EL SILICIO EN LA AGRICULTURA DEL SUR DE CHILE

 

INFORME TÉCNICO: APLICACIÓN DEL SILICIO EN LA AGRICULTURA DEL SUR DE CHILE

Jacques Phillippes Truan Laffont

Licenciado en Agronomía (UACH)
Ingeniero Agrónomo (UACH)                                                                                             Diplomado en Gestión de Empresas Mención Agronegocios (U Autónoma)                   Lider Ambiental (U Mayor)

INTRODUCCIÓN

El sur de Chile (Regiones de La Araucanía, Los Ríos y Los Lagos) se caracteriza por una actividad agrícola sustentada mayoritariamente en suelos de origen volcánico (Andisoles y Ultisoles). Estos suelos, aunque poseen un alto potencial productivo, presentan limitantes químicas severas como la alta fijación de fósforo, acidez superficial y subsuperficial, y fitotoxicidad por aluminio (Al3+). El uso del silicio (Si) surge como una enmienda y elemento benéfico estratégico para mitigar estas restricciones, mejorando la sostenibilidad y resiliencia de los sistemas productivos frente al cambio climático.

CAPÍTULO I: EFECTOS SOBRE EL SUELO

1.1 Quimica del Suelo: Saturación de Bases, Fósforo y Aluminio

Los suelos del sur de Chile sufren de una fuerte lixiviación de bases debido a las altas precipitaciones. La aplicación de silicato de calcio (CaSiO3​) o de magnesio actúa directamente sobre las propiedades químicas:

Aparente Saturación de Bases: Al aportar cationes como Ca²⁺ y Mg²⁺, la aplicación de silicatos incrementa la capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICe) y eleva el porcentaje de saturación de bases, neutralizando protones (H⁺).

• Fósforo Disponible (P-Olsen): El silicio comparte vías de absorción y fijación con el fosfato. El anión silicato (H₃​SiO₄⁻​) compite por los mismos sitios de adsorción específica en los oxihidróxidos de hierro y aluminio. Al fijarse el silicio, libera el fósforo retenido, incrementando de forma drástica su disponibilidad para las plantas.

• Saturación de Aluminio o Aluminio Soluble: El Si reacciona directamente con el Al³⁺ soluble en la solución del suelo, formando aluminosilicatos de baja solubilidad (amorfos e inertes). Esto reduce la saturación de aluminio a niveles no tóxicos para los cultivos, complementando o superando la acción del encalado tradicional.

1.2 Propiedades Físicas: Agregados y Densidad Aparente

• Estabilidad de Agregados: El silicio actúa como un agente cementante secundario. Favorece la unión de las partículas de arcilla y materia orgánica, mejorando la estabilidad estructural del suelo frente a la degradación por lluvias intensas.

• Densidad Aparente (Da): Al mejorar la estructura y promover la agregación, tiende a estabilizar o reducir sutilmente la densidad aparente en suelos arcillosos o Ultisoles compactados, facilitando el espacio poroso.

1.3 Hidrodinámica: Poros de Agua Útil y Aireación

• Poros de Agua Útil (Microporos): La estructuración generada por los silicatos optimiza la retención hídrica a tensiones aprovechables por las raíces, crucial para los periodos de déficit hídrico estival en el sur del país.

• Poros de Aireación (Macroporos): Evita la compactación excesiva, manteniendo una porosidad de aireación adecuada (>10%) que previene condiciones de anoxia radicular durante los inviernos lluviosos.

1.4 Límites de Consistencia

• Aumenta el Límite Plástico y optimiza el Límite Líquido, ampliando el rango de humedad en el cual el suelo se comporta de manera frágil y no plástica. Esto incrementa la "ventana de trabajo" (adhesividad y cohesión óptimas) para la maquinaria agrícola, reduciendo el riesgo de compactación estructural (piso de arado).

• Desarrollo Radicular: Promueve la elongación de raíces laterales y aumenta el volumen explorado, permitiendo romper mecánicamente capas de suelo con mayor resistencia física.

• Salud de las Raíces: Protege las membranas celulares contra el estrés oxidativo provocado por la toxicidad de metales (Al3+ y Mn2+), manteniendo la viabilidad y capacidad de absorción de nutrientes.

• Desarrollo Aéreo: Proporciona un hábito de crecimiento más erecto en cultivos como trigo, avena y raigrás. Esto reduce el vuelco o encamado (común por vientos y lluvias del sur) y optimiza la intercepción de la radiación solar (mayor eficiencia fotosintética).

• Componentes del Rendimiento: Incrementa la fertilidad de las espigas, el peso del grano (peso de 1.000 granos) y el número de tallos productivos por metro cuadrado.

• Estrés por Alta Temperatura y Déficit Hídrico: La capa doble de sílice-cutícula reduce la transpiración cuticular no deseada. Esto optimiza la Eficiencia en el Uso del Agua (EUA), manteniendo las tasas fotosintéticas estables durante los días calurosos de verano.

• Estrés por Baja Temperatura (Heladas): El Si refuerza las paredes celulares, otorgando elasticidad y previniendo la ruptura mecánica de los tejidos debido a la formación de cristales de hielo intracelulares durante las heladas invernales y primaverales.

• Riesgos Laborales: El uso de silicatos en polvo (como la tierra de diatomeas no calcinada) exige protocolos estrictos de protección respiratoria para evitar la silicosis. Sin embargo, el desarrollo de formulaciones granulares y líquidas estables ha resuelto este problema, permitiendo una aplicación segura y compatible con la maquinaria estándar de encalado y fertilización.

• Desafío Geográfico: Chile no cuenta con grandes yacimientos industriales locales de silicatos procesados de alta solubilidad, dependiendo fuertemente de la importación.

