Importancia Del Silicio En La Fertilización De Cultivos Agrícolas Y En Particular En La Producción Bananera

Introducción

El Silicio ha sido probado como un elemento esencial para las plantas superiores ya que sus efectos benefician a una amplia gama de cultivos incluyendo arroz, caña de azúcar, trigo, cebada, cucurbitáceas y recientemente banano. Los fertilizantes a base de Silicio son aplicados en cultivos en diferentes países para incrementar la producción  y sostenibilidad agrícola. En este artículo, se discuten los efectos del Silicio en las plantas y su importancia para el cultivo del banano.

Propiedades Químicas Del Silicio Y El Proceso De Silicificacion En Las Plantas

El Silicio en la solución de suelo está presente en la forma de una molécula no cargada monomérica, ácido silícico a pH menor de 9. A pH superior a 9, el ácido silícico se disocia a ión silicato. La solubilidad del ácido silícico en agua es 2 mM a 25^oC y la polimerización de este a silica gel ocurre cuando la concentración de este excede 2 mM. La forma de Silicio absorbida por la raíz es ácido monosílicico, el cual se transporta de hacia los nuevos brotes, concentrándose debido a la pérdida de agua y polimerizándose primero a sílice coloidal y posteriormente a silica gel al continuar incrementándose la concentración de ácido silícico.

El Silicio es el único elemento que no causa serios problemas en cantidades excesivas. Este elemento se deposita como una  capa gruesa de 2.5 micras de espesor en el espacio inmediatamente debajo de la cubierta cuticular, formando una doble capa de cutícula-Silicio. Esta formación se cree intervenga en el rol del Silicio en aliviar los stress bióticos y abióticos. Es este uno de los mecanismos que se argumenta promover la resistencia de las plantas a ser afectadas por enfermedades e insectos. Las acumulaciones de silice en los tejidos actúan como una barrera física a la penetración de las hifas de los hongos y en el caso de insectos, dañan el aparato bucal. En el caso del banano se ha encontrado un efecto positivo en reducir la velocidad de desarrollo de Sigatoka Negra en las hojas (resultados en vía de publicación).

Efecto De Las Aplicaciones De Silicio En Las Plantas Y En El Suelo

Las aplicaciones de Silicio en la agricultura, reporta sus beneficios a nivel edáfico y vegetal.

En el suelo, las aplicaciones de Silicio afectan de manera destacada los stress minerales. Estos stress pueden clasificarse en deficiencias de elementos esenciales o el exceso de estos elementos.  Muchos reportes han mostrado los beneficios de aplicaciones de Si bajo condiciones de excesos de Fósforo, Sodio, Manganeso, Nitrógeno y Aluminio, y bajo condiciones de deficiencias de Fósforo. Algunos ejemplos sobre éstas interacciones se detallan a continuación.

Stress por excesos de Fósforo

El Silicio regula la absorción de Fósforo (P) cuando el suministro de éste es muy alto. Esto lo realiza limitando la absorción del P inorgánico sin variar los contenidos del P-orgánico. Por tanto, los excesos internos de P inorgánico que causan la inactivación de otros nutrientes como el Zinc, se ven limitados. Por tanto, se evitan problemas fisiológicos como inhibición de la actividad enzimática y creación de presión osmótica anormal.

Stress por deficiencias de Fósforo

Este es un tema de vital importancia para los suelos dedicados al cultivo del banano, los cuales por componentes alofánicos en su constitución mineralógica o por sus altos contenidos de Hierro y Manganeso presentan una fijación de Fósforo, por lo cual se necesitan de aplicaciones extras de fertilizantes fosforados.

La reacción mediante la cual el Silicio ayuda a liberar Fósforo fijado por el Hierro se detalla a continuación

2FePO4 + Si(OH)₄+ 2H= Fe₂SiO4 + 2H₃PO4

De esta reacción se esprenden dos importantes efectos de las aplicaciones de Silicio: 1- Las aplicaciones de Silicio deben realizarse al suelo para que la reacción ocurra, por tanto, se necesitan fuentes edáficas, 2- Las aplicaciones de Silicio además de ayudar en la liberación de Fósforo para hacerlo asimilable a las plantas, inactiva el Hierro del suelo para ser asimilado por las plantas formando phyllosilicatos de hierro que son compuestos muy estables y no permiten la re-solubilización del hierro.

