La gran cantidad de publicaciones relativas a cómo los compuestos activos de silicio influyen en el crecimiento y desarrollo de los vegetales, sugiere que existe un mecanismo mediante el cual el silicio aumenta la tolerancia al estrés en las plantas (Cherif et al., 1994; Savant et al., 1997; Ma y Takahashi, 2002; Belanger, 2005) por lo que la optimización de la nutrición con silicio induce un aumento de la tolerancia de las plantas frente a factores bióticos (hongos, insectos, etc.) y abióticos (bajas o altas temperaturas, estrés salino, metales pesados, sequía, etc.) (Bocharnikova et al., 1999; Matichenkov y Bocharnikova 2004a; 2004b; Belanger, 2005; Snyder et al., 2006).

Entre los efectos reportados del silicio está que fortalece la epidermis, incrementando la estabilidad química de ADN, ARN y las moléculas de clorofila y otros pigmentos, protegiendo la funcionalidad de los órganos celulares y optimizando el transporte y redistribución de compuestos dentro de la planta (Voronkov et al., 1978; Aleshin, 1982; Aleshin et al., 1987; Matichenkov, 1990; Savant et al., 1997; Ma y Takahashi, 2002; Matichenkov y Kosobryukhov, 2004).

Por siglos se ha buscado proteger los cultivos agrícolas frente a enfermedades y ataques de insectos mediante el uso de silicio. Ya en el imperio romano y la antigua China los agricultores estaban familiarizados con los beneficios del silicio y lo aplicaban. Hoy en día la lista de publicaciones científicas relacionadas con la aplicación de formas activas de silicio para la protección de cultivos frente a varios tipos de estrés (nematodos, hongos, condiciones climáticas extremas, etc.) superan las 4.000 referencias.

Así mismo la influencia positiva del silicio en el crecimiento y desarrollo de las plantas es conocida al menos desde el año 1840, cuando Justus von Leibigh publicó su trabajo sobre nutrición mineral en plantas. En éste señala que el silicio es un macronutriente tan importante como nitrógeno, potasio y fósforo. El efecto positivo de la nutrición con silicio en varios tipos de suelos y condiciones climáticas ha sido evaluado alrededor del mundo, tanto en cultivos extensivos, hortalizas y frutales.

Al analizar y resumir los datos de gran parte de estas evaluaciones sobre la influencia de la fertilización con silicio en la productividad de la planta y la fertilidad del suelo, se llega a las siguientes conclusiones:

1. El incremento de los niveles de silicio en la planta aumenta las funciones de protección a nivel mecánico, fisiológico y bioquímico (Aleshin  et al., 1987; Savant et al., 1997; Ma y Takahashi, 2002; Belanger, 2005).

2. La actividad agrícola deficiente en formas activas de silicio para la nutrición de cultivos conducen a la degradación de los suelos (Matichenkov y Bocharnikova, 1994; Bocharnikova et al., 1995; Matichenkov et al., 1999a).

3. Fertilizantes en base a silicio y suelos ricos en silicio aumentan y retienen fósforo en sus formas asimilables, lo que resulta en una mejor absorción de fósforo por parte de las plantas (Matichenkov, 1990; Matichenkov y Ammosova, 1994; Matichenkov y Bocharnikova, 2001).

4. La fertilización con silicio es aplicable en todo tipo de suelo, desde limosos a suelos ácidos (D’yakov et al., 1990; Savant et al., 1997; Ma y Takahashi, 2002).

5. Suelos ricos en silicio mantienen sus propiedades físicas por más tiempo (Emadian y Newton, 1989; Matichenkov y Ammosova, 1994; Matichenkov y Bocharnikova, 2001).

EL ROL DEL SILICIO EN LAS PAREDES CELULARES

Las moléculas de ácido monosilícico absorbidas se acumulan y forman una capa de silicio-celulosa en los tejidos epidermales de las plantas, donde el silicio se une con pectinas y calcio (Waterkeyn et al., 1982). Como resultado, se forma una doble capa cuticular la cual protege y fortalece mecánicamente las estructuras aéreas de las plantas (Yoshida, 1975; Ma, 2003), además de disminuir la deshidratación de hojas y frutos (Emadian y Newton, 1989).

Figura 1. Esquema de célula epidermal de una hoja de Oriza sativa (Yoshida, 1975)

FUENTES DE SILICIO DISPONIBLES

El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre y su concentración se incrementa a medida que disminuye la profundidad de la litósfera, llegando a su máximo en la superficie del suelo (Reimers, 1990; Bashkin, 2005). Sin embargo, la mayor parte del silicio se presenta como dióxido de silicio y en varias formas de aluminosilicatos (Sokolova, 1985). Estas forma inorgánicas del elemento no pueden ser absorbidas por las plantas ya que una de las particularidades de este nutriente es que ingresa a la planta como molécula orgánica. Por esto, se debe dar en el suelo un proceso llamado biosilificación, mediante el cual se logra que en la solución del suelo el silicio se presente como ácidos mono y polisilícico y compuestos orgánicos siliconados, los que tienen una alta actividad química y biológica (Matichenkov, 1990; Matichenkov, Calvert et al., 2001; Matichenkov y Bocharnikova, 2004ª, 2004b) y pueden ser absorbidos por los vegetales.

Este punto es importante al momento de elegir qué fertilizante utilizar como fuente de silicio ya que a pesar de que existe una oferta bastante amplia en el mercado, la efectividad de estos fertilizantes está determinada tanto por la concentración de silicio como por su capacidad de biosilificación. Este proceso está condicionado por la materia orgánica disponible en el suelo y/o la adición de ácidos orgánicos en conjunto con la fertilización con silicio, de modo que permita una buena biosilificación.