• Transporte: Debido a que las dosis requeridas para modificar el suelo son de magnitud volumétrica considerable (similares a la cal), la logística terrestre hacia el sur incrementa los costos operacionales, por lo que la tendencia actual se inclina hacia el uso de fertilizantes foliares concentrados o enmiendas combinadas de alta eficiencia en la línea de siembra.

• Mitigación de Gases de Efecto Invernadero (GEI): El silicio incrementa la resiliencia del suelo y promueve la acumulación de carbono orgánico a través de una mayor biomasa radicular duradera.

• Huella de Carbono: El balance neto de CO2​ depende del origen del producto. El transporte marítimo y terrestre genera emisiones, pero se compensa parcialmente al disminuir la necesidad de aplicaciones repetidas de fungicidas sintéticos y fertilizantes fosfatados de alta huella de carbono industrial.

• Sustentabilidad Integral: La incorporación de Si se alinea con la agricultura regenerativa. Al reducir la lixiviación de nutrientes, disminuir la carga química de pesticidas en las cuencas del sur y recuperar la estructura de los suelos volcánicos degradados, se posiciona como una herramienta clave para la sostenibilidad a largo plazo del sector agroalimentario chileno.

 

ALTERACIONES INDUCIDAS POR ALUMINIO EN EL CITOESQUELETO DE LAS PLANTAS

Revista Comalfi, Volumen XXIX, Número 2, Agosto - Octubre del 2002

Casierra-Posada, Fanor.

El aluminio es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre y constituye cerca del 80%de su peso. En condiciones ligeramente ácidas o neutras (pH > 6) el aluminio esta unido a los silicatos y a los óxidos mínerales y por lo tanto, no representa mayores riesgos de toxicidad para los seres vivos; sín embargo, en condiciones fuertemente ácidas, el aluminio se libera a partir de formas ínsolubles, con lo cual se incrementa su disponibilidad en el suelo y las posibilidades de causar toxicidad a los seres vivos. La química particular, dependiente del pH, que presenta el aluminio puede ser una de las razones por las cuales, a pesar de su abundancia en los sustratos, este elemento no parece ser utilizado con algún propósito biológico conocido y generalmente se le reconoce como un elemento no esencial para los seres vivos. El impacto económico de la toxicidad por aluminio ha despertado el interés de los investigadores por la evaluación de los efectos de los iones de este elemento en los sistemas vegetales. Por lo tanto, su toxicidad y tolerancia, en plantas de importancia económica, ha sido objeto de estudio intensivo en los últimos años. Después de muchas investigaciones con miras a determinar el efecto del aluminio en los vegetales, en la actualidad se ha aceptado que el ápice radicular es de fundamental importancia en la percepción y respuesta al estrés por aluminio, lo cual se demostró mediante el hecho de que la sensibilidad al aluminio en los vegetales se caracteriza por el incremento en la acumulación del elemento en el ápice radicular. La inhibición del crecimiento radicular es uno de los síntomas más tempranos y dramáticos en casos de estrés por aluminio. Este síntoma se puede observar después de pocas horas, o incluso, pocos minutos después de la exposición de las raíces a este metal. En el presente documento se hace la revisión de una serie de investigaciones realizadas principalmente en la última década, encaminadas a interpretar el efecto de la exposición de las raíces a aluminio, sobre el citoesqueleto y sobre algunas funciones celulares, con el objeto de lograr una mejor comprensión del estrés por aluminio en los vegetales. 

ALTERACIONES EN EL CITOESQUELETO 

El citoesqueleto es una red dinámica de compuestos proteicos, formada por microtúbulos y microfilamentos. Ambos componentes del citoesqueleto han sido asociados a una amplia variedad de funciones celulares, tales como la mitosis, la meiosis, la expansión celular, la síntesis de la pared celular, el movimiento de organelos, diferenciación celular, y el crecimiento del meristemo, según reporte de Seagull (1989). Baskin et al. (1994).BaluOkaetal. (1996),y BaskinyWilson (1997) encontraron que algunos compuestos que inhiben el funcionamiento normal del citoesqueleto, inhiben también el crecimiento y además dan una apariencia anormal al ápice radicular, similar a la inducida en las raíces por la fitotoxicidad por aluminio. En general, muchos factores que contribuyen a la alteración del crecimiento radicular, tales como la estimulación gravitacional, el estrés osmótico, y los tratamientos con hormonas, ocasionan una reorientación en los microtúbulos del citoesqueleto. Por lo tanto, la ínhibición del crecimiento y el incremento anormal del diámetro radicular, que se presenta en las raíces expuestas a aluminio, hacen pensar en el citoesqueleto como un objetivo celular en casos de fototoxicidad por aluminio. Se ha propuesto que el control de la organización del citoesqueleto en los vegetales está influenciado por procesos celulares dirigidos por uno o más rutas de traducción, según Cyr y Palevitz (1995). Tanto el sistema de señales en las que está implicado el fosfatidilinositol como la relación Ca 2+ / calmodulina, están asociados con la regulación del citoesqueleto en las plantas, por lo tanto, se han propuesto también como objetivos celulares en casos de estrés por aluminio, según los reportes de Siegel y Huang (1983). Jones y Kochian (1995) y Jones et al. (1998). Con respecto a los determinantes del crecimiento de las células radiculares, aparentemente el aluminio interfiere directa y/o indirectamente con los factores que intervienen en la organización del citoesqueleto, tales como los niveles de Ca 2+ en el citosol (Jones et al., 1998 YZhang y Rengel, 1999),Mg 2+ Ycalmodulina (Haug, 1994 y Grabski et al. 1998). el potencial eléctrico superficial de las células (Takabatake y Shirnmen, 1997). la producción de calosa (Horst et al., 1997). Y la composición de los lípidos de la membrana plasmática (Zhang et al., 1997). En la figura 1 se ilustran los principales efectos del aluminio sobre las propiedades de la pared celular.  

