EXPERIENCIA DE USO DE SILICIO EN CEREALES

 

El silicio como elemento benéfico en avena forrajera (Avena sativa L.): respuestas fisiológicas de crecimiento y manejo.

Oswaldo Andrés Borda¹, Fredy Humberto Barón¹ y Manuel Iván Gómez²

octubre 1 de 2007

RESUMEN

El uso de avena forrajera para alimentación animal en la Sabana de Bogotá es una práctica generalizada debido a su aporte energético, proteico, además de ser un cultivo de ciclo corto; por estas razones es importante incrementar su volumen de producción, optimizando la nutrición de este forraje. La respuesta al silicio por parte de la avena no ha sido comprobada, como sí lo ha sido en otros cultivos de especies gramíneas, los cuales mostraron respuestas positivas en producción. La investigación pretendió evaluar el efecto benéfico del silicio mediante curvas de crecimiento de los componentes de rendimiento (macollas, altura de planta, diámetro de tallo y materia seca de tallo y raíz), teniendo como factor principal épocas de aplicación (presiembra y macollamiento) y factor secundario dosis (0, 50, 100, 150 y 200 mg·kg^-1 de ácido Monosilícico como fuente de mayor asimilación en los cultivos). Bajo condiciones de invernadero se efectuó un diseño experimental con arreglo factorial 2 X 5, 10 tratamientos, 4 repeticiones, y para el análisis de medias se utilizó la prueba de Tukey (P < 0,01). Los resultados mostraron que la aplicación del Si debe hacerse principalmente en época de presiembra ya que aquí presenta un incremento altamente significativo (P < 0,0001) en materia seca (34,9%) para la dosis de 100 mg·kg^-1 (116,42 g por maceta) respecto al testigo (90 g por maceta seca) y se asocia a un mejor índice de materia seca radicular (0,17) para la misma dosis respecto a la no aplicación de Si, lo cual implica una mayor capacidad de absorción de nutrientes. 

INTRODUCCIÓN

El silicio es absorbido en un rango de pH de 2 hasta 9 en forma energéticamente pasiva (Epstein, 1994), siendo tomado por la raíces en la solución como ácido monosilísico Si(OH)₄ (Yoshida, 1975; Loué, 1988) para ser acumulado en las células epidermales que las impregna en una fina capa (2,5 µm) y al asociarse con pectinas y polifenoles en la pared celular (Epstein, 1994) pueden ser barreras efectivas a la pérdida de agua, transpiración cuticular e infecciones fungosas; sin embargo, a medida que se acumula este ácido en forma de sílice de 87 a 99%, aun cuando el efecto es casi netamente físico (por el sílice), se ha sugerido que la asociación del silicio con los constituyentes de la pared celular los hace menos susceptibles a la degradación enzimática que acompaña la penetración de la pared celular por las hifas de los hongos (Salvant et al., 1997).

En gramíneas, una porción considerable de silicio está en la epidermis en ambas superficies de la hoja, el cual se localiza intercelularmente. La deposición de silicio se ubica en los tricomas de las hojas, primordios, brácteas de las inflorescencias y en las hojas bandera de los granos de cereal como el trigo (Hodson y Snagster, 1989). Complementariamente también se ha observado que en las gramíneas las células buliformes del xilema acumulan sílice lo cual hace que incremente su concentración (Martínez, 1995).

En condiciones de campo, el silicio puede estimular el crecimiento (entendido como la acumulación irreversible de materia seca, que se asocia a procesos de elongación y crecimiento celular) (Loaiza, 2003) y la productividad por aumentar la disponibilidad de elementos como el P, Ca, Mg, K y B, al contrarrestar el antagonismo generado en suelos con alta saturación de aluminio y hierro (Epstein y Bloom, 2005; Hodson y Evans, 1995).

En Japón y Estados Unidos, altos contenidos de silicio en los retoños de arroz y trigo generaban coeficientes bajos de transpiración en condiciones de baja humedad. Por lo anterior, el efecto del silicio se considera benéfico, pues actúa como un “elemento alarma” frente a condiciones de estrés hídrico, al impedir la pérdida de agua por acción de la capa de silicio (Hutton y Norrish, 1974).

Por otra parte se ha observado que las deficiencias de fósforo en cereales, principalmente arroz, disminuyen con las aplicaciones de silicatos (Imauzumi y Yoshida, 1958), ya que el silicio en su forma de ion silicato aumenta disponibilidad de fósforo al liberarlo a partir de los coloides del suelo y de los fosfatos de hierro, manganeso y aluminio, en suelos con reacción ácida, ya que hace una sustitución de los fosfatos por los silicatos, permitiendo a su vez contrarrestar el efecto tóxico de los microelementos metálicos (Epstein y Bloom, 2005, Oduka y Takashi, 1961; Fassbender y Muller, 1967).

