La importancia del silicio en suelo y plantas

El Silicio es un elemento, que a pesar de ser tan abundante en la corteza terrestre (28% de su composición), no se encuentra disponible para las plantas en razón a que la formación del Ácido Silícico (forma asimilable del Silicio), depende de la acción de los ácidos y enzimas, (producto de la actividad de los microorganismos en la Materia Orgánica), sobre las partículas de rocas y las arcillas del suelo.

Esto hace que la formación del Ácido Silícico sea muy lenta y por lo tanto su disponibilidad se encuentra muy limitada, siendo además altas sus pérdidas por Lixiviación.

El Silicio es un elemento de vital importancia cuando se pretende realizar una explotación agrícola rentable, debido a las funciones que éste cumple tanto en el suelo como en la planta.

Funciones del Silicio en el suelo

Los suelos, dependiendo de la Capacidad de Intercambio Catiónico que posean, pueden adsorber los nutrientes en las cargas eléctricas de los coloides, unos con mayor o menor fuerza de adsorción, dificultando en algunos casos su absorción por las plantas. Para lograr que los nutrientes entren a la Solución del suelo, el Silicio se intercambia con éstos, quedando (el Silicio) adherido a los coloides, liberándolos y permitiendo de ésta manera que queden disponibles para las plantas. Al aplicarse fertilizantes como fuentes de Fósforo, una gran cantidad de este no alcanza a ser tomado por las plantas, presentándose en el suelo reacciones que insolubilizan el fósforo, siendo las siguientes las más comunes:

1.- Precipitación mediante la reacción del ión fosfato con los iones de Fe, Al y Mn solubles (suelos ácidos), y con iones de Ca (suelos básicos) formando fosfatos insolubles, la cual es una reacción bastante rápida así:Al+3 + H2PO4- + H2O = 2H+ + H2PO4(OH)2Al (insoluble)

2.- Fijación mediante óxidos hidratados al reaccionar el ión fosfato con óxidos hidratados insolubles como la limonita y goethita así: Al(OH)3 + H2PO4-(soluble) = Al(OH)2 H2PO4 (insoluble) + OH-

3.- Adsorción directa del ión fosfato al complejo coloidal: Suelo]-2OH + H2PO4- = suelo] -2 H2PO4 + OH- . En esta situación el anión de P es extremadamente susceptible de precipitar posteriormente con algún catión (Al,Fe,Ca) presente en la solución del suelo.

4.- Adsorción a través de un “puente” con un catión de intercambio: Suelo]=Ca + H2PO4- = suelo] –Ca-H2PO4. Esta opción es muy frágil y fácilmente puede derivar en una precipitación posterior, en éste caso fosfato de Calcio. En el primer caso, al aplicar los productos COMBOX,  FOSFOAZA , FERTIAZA, CAFEAZA, CORRECTOR , que contienen en su formulación SILICIO ACTIVADO, el SiO2 al hidrolizarse forma el ÁCIDO MONOSILÍCICO (H4SiO4), forma en que es absorbido el Silicio por las plantas, como se muestra en la siguiente reacción: SiO2 + 2H2O = H4SiO4 Este ácido Monosilícico reacciona con los Fosfatos insolubles de Al, Fe, Mn y Ca, formándose silicatos de cada uno de ellos precipitándose y liberando el ión Ortofosfato para ser absorbido por las plantas de la siguiente manera. 2FePO4 + H4SiO4 = Fe2SiO4 + 2H3PO4 El Silicio neutraliza mejor la toxicidad del Al en suelos ácidos que el encalado debido a que existen 5 posibles mecanismos de acción y el encalado solo tiene uno. Desafortunadamente la aplicación de cal fija el P y transforma el P-disponible en no disponible para la planta, siendo la aplicación del Silicio además de la anterior función, liberadora del P.

El Silicio aumenta la nutrición de P en las plantas de un 40 a 60% sin la aplicación de fuentes fosfatadas e incrementa la eficiencia de la aplicación de roca fosfórica de un 100 a 200%, previniendo la transformación del P en compuestos insolubles. El Silicio, como mejorador del suelo, puede reducir la lixiviación de los nutrientes en los suelos arenosos, especialmente N y K, guardándolos en una forma disponible para la planta. 

Funciones del Silicio en la planta

El SILICIO ACTIVADO contenido en los productos de Combox, Fosfoaza, Fertiaza , Cafeaza , Corrector , al ser aplicado al suelo se hidroliza transformándose en ácido Monosilícico siendo absorbido por las plantas, moviéndose rápidamente dentro de ella a través del xilema. Cuando la planta transpira, pierde el agua absorbida por el Silicio en el suelo y se inmoviliza en cristales de Silicio, formando una barrera protectora presentando “resistencia mecánica” al ataque de enfermedades e insectos como ilustramos a continuación. En arroz se ha comprobado que el Silicio presenta una excelente resistencia contra enfermedades como Rizoctonia, Pyricularia, Helmintorporium, Rinchosporium, Sarocladium etc.

En papa y tomate contra la Phithoptora o gota, enfermedad limitante bajando las producciones en más del 50%.

Igualmente, al acumularse debajo de la Cutícula de las hojas, tallos y frutos, ofrece una “Resistencia Mecánica”

al ataque de insectos chupadores como Ácaros, Áfidos y Mosca Blanca, es decir, minimiza el ataque de éstos; igualmente, el ataque de comedores de follaje en sus primeros  estados. La aplicación de SILICIO ACTIVADO contenido en los productos de Combox , Fosfoaza ,Fertiaza, Cafeaza, Corrector,  incrementa la resistencia de la planta a las condiciones adversas del clima (estrés y heladas), incrementando el aprovechamiento del agua de riego en un 30 a 40%. La aplicación de SILICIO ACTIVADO contenido en los productos de Combox , Fosfoaza , Fertiaza , Cafeaza , Corrector,evita el volcamiento en las gramíneas y el desgarre de las ramas fructíferas en las dicotiledoneas.

La presencia de Silicio en las plantas, hace que de las hojas y tallos se incremente la cantidad de oxígeno que expulsan las plantas hacia la raíz llegando al parénquima, oxidando de ésta manera la rizosfera (zona aledaña a la raíz), logrando que el Fe y Mn reducido (forma en que lo toma la planta) se oxide, evitando una excesiva toma de éstos elementos que pueden llegar a ser tóxicos para la planta. El Silicio refuerza en la planta su capacidad de distribución de Carbohidratos requeridos para el crecimiento y producción de cosecha. El Silicio tiene acción sinérgica con el Calcio, el Magnesio y el Potasio, mejorando la vida media de las cosechas perecederas, incrementando la eficiencia de las prácticas de post-cosecha.

Características de los fertilizantes de silicio y teramino

A partir de las grandes demandas que existen mundialmente en el

desarrollo de técnicas para promover el aumento en las cosechas

anuales que se realizan en todos los países alrededor del mundo, a

causa de el aumento de las poblaciones mundiales, es así que los

fertilizantes se utilizan para estimular el buen desarrollo de los suelos.

Esto ocurre a causa de que los mismos,

por la constante actividad sobre ellos, pierden los nutrientes que tienen, y

provoquen grandes perdidas en las cosechas. Además de una perdida

económica, las producciones se reducen y escasean los alimentos que producen

las plantaciones y cosechas que se realizan. Es por esto, que los fertilizantes de

silicio y teramino se utilizan para aumentar el rendimiento de las cosechas y

conservar los suelos aptos para seguir produciendo a un ritmo acelerado, sin

que decaiga el mismo y sin afectar las propiedades nutritivas del suelo.

Entre los distintos fertilizantes que existen, los inorgánicos son aquellos que

fabrica el hombre con características precisas para poder ayudar a los suelos en

la carencia de elementos específicos, entre ellos podemos nombrar  los

fertilizantes de silicio y teramino. El silicio es un compuesto, que se encuentra

en cantidades abundantes en la capa terrestre y es el segundo compuesto mas

abundante luego del oxigeno. Este compuesto cuando se puso en contacto con

agua, se forma su forma soluble de ortosilicatos, carbonatos, bicarbonatos.

Entre estas formas solubles del silicio, encontramos los carbonatos, que en la

actualidad forma una parte grande del carbón que se encuentra en los suelos.

Estos mismos carbonatos se disuelven a

su vez, y liberan los bicarbonatos y cationes, que aportan en el crecimiento

generativo de las plantaciones. La función de los fertilizantes de silicio y

teramino, con todos sus derivados, es ayudar a la captura y

almacenamiento de la energía mediante el control de la actividad

biológica que se desarrolla. Otra forma en que se presenta el silicio, es

en estado soluble es en ácido ortosilicico, que ayudan al desarrollo de

los tejidos que se encargan de transportar los minerales y también

colabora el silicio en la formación de los tejidos para el

almacenamiento de las reservas. Estas características en las plantas se

comienzan a observar, cuando los tallos se encuentran mas turgentes y mejor

formados, las plantas se encuentran mucho mas fuertes gracias a la ayuda de

este tipo de compuesto.