Ciertas alteraciones en los procesos de crecimiento celular, inducidas por la exposición a aluminio, provocan una apariencia ondulada en los ápices de las raíces, según Jones et al. (1995). lo cual se atribuye a las alteraciones inducidas por el aluminio en el citoesqueleto y a la detención de la elongación de las raíces. Presumiblemente, el aluminio altera la estructura y funciones del citoesqueleto, según reportes de Delhaize y Ryan (1995) y Jones y Kochian (1995). 

Desórdenes en los microfilamentos. Con respecto a la alteración del citoesqueleto in vivo en presencia de aluminio, Alfano et al. (1993) estudiaron el efecto del aluminio a largo plazo, sobre los microfilamentos de actina en Ricciafluítans, y por otro lado, Grabski y Schirldler (1995) mediante el uso de la -"Cell Optical Displacement Techníque"- encontraron un incremento en la estabilidad de los microfilamentos de actina en células radiculares de Glycine max cultivadas en suspensión, como respuesta a la exposición a alumínio. En ambos reportes se indica que la rigidez inducida por aluminio en la red de actina depende de la concentración de aluminio en el sustrato. Por su parte, Sivaguru et al. (1999), en Zea mays, encontraron que las alteraciones en los microtúbulos y en los microfilamentos de actina eran más acentuados en el extremo distal de la zona de transición del ápice radicular, luego de la exposición de las raíces a aluminio. Desórdenes en los microtúbulos Dado que para el ensamble de las subunidades que forman los microtúbulos del citoesqueleto se requiere la asociación del Mg⁺  con el guanosintrifosfato y el guanosindifosfato en la molécula de tubulina, y que la afinidad del aluminio por los sitios de unión excede 10⁷   veces al Mg⁺ ,en presencia de aluminio, la hidrólisis de guanosindifosfato se reduce drásticamente, lo que altera la regulación de la dinámica de los microtúbulos in vivo. Concentraciones bajas de aluminio (10x10^-10 M) compiten muy efectivamente con el Mg⁺,lo mismo sucede cuando el elemento se encuentra en concentraciones milimolares, según reportan Sivaguru et al. (2000a). El aluminio altera el citoesqueleto microtubular en dependencia del tiempo de exposición y de la concentración del elemento, pero estas alteraciones dependen en gran parte de las diferencias inherentes relacionadas con la fase de crecimiento y desarrollo de las células que se exponen al elemento. Estas diferencias podrian estar relacionadas con la composición propia de los isotipos de tubulina y con los patrones asociados a las proteinas, como lo sugieren Mizuno (1992)y Nick (2000) en cuanto a la alteración de los microtúbulos en células de Nicotiana tabacwn como respuesta al estrés causado por temperaturas bajas. En términos generales, se ha reportado que el aluminio promueve intensamente la polimerización de las subunidades de tubulina en los microtubulos, en condiciones in vitro (MacDonald y Martin, 1988); también, induce la depolimerización de los microtúbulos en células radiculares en elongacíón, de Triticum aestivum (Sasaki et al., 1997). Por su parte, Blancaflor et al. (1998)encontraron en células radiculares de Zea mays, que la zona de elongacíón en la raíz, es el sitio donde la toxicidad por aluminio tiene lugar, además, el aluminio induce la reorganización de los microtúbulos en la corteza interna; a pesar de lo cual, la orientación de los microtúbulos en la corteza externa y en la epidermis no sufre modificaciones, aún cuando los sintomas de toxicidad crónica ya se hayan manifestado. Según sus observaciones, el tratamiento previo con aluminio en las raíces, inhibe la reorientación y la depolimerización de los microtúbulos inducidas por las auxinas y por el frío, respectivamente; lo cual hace pensar que el aluminio provoca un incremento en la estabilidad de los microtúbulos en las celulas estudiadas. El efecto estabilizante provocado por el aluminio en las células de la corteza externa, coincidió con la inhibición del crecimiento. En conclusión, la reorganización y estabilización del citoesqueleto, están intimamente ligadas a la toxicidad por aluminio, en raíces de Zeamays. 

EFECTO SOBRE EL APOPLASMA y EL SIMPLASMA.  El aluminio se adsorbe a las paredes celulares de las células corticales (Delhaíze et al., 1993), lo que se debe principalmente a la carga negativa de la matriz péctica de las paredes celulares (Blameyet al., 1990), lo cual determina tanto la adsorción de cationes como su distribución en el apoplasma, y por lo tanto en la superficie de la membrana plasmática (Kinraideet al., 1992). Por lo general, las condiciones que ayudan a reducir las cargas negativas en el apoplasma, contribuirían a reducir la toxicidad por aluminio. En la figura 2 se ilustran el efecto del aluminio sobre las propiedades de la membrana plasmática. 

