El Silicio en la Agricultura
El Silicio (Si) es el segundo elemento más abundante en la superficie terrestre. Muchos experimentos hechos a partir de 1840 muestran los beneficios del Si en la fertilización de arroz (Oriza sativa L), maíz (Zea mays L), trigo (Triticum aestivum L) cebada (Hordeum vulgare L), y caña de azúcar (Sacharum officinarum L). La fertilización con Si tiene un doble efecto en el sistema suelo planta. En primer lugar, el Si refuerza
las propiedades de la planta para protegerse contra las enfermedades, ataque de insectos y condiciones climáticas desfavorables. En segundo lugar, el tratamiento del suelo con Si activo optimiza la fertilidad del suelo a través del mejoramiento del uso del agua y de las propiedades físicas y químicas del suelo y mantenimiento de los nutrimentos en forma disponible para las plantas
Las plantas absorben Si de la solución del suelo en la forma de ácido monosilícico, llamado también ácido orthosilícico (H 4 SiO 4 ). Las mayores cantidades son absorbidas por la caña de azúcar (300 - 700 kg/ha de Si), arroz (150 - 300 kg/ha), y trigo (50 - 150 kg/ha). En promedio las plantas absorben entre 50 y 200 kg/ha de Si. Estos valores no se pueden explicar únicamente en términos de absorción pasiva (difusión y flujo de masa) porque los 20 cm de la capa superior del suelo solamente contienen en promedio entre 0.1 y 1.6 kg/ha de Si como ácido monosilícico. Algunos resultados han mostrado que las raíces de arroz pueden concentrar Si de la solución externa.
2. Formas del Si en las plantas.
Básicamente el Si es absorbido como ácido monosilícico o su anión. En la planta, el si es transportado de la raíz a las hojas en la corriente de agua ascendente en el xilema. El ácido monosilícico soluble puede penetrar a través de las membranas celulares en forma pasiva.
Después de la absorción, el Si es transportado rápidamente a las hojas en la corriente de transpiración. El Si es concentrado en el tejido epidermal como una fina capa de Si-celulosa en forma de membrana y está asociado con pectinas y iones de Ca. De esta manera, una doble capa cuticular puede proteger y reforzar mecánicamente las estructuras de la planta.
Al aumentar la concentración de Si en la savia, el ácido monosilícico se polimeriza. La naturaleza química del ácido monosilícico polimerizado ha sido identificada como gel de Si u ópalo biogénico, SiO 2 amorfo, hidratado con varias moléculas de agua. La reacción es una condensación con deshidratación gradual del ácido monosilícico y formación del ácido polisilícico.
n(Si(OH) 4 ) á (SiO 2 ) + 2n(H 2 O)
Noventa por ciento del Si absorbido se transforma en diferentes tipos de fitolitos o estructuras que tienen Si-celulosa, representados por sílica amorfa.
El ácido monosilícico posee gran actividad química. Puede reaccionar con Al, Fe y Mn para formar silicatos de baja solubilidad.
El ácido monosilícico a diferentes concentraciones es capaz de combinarse con metales pesados (Cd, Pb, Zn, Hg y otros) formando complejos solubles si la concentración del ácido monosilícico es baja y compuestos de baja solubilidad si la concentración del ácido es alta.
El anión del ácido monosilícico [Si(OH) 3 ] - puede reemplazar al anión fosfato [HPO 4 ] 2- de los fosfatos de Ca, Mg, Al y Fe. El Si puede reemplazar el fosfato de las moléculas de DNA y RNA. Como resultado, una nutrición adecuada con Si es responsable de una mayor estabilidad en las moléculas de DNA y RNA.
Se ha probado que el Si aumenta la concentración de clorofila por unidad de área de tejido foliar. Esto significa que la planta puede tolerar niveles mayores o menores de luz más eficientemente.
El incremento en el contenido de azúcar en remolacha azucarera (Beta vulgaris L) y caña de azúcar como resultado de la fertilización con Si, se puede atribuir a la acción bioquímica del elemento. Una nutrición óptima de naranja con Si también resultó en un aumento significativo de azúcar en la fruta (brix).
Efectos benéficos en la nutrición de las plantas
1. Efecto del Si en el "stress" biótico.
Se ha probado que el Si suprime muchas enfermedades y ataques de insectos en las plantas. El efecto de la resistencia a plagas y enfermedades se puede deber al reforzamiento de las cutículas, como se dijo anteriormente o a que el elemento puede ser una señal que induzca reacciones de defensa en la planta.