Beneficios de los fertilizantes de silicio y teramino

Un papel importante que cumplen los fertilizantes de silicio y teramino, es proteger las hojas de las plantaciones de los agentes infecciosos que se pueden presentar en las plantaciones. Estos elementos, se combinan con otros y forman compuestos que cumplen una tarea de repelente de los insectos y hasta combaten a las posibles plagas con las que se este enfrentando el cultivo. Así también se da, que la aplicación de fertilizantes de este estilo, proporcionan las cantidades de silicio que ayudan a la su vez en proteger a las plantas y cultivos de los agentes climáticos, como altas temperaturas, la insolación que puede provocar que la planta se queme, el silicio proporciona para evitar estas características fuentes que protegen la epidermis de las plantas.

Con la ayuda de los fertilizantes de silicio y teramino, su aplicación en los cultivos agrícolas, aumenta gradualmente sus rendimientos, para lograr abastecer y satisfacer las demandas que se van produciendo a causa de las necesidades de las personas alrededor del mundo. Estos tipos de fertilizantes ayudan mucho al desarrollo de los tallos y las hojas, provocando que ambas partes de las plantas se encuentren constantemente en buenas condiciones y cada día mas fuerte para soportar todo tipo de agentes externos que puedan modificar o dañar las cosechas que se van a realizar, en el momento en que las plantas o los frutos estén listas para realizar dicha labor.

Los fertilizantes de silicio y teramino, se emplean para seguir ayudando a los suelos, a darle este tipo de nutrientes que las plantas necesitan para aumentar su crecimiento y hacer de este un proceso mucho mas acelerado. También su utilización otorga mayor número de frutos y de retoños florales en las cosechas y cultivos. Estos tipos de fertilizantes se pueden colocar en las plantaciones y cosechas, en forma de goteo,  a través del sistema de riego que se implementa en el lugar donde se este realizando el cultivo.

Las concentraciones que se deben aplicar de los fertilizantes de silicio y

teramino, se deben determinar con respecto a la cosecha o cultivo que estemos

realizando y las necesidades que tengan de este tipo de elementos. Las

características climáticas como altas temperaturas, no son recomendables para

su aplicación, y la situación de cada suelo, es otro punto que hay que

considerar frente a la posibilidad y necesidad de utilizar estos tipos de

fertilizantes. Las frecuencias en sus aplicaciones también se condicionan por el

desarrollo del cultivo y la productividad que tiene.

Por otro lado se debe tener en cuenta, antes de la aplicación de fertilizantes de silicio y teramino, las cantidades de silicio que puede llegar a contener el agua que se utiliza para regar las plantaciones, y de esta manera se debe controlar y analizar la misma para evitar suministrar cantidades equivocadas del compuesto que le hace falta a los cultivos para su desarrollo optimo.

BONDADES DEL SILICIO

La reducción del contenido de silicio (Si) en el suelo tiene consecuencias negativas, porque no sólo es un nutriente para las plantas y microorganismos, sino también porque es un elemento fundamental en la composición del suelo. Su falta conduce a la degradación de la fertilidad del suelo y cumple una tarea importante en la planta.

 

El uso intenso del suelo para actividades agrícolas destruye el equilibrio de nutrientes a causa de que una parte significativa es removida por la cosecha anual, por el crecimiento y la producción vegetativa. El Si, como otros nutrientes, se extrae del suelo; su extracción de los suelos agrícolas por cada cosecha es en promedio de 40 a 300 kilos por hectárea (ha). de 40 a 300 kilos por hectárea (ha).

 

Este elemento controla el desarrollo de sistema de raíz, incrementa la resistencia de la planta al estrés abiótico (alta y baja temperatura, viento, alta concentración de sales y metales pesados, hidrocarburos, aluminio) y biótico (insectos, hongos, enfermedades), indica Edgar Quero Gutiérrez, especialista en el tema.

 

El silicio es el segundo elemento más abundante y disperso en la corteza terrestre, después del oxígeno (O2). Excepto formas inertes del Si e insolubles (cuarzo, arena, vidrio, zeolitas) en la naturaleza, se encuentran formas biogeoquímicas activas de Si, como el ácido silícico (H4SiO4, H2SiO3) y el silicio amorfo.

 

En suelos altamente productivos se encuentran de 100 a 200 mg/kg de estas formas de ácido. Éstas, tienen efectos sobre diferentes procesos del suelo y el crecimiento de microorganismos y plantas.

 

Se encuentra en la planta en cuatro formas, que son la mineral, orgánica, polimétrica y cristalina. Esta última se encuentra en la superficie de las hojas, a las cuales les proporciona brillo, y al caer al suelo promueve el reciclado.

 

Incrementa la productividad y calidad de las cosechas agrícolas. Es un buen fertilizante para arroz, maíz, trigo, cebada, caña de azúcar; frutales como el aguacate, mango, zarzamora, guayaba; hortalizas, jitomate, chile; fríjol, pastos forrajeros y agave. Refuerza la capacidad de almacenamiento y distribución de carbohidratos requeridos para el crecimiento de la planta.

 

Restaura la degradación del suelo e incrementa el nivel de fertilidad del suelo para la producción agrícola. La falta de ácidos monosilícicos y la disminución de sílice amorfo conducen a la destrucción de los complejos órganominerales, acelera la degradación de la materia orgánica del suelo, empeora la composición mineral.

 

Aumenta la resistencia a la sequía. Su uso en la fertilización puede optimizar el aprovechamiento del agua de riego en un 30 a 40 por ciento y ampliar los intervalos de riego, sin efectos negativos sobre las plantas. Bajo el sistema irrigación-drenaje la fertilización con mineral Si activo permite completar la rehabilitación de suelos afectados por sales y compactación.

 

Aumenta la nutrición de fósforo en las plantas del 40 al 60 por ciento e incrementa la eficiencia de la aplicación de roca fosfórica de 100 a 200 por ciento. La aplicación de fertilizantes minerales ricos en Si promueve la transformación de fósforo no disponible para la planta en formas disponibles y previene la transformación de fertilizantes ricos en fósforo en los compuestos inmóviles.

 

Incrementa la resistencia del suelo contra la erosión del viento y agua. Remedia y restaura la estructura del suelo; aumenta la capacidad de retención de agua (de 30 a 100 por ciento), la capacidad de intercambio y la estabilidad ante la erosión. Ayuda al desarrollo del sistema radicular de la planta y puede incrementar la masa de raíces  de un 50 a 200 por ciento.

 

Neutraliza mejor la toxicidad del aluminio en suelos ácidos. La aplicación de encalado y de dolomita, fijan al fósforo y transforman al fósforo disponible en no disponible para la planta. El empleo de materiales ricos en Si para la reducción de la toxicidad del Al y optimización del pH, mejora también la nutrición con fósforo.

 

Aumenta la resistencia de la planta a la salinidad; su uso en la fertilización puede aliviar el estrés causado por la salinidad en plantas cultivadas. Aunque existen pocas hipótesis que explican su efecto sobre el estrés salino.

 

Mejora el empleo de biosólidos. La mezcla de biosólidos como el estiércol de ganado y compostas con materiales minerales ricos en Si activo pueden transformar la presencia de contaminantes activos y tóxicos en materiales inertes.

 

Reduce la lixiviación de P, N y K en las áreas de cultivo agrícola. Como mejorador del suelo puede reducir la lixiviación (perdida a través de las capas del suelo) de nutrientes en los suelos arenosos y guardar los nutrientes en una forma disponible para la planta.

 

Aumenta la productividad en la horticultura. La agricultura mundial requiere anualmente de aproximadamente 800 mil toneladas de fertilizantes minerales ricos en Si, para promover el desarrollo de una agricultura saludable y sustentable.

 

Protege a las plantas contra el ataque de las enfermedades, hongos e insectos. Se ha empleado eficazmente para controlar numerosas enfermedades causadas por hongos y ataques de insectos, tanto como los pesticidas y fungicidas, pero sin efectos negativos para el ambiente.

 

Restaura áreas contaminadas por metales pesados e hidrocarburos. Los fertilizantes minerales ricos en este elemento pueden neutralizar el efecto tóxico de metales pesados y restaurar la fertilidad de la tierra.

 

El silicio ayuda a fortalecer a la planta para afrontar problemas como la sequía y el ataque de hongos, bacterias e insectos, y coadyuva a la fijación y asimilación de nitrógeno y fósforo. Esto se traduce en aumentos productivos. El especialista Edgar Quero Gutiérrez, investigador de la División de Investigación Aplicada del Instituto Tecnológico Superior de Uruapan, Michoacán, sintetiza en 12 puntos las virtudes del silicio.

 

1) La nutrición con silicio al cultivo refuerza en la planta su capacidad de almacenamiento y distribución de carbohidratos requeridos para el crecimiento y producción de cosecha y la autoprotección contra enfermedades causadas por hongos y bacterias. Además permite afrontar el ataque de insectos y ácaros y las condiciones desfavorables de clima, al estimular el desarrollo y actividad de estructuras poliméricas en la cutícula, los tricomas y fitolitos en la superficie de las hojas.