La capacidad de intercambio catiónico (CIC)de las raíces como parámetro para determinar la cantidad de cargas negativas del apoplasma radicular, sólo ha contribuído parcialmente a la caracterización de las diferencias genotipicas en cuanto a la resistencia al aluminio. Las grandes diferencias en la CIC que presentan las monocotiledóneas y las dicotiledóneas no está relacionada con la tolerancia a aluminio, según Grauer y Horst (1992), indicando claramente que otros factores, como la liberación de exudado s con la capacidad de adsorber al aluminio, son igualmente o incluso más importantes en las diferencias genotipicas relacionadas con la tolerancia al aluminio. Por el momento no es dificil asegurar que la inhibición del crecimiento radicular sea una consecuencia directa de la interacción del aluminio con los componentes de la pared celular, con los de la membrana plasmática o con lesiones ocasionadas por el elemento en el citosol. Las monocotiledónes y dicotiledoneas difieren ámpliamente en la composición de sus paredes celulares, especialmmente en el contenido de pectina, y por lo tanto, en su potencial de adsorber aluminio. Por tal motivo, Martenfeld et al. (2000) compararon la localización del aluminio en las raíces de Zea maus y Vicia faba, mediante análisis por laser (Laser Microprobe Mass Analysis). Ellos encontraron que la movilidad radial del aluminio fué más baja en las raíces de V.faba que en las de Z. mays. Sus resultados indican una adsorción mayor del aluminio en las paredes celulares de la dicotiledónea que en la monocotiledónea; a pesar de lo cual, la adsorción del metal no influyó sobre su distribución intracelular. 60 minutos después de la exposición de las raíces al aluminio, se detectó aluminio intracelular en las raíces de ambas espécies; sin embargo, las concentraciones más elevadas del metal se encontraron siempre en las paredes celulares. El Citoesqueleto juega un papel fundamental en el crecimiento y desarrollo radicular. Por lo tanto, Horst et al. (1999) evaluaron si la toma y la toxicidad por aluminio podrian estar moduladas por un cambio en el contenido de pectina en las paredes celulares. Para esto, realizaron tratamientos previos con NaCl(150 µM NaCl durante cinco días) en raíces intactas de Zea tnaus, antes de exponerlas a aluminio, y encontraron que las plantas de Z. mays adaptadas al NaCl con un alto contenido de pectina, acumularon más aluminio en sus ápices radiculares y ellas fueron más sensibles a aluminio que lo indicado, lo que se expresó mediante una inhibición más severa de la elongación radicular y el incremento en la producción de calosa inducidas por aluminio. Esta función especial de la matriz péctica de las paredes celulares en la modulación de la toxicidad por aluminio se manifestó también mediante una correlación positiva muy estrecha entre la pectina, el aluminio y el contenido de calosa inducido por este metal, en segmentos de un milimetro en una longítud de cinco milimetros del ápice radicular. Esto sugíere que la alteración rápida del citoesqueleto, la cual tiene como consecuencia la inhibición del crecimiento radicular, puede estar inducida por la interacción del aluminio con ellado apoplástico del conjunto pared celular-membrana plasmática-citoesqueleto. Así mismo, Schmohl et al. (2000) sometieron células de Zea mays y Solanum tuberosum a estrés por NaCl, para incrementar así su contenido de pectina en las paredes celulares, 31% por encima del testigo sin tratamiento. Posteriormente, se trataron las células testigo y las que habían sido tratadas con NaCl, durante 5 y 10 minutos con pectin-metilesterasa y seguidamente se incubaron en una solución con aluminio, durante dos horas. Como conclusión de sus resultados, la pectinmetilesterasa juega un papel importante en la regulación de la sensibilidad al aluminio en las plantas estudiadas. Por su parte, Schmohl y Horst (2000) encontraron una correlación positiva muy estrecha entre la formación de calosa, inducida por aluminio, y la pérdida de la viabilidad celular en células de Zea mays cultivadas en suspensión. Algunos grupos de células se trataron previamente con NaCl, antes de exponerlas a aluminio. Como resultado, se presentó una relación positiva entre el contenido de pectina en las células, inducido por el pretratamiento con NaCl,y la inducción de la formación de calosa, lo que indica que las células con alto contenido de pectina en las paredes celulares presentan una sensibilidad mayor a aluminio. Los resultados de esta investigación indican que la incorporación del aluminio a la matriz de pectina de las paredes celulares representa un paso importante en la expresión de la toxicidad por aluminio. Algunos investigadores sugieren que el aluminio causa alteraciones, en primer lugar, en el apoplasma de las células peridérmicas en los ápices radiculares, en donde éste interfiere con algunos procesos fundamentales, como en la formación de la pared celular, en el flujo de iones y también modifica las propiedades de la membrana plasmática (Horst, 1995; Kochian, 1995 y Rengel, 1996). También se discuten aún algunos otros posibles objetivos celulares del aluminio en el simplasma, como el citoesqueleto de las células radiculares, (Barlow y BaluOka, 2000) y la asociación del aluminio al núcleo de las células meristemáticas (Silvaet al. 2000). En el interior de la célula vegetal, a pesar de que el simplasto (espacio intracelular) y el apoplasto (espacio extracelular) están separados por la membrana plasmática, podria no tratarse de secciones individuales, sino de formas de un conjunto funcional y estructural para el intercambio de señales y un desarrollo conjunto, según Wyatt y Carpíta (1993) YMiller et al. (1997). El transporte intracelular de moléculas entre las células vegetales se efectúa a través de los canales citoplásmicos llamados plasmodesmos, los cuales son estructuras que atraviesan las paredes celulares y que permiten el transporte de diversos tipos de moléculas, incluyendo agua, iones pequeños, péptidos, hormonas, y ácidos nucleicos. Además, cada plasmodesmo está equipado con un elemento estructural modificado de reticulo endoplasmático, el cual interconecta las células adyacentes y le confiere a los tejidos vegetales una característica continua. Aunque el aluminio induce la reducción de la cantidad de  calcio citoplasmático en células de Nicotiana tabacum, cultivadas en suspensión (Jones et al. 1998), incrementa también la cantidad de calcio intracecular en células de raices intactas (Jones et al. 1999). Este último efecto es un prerrequisito para la sintesis de calosa inducida por aluminio. Puesto que la inducción de calosa se inicia tan pronto la señal de la presencia de aluminio se recibe en las células. se podria esperar que el aluminio desencadene una alteración instantánea de la estructura y función de los plasmodesmos. Con base en esta información, Sivaguru et al. (2000) realizaron un ensayo, en el cual hicieron microinyecciones de marcadores en las células periféricas de raices de una variedad de Triticwn aestivum, sensible al aluminio (Scout 66), antes y después de ser expuestas a aluminio, y encontraron que la acumulación de calosa en los plasmodesmos, inducida por aluminio, podria ser la responsable del bloqueo en el transporte simplástico, lo que corroboraron mediante el uso de un inhibidor de la síntesis de calosa, con lo cual demostraron que la reducción de las particulas de calosa redujo la inhibición del crecimiento radicular. Un efecto similar se obuvo en células del mesófilo de Nicotiana tabacum. Los resultados de estas investigaciones sugieren que las alteraciones en la homeostasis del calcio inducidas por la presencia de aluminio pueden conducir a la formación de calosa y a la obstrucción de los plasmodesmos. Además, la acumulación de calosa en los plasmodesmos, inducida por la presencia de aluminio, puede bloquear el transporte símplástíco, y por lo tanto, la comunicación intercelular en las plantas superiores. 

