Notas técnicas

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.

 

acumulacion

Figura 1. Acumulación de silicio en hojas de arroz.

 

barrera mecanica

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.

 

Preparado utilizando diferentes fuentes por:

Ph.D.Javier Bernal E.

Ingeniero agrónomo

Director técnico Mejisulfatos S. A. 

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