Изучение влияния кремнийсодержащего соединения (гидрометасиликат натрия) на активность и подвижность фосфора, внесенного в почву в составе фосфорита Са3(РО4)2 и активность и подвижность алюминия в составе глинистых почв определило цель исследований, которые выполнены методом физико-химического моделирования многокомпонентных химических систем с использованием программного комплекса ”Селектор”. Термодинамическая активность компонентов систем оценивалась на основе значений парциальных изобарно-изотермических (химических) потенциалов этих компонентов. Исследовались термодинамические системы: гидрометасиликат натрия - фосфорит - вода - воздух и гидрометасиликат натрия - оксид алюминия - вода - воздух. По результатам термодинамических расчетов, активность фосфора снижается с увеличением гидрометасиликата натрия в системе. Возможно снижение активности фосфора также в отношении его перехода в растения и участия в обменных процессах в растении. Снижение активности фосфора способствует сохранению фосфора в составе почвы. Изначально фосфор, входящий в состав фосфорита, переходит в более растворимую форму - дигидроортофосфат-ион, что может увеличивать подвижность фосфора в почве, при этом кальций переходит в состав малорастворимого минерального соединения волластонит CaSiO3. Активность алюминия также снижается при увеличении содержания гидрометасиликата натрия в исследуемой системе, что, в целом, может снижать негативное влияние алюминия. Вместе с тем более очевидным является тот факт, что гидрометасиликат натрия способствует переходу алюминия в малорастворимую форму - каолинит состава Al2Si2O5(OH)4. Фактически гидрометасиликат натрия лимитирует содержание в почве ионов алюминия, способствующих закислению почвы.
Применение минеральных удобрений в сочетании с сидерацией и известкованием представляет собой ключевой комплекс агротехнологических приёмов, обеспечивающий поддержание и воспроизводство плодородия и повышение продуктивности агроценозов в условиях региона. На кислых серых лесных почвах устойчивый эффект достигается путём оптимизации кислотно-основного режима почвы: известкование нейтрализует обменную и гидролитическую кислотность, снижает активность ионов Al³⁺, повышает степень насыщенности основаниями (V) и буферность, тогда как сидерация пополняет запас органического вещества и биологического азота, усиливает мобилизацию питательных элементов и улучшает агрегатное состояние почвы. На этом фоне минеральные удобрения используются культурами более эффективно. В длительном полевом опыте (2001-2018 гг.) на тяжёлосуглинистой серой лесной почве в 4-польном плодосменном севообороте (кукуруза, ячмень + клевер, клевер на сидерат, пшеница) проведена оценка влияния систематического известкования в дозе 0.5 Нr (5.7 т/га СаСО₃), сидерации и минеральных удобрений на агрохимические показатели пахотного слоя. Установлено, что известкование в сочетании с сидерацией переводит почву из категории сильнокислых (pH_KCl 3.8-4.0; Нr 10.1-11.9 мг-экв/100 г; V 65.7-68.7%) в близкие к нейтральным и нейтральные (pH_KCl 5.8-6.3; Нr 1.8-3.5 мг-экв/100 г; V 89.6-95.3%). Применяемые дозы минеральных удобрений не оказывали достоверного влияния на кислотно-основные параметры как на естественном, так и на произвесткованном фонах, однако в сочетании с сидерацией способствовали накоплению гумуса и общего азота, т. е. опосредованно поддерживали рост катионообменной ёмкости и устойчивость питательного режима. Полученные результаты подтверждают высокую эффективность систематического известкования в дозе 0.5 Нr совместно с сидерацией как базового, научно обоснованного приёма долговременного улучшения агрохимического состояния серых лесных почв и повышения устойчивости продуктивности севооборотов Приангарья.
Использовались следующие системы удобрений: контроль (без удобрений), NР, РК, NК и NРК. Минеральные удобрения (Nаа, Рсд, Кх, ДАФК) вносили: под кукурузу (гибрид F-1, “Молдавская 215”) - в 1-й и 2-й ротациях, N90Р40К90 и N60Р30К60 в 3-й ротации, под ячмень (сорт “Соболек”) с подсевом клевера (сорт “Тулунский”) - N40Р40К40 в 1-й и 2-й ротациях и N30Р30К30 в 3-й ротации, кг действующего вещества на один га. Сорт пшеницы - “Тулунская 12”. Оценка влияния минеральных удобрений и извести, применяемых в плодосменном севообороте показывает, что урожайность зерновых культур при применении удобрений возросла на 0.56 т/га, или 16.4%, а при применении удобрений и извести - на 0.55-0.42 т/га. Окупаемость 1 кг удобрений колебалась от 6.3 до 7.3 кг, извести - 0.28-0.31 кг з. ед. Наиболее эффективным был вариант с комплексным внесением удобрений (NРК). Парное сочетание удобрений обеспечивало рост продуктивности севооборота независимо от фона - 0.30-0.38 т з. ед./га или - 7.8-10.8%. Прибавка от внесения извести составила 0.40-0.44 т з. ед./га, при окупаемости 1т извести 0.28-0.31 т з. ед. Проведенные экономические расчеты показали, что использование минеральных удобрений (N29Р18, Р18К29, N29К29) совместно с известкованием и сидерацией обеспечивало сохранение почвенного плодородия, повышение урожайности - на 8-10%, прибыли - до 15600 руб./га и рентабельности - 112%. Несмотря на высокие энергетические затраты, связанные с применением минеральных удобрений и извести, коэффициент энергетической эффективности в вариантах опыта возрастал до 2.35-2.46.