EFECTO SOBRE EL TRANSPORTE DE AUXINAS La expansión de las células internas en los ápices radiculares es un proceso dependiente de la interacción de las fitohormonas (auxinas, ácido gíberélíco y etileno) con los componentes del citoesqueleto (Shibaoka, 1994 y BaluDka et al., 1998). Kollmeieret al. (2000) sugieren una relación entre la inhibición deltransporte de auxinas y la expresión de la toxicidad por aluminio. Sivaguru et al. (2000) sintetizan en cinco aspectos posibles, el efecto del aluminio sobre el transporte basípeto de AlA:(1)impacto directo del Al sobre la proteína portadora o receptora del flujo de Al hacia la membrana plasmática de las células corticales, regulando así el flujo de auxinas. (2) modificación del citoesqueleto inducida por aluminio, lo cual podría interferir con el sistema de transporte de auxinas. A pesar de ésto, Hasenstein et al. (1999), recientemente presentaron evidencia de que los microtúbulos del citoesqueleto no interfieren con el transporte de auxinas. (3) activación del catabolismo oxidativo del AIA en presencia de aluminio. (4) cambios en la homeostasis del Ca⁺² lo cual podría afectar el flujo de auxinas. (5) producción de calosa, inducida por aluminio, en la membrana plasmática de las células epidermales de la corteza externa, lo que puede actuar como una barrera física e inhibir el transporte basípeto de AIA dado que los portadores del flujo de auxinas involucrados en el gravitropismo radicular están localizados específicamente en esas membranas de las células corticales y epidermales. 

EFECTO SOBRE LA MULTIPLICACIÓN CELULAR El aluminio tiene la capacidad de alterar el metabolismo celular dependiente delCa⁺², dado que permite la acumulación de niveles deCa⁺²en el citoplasma por encima de los valores normales, o impide que se mantenga el Ca⁺² en formas transitorias en el citoplasma, y de esta manera, se alteran algunos procesos metabólicos de vital importancia para el vegetal, como la división y elongación celular, según Rengel (1992). Matsumoto y Morimura (1980) y Horst et al. (1983) reportaron la inhibición de la multiplicación celular mediante la interacción del aluminio con la cromatina. Por su parte, Horst y Klotz (1990) encontraron que el aluminio afecta en primera medida la elongación celular en lugar de la mitosis en raíces de Glycine máxima Para que el efecto primario del aluminio sea sobre la mitosis se necesitaría un desplazamiento radial rápido del elemento en dirección del apoplasma al simplasma, sin embargo, aún se carece de información suficiente sobre la movilidad del aluminio en la raíz. El empleo de microanálisis de rayos-X ha permitido determinar una movilidad radial baja del aluminio en las raíces y un escaso transporte del elemento del apoplasma al simplasma en Avena sativa (Marienfeldty Stelzer, 1993) yen Triticwn aestivwn (Delhaize et al., 1993). Teniendo en cuenta que los ciclos celulares en el meristemo radicular duran aproximadamente de 18 - 24 horas (Gunníng y Steer, 1996), es poco probable que la reducción de la división celular sea la responsable de la inhibición tan rápida del crecimiento radicular, efecto que se expresa a partir de la primera hora de exposición de las raíces a aluminio. Sin embargo, una inhibición sustancial en el crecimiento radicular, que se extiende a lo largo de horas, e incluso días, tendría que estar asociada con la reducción de la multiplicación celular, según Lazofy Holland (1999). Los mecanismos responsables de la reducción de la multiplicación celular en raíces de plantas que han sido expuestas a aluminio, son aún tema de investigación. Se ha propuesto que este efecto puede estar relacionado con ciertas alteraciones que el aluminio causa al ADN o a otro tipo de material genético. Parece ser que la acumulación del aluminio en el interior de las células de los ápices radiculares empieza a los 30 minutos de exposición al metal (Delhaíze et al. 1993; y Vazquez et al. 1999) Y además. se ha demostrado que este elemento se une al núcleo y al ADN de las células (Matsumoto, 1991). Uno de los factores que dificultan la investigación del efecto del aluminio en el núcleo, son las elevadas concentraciones (0,1-1,0 mM de Al)que son necesarias, pue a tal rango de concentración, el aluminio penetra en el interior del meristemo radicular y ocasiona una detención rápida de su crecimiento. Aún se desconoce si la entrada de aluminio a la raíz y su acumulación en el núcleo celular, tendrían lugar a concentraciones bajas del elemento (rango micromolar), lo cual estaría más acorde con la realidad agronómica y se usa con frecuencia en la identificación de genotipos tolerantes y sensibles a este metal. Una posible evidencia de la acumulación de aluminio en el núcleo se puede encontrar en un ensayo realizado por Tice et al. (1992), quienes usaron el colorante Morin y aluminio en concentraciones de 18 y 55 11M en raíces de Triticum aestivum; como resultado, el aluminio se acumuló en el núcleo de las células diferenciadas de la franja de 1-2 mm del ápice radicular. Posteriormente, Silva et al. (2000) realizaron un experimento en plantas de Glycine máxima con el fin de determinar si el aluminio penetra en la~ células meristemáticas y se une al núcleo, cuando las raíces de un genotipo tolerante y uno sensible al aluminio se exponen a concentraciones bajas del metal (1,45 µM Al). Ellos encontraron que 30 minutos después de la exposición al metal, éste se acumuló en el núcleo de la región meristemática de los ápices radiculares del genotipo sensible, además se presentó una gran acumulación del elemento en las células peridérmicas radiculares. El genotipo tolerante acumuló cantidades bajas de aluminio en el meristemo, en las células diferenciadas y en las paredes celulares de los ápices radiculares, lo que denota una función importante del proceso de exclusión en la tolerancia a aluminio.

