Silicio Una Alternativa Para La Agricultura Nacional.
Los efectos reconocidos del Silicio incluyen
Resistencia a enfermedades y plagas en hojas y raíces. La resistencia del arroz a los hongos Helminthosporium oryzae y Pyricularia oryzae se aumenta con una elevación del tenor de Si en la planta hasta un cierto punto. En suelos pobres en Silicio disponible (5 mg dm-3 de Silicio en ácido acético diluído), la adición de silicato disminuye la severidad de las enfermedades causadas por Bipolares oryzae y Pyricularia grises, y aumenta los rendimientos. La adición de silicato de potasio a la solución nutritiva aumentó la actividad de la quitinasa del pepino y aún más la de las peroxidasas y polifenoloxidasas, aumentando la resistencia a Pythium spp. Algunos fenoles extraídos de plantas tratadas con Silicio mostraron acción fungistática contra Pythium y Cladosporium cucumerinum. Mejora el uso del agua en el fríjol y reduce la incidencia de Fusarium spp. La adición de silicato a la solución nutritiva en instalaciones comerciales para la producción de pepino en Canadá es realizada rutinariamente para ayudar a controlar el mildiu.
Elementos en solución edáfica. El aumento en la disponibilidad de Fósforo en el suelo, podría explicarse porque el
silicato lo desorbe de los sitios de adsorción (o los ocupa preferencialmente)
en la arcilla y en los sesquióxidos, o porque disminuye la actividad de los
iones Aluminio (Al3+) en solución, evitando que estos precipiten el
ion fosfato (H2PO4). Disminuye la intoxicación con
Aluminio, Fierro y Manganeso en suelos ácidos. Aumenta la disponibilidad de
Zinc en altas concentraciones de Fósforo y bajas de Zinc. Aumenta el
crecimiento de raíces de las plantas que crecen con bajas concentraciones de
Calcio.
Aumento
de rendimiento y/o calidad. Está documentado que en arroz, la aplicación de Silicio en suelos
orgánicos, manifiesta un aumento en la eficiencia del uso del agua y en la
producción de granos, en la concentración de este elemento en hojas y en la
resistencia a las enfermedades y al acame. En caña de azúcar, la aplicación de
silicato en suelos pobres en Silicio disponible aumentó el rendimiento y la
concentración de sacarosa, y en algunos casos, los aumentos de producción de
azúcar fueron muy elevados. En colza o canola (Brassica napus) fue observada
una interacción positiva entre Silicio y Boro. La adición de Silicio aumentó la
materia seca de la raíz y de la parte aérea cuando era bajo el contenido de
Boro, estimulando la absorción y el transporte de Boro en esas
condiciones y aumentando también la fotosíntesis.
Recientemente
se han observado deficiencias de silicio en cultivos de tomate (una planta no
acumuladora de silicio), especialmente en las etapas reproductivas – las hojas
nuevas presentan malformación, además de observación de fallos en la
polinización y formación del fruto.
Otras
Investigaciones han demostrado que el ácido silícico (H4SiO4),
al igual que el ácido bórico (H3BO3), reacciona con los
o-fenoles, tales como el ácido cafeico (C9H8O4),
precursor en la biosíntesis de la lignina (una de las principales formas de
biomasa), para formar complejos mono-, di-, o polímeros de silicio. Por lo
tanto, es posible que el silicio afecte a la síntesis de lignina.
Los
efectos beneficiosos del silicio en el crecimiento y desarrollo de las plantas
son escasos en condiciones óptimas; sin embargo, es sumamente importante en
situaciones de estrés. Esto es debido a que el silicio se deposita en las
paredes celulares de los vasos del xilema y previenen que se compriman en
condiciones de alta transpiración causada por la sequía a estrés térmico.
Deposición de Silicio en las hojas (barrera física).
El Silicio actúa formando una barrera física en las células epidérmicas de las hojas que impide la penetración de las hifas de los hongos o estiletes de insectos chupadores como los áfidos. Sin embargo, este no es el único mecanismo de defensa que induce el Silicio. Existen otros componentes dinámicos de Silicio distribuidos en las zonas de infección que reducen el daño ocasionados por el patógeno. Por ejemplo, en el cultivo de trigo, el Silicio se acumula principalmente en zonas de infección por hifas de cenicilla polvorienta, en avena la acumulación de Silicio en sitios de infección es de tres a cuatro veces mayor que en sitios de no infección, este es un mecanismo que ayuda a que las plantas sean menos susceptibles a enfermedades. Para una buena protección de las plantas es necesario aplicar Silicio continuamente en las raíces o mediante aplicaciones foliares ya que una vez fijado en los tejidos este elemento no puede ser traslocado.
A pesar de que existe una relación directa y clara entre la acumulación de Silicio en sitios de infección por las hifas de hongos y la resistencia de las plantas a estos patógenos, no es el Silicio por si solo que causa este efecto si no la acumulación de compuestos fenólicos en los sitios de infección, sin embargo, cuando no se aplica Silicio no existe tal acumulación de estos compuestos. Las plantas cuando presentan infección por patógenos responden con una rápida acumulación de fenoles o lignina en los sitios de infección, este es un mecanismo de defensa que es facilitado con la presencia de Silicio.
La
membrana de silicio-celulosa en el tejido epidérmico de las hojas también
protege los tejidos vegetales contra la pérdida excesiva de agua por
transpiración debido a una reducción en el diámetro de los poros estomáticos.