2. Efecto del Si en el "stress" abiótico.
El Si depositado en las paredes de las células del xilema previene la compresión de los vasos bajo condiciones de alta transpiración causada por exceso de sequía o calor. La membrana Si-celulosa en el tejido epidermal también protege las plantas contra las excesivas pérdidas de agua por transpiración. Esto ocurre debido a una reducción en el diámetro de los poros de los estomas, y consecuentemente, una reducción en la transpiración de la hoja.
El Si puede ayudar a disminuir el stress por sales en plantas superiores. Existen varias hipótesis para este efecto: Estas son: i) mejor actividad fotosintética , ii) mejor selectividad en la relación K:Na, iii) aumento en la actividad enzimática, y iv) aumento de la concentración de sustancias en el xilema, lo cual resulta en una disminución de la absorción de Na por las plantas.
3. Efecto del Si en el desarrollo de las raíces.
La optimización en la nutrición con Si resulta en una mayor masa y volumen de raíces, lo cual representa una mayor superficie de absorción. Como resultado de la fertilización con Si, el peso seco de las raíces de cebada aumentaron en 21% y 54% en períodos de 20 y 30 días, con relación a plantas que no recibieron Si. El Si aumenta la respiración de las raíces.
4. Efecto del Si en la formación de frutos
El Si juega un papel importante en la formación de la inflorescencia del arroz y parece que influencia la calidad del grano. Los granos con alto contenido de "centro blanco" generalmente presentan bajo contenido de Si, el cual es directamente proporcional al contenido de Si en el tamo (paja) del arroz.
Granos de cebada provenientes de suelos con suficiente Si germinaron mejor que granos provenientes de suelos deficientes en el elemento. Una nutrición deficiente en Si tuvo un efecto negativo en la floración del tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) La fertilización con Si aceleró el crecimiento de los frutos de cítricos en un 30 a 80%, aumentó la cantidad de fruta producida y la cosecha se anticipó 2 a 4 semanas.
El ácido monosilícico se presenta en el suelo débilmente adsorbido. Tiene baja capacidad de migración hacia el interior del perfil. La afinidad química el anión silicato y el anión fosfato tiene como consecuencia reacciones de competencia entre varios fosfatos y el ácido monosilícico en el suelo. El aumento de la concentración de ácido monosilícico en la solución del suelo produce transformaciones que hacen que fosfatos no aprovechables por las plantas se conviertan en fosfatos aprovechables.
Los ácidos polisilícicos son componentes integrales de la solución del suelo. Afectan principalmente las propiedades físicas de él. Los ácidos polisilícicos son químicamente inertes y básicamente actúan como adsorbentes, formando partículas coliodales. Como son altamente saturados de agua, pueden tener un efecto sobre la capacidad de retención de humedad de los suelos. Se ha reportado que estos ácidos son importantes en la formación de la estructura del suelo.
Para ser útil como fertilizante, un material debe tener un contenido alto de Si, suministrar suficiente Si soluble en agua para cubrir los requerimientos de las plantas, ser económico, tener una naturaleza física que facilite el almacenamiento y aplicación, y no tener sustancias que puedan contaminar el suelo. Residuos de cosechas, especialmente los de plantas acumuladoras de Si como el arroz, se utilizan como fuente de Si en forma intencional o no intencional. Sin embargo, la demanda por Si generalmente excede la cantidad que puede ser suministrada por los residuos de cosechas.
Materiales inorgánicos como cuarzo, arcillas, micas, feldespatos, si bien son ricos en Si, son pobres como fertilizantes debido a la baja solubilidad del Si. Silicato de Ca, generalmente un subproducto de un proceso industrial (por ejemplo producción de fósforo o acero), es uno de los más utilizados como fertilizante. Silicato de K, aunque costoso, es altamente soluble y se utiliza en cultivos hidropónicos. Otros productos que se han utilizado comercialmente son silicato de Ca hidratado, gel de sílica, y termofosfato. (Mejisulfatos utiliza silicato de Mg o Magnesil).
© Copyright 2001-2004 - Fertilizantes de Centro América [Panamá], S.A.
Todos los Derechos Reservados
Contáctenos: 
webmaster@fertica.com.pa