En un suelo de la India con capacidad de fijación de fósforo del 85% a un pH de 4.5, se aplicó silicio (silicato de sodio) y fósforo (fosfato monocálcico) en dosis de 0, 1.000, 1.500, 2.000 mg·kg^-1 (SiO2) y 0, 10, 20, 40 mg·kg-1 (P2O5), dando como resultado un incremento significativo en la producción de materia seca en el cultivo de maíz; este aumento, refleja la respuesta positiva de este cultivo a las aplicaciones de fósforo junto con aportes del silicio. La liberación de fósforo en el suelo no se dio desde el inicio hasta el fin del experimento, ya que no se observó hidrólisis de los fosfatos de hierro y aluminio (Sawarkar y Pathak, 1985). En un estudio realizado por Guerrero y Cabrera (1972) en suelos volcánicos de los departamentos de Cauca y Nariño, se determinó que incrementos en el contenido de SiO2 (100%) disminuye a niveles estadísticamente detectables la precipitación total de fósforo (11,2%), en especial la generada hacia los fosfatos de hierro, provocando así un incremento significativo del fósforo aprovechable (Bray II).

Igualmente un incremento en el contenido de SiO₂ hizo que la correlación entre Si y P aprovechable fuera alta. Por otra parte, Raleigh (1963) estudió comparativamente el efecto de varias fuentes solicitadas, calcáreas y yeso sobre el crecimiento del tomate concluyendo que el aporte de silicatos conduce a mejores cosechas solo cuando se aplican en suelos deficientes de fósforo. Estos resultados fueron ratificados por Fasbender en 1967, al suministrar fuentes silicatadas en dosis de 200 mg·kg^-1en el cultivo de tomate.

Efectos similares se han encontrado en el cultivo de Yute (Khan y Roy, 1964; Fassbender y Muller, 1967).En Colombia, los problemas ocasionados en arroz, por plagas, malezas, desórdenes nutricionales, volcamiento y enfermedades en gramíneas, han generado bajas en la producción. Por ello, se han efectuado investigaciones con silicio en diferentes zonas productoras de arroz, como Huila, Tolima y Llanos Orientales, en las cuales se han obtenido resultados interesantes como la reducción de la severidad del añublo de la vaina (Puentes, 1998), menor volcamiento e incrementos en el peso seco de los granos (Bejarano, 2000), así como aumentos en la absorción de fósforo, expresados en la concentración de este elemento en el tejido foliar (Calderón, 1980).

Dado el posicionamiento geográfico de los cultivos de avena y la dinámica del silicio en los suelos, es importante considerar los niveles naturales de la mayoría de suelos que se tienen en la Sabana de Bogotá; estos provienen de elementos derivados de cenizas volcánicas y de materiales fluviolacustres, lo cual provoca que los octaedros que forma el silicio todavía se mantengan estables y no hayan sufrido el proceso de meteorización relacionado a la evolución del suelo en clima frío (Suelos de Colombia, 1995), por lo cual es de esperarse que el uso de fuentes silicatadas permitirían un adecuado manejo benéfico del silicio para la eficiente nutrición vegetal.

CONCLUSIONES

La respuesta en materia seca no presenta diferencias significativas entre el factor época de aplicación (P < 0,05), pero se analiza un mayor incremento con el manejo del ácido monosilísico en presiembra.

Respecto a las dosis aportadas en presiembra, la aplicación de 100 mg·kg^-1 de ácido monosilísico muestra una mayor respuesta en peso seco (130 g), con diferencias altamente significativas (P < 0,01) e incrementos respecto al testigo (90 g) en el orden del 44%.

La aplicación de 100 mg·kg^-1 no presenta diferencias significativas estadísticas con la dosis de 50 mg·kg-1 (mismo grupo estadístico, según Tukey), esto indica un rango óptimo de entre 50 y 100 mg·kg^-1 de ácido monosilísico.

Si se compara la materia seca con las variables altura, diámetro de tallo y materia seca de la raíz se analiza que existe una relación directa en el comportamiento de los mejores parámetros para las dosis de 50 a 100 mg·kg^-1 de ácido monosilísico, esto demuestra el efecto benéfico del silicio y comprueba que es fundamental para mejorar la expresión de las variables fisiológicas de crecimiento y producción en el cultivo de Avena sativa.

¹Ingeniero agrónomo, Facultad de Agronomía, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. fhbaronz@unal.edu.co / oabordam@unal.edu.co ² Director de Investigación y Desarrollo, Microfertisa S.A., Bogotá. migomez@microfertisa.com.co