Stress por sales

Las aplicaciones de silicio han mostrado un efecto benéfico en cultivos bajo stress salino. La translocación de Sodio a los nuevos brotes está parcialmente ligada a la transpiración, mientras que se ha establecido que el Silicio decrece la transpiración. Por tanto, esto sugiere que los efectos benéficos del Silicio en condiciones salinas resulta del decrecimiento de la transpiración, reduciendo el flujo de Sodio hacia la planta.

En las plantas,  los efectos benéficos del Silicio han sido reportados en una amplia gama de cultivos bajo stress biótico y abiótico. En presencia de Silicio, las hojas, tallos y panículas de arroz muestran un crecimiento erecto promoviendo una mejor distribución de luz en el canopy. En cucurbitáceas, la senescencia de las hojas se retarda, haciendo que las hojas luzcan más verdes y con mayor área foliar.

El Silicio en las plantas activa mecanismos de defensa en cucurbitáceas, mostrando un incremento en la actividad de enzimas quitinasas, peroxidasas, poliphenol-oxidasas y compuestos fenólicos. Es muy importante señalar en este punto que el principal constituyente de la pared celular de Mycosphaerella fijiensis es quitina, por tanto, un incremento en la actividad de la enzima quitinasa resultará en una respuesta de defensa del banano hacia la infección por parte del hongo. Existen resultados sin publicar sobre el efecto positivo que tienen aplicaciones de Silicio, principalmente al suelo, sobre el retardo en la velocidad de desarrollo de la Sigatoka Negra.

No obstante, los efectos benéficos del Silicio en la protección vegetal se pierden al ser interrumpido el suministro de este nutriente, conduciendo a pérdida de resistencia aunque el Silicio haya sido irreversiblemente acumulado (Samuels et al., 1991). Este argumento contrarresta recientes publicaciones en medios de prensa donde se expresa que en cultivos como palma y banano, apenas dos aplicaciones al año han producido importantes incrementos de rendimiento. Nuestra experiencia en el campo, específicamente en el cultivo de banano, refleja la necesidad de aportes continuos de este elemento y su indiscutible efecto benéfico sobre la planta de banano en el aspecto productivo.

Efecto De Aplicaciones De Silicio Como Silicato De Calcio (Silical) En El Banano

Los estudios del Silicio en banano han demostrado que la absorción de este elemento por parte de la planta es de una forma pasiva, guiada por el consumo de agua que hace la planta. Esto hace que durante la época de crecimiento vegetativo, los valores de Silicio que se absorben pueden ser bastante altos, se ahí que se ha establecido que la translocación de la molécula de Silicio como H4SiO4 en la planta es altamente dependiente del flujo transpiratorio que lleva el elemento del sitio de absorción hacia loa puntos de terminación de transpiración donde se acumula en forma de ópalo biogénico. De esto se desprende que para obtener las ventajas que ofrece el Silicio en las plantas, y para que este elemento se deposite en las hojas, las aplicaciones deben realizarse específicamente al suelo, para que el elemento pueda desplazarse a través de la planta mediante la transpiración.

Tanto en banano como en cualquier otro cultivo, un fertilizante silicio debe cumplir los siguientes requerimientos:

- Alta concentración de Silicio Soluble

- Alta disponibilidad

- Propiedades físicas que permitan una fácil aplicación en el campo e inclusive la aplicación mecanizada

- Bajo costo

De acuerdo a estos requerimientos, la única fuente que cumple todos los requisitos para ser considerado un buen fertilizante siliceo es el SILICATO DE CALCIO (SILICAL). La constitución de este elemento se presenta en la Tabla 1, de la que se desprende que además de ser una fuente alta de Silicio, contiene además dos elementos fundamentales en la nutrición del banano como son el Calcio y el Magnesio.

Respecto a fuentes de Silice, se han realizado estudios por parte de la Universidad de la Florida y se ha concluido que la única fuente confiable de Silicio en forma disponible para las plantas lo constituye el SILICATO de ya que en el proceso de producción, se ha utilizado alta temperatura que permite pasar la Silice de las formas insolubles a las insolubles (Ver Tabla 2)

Tabla 1. Constitución Química del SILICATO DE CALCIO (SILICAL)

Tabla 2. Evaluación de diferentes fuentes de Silicio respecto a la liberación de este elemento en la forma disponible para las plantas.