 

2) El tratamiento del suelo con minerales primarios amorfos ricos en silicio (MPASi), biogeoquímicamente activo, optimiza la fertilidad del suelo a través de mejorar la retención y disponibilidad del agua, sus propiedades físicas y químicas y de mantener los nutrientes en forma disponible para la planta.

 

3) La erosión del suelo, entre otras, es causada por la pérdida de silicio. Se estima que en suelos agrícolas cada año se remueven de 50 a 400 kg Si/Ha. La falta de ácidos monosilícicos y la disminución de silicio amorfo conducen a la destrucción de

los complejos órgano minerales, con lo que se acelera la degradación de la materia orgánica del suelo y se empeora la composición mineral. La aplicación de fertilizantes minerales con silicio es obligatoria para una agricultura sustentable y altamente efectiva en cualquier tipo de suelo.

 

4) El silicio incrementa la resistencia a la sequía en las plantas. La fertilización con silicio puede optimizar el aprovechamiento del agua de riego en 30 a 40 por ciento y ampliar los intervalos del riego sin efectos negativos sobre las plantas. Adicionalmente al sistema irrigación drenaje, la fertilización con minerales de silicio activo, permiten completar la rehabilitación de suelos afectados por sales, compactación y bajos niveles de pH.

 

5) El silicio neutraliza la toxicidad causada por el aluminio en suelos ácidos, mucho mejor que el encalado. Existen cinco posibles mecanismos para la reducción de la toxicidad del aluminio por compuestos ricos en silicio: la formación de ácidos silícicos, orto y meta, coloides, polímeros de silicio y complejos aluminiosilicatos. El encalado tiene un solo mecanismo. Desafortunadamente la aplicación de encalado y de dolomita fija al fósforo y transforman al fósforo disponible en no asimilable para la planta. El empleo de materiales ricos en silicio para la reducción de la toxicidad del aluminio y optimización del pH, mejora también la nutrición con fósforo, hierro, potasio y zinc, ya que el silicio activa el intercambio catiónico y la movilización de nutrientes.

 

6) El silicio aumenta la nutrición del fósforo en las plantas de 40 a 60 por ciento e incrementa la eficiencia de la aplicación de roca fosfórica de 100 a 200 por ciento. La fertilización con minerales ricos en silicio promueve la transformación del fósforo no disponible para la planta en formas asimilables y previene la transformación de fertilizantes ricos en fósforo en compuestos inmóviles. Fertilizantes de lenta liberación se pueden fabricar con materiales ricos en silicio.

 

7) El silicio promueve la colonización por microorganismos simbióticos (bacterias y hongos). El silicio mineral promueve la colonización de las raíces por algas, líquenes, bacterias y micorrizas, mejorando la fijación y asimilación de nitrógeno y fósforo entre otros minerales.

 

8) El silicio reduce la lixiviación de fósforo, nitrógeno y potasio, en las áreas de cultivo agrícola. El silicio como mejorador puede reducir la lixiviación de nutrientes en los suelos arenosos y guardarlos en una forma disponible para la planta, tales como coloides.

 

9) El silicio protege a las plantas contra el ataque de las enfermedades, hongos e insectos. La acumulación de silicio en los tejidos de la epidermis en forma polimérica, orgánica y cristalina permite proteger y fortalecer mecánica y bioquímicamente a los tejidos de la planta. Se ha empleado eficazmente para controlar numerosas enfermedades causadas por hongos y ataques de insectos,

tanto o mejor que los pesticidas y fungicidas (con algunos forma complejos mucho más activos), pero sin efectos negativos para el medio ambiente. La cantidad de tricomas se estimula de 20 a 80 por ciento.

 

10) El silicio mejora el empleo de biosólidos. La mezcla de biosólidos como el estiércol de ganado y compostas con minerales ricos en silicio activo pueden transformar la presencia de contaminantes activos y tóxicos en materiales inertes. Además potencializa la solubilidad del silicio y la de los elementos minerales contenidos en ellos y reduce la lixiviación.

 

11) El silicio tiene acción sinérgica con el calcio (Ca), magnesio (Mg), hierro (Fe), zinc (Zn) y molibdeno (Mo). Los seis elementos presentan una acción sinérgica, optimizando el desarrollo del cultivo y producción de cosecha, también se mejora la vida media de las cosechas perecederas.

 

12) El silicio aumenta la productividad en la horticultura. Hoy la agricultura mundial requiere anualmente de aproximadamente 800 mil toneladas de fertilizantes minerales ricos en silicio, para promover el desarrollo de una agricultura saludable y sustentable. Esto invariablemente ocurrirá en suelos con más de 700 ton/ha de silicio elemental y pH mayor a 7.5, donde ocurre también un alta capacidad de intercambio catiónico.

Silicio en la producción agrícola

escrito por Edgar Quero    Wednesday, 14 de May de 2008

MineralEl Silicio (Si) es el segundo elemento más abundante y disperso en la corteza de la Tierra , la Luna y Marte,

después del Oxigeno (O2).En la corteza terrestre, excepto las formas inertes-cristalinas e insolubles del silicio; cuarzo, arena, cristales-minerales, zeolitas, en la naturaleza se encuentran formas biogeoquímicas activas de

silicio, en la solución del suelo, como las derivadas del ácido silícico; monómeros, ortosilícico , H4SiO4 y metasilícico, H2SiO3, dímeros, trímeros, polímeros, coloides, agregados coloidales y el silicio amorfo sin

estructura cristalina(PDF)

 Estos agregados se muestran en la figura siguiente: 

  Adicionalmente, con la acción de agentes abióticos, temperatura, lluvia (agua) y el CO2 disuelto en el agua en la forma de ácido carbónico (H2CO3/CO2), actúan sobre los minerales arcillosos y liberan el ácido silícico a una concentración de 1 a 50 mg/kg, al mismo tiempo liberan elementos minerales, formándose silicatos de calcio, magnesio, potasio, zinc, hierro, incrementando grandemente la capacidad de intercambio catiónico de los suelos y el pH del suelo se torna básico, en niveles de 7.5 a 8.5. En estas condiciones de pH y capacidad de intercambio catiónico los suelos son altamente productivos. En estos suelos se encuentran de 100 a 200 mg/kg de estas formas de silicio soluble. La riqueza mineral de suelos de diferentes regiones agrícolas del país se cuantificó mediante la espectroscopía de energía dispersiva de rayos X, en un microscopio electrónico de barrido, equipado con una microsonda de rayos X.  Estos suelos, clasificados por el pH de la solución, muestran en promedio la composición siguiente: 

 En la tabla se observa que el contenido de silicio y aluminio se relacionan con el pH de la solución del suelo. A medida que el pH pasa de suelo ácido a alcalino, el contenido de silicio se incrementa a una relación de 79.05 ton/ha por unidad de pH. Esto significa que cuando un suelo con un pH de 8.0 pasa a 4.0 se remueven del suelo aproximadamente 300 ton/ha de silicio elemental. Silicio que es removido por los requerimientos del cultivo y la erosión hídrica causada por la lluvia. Por otro lado el aluminio se incrementa como consecuencia de la remoción del silicio. Esto se ilustra en la siguiente grafica.   

 En la tabla también se observa que el incremento en la concentración de silicio va acompañado por una menor concentración de fósforo y de hierro, esto a consecuencia de que el ácido silícico solubiliza a estos induciendo su aprovechamiento por los cultivos. Estas variaciones en la concentración del silicio, también tienen efectos sobre diferentes procesos del suelo y el crecimiento de microorganismos y plantas. En los ecosistemas terrestres, el ciclo biogeoquímico del silicio es más intenso que el ciclo del Fósforo (P) y del Potasio (K). Las raíces aparentemente liberan enzimas (“Silicazas y Silicateinas”) y compuestos orgánicos (ácido cítrico y protones hidrógeno (H+), que solubilizan el silicio presente en las arcillas, que provienen de las rocas y minerales cuando son intemperizados por las condiciones del medio ambiente como lluvia, temperatura, viento, y las acciones mecánicas del manejo de suelos. Por lo que las raíces con alta capacidad de extraer silicio del suelo promoverán el mejor desarrollo de la canopía y en general de la planta. El silicio se encuentra presente en los tejidos de la planta en cuatro formas, que son la mineral, orgánica, polimérica y cristalina. Esta última se encuentra en la superficie de las hojas, proporcionándole brillo y formando parte de la estructura de los tricomas y fitolitos, los cuales caen al suelo promoviendo el reciclado. 