REFERENCIAS

(75) Alteraciones inducidas por aluminio en el citoesqueleto de las plantas | Fanor Casierra-Posada - Academia.edu

 BIBLIOGRAFIA 

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 SILICIO EN LA PRODUCCIÒN AGRICOLA

Jacques Phillippes Truan Laffont

Ingeniero Agrónomo

Me permito reproducir para ustedes antecedentes aportados por el colega ...Edgar Querrero Gutièrrez, Instituto tecnològico Superior de Uruapan, Michoacàn, Mexico. 

Querrero Gutierrez en 2007 indicaba: El Silicio (Si) 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 las plantas al estrés, (hídrico, altas y bajas temperaturas, viento, alta concentración de sales, y metales pesados, hidrocarburos, Aluminio, (Al), etc.) y bióticos, (insectos, hongos, enfermedades).

Los beneficios de la mayor concentración de Si en el suelo y suministrar al suelo minerales ricos en Si a través de procesos de fertilización, proporcionan una solución económica y rentable para la agricultura destacando lo siguiente:

· El Silicio aumenta los rendimientos y calidad de la cosecha agrícola. Desde 1848 numerosos reportes de investigaciones, y la producción comercial en campo han demostrado los beneficios al obtener cosechas superiores mediante la fertilización con Sílice, tal como sucedió en la producción de Arroz (15-100%), Maíz (15-35%), Trigo (10-30%), Cebada (10-40%), frutales como palto, mangos, berries (40-70%), caña de azúcar (55-150%) y praderas, leguminosas, hortalizas, forrajes suplementarios.

·       También se provee beneficios al suelo para la práctica de agricultura sustentable, 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, además de las condiciones desfavorables del 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 sustancias con sílice biogeoquimicamente activo optimiza la fertilidad del suelo a través del incremento en la retención y disponibilidad de agua útil, sus propiedades físicas y químicas y de mantener los nutrientes en forma disponible por las plantas.

·         La sílice restaura la degradación del suelo al incrementar su nivel de fertilidad para la producción agrícola y pascicola.

·         La falta de ácido mono Silícico y la disminución del silicio amorfo conducen a la destrucción de los complejos órgano minerales, se acelera la degradación de la materia orgánica del suelo y se deteriora la composición mineral. La aplicación de fertilizantes minerales con silicio es una práctica coligada a la agricultura sustentable o sostenible y altamente efectiva en cualquier tipo de suelo.

·         El Silicio incrementa la resistencia del suelo contra la erosión eólica e hídrica. La aplicación de Si mineral al suelo, mejora y restaura su estructura, incrementa la capacidad de retener agua (30-110%) y la capacidad de intercambio catiónico.

·         El Si ayuda el desarrollo del sistema radicular de la planta y puede incrementar la masa de raíces, (50-200%), por lo que también estimula el macoyamiento, (mayor número tallos por plantas).

·         El Silicio incrementa la resistencia a la sequía en plantas. La fertilización con silicio puede optimizar el aprovechamiento de agua de riego, (30-40%) y ampliar los intervalos del riego sin efectos negativos sobre la planta.

·         Adicionalmente al sistema riego – drenaje, la fertilización con minerales de silicio activo, permiten completar la rehabilitación de suelos afectados por sales, compactación y bajos niveles de pH.

·         El silicio neutraliza la toxicidad causada por el Aluminio en suelos ácidos mucho mejor que el encalado. Cinco posibles mecanismos para la reducción de la toxicidad por compuestos ricos en silicio; como la formación de ácidos silícicos, orto y meta, coloides, polímeros de silicio y complejos aluminio – silicatos.

·         El encalado con Calcitas o Dolomitas tiene solamente un mecanismo. Desafortunadamente la aplicación de encalado y dolomita fijan el fosforo y transforman el fosforo disponible en no asimilable para la planta.

·         Empleando materiales ricos en silicio para la reducción de la toxicidad del aluminio y optimizar el pH, mejora también la nutrición con fosforo, hierro, potasio y zinc; ya que el silicio activa el intercambio de cationes y la movilización de nutrientes.

·         El silicio aumenta la nutrición del fosforo en las plantas de un 40-60% e incrementa la eficiencia de aplicación.

·         La fertilización con minerales ricos en silicio promueve la transferencia del fosforo no disponible para las plantas en forma asimilable y previene la transformación de fertilizantes ricos en fosforo en compuestos inmóviles.

·         Fertilizantes de entrega lenta liberación se pueden fabricar con materiales ricos en sílice.

APLICACIÓN DE BIOTECNOLOGÍAS ASOCIADAS A LA PRODUCCIÓN FRUTÍCOLA EN EL SUR DE CHILE.

 

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, BIOQUÍMICAS Y DE CALIDAD EN AVELLANO EUROPEO ANTE LA UTILIZACIÓN DE TIERRA DE DIATOMEAS COMO FUENTE DE SILICIO.

Tatiana Francisca Escobar Hernández

Ingeniero Agrónomo 

RESUMEN

La sostenibilidad y uso eficaz de decursos en la producción de avellano europeo (Corylus avellana L.) en suelos ácidos del sur de Chile impuso la necesidad de evaluar la utilización de Tierra de Diatomeas como fuente soluble de silicio (Si) en este cultivo frutal. Se determinaron parámetros productivos, fisiológicos y bioquímicos en dos cultivares de avellano europeo, en condiciones de campo e invernadero. El efecto de la aplicación de tierra de diatomeas como fuente de silicio se evaluó sobre componentes de rendimiento y características físicas y químicas en dos cultivares de Avellano Europeo.