Sobre el uso de SILICATO DE CALCIO (SILICAL) en banano se han obtenido resultados excelentes tanto a nivel de invernadero como a nivel de campo. A nivel de invernadero se obtuvo que las aplicaciones en el suelo de SILICATO DE CALCIO (SILICAL) mejoraron los parámetros agronómicos de la planta como fueron altura de planta, número de hojas, peso de raíces y grosor de la hoja. Este último parámetro es determinante en la resistencia que presente la planta a la infección por Sigatoka Negra (ver Gráficos 1, 2, 3 ,4). Los resultados de este experimento fueron realizados en el Centro de Investigaciones Biotecnológicas del Ecuador (CIBE) de la ESPOL como parte de temas de tesis de estudiantes de la carrera de Agronomía.

Gráfico 1. Efecto de las aplicaciones de SILICATO DE CALCIO (SILICAL) al suelo sobre la altura de la planta en plántulas de banano en invernadero (Fase 2)

Gráfico 2. Efecto de las aplicaciones de SILICATO DE CALCIO (SILICAL) al suelo sobre el total de hojas en plántulas de banano en invernadero (Fase 2)

Grafico 3. Efecto de las aplicaciones de SILICATO DE CALCIO (SILICAL) al suelo sobre el grosor de hojas en plántulas de banano en invernadero (Fase 2)

Gráfico 4. Efecto de las aplicaciones de SILICATO DE CALCIO (SILICAL) al suelo sobre el peso de raíces en plántulas de banano en invernadero (Fase 2)

Los resultados en campo sobre aplicaciones edáficas de SILICATO DE CALCIO (SILICAL) son mucho más al permitir un incremento del número de hojas a cosecha y por tanto un incremento en el peso del racimo, número de manos y ratio (ver Tabla 2). En este experimento de campo se aplicó una dosis de 44 gr/planta en 8 aplicaciones, lo cual significó un aporte de 62 kg de Calcio y 70 kg de Silicio por hectárea. Cabe destacar que en este experimento, tanto el control como el tratamiento con SILICATO DE CALCIO (SILICAL)eran fertilizados en la misma cantidad con los otros nutrientes: N, P, K, Zn, B. La excepción lo constituyó el Calcio ya que para el control se aplicaron 62 kg de Calcio/ha en forma de Nitrato de Calcio.

Tabla 3. Efecto de aplicaciones edáficas de SILICATO DE CALCIO (SILICAL) en banano sobre variables de rendimiento.

Durante el desarrollo de este experimento se realizaron observaciones puntuales sobre el comportamiento de la planta. La primera observación destacada constituyó la menor necesidad de deshoje fitosanitario en las plantas tratadas con el fertilizante SILICATO DE CALCIO (SILICAL), lo cual se relaciona con la mayor cantidad de hojas a cosecha que tuvieron estas plantas. La segunda observación importante constituyó la menor pérdida de hojas por efecto de doblado de hojas bajeras al producirse excesos de temperatura. Esto también explicaría la mayor cantidad de hojas a cosecha en el tratamiento expresado.

Recomendaciones Generales

El presente escrito demuestra la importancia que tiene el Silicio como nutriente en la agricultura moderna y en particular en el banano. Se demuestra que el banano es un extractor de Silicio, el cual es absorbido por la planta a través del sistema radical y transportado siguiendo el flujo de agua provocado por la transpiración. Una vez depositado en los nuevos tejidos, este elemento cumple funciones importantes en contrarrestar el efecto negativo factores abióticos y bióticos.

La inclusión del fertilizante SILICATO DE CALCIO (SILICAL) como una fuente proveedora de Silicio constituye una herramienta útil para el cultivo de banano. Su inclusión en los programas de fertilización traerá beneficios para el productor bananero, los cuales se verán reflejados en aumento de la productividad.

Para una adecuada Nutrición del Cultivo, se recomienda de forma general la aplicación de 170-180  kg/ha de SILICATO DE CALCIO (SILICAL)  por hectárea al año, lo cual se puede realizar en 6 aplicaciones de 30 kg/ha cada una.

AUTOR: ING. JOSE MANUEL RUIZ, MSC – Especialista en Suelos y Fertilizantes – AGRIPAC