 El uso agrícola intensivo y extensivo del suelo, provoca el desequilibrio de nutrientes contenidos en el, dado que una parte significativa es removida por la cosecha, el desarrollo vegetativo del cultivo y de la

maleza, la lixiviación y la erosión eólica e hídrica. El silicio, así como otros nutrientes, es extraído del suelo. La extracción de silicio activo de los suelos agrícolas por cada cosecha es en promedio de 40 a 300 kg/ha. Esto trae como consecuencia una disminución de silicio y un aumento del aluminio, causando un incremento en la acidez del suelo, tal como se ilustró anteriormente. Los cultivos que extraen silicio con mayor intensidad son las gramíneas, que tienen además una alta eficiencia fotosintética. Uno de estos cultivos es la caña de azúcar, el cual produce mas de 180 ton/ha en suelos con pH mayor a 7.5 y un contenido de silicio en el suelo mayor al 22%. Mientras que en condiciones de suelo ácido con pH de 5.5 a 6.0 y un contenido de silicio de 16%, la producción es de 60 a 80 ton/ha. El silicio juega un papel importante en la planta. Este elemento controla el desarrollo del sistema radicular, la asimilación y distribución de nutrientes minerales, incrementa la resistencia de la planta al estrés abiótico (alta y baja temperatura, viento, alta concentración de sales y metales pesados, hidrocarburos, Aluminio (Al), etc.) y biótico (insectos, hongos, enfermedades).  Como ejemplo de la presencia biológica del silicio, podemos mencionar que este se encuentra presente en semillas de pistacho, avena, cebada y fríjol en concentraciones de 1.4, 4.25, 2.42 y 1.20 g por kilo, respectivamente. En hojas se encuentran concentraciones de 0.5 a 30 g por kilo.  Los beneficios de la mayor concentración de silicio en el suelo y suministrar al suelo minerales ricos en silicio a través de los procesos de fertilización, permiten una solución económica y rentable para la producción agrícola, destacando lo siguiente: 1. El silicio incrementa la productividad y calidad de las cosechas agrícolas . Desde el año 1848, numerosos reportes de investigación y la producción comercial en campo han demostrado los beneficios al obtener cosechas superiores, mediante la fertilización con silicio, tal como en la producción de Arroz (15-100%), Maíz (15-35%), Trigo (10-30%), Cebada (10-40%), Caña de Azúcar (55-150%), diversos frutales como el Aguacate, Mango,  (40-70 %), Zarzamora, Guayaba, hortalizas, Jitomate, Chile (50-150%) y otros, como el Fríjol, Pastos forrajeros, Agave, también se promueven beneficios al suelo para mantener una agricultura sustentable. La fertilización Mineral con silicio tiene un doble efecto en el sistema Suelo-Planta. Primeramente, la nutrición con silicio al cultivo refuerza en la planta su capacidad de almacenamiento y distribución de carbohidratos requeridos para el crecimiento y producción de cosecha, la autoprotección contra enfermedades causadas por hongos y bacterias, el ataque de insectos y ácaros y de las condiciones desfavorables de clima, al estimular el desarrollo y actividad de estructuras poliméricas en la cutícula, los tricomas y fitolitos en la superficie de las hojas. En segundo lugar, el tratamiento del suelo con substancias con silicio biogeoquímicamente activo optimiza la fertilidad del suelo a través de mejorar la retención y disponibilidad del agua, sus propiedades físicas y químicas y de mantener los nutrientes en forma disponible para la planta. 2. El silicio restaura la degradación del suelo e incrementa su nivel de fertilidad para la producción agrícola. De 40 a 300 kg de silicio por hectárea de suelo cultivado, son extraídos anualmente por las cosechas. La falta de ácidos monosilícicos y la disminución de silicio amorfo conducen  a la destrucción de los complejos órgano-minerales, se aceleran la degradación de la materia orgánica del suelo y se empeora la composición mineral. La aplicación de fertilizantes minerales con silicio es obligatoria para una agricultura sustentable y altamente efectiva en cualquier tipo de suelo. 3. El silicio incrementa la resistencia del suelo contra la erosión del viento y agua. La aplicación de silicio mineral al suelo, remedia y restaura su estructura, incrementa la capacidad de retención de agua (de 30 a 100%) y la capacidad de intercambio catiónico, sobre todo en pH´s mayor a 7.0. Se incrementa la estabilidad ante la erosión al promover la formación de agregados coloidales. El silicio ayuda al desarrollo del sistema radicular de la planta  y puede incrementar la masa de raíces de un 50 a 200%, por lo que también estimula el amacoyamiento (mayor numero de tallos por semilla). 4. El silicio incrementa la resistencia a la sequía en las plantas. La fertilización con silicio puede optimizar el aprovechamiento del agua de riego en un 30 a 40% y ampliar los intervalos del riego sin efectos negativos sobre las plantas. Adicionalmente al sistema irrigación-drenaje, la fertilización con minerales de silicio activo, permiten completar la rehabilitación de suelos afectados por sales, compactación y bajos niveles de pH. 

5. El silicio neutraliza la toxicidad causada por el aluminio en suelos ácidos mucho mejor que el encalando.  Existen cinco posibles mecanismos para la reducción de la toxicidad del aluminio por compuestos ricos en silicio; como la formación de ácidos silícicos, orto y meta, coloides, polímeros de silicio y complejos aluminio-silicatos. El encalado tiene un solo mecanismo. Desafortunadamente la aplicación de encalado y de dolomita, fijan al fósforo y transforman al fósforo-disponible en no asimilable para la planta. Empleando materiales ricos en silicio para la reducción de la toxicidad del aluminio y optimización del pH, mejoran también la nutrición con fósforo, hierro, potasio y zinc, ya que el silicio activa el intercambio catiónico y la movilización de nutrientes. 6. El silicio aumenta la nutrición del fósforo en las plantas de un 40 a 60% e incrementa la eficiencia de la aplicación de roca fosfórica de un 100 a 200%. La fertilización con minerales ricos en silicio promueve la transformación del fósforo no disponible para la planta en formas asimilables y previene la transformación de fertilizantes ricos en fósforo en compuestos inmóviles. Fertilizantes de lenta liberación se pueden fabricar con materiales ricos en silicio. 7. El silicio promueve la colonización por microorganismos simbióticos (bacterias y hongos). El silicio mineral promueve la colonización de las raíces por algas, líquenes, bacterias y micorrizas, mejorando la fijación y asimilación de nitrógeno y fósforo entre otros minerales. 8. El silicio reduce la lixiviación de fósforo, nitrógeno y potasio, en las áreas de cultivo agrícola . El silicio como mejorador, puede reducir la lixiviación de nutrientes en los suelos arenosos y guardarlos en una forma disponible para la planta, tales como coloides. 9. El silicio incrementa la resistencia de la planta a la salinidad. La fertilización con silicio puede aliviar el estrés causado por la salinidad en plantas cultivadas. Aunque existen pocas hipótesis que expliquen el efecto del silicio sobre el estrés salino. 10. El silicio protege a las plantas contra el ataque de las enfermedades, hongos e insectos. La acumulación de silicio en los tejidos de la epidermis en forma polimérica, orgánica y cristalina, permite proteger y fortalecer mecánica y bioquímicamente a los tejidos de la planta. El silicio se ha empleado eficazmente para controlar numerosas enfermedades causadas por hongos y ataques de insectos, tanto como, los pesticidas y fungicidas, pero sin efectos negativos para el medio ambiente. La cantidad de tricomas se estimula de un 20 a un 80%. 11. El silicio restaura áreas contaminadas por metales pesados e hidrocarburos . Los fertilizantes minerales ricos en silicio pueden neutralizar el efecto tóxico de metales pesados y restaurar la fertilidad de la tierra. En numerosos experimentos de invernadero y campo se demostró que materiales ricos en silicio pueden usarse como la parte íntegral  de la nueva tecnología para la purificación y restauración de suelos contaminados con aceites y productos derivados de estos.    12.  El silicio mejora el empleo de biosólidos. La mezcla de biosólidos como el estiércol de ganado y compostas con minerales ricos en silicio activo pueden transformar la presencia de contaminantes activos y tóxicos en materiales inertes. Además potencializa a los elementos minerales contenidos en ellos y reduce la lixiviación.  13. El silicio tiene acción sinérgica con el Calcio (Ca), Magnesio (Mg), Hierro (Fe), Zinc (Zn) y Molibdeno (Mo). Los seis elementos presentan una acción sinérgica, optimizando el desarrollo del cultivo y producción de cosecha, también se mejora la vida media de las cosechas perecederas.  14. El silicio forma parte de la estructura de los tricomas. En plantas de fríjol, caña de azúcar, papa, chile, tomate, el silicio incrementa el numero y tamaño de tricomas estructurales y glandulares, ya que forma parte de su estructura, y este puede ser el mecanismo por el cual el silicio mejora e incrementa la resistencia de los cultivos al ataque de insectos,  hongos y bacterias. 15.  El silicio aumenta la productividad en la horticultura. Hoy la agricultura mundial requiere anualmente de aproximadamente 800 mil toneladas de fertilizantes minerales ricos en silicio, para promover el desarrollo de una agricultura saludable y sustentable. Esto invariablemente ocurrirá en suelos con mas de 700 ton/ha de silicio elemental y pH mayor a 7.5, donde ocurre también un alta capacidad de intercambio catiónico.