Tipos de Fertilizantes que aportan Silicio:

• SiO2 (Dióxido de Silicio Amorfo, cuarzo) Inmóvil no asimilable
• Escorias Silícicas máximo 9 g/litro (residuos vegetales)
• Silicato de sodio líquido = 19-22% Si
• Silicato de potasio Ionizado = 19-22% Si
• Silicato de sodio Ionizado = 35% Si

Otro punto importante a considerar es la formulación de los productos que aportan silicio a las plantas. Debido a que este mineral es de baja solubilidad, a medida que se incrementa su concentración es más difícil mantenerlo soluble, y hay muchos productos que aunque en la etiqueta indican una alta concentración, al momento de hacer las aplicaciones, hay una pérdida bastante alta por precipitación. Esto ocurre tanto en los estanques de fertilización como en los sistemas de riego y/o de aplicación foliar.

DISPONIBILIDAD NATURAL EN LOS SUELOS AGRÍCOLAS EN CHILE

El ciclo biológico del silicio es uno de los más intensivos, donde la extracción desde el suelo por parte de las plantas va desde 20 a 7.000 kg Si/ha/año, (Matichenkov y Bocharnikova, 1994) esto depende principalmente de la capacidad natural que tenga cada especie de asimilar este nutriente. El silicio es el cuarto elemento más abundante en la biomasa de las plantas, después de oxígeno, carbono e hidrógeno (Kovda, 1956; Perelman, 1975; Bazilevich, 1993). Las plantas sólo pueden absorber el silicio como ácido monosilícico y su anión (Yoshida, 1975; Ma, 2003), y éste puede ser absorbido por la planta a través de raíces y hojas. La distribución dentro de la planta es irregular de acuerdo a las necesidades de los órganos en desarrollo. Las concentraciones de silicio van desde 0,001% en la pulpa de los frutos a 10-15% en los tejidos de la epidermis (Voronkov et al., 1978). Los ápices de las raíces son una de las estructuras de la planta con niveles más altos de silicio (Hodson, 1986; Ma et al., 2001) ya que es aquí donde el ácido monosilícico es polimerizado a ácido polisilícico, el que después será cristalizado en microcristales de silica amorfa, lo cuales juegan un rol fundamental en el crecimiento y desplazamiento de las raíces por el suelo y está demostrado que la formación de raíces secundarias y terciarias disminuye proporcionalmente bajo condiciones de deficiencia de silicio (Matichenkov et al., 1999b; Matichenkov et al., 2001b; Matichenkov y Bocharnikova, 2004b).

Rangos aproximados de los contenidos de silicio en los suelos según su textura.

Algunos valores observados de silicio total en suelos de Chile con más de 5 años de cultivo.

En general, se ha observado que suelos con más de 20% de silicio mineral y alto contenido de materia orgánica, ya sea en forma natural, incorporación de restos vegetales y/o utilización de ácidos orgánicos, tienden a presentar mejor firmeza de fruta.

LOS GRANDES BENEFICIOS DEL SILICIO EN PLANTA Y FRUTOS

Las formas activas de compuestos con silicio dentro de las plantas incrementan su tolerancia a distintos tipos de estrés. Es así que la aplicación correcta y oportuna de fertilizantes de calidad, ricos en silicio, contribuye a obtener fruta de mejor calidad al momento de la cosecha, lo que genera una mejor condición de almacenaje.

Las plantas absorben silicio desde el suelo sólo en forma de ácido monosilícico, se han encontrado proteínas específicas que regulan la absorción de silicio desde el suelo y su redistribución dentro de la planta.

La disponibilidad de silicio orgánico asimilable por las plantas depende tanto del contenido total del silicio mineral como de la materia orgánica disponible para el proceso de biosilificación. Dependiendo de la especie y tipo de tejido, el contenido de silicio total en las plantas varía entre 0,2 y 1,5 % de la materia seca.

La extracción de silicio desde el suelo por parte de los cultivos es bastante alta por lo que si no se realiza el aporte necesario, al igual que con otros nutrientes, la disminución de silicio disponible afectará la calidad de la fruta.

En las plantas se puede encontrar el silicio como ácido mono y polisilícico, silica amorfa y compuestos organosiliconados, constituyendo parte importante de las paredes celulares. Además, compuestos con silicio solubles en agua se redistribuyen dentro de las plantas hacia los órganos expuestos a estrés.

Aún quedan por terminar varios estudios realizados durante esta temporada. Fueron encargados a diversas instituciones privadas y públicas del área agrícola, sin embargo los resultados preliminares ya confirman los grandes beneficios que tiene este nutriente en las plantas y sus frutos.

Thompson seedless, 30 días de almacenaje, temporada 2014/2015.

Testigo

Tratamiento con Silicio.

Efecto del Silicio en la calidad de fruto en otras especies frutales.

Arándano vard. Star, calidad de fruta temporada 2014

Ciruela vard. D’Agen, calidad de fruta temporada 2014/2015

Peral, vard. Packham’s Triumph, calidad de fruta temporada 2014/2015

Kiwi variedad Hayward, calidad de fruta temporada 2014/2015

*Ing. Agr. PUC-V y Master en Fisiología y Nutrición Frutal de la Pontificia Universidad Católica de Chile, especialista en Fertilización Frutal y MIN (Manejo Integrado de la Nutrición). e-mail: tecnico@agrointegral.cl