Longitud de ramas. Se observa un aumento en longitud de 2% entre el inicio y término, cuando las plantas recibieron TD, mientras que en plantas del tratamiento Control éste fue inferior al 1%.

Diámetro de ramas. Incremento en diámetros en las ramas fueron mayores en plantas que recibieron aplicación de TD. En este caso se registró un aumento de 18% en contraste con un 6,1% determinado para las plantas Control luego de 45 días en invernadero. 

Crecimiento Radical. Para plantas cultivadas en invernadero, luego de arrancar las plantas, se observó un mayor crecimiento de raíces nuevas en aquellas plantas tratadas con TD en dosis de 120 kg ha^-1, en contraste con plantas del tratamiento Control.

Contenido de materia seca (%) en raíces. Este fue mayor en un 2,27% para las plantas tratadas con TD respecto de las plantas control, la aplicación de TD como fuente de silicio favorece la absorción radical, complementado con un mayor crecimiento y desarrollo de esta estructura.

El rendimiento de fruta para el cultivar TDG se incrementó en un 35% con la incorporación de TD, donde la cantidad de fruta determinada por árbol (kg pl^-1) para el control fue de 2,40±0,30 kg pl^-1, mientras el tratamiento TD obtuvo 3,22±0,31 kg pl^-1 (P≤0,05). En el caso de Barcelona, TD registró un promedio de 1,88±0,07 kg pl^-1 aumentando en un 17% el rendimiento de fruta respecto del tratamiento Control (P≤0,05).

En términos de rendimiento de fruta por hectárea se obtuvieron, para TDG y Barcelona, 2153 y 1256 kg ha^-1 respectivamente, lo que determinó aumentos significativos respecto de los tratamientos controles establecidos para cada cultivar. En el caso de rendimiento de fruta se determinó una significativa interacción entre el genotipo y tratamiento, lo que indica el comportamiento propio de cada cultivar frente a un mismo tratamiento.

 CONCLUSIONES

La incorporación de Tierra de Diatomeas como fuente de silicio en plantas de Avellano Europeo en suelos ácidos y con alta saturación de aluminio, incrementó el rendimiento de fruta en Avellano Europeo.

La aplicación de silicio en cultivos para enfrentar condiciones ambientales adversas, que queda demostrada con la reducción del estrés oxidativo en los tejidos de la planta, especialmente en las hojas lo que se confirma con plantas establecidas en condiciones controladas.

La reducción del estrés en las plantas, tanto adultas como en etapa de establecimiento y adaptación, representa una estrategia clave para enfrentar condiciones estresantes como las que impone la actual crisis climática. 

La aplicación de Tierra de Diatomea tiene un impacto importante en la zona radical de las plantas, ya que promueve la generación de raíces aumentando la zona de absorción en la solución del suelo. También, tiene un rol estructural que queda en evidencia con las imágenes de microscopía.

 

ZUMSIL

 

ZUMSIL

ACIDO MONOSILÍSICO LIMPIO ECONÓMICO Y EFICAZ.

1. El uso continuo permite fortalecer la planta y permite reducir las aplicaciones de urea entre un 10 y 30 % y de pesticidas hasta en un 60%.

2. Da fortaleza y rigidez de las células de las plantas.     

3.   Aumenta el rango de fotosíntesis por unidad de área, mejorando la apariencia de las plantas y sus frutos.

4.    Algunos cultivos desarrollan tolerancia hacia altos niveles de manganeso presentes en el suelo.

     5.   Incrementa la resistencia hacia ciertas pestes o enfermedades

   6.  Potencializa los nutrientes foliares que se apliquen en conjunto con el producto.

   7. La penetración de los productos a través de la superficie de la hoja se intensifica.

     8.  Incrementa la producción de los cultivos.

   9.  Intensifica el contenido de azúcar en frutales (caña de azúcar, mango, naranja, papaya, sandía, melón, etc.)

     10.  Ayuda a tolerar mejor estrés biótico y abiótico.

¿QUÉ ES EL ZUMSIL?

ZUMSIL es un potencializador agrícola, 100% natural, puede ser usado en todo tipo de cultivos. En los suelos aumenta la conductividad eléctrica, generando una mayor capacidad de intercambio catiónico, incorporando minerales insolubles, estimulando la actividad microbiana en el suelo, mejora la estructura de los suelos y por ende el manejo del agua. Como consecuencia las plantas tendrán acceso a más nutrientes, resistirán mejor el estrés (calidad de agua y efectos del calor) e incrementará notablemente la producción.

¿CUÁLES SON SUS CARACTERÍSTICAS?

NOMBRE: ZumSil.

FABRICANTE: Terratech Corporation.

ORIGEN: Estados Unidos.

APARIENCIA: Líquido espeso

COMPOSICIÓN: Si (OH)4 26 ± 2%, Na10 ± 2%, Fe 0.01 ± 0.002%,C.Org 0.81          ±0.02%,Ácidos Húmicos 0.7 ± 0.03%.

PROPIEDADES:

1.                Vida útil indefinida
2. ·          No cancerígeno
3. ·          Biodegradable
4. ·          Puede llevar agentes oxidantes
5. ·          No inflamable
6. ·          Anfotérico
7. ·          Soluble 100% en agua
8. ·          Es un surfactante inorgánico
9. ·          No toxico
10. ·          Mejora la CIC de suelos

CARACTERISTICAS: Solución ionizada de silicio e hidrógeno. Es un hídrico en una  solución acuosa es  un polímero anfotérico tetraédrico con insuficiencia de oxígeno que resulta de la reacción del silicio y el hidrógeno (anfotérico es un término normalmente aludido a productos no ácidos/no alcalinos, y tetraédrico porque tiene cuatro lados), tiene un pH alto (14), sin embargo es estable en casi todos los ambientes su estructura tetraédrica le confiere cualidades físicas y químicas únicas. 