 

ÁCIDO ORTOSILICICO, MOLECULA, PIEDRA ANGULAR DE LA AGRICULTURA

Silicio en la protección de las plantas

escrito por Edgar Quero    Wednesday, 14 de May de 2008

TricomaEl silicio, segundo elemento en abundancia en la corteza terrestre y minerales primarios, después del oxigeno,

por lo que en la naturaleza se encuentra en estado oxidado, representándolo como dióxido de silicio (SiO2), aunque su forma soluble principalmente esta en la forma de ácido ortosilisico y sus sales derivadas.(PDF)

No obstante que el silicio no se considera dentro de los 16 elementos esenciales para la nutrición, tiene una acción dinámica en el sistema agua-suelo-planta, estimándose que anualmente se remueven del suelo un promedio de 400 kilos por hectárea, ya que se encuentra presente de manera soluble y sólida en los diferentes tejidos de la planta, especialmente, formando parte de las células que componen el sistema tegumentario. En las hojas, dependiendo de las condiciones bióticas y abióticas del medio ambiente, por lo que su concentración es variable durante el desarrollo del cultivo, observándose concentraciones de 200 a 7,000 mg/kg, mientras que en el suelo la concentración de silicio soluble esta presente entre 5 y 250 mg/kg. El sistema tegumentario comprende dos tejidos: epidérmico y suberoso. Tejido epidérmico: Está formado generalmente por una sola capa de grandes células vivas, de tamaño y aspectos diversos y sin espacios intercelulares, revisten el exterior de las plantas y las protegen. La capa mas externa es la epidermis, que recubre todos los tejidos de la planta (hoja, tallo, raíz, flores, frutos), excepto los meristemos apicales y el extremo de la raíz (caliptra). Las células tienen forma muy variable, aunque especialmente son tubulares, aplastadas o alargadas; los contornos en algunas son ondulados o festoneados, lo cual les permite una mayor cohesión. Poseen poco citoplasma, abundante agua, numerosas y grandes vacuolas, núcleo pequeño y no tienen cloroplastos. La epidermis, regula la transpiración y el intercambio gaseoso, almacena agua, productos del metabolismo y protege contra las acciones

mecánicas exteriores, gracias a la abundante secreción de celulosa, calcio y silicio. El silicio forma agregados insolubles (fitolitos) y solubles (polímeros del ácido ortosilicico), entrelazados con la celulosa y componentes de la pared celular, haciéndolas resistentes y flexibles. La epidermis puede estar en una o varias capas de las células. Éstas tienen a veces una membrana impregnada de una sustancia impermeable, la cutina, llamada cutícula, que es delgada, brillante y translúcida, con lo que protegen al tejido subyacente contra la acción del agua, del aire y los microorganismos.  Además de las células normales en la epidermis, existen también otras células especializadas, llamadas células guarda u oclusivas, cuya característica es poseer cloroplastos y no tienen comunicación con las células vecinas a través de plasmodesmos. Dos células guarda forman un estoma; se trata de aberturas que permiten el intercambio de gases entre el interior de la planta y el exterior, regulando la fotosíntesis y respiración, y que sirven también para expulsar el exceso de agua y minerales (la gutación). Los estomas, principalmente se encuentran  en parte inferior de la hoja (envés) y que pueden ocurrir en una densidad de entre 6,000 y 45,000 estomas/cm2. También en la epidermis, se producen los tricomas o pelos, en hojas, tallos, flores, frutos y raíces. En la raíz los tricomas radicales absorben el agua y nutrientes del suelo. Los tricomas pueden ocurrir en densidades de 10 a más de 1,000 tricomas/cm2, y principalmente ocurren en la parte superior de la hoja (haz). Es importante mencionar que la densidad de estomas y tricomas, se debe a la influencia de las condiciones del medio ambiente y a la disponibilidad de nutrientes, principalmente de silicio, calcio, potasio y magnesio. El sistema tegumentario cubre a los diversos órganos de los vegetales y les presta protección contra la acción de diversos agentes abióticos: aire, radiación solar, cambios bruscos de temperatura y humedad, golpes, etc., y evita así mismo la evaporación rápida del agua que se encuentra en los tejidos internos, lo cual ocasionaría trastornos muy graves a las plantas, especialmente a las que son propias de climas calidos o desérticos. Sin embargo, este revestimiento no es absoluto ya que la planta no podría efectuar cambios constantes con el medio externo, que le son indispensables; así, la pared terminal de las raíces no esta cubierta por este sistema, y en los órganos aéreos se encuentran multitud de orificios que permiten los cambios gaseosos y evaporación del agua. Tejido suberoso: Cuando los órganos de la planta comienzan a crecer en grosor, la epidermis se rompe y es reemplazada por el tejido suberoso conocido también con el nombre de corcho. Las células que lo forman son aplanadas y al alcanzar la madurez se recubren de suberina, sustancia que al ser impermeable, origina la muerte de las mismas. Sin embargo el intercambio gaseoso aún es posible y se realiza a través de las lenticelas, aberturas cuya cavidad está ocupada por células no suberificadas entre las cuales circulan los gases. También forman parte de la protección de los tejidos contra la perdida de agua y ataque biótico. Las células de la epidermis que participan activamente en la protección de los

tejidos de la planta contra agentes abióticos y bióticos son los tricomas, en los que su densidad y tamaño es influenciada por la disponibilidad de silicio en el medio nutritivo. Por ello se presenta la siguiente discusión. Tricomas: Los tricomas o pelos vegetales, se originan por crecimiento local de algunas células epidérmicas, su parte inferior, el pie, está enclavado en la epidermis, mientras que el cuerpo se eleva por encima de ésta. En cuanto a su forma y función existe una gran diversidad. Pueden ser unicelulares o pluricelulares, lineales, ramificados, estrellados, discoidales, absorbentes, vivos o muertos, papilosos o en forma de pequeña cabeza. Las paredes de ciertos pelos se vuelven pluriestratificadas debido a la oposición de la pared secundaria, como el tricoma unicelular del algodón. Otros modifican sus propiedades mecánicas por incrustaciones en la pared celular y otros experimentan una transformación correspondiente a su función, que a veces es muy complicada, como en el caso de los tricomas glandulares, los absorbentes, los escamosos y los urticantes. Los tricomas glandulares secretores, presentan una cabeza uni o pluricelular. El producto secretado frecuentemente se aloja entre la pared externa de la célula y la cutícula, que se levanta y al fin se rompe liberando sus componentes, que pueden ser volátiles. En el 45% de las plantas vasculares, se han estudiado los tricomas, muchas de las cuales son cultivadas. Estas poseén principalmente tricomas glandulares que secretan diferentes metabolitos secundarios dependiendo de la especie. Los metabolitos (fitoquímicos) más comunes son los terpenos (mono-terpenos, sesquiterpenos, diterpenos y triterpenos), flavonoides, fenoles y fenilpropanoides, algunos de ellos forman glicosidos como medida de regulación. La cantidad del exudado que producen puede llegar hasta el 30 % del peso seco de hojas maduras, dependiendo de la especie y las condiciones de crecimiento. De manera importante los tricomas glandulares a través de la liberación de compuestos fitoquímicos permiten la resistencia y tolerancia de las plantas al ataque de agentes bióticos. Esto permite el control biológico de plagas y enfermedades, ya que la acción de las sustancias liberadas, actúan como repelentes, insecticidas, fungicidas, aleloquímicos, así como también participan en la percepción de estímulos, que mejoran la protección y adaptación de los vegetales.  Las funciones que desempeñan los tricomas glandulares son variadas. Sus características morfológicas y mecánicas (densidad, tamaño, textura superficial, forma, orientación) pueden influir la respuesta fisiología y ecológica de las plantas, como por ejemplo:  

                     Protegen, disuaden y/o inmovilizan, el ataque de insectos, hongos y herbívoros que dañan el tejido foliar y en general mejoran la sanidad del cultivo. El proceso de repeler el ataque, que causa una reducción en la oviposición y alimentación de los agentes bióticos se define como antixenosis y antibiosis.                     Mejoran el aprovechamiento de la luz solar, limitando el daño por alta insolación y el daño por luz ultravioleta, incrementan el albedo (reflexión de la luz) y con ello regulan la temperatura, pérdida de agua, la fotomorfogénesis y la asimilación de luz y bióxido de carbono

(fotosíntesis), mejorando la productividad.                      Regulan la homeostasis de calcio (Ca+2) y silicio (Si+4) y la nutrición mineral y toxicidad  de hongos y bacterias, que ocurren en el ambiente de la hoja.                      También, permiten la secreción y absorción de agua, nutrientes y la eliminación de metales contaminantes como aluminio (Al).                     Apoyan el amarre y desarrollo de frutos a través de: Mejorar la colección y dispersión de polen, la atracción y guía de polinizantes (insectos, p.e. abejas).                      En las semillas mejoran su dispersión, establecimiento y germinación, esto último al mejorar la retención de humedad.