El
Silicio en el suelo
El
Silicio (Si) en el suelo procede fundamentalmente de la degradación de las
rocas ígneas. En él se encuentra como sílice, SiO2, y como
constituyente de muchos silicatos y minerales arcillosos. Su contenido es
variable, ya que hay que tener en cuenta que es, después del oxígeno, el
elemento más abundante en la litósfera. Expresado como SiO2, puede
alcanzar en la capa arable rangos entre 60 y 90%.
La
forma soluble asimilable por la planta, SiO4H4, se
encuentra en la disolución del suelo, y su concentración está regulada por el
pH, el cual a su vez limita sus reacciones de adsorción con hidróxido de hierro
y aluminio. Los suelos ácidos contienen las mayores concentraciones.
Se ha
demostrado, una correlación Si-P; el aporte al suelo de
fertilizantes silícos solubles incrementa la asimilación de fósforo por la
planta, posiblemente debido a un intercambio de los fosfatos absorbidos a los
hidróxidos por silicatos. Por esta razón, en suelos ácidos pobres en silicio,
resulta muy apropiado adicionar escorias básicas de desfosforilación, las
cuales, junto al aporte de cantidades variables de calcio, magnesio, manganeso
y silicio, sirven para una mejora del pH del suelo y para favorecer la
asimilación del fósforo.
El uso
agrícola y extensivo del suelo, provoca el desequilibrio de nutrientes
contenidos en él, 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 a razón de un promedio por cosecha de 40 a 300 kg/há. esto trae como
consecuencia una disminución de silicio y un aumento del aluminio, causando un
incremento en la acidez del suelo. Por otro lado, el Silicio soluble es escaso
en suelos ligeros y con altas precipitaciones.
El Silicio en las plantas
La
planta absorbe el silicio bajo la forma soluble de ácido silícico, SiO4H4,
presente en la disolución del suelo, en un rango de pH entre 2 y 9. El silicio
se encuentra presente en la planta porque es absorbido en forma no selectiva
junto con el agua del suelo y tiende a acumularse como precipitados en el
tejido, junto con el calcio y el aluminio.
La mayor proporción del Si en la planta se encuentra como sílice amorfa hidratada (SiO2●nH2O). En ciertas especies, particularmente de gramíneas, es común la presencia de cuerpos silicosos insolubles. Después de solidificado se vuelve inmóvil en la planta: en las células epidérmicas del arroz, debajo de la cutícula, aparece una capa de sílica, que ayudaría a limitar la pérdida de agua por transpiración y dificultar la penetración de hifas de los hongos. En las dicotiledóneas esa capa no aparece.
Su
contenido es variable, y depende fundamentalmente de la especie vegetal,
pudiendo oscilar entre 0.25 y 2% en peso seco, expresado como SiO2.
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 fosfitos.
Las
plantas cultivadas difieren mucho en la capacidad de absorber el Si. En general
se manejan tres grupos según su contenido de SiO2 en orden
decreciente: i) Gramíneas de tierras inundadas como el arroz, ii) Gramíneas de
tierra seca como caña de azúcar y la mayoría de los cereales, y iii) La mayoría
de las dicotiledóneas, especialmente las leguminosas.
Una vez que pasa la barrera de la raíz, el Silicio se mueve por el xilema a través de transportadores o por transpiración hacia la endodermis de la raíz, membranas celulares del vascular bundle y las células de la hoja en la epidermis justo debajo de la cutícula. Una vez dentro de una célula, ocurre un proceso natural de polimerización que convierte el ácido silícico en silica insoluble (SiO2-nH2O; también conocido como gel de silica o fitolítidos).
Cuando
el silicio se acumula en las paredes de las células epidérmicas, parece que
hace disminuir la transpiración, así como las infecciones causadas por hongos.
En las hojas de las plantas el silicio se deposita debajo de la cutícula y
sobre las células epidérmicas, esta capa limita la pérdida de agua por las
hojas y dificulta la penetración y desarrollo de hifas de hongos.
Fisiológicamente,
la función del Silicio en la planta no está establecida. La similitud química
que presenta con el fósforo y el boro ha hecho que algunos autores piensen en
la posibilidad de que en el silicio pueda reemplazar o interferir determinadas
funciones de aquellos, como por ejemplo condensarse con azúcares-alcoholes o
ácidos orgánicos. Estas interacciones Si-P y Si-B requieren aún, sin embargo,
una mayor investigación.
Algunos
autores, incluso, han llegado a señalar deficiencias en cereales y pastos, que
se manifiestan con marchitamiento de la planta, deformaciones, depósitos
necróticos en las hojas y notable disminución de su resistencia a plagas y
enfermedades. Estas alteraciones, sin embargo, se consideran por otros
investigadores debidas más que a un estado deficitario de silicio, a los
efectos tóxicos que se originan por acumulación de hierro, manganeso y otros
nutrientes, cuando las concentraciones son extremadamente bajas. Por otro lado,
se dice que el sílice reduce la transpiración y mejora la resistencia a los
patógenos, debido a que se deposita en las paredes celulares y las heridas.
El carácter
benéfico del Si es atribuido, principalmente, por el aumento en la resistencia
de enfermedades en plantas acumuladoras de este elemento -se localiza en la
pared celular o cerca de la misma dificultando la penetración del agente
patógeno- y por la disminución del efecto tóxico del exceso de Mn, Fe y Al en
suelos ácidos. La esencialidad del Si fue demostrada para algunos cultivos por
el criterio indirecto: en su falta diversas especies (tomate, pepino) no
completan su ciclo y antes de morir muestran síntomas de deficiencia. En
general, parece más adecuado considerarlo benéfico o cuasi-esencial.
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