистые металлургические шлаки и золу тепловых станций в Японии применяют на деградированных почвах рисовых полей в дозах 10-20 т/га (Kemmler, 1969). На недеградированных почвах рекомендуют применять меньшие дозы шлака от 1 до 3 т/га (Raju, 1977). Исследования Г.А. Барсуковой (1979, 1986), В.А. Рочева (1980), Р.В. Швейкиной (1986), Н.Е. Самсоно