  La epidermis que carece de tricomas se denomina glabra. Los tricomas glandulares, están constituidos por silicio entre 1 y 30%, y dependiendo de la densidad participan en el contenido total de silicio en la hoja con un 50 a 80%. Los tricomas pueden estar en cualquier órgano de la planta y persistir durante toda la vida de esos órganos o bien ser efímeros.  Las células pueden permanecer vivas o perder el protoplasto; hay varios tipos de tricomas en la misma planta y órgano, y varían entre distintas especies. Son además útiles en taxonomía, para caracterizar especies, géneros o a veces grupos más grandes.  El manejo de la densidad y actividad de los tricomas, de follaje y raíz, en los cultivos agrícolas, es una importante herramienta para el control y combate de diversas plagas, como: áfidos o pulgones, ácaros, mosquita blanca, gusanos de hoja y fruto, chinches, chicharritas y paratrioza, que se presentan en cultivos de papa, fríjol, jitomate, chile, arroz, maíz, alfalfa, avena, caña de azúcar, calabacitas, entre otros. Por otro lado se mejora la asimilación de nutrientes a través de los tricomas de la raíz. Por lo anterior la nutrición con silicio es vital y puede ser limitante para el manejo sustentable con calidad y sanidad de cultivos agrícolas y sus cosechas. Recomendando que los suelos deben contener 25% de silicio elemental y que al menos un 15% de este elemento, provenga de minerales primarios. Y a que en promedio los cultivos extraen anualmente entre 100 y 800 kilos de silicio por hectárea, dependiendo de la productividad y demanda del cultivo, por lo que se recomienda la remineralización con minerales primarios ricos en silicio como el SILIFERTIDOL. Es importante comentar que el silicio que se encuentra en los minerales requiere de un aporte frecuente de agua, y la solubilidad se mejora con la adición de materia orgánica y bióxido de carbono. El silicio soluble estará en la forma de ácido ortosilicico y las sales derivadas de este, como son el silicato de calcio, silicato de zinc, etc., las cuales son asimiladas por el sistema radicular de la planta. Figuras: En las figuras siguientes se muestra de manera secuencial la ocurrencia de tricomas en tejido foliar: Primeramente se muestran los diferentes tipos de tricomas, continuando con observaciones típicas de campo, donde es posible observar diferentes densidades y tamaños (largo y grosor),

sin olvidar el tricoma unicelular mas largo, las fibras de algodón. Enseguida se muestran los tricomas observados bajo el microscopio óptico, destacando la interacción entre tricomas e insectos. Para finalmente mostrar imágenes de tricomas de algodón, fríjol y alfalfa, observados en un microscopio electrónico de barrido (SEM Jeol 6460LV-EDS), que se encuentra en las instalaciones de la división de investigación del Instituto Tecnológico Superior de Uruapan. En las dos últimas imágenes se muestra un tricoma de fríjol y un mapa de la distribución de silicio en el tricoma y tejido adyacente, siendo evidente la acumulación de silicio en la estructura del tricoma.

El sílice en las plantas: las cantidadesEl aumento del déficit de silicio causa un número deconsecuencias negativas para el suelo y la planta. Elsilicio es un elemento constitutivo del suelo, su carenciaconduce a la degradación de la fertilidad de suelo. Elsilicio desempeña un papel importante en planta. Elelemento controla el desarrollo del sistema de la raíz,

adicionar escorias básicas de defosforilación, lascuales junto al aporte de cantidades variables de Ca,Mg, Mn y Si sirven para una mejora del pH del sueloy para favorecer la asimilación del fósforo (Navarro &Navarro, 2000).La revisión general del estado de arte en lasinvestigaciones sobre silicio en Colombia, adviertegrandes posibilidades de su estudio en virtud al bajonúmero de trabajos nacionales y a escasos renglones deproducción, en especial para café y arroz.El presente estudio tuvo como propósito evaluar larespuesta de varias dosis de silicio en el desarrollo deplántulas de café Variedad Colombia en almácigo

Importancia del silicioEl silicio (Si) es uno de los dos elementos másabundantes en la corteza terrestre. No obstante,la acción de la meteorización hace que el silicionatural sea insuficiente para desempeñar su papel

aumenta resistencia de las plantas a las temperaturasbajas o altas, viento, sal, los metales pesados y elataque de insectos, hongos y enfermedades. ParaEpstein (1999), el silicio está presente en las plantasen cantidades equivalentes a aquellos elementosmacronutrientes tales como Ca, Mg y P, y con frecuenciaen los pastos en niveles más altos que cualquier otroconstituyente inorgánico.

Otros nutrientes. I: Silicio, Cobalto, Vanadio, Titanio. Absorción. Transporte. Funciones. Alteraciones producidas por deficiencia o toxicidad.

EL SILICIO EN LA AGRICULTURA

Los suelos tropicales y subtropicales poseen generalmente bajos contenidos de silicio disponible para las plantas, que pueden incluso ser limitantes para la producción de algunas especies. Por lo tanto, la fertilización del suelo con silicio y/o la aplicación de silicio foliar, están siendo observadas y han sido objeto de grandes estudios en diferentes partes del mundo.

 

Beneficios del uso de silicio en la agricultura

 

1. Experimentos prácticos han comprobado que el uso del silicio (fertilización edáfica o foliar) ha contribuido a mejorar la absorción de macro y micro nutrientes por las plantas.

 

2. Aumento de la productividad de los cultivos, en especial por incremento de la resistencia de estos al ataque de plagas, reduciendo significativamente el uso de pesticidas y agrotóxicos.

 

3. Manifestación de beneficios en plantas conocidas como acumuladoras (arroz, caña, pastos), así como también en plantas no acumuladoras de silicio (tomate, algunas hortalizas, etc.).

 

4. Mayor desarrollo de las plantas, lo cual posibilita una mayor producción por hectárea cultivada.

 

5. Protección del cultivo contra enfermedades específicas de cada planta.

 

6. Bajo costo de las fuentes de silicio (silicato de potasio, silicato de calcio, silicato de magnesio, etc), además del bajo costo de aplicación de ellos.

 

Silicio en la planta

 

El silicio es absorbido por la planta en forma de ácido monosilícico (H4SiO4), junto con agua (flujo de masa), y se acumula principalmente en las áreas de máxima transpiración (tricomas, espinas, etc.) como ácido polisilísico polimerizado (sílica amorfa).

 

Silicio y transpiración

 

El depósito de silicio entre la cutícula y la epidermis de las hojas confiere protección a las plantas y disminuye los efectos del estrés de naturaleza biótica o abiótica. El silicio ocurre con mayor frecuencia en las zonas donde el agua se pierde en cantidades grandes, o sea, en la epidermis foliar, junto a las células de guarda de los estomas y otras células epidérmicas. Esos depósitos de sílica en los tejidos foliares promueven la reducción en la tasa de transpiración.

 

Silicio en la protección de las plantas

 

Además del efecto sobre la transpiración, la deposición de sílica en las paredes de las células vuelve las plantas más resistentes a la acción de hongos e insectos. Esto ocurre por la asociación de la sílica con constituyentes de la pared celular, volviéndolas menos accesibles a las enzimas que producen degradación (resistencia mecánica). La fertilización con silicio ha mostrado eficacia en el control de varias enfermedades importantes, principalmente fungosas.

 

Las plantas, de un modo general, resisten el ataque de plagas y enfermedades cuando reciben algún tratamiento que produce modificaciones en su composición o estructura química. Se han realizado muchas investigaciones con el objeto de buscar la posible relación del silicio con la susceptibilidad al ataque de diferentes insectos como las chinches y pulgones. Se concluyó que las plantas tratadas con silicio fueron menos atacadas por pulgones y presentaron un incremento de cerca de 50% en el contenido del elemento en la parte aérea. Además, se registró un efecto adverso en la reproducción y el desarrollo de los pulgones.

 

Figura 1. Acumulación de silicio en hojas de arroz.

 

Figura 2. Capa doble de sílica debajo de la cutícula

 

 

Los mecanismos de resistencia a las enfermedades, inducidos por el silicio, están relacionados con los constituyentes de la pared celular, volviéndolos menos susceptibles a la degradación enzimática.

 

El silicio y la resistencia de las plantas al ataque de hongos patogénicos

 

La ciencia ya demostró la intervención del silicio en varios aspectos estructurales, fisiológicos y bioquímicos de las plantas, donde desempeña papeles muy diversos. El silicio tiene un papel importante en las relaciones planta-ambiente, ya que puede dar a la planta mejores posibilidades para soportar condiciones adversas, climáticas, edáficas y biológicas, que tienen como resultado un aumento y una mejor calidad en la producción. Condiciones de estrés causadas por temperaturas extremas, veranillos, metales pesados o tóxicos, por ejemplo, se pueden reducir con el uso del silicio. Uno de los efectos benéficos que más se destaca es su papel en la reducción de la susceptibilidad de las plantas a enfermedades causadas por hongos. La resistencia de las plantas a las enfermedades se puede aumentar por medio de la formación de barreras mecánicas y/o por la alteración de las respuestas químicas de la planta al ataque de los parásitos, aumentando la síntesis de toxinas que pueden actuar como sustancias inhibidoras o repelentes. Las barreras mecánicas incluyen cambios en la anatomía, como células epidérmicas más gruesas con un grado mayor de lignificación y/o silicificación (acumulación de silicio).