ZUMSIL,  Al contrario de otros silicatos  contiene una gran saturación de hidrógeno, resultado de la reacción  entre el silicio y el hidrógeno, generando una cadena tan estable que no demanda oxigeno del medio; no lo requiere.

¿CUÁLES SON SUS EFECTOS EN LOS SUELOS Y EN LOS CULTIVOS?

Su estructura estable y saturada de hidrógeno le confiere propiedades únicas, que sumadas a sus propiedades eléctricas, aumentan la conductividad eléctrica en los suelos y hay una mayor capacidad de intercambio catiónico, que incorpora los minerales insolubles presentes en el suelo, al medio líquido, permitiendo que estos sean absorbidos por las plantas y estas se nutran; además estimula la actividad microbiana, provee nutrientes esenciales y restaura los ya existentes en la tierra, detiene la interferencia de elementos como el aluminio y mejora la estructura de los suelos y el manejo de agua.

ZUMSIL, incrementa la producción de los cultivos en varios tipos de suelo, optimizando la fertilización de fosfato al elevar la presencia de este y otros nutrientes en el suelo, además reduce las pérdidas de nutrientes que se dan por evaporación, incrementando la tolerancia de las plantas al estrés biótico y abiótico  optimiza la eficiencia en el uso de agua y se reduce la necesidad de proteger las plantas con pesticidas.

Incrementa el abastecimiento de oxígeno en la superficie de las raíces, asegurando una rápida oxidación en las paredes de estas, al aumentar la rigidez de las paredes de la aerenchyma o los canales de gas dentro de las plantas.

ZUMSIL aplicado foliarmente incrementa la rigidez y fortaleza de las células, mejorando el crecimiento de las hojas e incrementando el rango de fotosíntesis por unidad de área, adicionalmente la coloración de las plantas y los frutos se intensifica. Al ser aplicado foliarmente, por varios métodos, crea una capa delgada (de unos micrómetros de grosor) de células fotovoltaicas en los sustratos de las plantas, almacenando de esta manera energía solar.

ACCION BIOCATALIZADORA  estimula la función de respiración. El tallo, hojas y cortezas se hacen ásperas y resistentes, de esta manera se estimulan los mecanismos de defensa de las plantas contra el ataque de hongos. Otras Ventajas: ayuda en el endurecimiento de raíz, aumenta la eficacia de Fotosíntesis, que maximiza la producción. Fortalece los tallos y pedúnculos de flores y frutas siendo bastante difícil que caigan. También realza el tiempo de durabilidad postcosecha de verduras y frutas.

PROPIEDAD SURFACTANTE DEL ZUMSIL

Los agentes surfactantes, también conocidos como agentes humectantes, bajan la tensión superficial de un líquido, permitiendo una extensión más fácil, disminuyendo la tensión interfacial entre dos líquidos. El término surfactante es una contracción inglesa de “Agente Activo Superficial». Los surfactantes son compuestos por lo general orgánicos que son amphipathicos, significando que ellos contienen a ambos grupos hydrophobicos (sus colas) y grupos hydrophilicos (sus «cabezas). Por lo que son solubles tanto en solventes orgánicos como en agua. Los surfactantes reducen la tensión superficial del agua adsorbiéndose en el interfaz de agua/aire. Ellos también reducen la tensión interfacial entre el petróleo y agua adsorbiéndose en el interfaz líquido/líquido.

Muchos surfactantes también pueden reunirse en la solución de bulto en conjuntos que son conocidos como micelas. La concentración en la cual surfactantes comienzan a formar micelas es conocida como la concentración micela crítica o CMC.

¿CÓMO LO DEBO APLICAR?

Vía Edáfica: frutales 3 – 4 l/há, cereales y praderas 2 l/há. 

Vía Foliar: frutales solución 0,1% pre floración y formación del fruto, cereales  solución 0,2%  tres hojas, repetir a la macolla, hortalizas consultar con el distribuidor. Evite aplicarlo en días calurosos. Para mejores resultados aplíquelo temprano en la mañana o entrada la tarde.

Plantaciones con estrés o ataque de plagas, aplicar dosis foliar de hasta 250 cc/Ha y realizar aplicaciones cada 10 días, una vez minimizada la situación volver a las dosis y periodicidad normal.

 EFECTOS PELIGROSOS EN ANIMALES

 ·      En grandes cantidades, este producto puede ser peligroso para invertebrados acuáticos. No aplicar el producto sobre áreas cubiertas por agua.

• Diluir aguas usadas para lavar el equipo antes de desecharlas.     El contacto directo con este producto afecta las abejas. No aplicar el producto mientras se tenga presencia de abejas en el área.

 PRECAUCIONES PARA EL MANEJO SEGURO

·     Usuarios que están expuestos al producto diluido: usar camisas de manga larga, pantalón largo y zapatos o botas.

·   Usuarios que están expuestos al concentrado: Utilizar gafas para proteger los ojos, guantes de caucho y ropa que cubra la piel.

·   Todos los usuarios deben de lavar sus manos con agua y jabón después de manejar el producto. 

·  Si la ropa ha sido expuesta al producto, quitar la ropa inmediatamente y lavarla.

ALM ACENAMIENTO Y PROCEDIMIENTO EN CASO DE DERRAMES

·   Almacenar en lugar fresco (menos de 50°C), mantener el recipiente bien cerrado.    En caso de derrame diluir con grandes cantidades de agua.

·   No transferir a recipientes usados para alimentos o agua potable. No utilizar recipientes vacíos.

·     Lavar recipientes tres veces con agua antes de descartar o reciclar.