La sílica amorfa (ópalo) localizada en la pared celular tiene un efecto determinante sobre las propiedades físicas de esta. Al acumularse en las células de la epidermis, el silicio puede constituir una barrera física estable para la penetración de algunos tipos de hongos, principalmente en gramíneas. En este aspecto, el papel del silicio incorporado a la pared celular es semejante al de la lignina, que es un compuesto estructural resistente a la penetración.

Además de actuar como barrera física, debido a la acumulación de silicio en la epidermis de las hojas, el elemento activa genes involucrados en la producción de compuestos secundarios del metabolismo, como los polifenoles y las enzimas relacionados con los mecanismos de defensa de las plantas (fitoalexinas). De esta manera, el aumento del silicio en los tejidos vegetales hace que la resistencia de la planta a los hongos patogénicos aumente debido a la producción suplementaria de defensas que pueden actuar como sustancias inhibidoras del patógeno.

 

Sicilio y productividad

 

El arroz y la caña de azúcar son cultivos acumuladores de silicio, concentrando en sus tejidos contenidos más altos que de otros nutrientes como nitrógeno y potasio. En arroz, la suplementación con silicio produce un aumento en la producción, en la masa de semillas, el número de granos y las panículas y la disminución de la esterilidad. Con la aplicación de silicio, la longitud de las hojas, principal responsable de la altura, tiende a aumentar de acuerdo con el desarrollo de la planta. La mayor expansión foliar determina una mayor rata de asimilación de gas carbónico por la planta. El resultado es una mayor translocación de asimilados para la producción de granos, aumentando la productividad (figura 5). En arroz de riego, el silicio aumenta el poder de oxidación de las raíces, minimizando los efectos tóxicos de niveles elevados de hierro. La caña de azúcar también puede responder a la fertilización silicatada. Al aumentar la altura y el diámetro de los tallos y el número de tallos por cepa, la aplicación de silicato aumenta la productividad. En Colombia se han reportado incrementos entre 10 y 25% en la producción de arroz cáscara y entre 5 y 20% en TCH (toneladas de caña por hectárea), con la aplicación de silicato de magnesio (Magnesil).

 

Los diferentes tipos de estrés nutricional se pueden reducir con la suplementación de silicatos, pues se presentan interacciones del silicio con varios elementos, que favorecen la nutrición vegetal. La toxicidad causada por hierro, cadmio, cromo, zinc, mercurio, manganeso, sodio y aluminio, entre otros, puede ser minimizada o evitada con el uso de silicio. La importancia de esta característica del silicio se entiende si se considera que en suelos ácidos la toxicidad de aluminio es uno de los dos principales factores de estrés que limitan el crecimiento de las plantas.

 

El silicio combate los diferentes tipos de estrés nutricional

 

El silicio es un elemento que está despertando bastante interés entre técnicos y agricultores por los numerosos beneficios que trae a los cultivos, incluido el aumento en la productividad y la resistencia a los estrés bióticos y abióticos, como exceso de metales pesados, deficiencia hídrica y enfermedades fungosas. Cuando se adiciona un nutriente el suelo, vía fertilización, ocurren reacciones químicas que pueden modificar, para más o para menos, la disponibilidad de otros elementos. El caso del silicio es interesante, pues se presentan interacciones con varios elementos que favorecen la nutrición de la planta.

 

El ácido monosilícico, la forma soluble presente en la solución del suelo y la cual absorbe la planta, ayuda a protegerla de los efectos tóxicos del aluminio por la formación de

hidroxialuminosilicatos (HAS), inertes en la solución del suelo. Esta propiedad no se restringe únicamente al aluminio. El ácido silícico puede reaccionar con diferentes metales como hierro, manganeso, cadmio, cesio, zinc, mercurio y otros, formando silicatos con esos metales. En el caso de estrés salino, el silicio también puede ser benéfico. La concentración de sodio en la parte aérea de la planta disminuye sensiblemente cuando se adiciona silicio en sustratos que carecen de él.

 

Plantas con niveles más elevados de silicio tienden a presentar mayores contenidos de nitrógeno en sus tejidos. Como el silicio aumenta la producción de fotoasimilados, debido al incremento en la tasa fotosintética, se presenta un aumento de substrato para la incorporación de nitrógeno en los esqueletos carbónicos. Para maximizar el potencial de producción, por ejemplo en arroz, se pueden establecer cultivos más densos con altas aplicaciones de nitrógeno. En las condiciones anteriores, las hojas tienden a permanecer menos erectas y la planta presenta mayor susceptibilidad a enfermedades. La aplicación de silicio produce hojas más erectas, disminuyendo el sombreamiento mutuo, y la planta es más resistente a enfermedades. Cultivos intensivos, con aplicaciones fuertes de nitrógeno, requieren la fertilización complementaria con silicio.

 

El papel del silicio es cada vez más importante para una mayor productividad y sostenibilidad, a medida que los agricultores tienen acceso a fuentes silicatadas.

 

El silicio en la agricultura y la salud humana

 

Estudios biológicos en el área agronómica han demostrado los notables efectos benéficos del silicio en el crecimiento vegetal, la producción de alimentos y en el combate de los diferentes tipos de estrés causado en las plantas por diferentes factores físicos, climáticos o biológicos. En el otro lado de la moneda están los animales, consumidores de esas plantas. Al igual que otros minerales, el silicio es esencial para los animales, y para el hombre. El silicio es el tercer elemento traza esencial más abundante en el cuerpo humano, después del hierro y el zinc. Los contenidos más altos de silicio ocurren en tejidos conectivos y conjuntivos, especialmente aorta, tráquea, tendones, huesos y piel. Los tejidos conjuntivos se caracterizan por establecer y mantener la forma del cuerpo, hacen la conexión entre otros tejidos y los órganos. También se ha encontrado en otros órganos como timo, suprarrenales, páncreas, hígado, corazón, músculos, pulmones y bazo, por ejemplo. Además de promover la biosíntesis de colágeno y la formación y calcificación de los tejidos óseos, el silicio está involucrado en el metabolismo de fosfolípidos y afecta el contenido de calcio en el cuerpo, lo cual está asociado íntimamente con la edad. El silicio

también está ligado en el animal a las moléculas de queratina. La deficiencia de silicio puede aumentar la susceptibilidad a enfermedades como artritis degenerativa y arteriosclerosis, así como el envejecimiento precoz de la piel y la fragilidad de las uñas.

 

Como se puede deducir, es fundamental que la dieta alimenticia contenga niveles adecuados de silicio. Aún no han sido establecidos los valores nutricionales adecuados para la ingestión de este elemento, pero se estima que la dieta humana diaria debe contener de 20 a 30 mg de SiO2 (dióxido de silicio o sílica).

 

Considerando los beneficios proporcionados por la nutrición balanceada, el agricultor debe considerar de aquí en adelante la utilización de fertilizantes sólidos o líquidos (fertilización foliar, fertirrigación o “drench”) silicatados en el manejo nutricional y fitosanitario de sus cultivos.

LAS VIRTUDES DEL SILICIOPublicado en 18 mayo, 2011 de Jorge Hernán Álvarez H

El amigo, Germán Salazar, nos hizo llegar un ensayo muy interesante sobre las virtudes de este mineral, en relación con el agro.  Lo transcribimos a continuación, porque lo consideramos de   para nuestro cultivos.

LAS 12 VIRTUDES DEL SILICIO

El silicio ayuda a fortalecer a la planta para afrontar problemas como la sequía y el ataque de hongos, bacterias e insectos, y coadyuva a la fijación y asimilación de nitrógeno y fósforo. Esto se traduce en aumentos productivos. El especialista Edgar Quero Gutiérrez, investigador de la División de Investigación Aplicada del Instituto

Tecnológico Superior de Uruapan, Michoacán, sintetiza en 12 puntos las virtudes del silicio.

1) La nutrición con silicio al cultivo refuerza en la planta su capacidad de almacenamiento y distribución de carbohidratos requeridos para el crecimiento y producción de cosecha y la autoprotección contra enfermedades causadas por hongos y bacterias. Además permite afrontar el ataque de insectos y ácaros y las condiciones desfavorables de clima, al estimular el desarrollo y actividad de estructuras poliméricas en la cutícula, los tricomas y fitolitos en la superficie de las hojas.

2) El tratamiento del suelo con minerales primarios amorfos ricos en silicio (MPASi), biogeoquímicamente activo, optimiza la fertilidad del suelo a través de mejorar la retención y disponibilidad del agua, sus propiedades físicas y químicas y de mantener los nutrientes en forma disponible para la planta.

3) La erosión del suelo, entre otras, es causada por la pérdida de silicio. Se estima que en suelos agrícolas cada año se remueven de 50 a 400 kg Si/Ha. La falta de ácidos monosilícicos y la disminución de silicio amorfo conducen a la destrucción de los complejos órganominerales, con lo que se acelera la degradación de la materia orgánica del suelo y se empeora la composición mineral. La aplicación de fertilizantes minerales con silicio es obligatoria para una agricultura sustentable y altamente efectiva en cualquier tipo de suelo.

4) El silicio incrementa la resistencia a la sequía en las plantas. La fertilización con silicio puede optimizar el aprovechamiento del agua de riego en 30 a 40 por ciento y ampliar los intervalos del riego sin efectos negativos sobre las plantas. Adicionalmente al sistema irrigación drenaje, la fertilización con minerales de silicio activo, permiten completar la rehabilitación de suelos afectados por sales, compactación y bajos niveles de pH.

5) El silicio neutraliza la toxicidad causada por el aluminio en suelos ácidos, mucho mejor que el encalado. Existen cinco posibles

mecanismos para la reducción de la toxicidad del aluminio por compuestos ricos en silicio: la formación de ácidos silícicos, orto y meta, coloides, polímeros de silicio y complejos aluminio silicatos. El encalado tiene un solo mecanismo. Desafortunadamente la aplicación de encalado y de dolomita fijan al fósforo y transforman al fósforo disponible en no asimilable para la planta. El empleo de materiales ricos en silicio para la reducción de la toxicidad del aluminio y optimización del pH, mejora también la nutrición con fósforo, hierro, potasio y zinc, ya que el silicio activa el intercambio catiónico y la movilización de nutrientes.

6) El silicio aumenta la nutrición del fósforo en las plantas de 40 a 60 por ciento e incrementa la eficiencia de la aplicación de roca fosfórica de 100 a 200 por ciento. La fertilización con minerales ricos en silicio promueve la transformación del fósforo no disponible para la planta en formas asimilables y previene la transformación de fertilizantes ricos en fósforo en compuestos inmóviles. Fertilizantes de lenta liberación se pueden fabricar con materiales ricos en silicio.

7) El silicio promueve la colonización por microorganismos simbióticos (bacterias y hongos). El silicio mineral promueve la colonización de las raíces por algas, líquenes, bacterias y micorrizas, mejorando la fijación y asimilación de nitrógeno y fósforo entre otros minerales.

8) El silicio reduce la lixiviación de fósforo, nitrógeno y potasio, en las áreas de cultivo agrícola. El silicio como mejorador puede reducir la lixiviación de nutrientes en los suelos arenosos y guardarlos en una forma disponible para la planta, tales como coloides.

9) El silicio protege a las plantas contra el ataque de las enfermedades, hongos e insectos. La acumulación de silicio en los tejidos de la epidermis en forma polimérica, orgánica y cristalina permite proteger y fortalecer mecánica y bioquímicamente a los tejidos de la planta. Se ha empleado eficazmente para controlar numerosas enfermedades causadas por hongos y ataques de insectos, tanto o mejor que los pesticidas y fungicidas (con algunos forma complejos mucho más activos), pero sin efectos negativos para

el medio ambiente. La cantidad de tricomas se estimula de 20 a 80 por ciento.

10) El silicio mejora el empleo de biosólidos. La mezcla de biosólidos como el estiércol de ganado y compostas con minerales ricos en silicio activo pueden transformar la presencia de contaminantes activos y tóxicos en materiales inertes. Además potencializa la solubilidad del silicio y la de los elementos minerales contenidos en ellos y reduce la lixiviación.

11) El silicio tiene acción sinérgica con el calcio (Ca), magnesio (Mg), hierro (Fe), zinc (Zn) y molibdeno (Mo). Los seis elementos presentan una acción sinérgica, optimizando el desarrollo del cultivo y producción de cosecha, también se mejora la vida media de las cosechas perecederas.

12) El silicio aumenta la productividad en la horticultura. Hoy la agricultura mundial requiere anualmente de aproximadamente 800 mil toneladas de fertilizantes minerales ricos en silicio, para promover el desarrollo de una agricultura saludable y sustentable. Esto invariablemente ocurrirá en suelos con más de 700 ton/ha de silicio elemental y pH mayor a 7.5, donde ocurre también un alta capacidad de intercambio catiónico.SILICIO (Si)El silicio no forma parte explícitamente del grupo de los elementos nutritivos vitales para las especies cultivadas y no está directamente implicado en los procesos metabólicos. Los efectos benéficos del silicio sobre el crecimiento de las plantas pueden ser escasos cuando éstas crecen en condiciones óptimas. Sin embargo, el papel del silicio es sumamente importante en situaciones de estrés.Las plantas asimilan el silicio en forma de ácido silícico [Si(OH)4], se transforma en óxido de silicio [SiO2] y en esta forma es transportado por la savia hacia las partes verdes de la planta. Como consecuencia de la transpiración, se concentra y polimeriza en forma de gel coloidal que queda localizado en capas por debajo de la epidermis y cristalizado en la superficie.Desde el punto de vista físico, el ácido silícico es muy poco soluble en agua: 2'0 mg a 25º C. Cuando la concentración de ácido silícico supera los 2'0 mg, la solución polimeriza bajo forma de gel coloidal. Si el proceso ocurre en el suelo: deja de ser asimilable, y si tiene lugar en la planta: se forman las capas o cristales a que se ha hecho referencia anteriormente.Según los conocimientos actuales, el silicio es asimilado por las plantas de tres formas: activa, pasiva y selectiva. Así, las plantas de arroz, cebada, maíz y caña de azúcar, lo asimilan de forma activa con consumo de energía. La fresa, judía, melón, pepino y soja, lo asimilan de forma pasiva: pasa a su interior en la proporción en que se encuentre en la solución del suelo. Por último, el tomate lo asimila de una forma selectiva: absorbe el silicio presente en la solución

del suelo durante la etapa de la floración y en mucha menor medida durante la etapa de crecimiento.Parece ser que el interés del silicio en la nutrición vegetal no es tanto por su intervención en los procesos metabólicos sino por los efectos fisiológicos.La presencia de capas de gel coloidal de silicio en los vasos y debajo de la epidermis dan resistencia a los tallos frente al encamado. Las capas de gel y el depósito en las hojas reducen la evaporación lo que permite soportar sequías más prolongadas, actúan como aislante aumentando la resistencia del vegetal frente al frío a la vez que dificultan la penetración de los tubos germinativos y haustorios de los hongos o, los cristales, hacen desagradables las hojas para los insectos masticadores.Hay algunos estudios que relacionan al silicio positivamente con los excesos y defectos de fósforo y con los excesos de aluminio, manganeso y nitrógeno.Parece ser que el silicio actúa en sinergia con el boro por lo que, en ocasiones, se formula con boro.Últimamente se le ha encontrado una nueva aplicación para el óxido de silicio: reducido a polvo muy fino se utiliza en espolvoreo con el fin de absorber la humedad ambiente en instalaciones cerradas. También puede ser aplicado al suelo, como enmienda mineral, para favorecer la retención de agua y nutrientes, y el crecimiento del sistema radical. En el epígrafe "Enmiendas minerales" pueden verse dos formulaciones.La riqueza en silicio se expresa en óxido de silicio, [SiO2].

VARIAS FUENTES DE SILICIO EN EL MERCADO

Hay una serie de fuentes sólidas y líquidas de Si en el mercado, que han sido utilizados como enmiendas de suelo o

fertilizantes: Diatomita, silicato de calcio, metasilicato de sodio, silicato de potasio, silicato de magnesio, ácido

ortosilícico, dióxido de silicio hidratado, metasilicato de calcio. Para que estos materiales sean útiles, deben cumplir

con una serie de criterios, que incluyen un contenido relativamente alto de Si soluble, una condición material que

facilite su almacenaje y aplicación y que no contengan sustancias que contaminen el suelo como los metales pesados.

Las fuentes sólidas que han sido utilizadas con éxito en incorporaciones al suelo incluyen la wallastonita – un silicato

de calcio CaSiO3 natural- un subproducto de las industrias del fosfato y el acero, termofosfato y cemento. Los

residuos de cultivo ( ejemplo, cáscara de arroz) también son una fuente potencial, pero debido a su lenta solubilidad

en el suelo, no les permite suplementar las necesidades inmediatas de los cultivos. Varios de estos materiales se

aplican en pre-plantación en tasas que van desde 300 a 800 kg de silicio elemental por hectárea. Las fuentes líquidas

incluyen silicatos de potasio o sodio y se utilizan principalmente en producciones hidropónicas a tasas de ~2mM Si.

También se utilizan silicatos líquidos en aplicaciones foliares, principalmente para controlar enfermedades. Sin

embargo, para diferentes combinaciones hospedero:enfermedad (trigo/pepino: oídio; soja/roya; arroz/mancha marrón)

las plantas respondieron mejor con las aplicaciones de Si a las raíces que en forma foliar. En el 2007, un silicato de

potasio (Sil-MATRIX®, PQ Corporation) fue registrado por la Environmental Protection Agency (EPA) en Estados

Unidos y certificado por Organic Materials Review Institute (OMRI) como un pesticida orgánico para el control

preventivo de oídio y el control de ácaros y áfidos en cultivos de alto valor como uva vinífera, fresas, arándanos,

entre otros