En este artículo la asesora María Paz Rosés, 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), cuenta sobre la experiencia que ha tenido desde el año 2010 en el uso del producto QUICK-SOL® formulado con alto contenido de silicio y los beneficios que tiene este nutriente en la Poscosecha de la fruta, permitiendo que llegue en mejores condiciones a los distantes mercados de destino de la fruta chilena.
La gran cantidad de publicaciones relativas a cómo los compuestos activos de silicio influyen en el crecimiento y desarrollo de las plantas, sugiere que existe un mecanismo completo 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). El efecto del silicio es de aumentar el grosor de la epidermis, incrementar la estabilidad química de ADN, ARN y las moléculas de clorofila y otros pigmentos, proteger la funcionalidad de los órganos celulares y optimizar el trasporte 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).
La protección de cultivos agrícolas frente a enfermedades y ataques de insectos mediante el uso de silicio, ha sido usado por siglos en la agricultura. 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.
La influencia positiva del silicio en el crecimiento y desarrollo de las plantas es conocida desde el año 1840, cuando Justus von Leibigh publicó su trabajo sobre nutrición mineral en plantas, en el que señala que el silicio es un macronutriente, tan importante como el nitrógeno, el potasio y el 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, hortalizas y frutales.
María Paz Rosés, señala que resumiendo los datos de todas estas evaluaciones sobre la influencia de la aplicación de silicio en la productividad de la planta y la fertilidad del suelo, se puede llegar a concluir que:
- El aumento de los niveles de silicio dentro de la planta aumenta las funciones de protección de la planta a nivel mecánico, fisiológico y bioquímico (Aleshin et al., 1987; Savant et al., 1997; Ma y Takahashi, 2002; Belanger, 2005).
- La actividad agrícola con uso deficiente de formas activas de silicio para la nutrición de cultivos conducen a los suelos a la degradación (Matichenkov y Bocharnikova, 1994; Bocharnikova et al., 1995; Matichenkov et al., 1999a).
- 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).
- La fertilización con silicio puede ser realizada en todo tipo de suelo, desde limosos a suelos ácidos (D’yakov et al., 1990; Savant et al., 1997; Ma y Takahashi, 2002).
- Suelos ricos en silicio mantienen sus propiedades físicas por más tiempo (Emadian y Newton, 1989; Matichenkov y Ammosova, 1994; Matichenkov y Bocharnikova, 2001).
ROL DEL SILICIO EN LAS PAREDES CELULARES
En los tejidos epidermales, las moléculas de ácido monosilícico absorbidas se acumulan y forman una capa de silicio-celulosa, 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).
A partir de esta base, en Chile en el año 2010 Rosés llevó a cabo las primeras pruebas del producto QUICK-SOL® en uva de mesa, en variedades tardías como Red Globe y Crimson Seedless, las que iban a ser afectadas por lluvias otoñales previo a la cosecha. El objetivo de estas aplicaciones era disminuir la pudrición por Botrytis en poscosecha, al fortalecer las paredes celulares. Se realizaron evaluaciones a los 30, 45, 60 y 90 días de almacenaje, y se obtuvieron resultados muy satisfactorios, ya que no sólo se observó que disminuyó el porcentaje de pudrición, sino que además disminuyó en forma notoria la deshidratación del escobajo y el desgrane, lo que hacía que la fruta se viera con una muy buena condición y apariencia incluso después de los 90 días de almacenaje.
Basándose entonces en el efecto del engrosamiento de las paredes celulares atribuido al silicio, lo que incrementaría la firmeza de la fruta, y dado que una importante propiedad del silicio en los tejidos celulares es su habilidad de acumular y almacenar agua dentro de los organismos, formando ácidos polisilícicos y su gel. (Un átomo de silicio es capaz de retener hasta 146 moléculas de agua, se ha estimado que alrededor del 20 a 30% del silicio en los organismos está involucrado en procesos de mantención interna de reservas de agua según Ahmad et al., 1992), se procedió a realizar una serie de ensayos con el producto QUICK-SOL® en distintas especies y variedades para determinar si las aplicaciones tenían un efecto en la calidad de la fruta tanto al momento de la cosecha como en la poscosecha.
A continuación se presenta un resumen de varios resultados obtenidos en distintas especies en la temporada 2014-15:
THOMPSON SEEDLESS, 30 DÍAS ALMACENAJE, TEMPORADA 2014-15
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| CALIDAD DE FRUTA A COSECHA | ||||||
| RAQUIS | BAYAS | |||||
| PARÁMETRO | % N Total | % Mat. Seca | % N Total | % Mat. Seca | Firmeza | Sólidos Solubles |
| RANGO ÓPTIMO | < 1,1 % | 30 -35% | < 0,55% | 20 – 22 % | >55 UD | > 17 °Brix |
| TESTIGO | 1,65 | 25,33 | 0,67 | 18,79 | 57 | 20,1 |
| QUICK-SOL | 0,94 | 26,10 | 0,51 | 19,5 | 60 | 20,3 |
ARÁNDANO, vard. STAR, CALIDAD DE FRUTA COSECHA TEMPORADA 2014
| FRUTOS | ||||
| PARÁMETRO | % Mat. Seca | Sólidos Solubles °Brix | % Acidez | Antocianas
mg/l |
| TESTIGO | 15,41 | 13,0 | 0,46 | 64,9 |
| QUICK-SOL | 16,3 | 13,4 | 0,36 | 72,9 |
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DAMASCO, vard. DINA, CALIDAD DE FRUTA COSECHA TEMPORADA 2014
| FRUTOS | ||||
| PARÁMETRO | N mg/100 g | % Mat. Seca | Firmeza UD | Sólidos Solubles °Brix |
| TESTIGO | 87,0 | 12,7 | 7,3 | 16,4 |
| QUICK-SOL | 62,6 | 13,7 | 10,2 | 16,8 |
CIRUELA, vard. D’AGEN, CALIDAD DE FRUTA COSECHA TEMPORADA 2014-15
| FRUTOS | |||||
| PARÁMETRO | N mg/100 g | % Mat. Seca | Firmeza UD | Sólidos Solubles °Brix | % Acidez |
| TESTIGO | 188 | 15,84 | 4 | 23,6 | 0,18 |
| QUICK-SOL | 159 | 19,98 | 4 | 24,2 | 0,20 |
PERAL, vard. PACKHAM´S TRIUMPH, CALIDAD DE FRUTA COSECHA TEMPORADA 2014-15
| FRUTOS | |||||
| PARÁMETRO | N mg/100 g | % Mat. Seca | Firmeza UD | Sólidos Solubles °Brix | % Acidez |
| TESTIGO | 116 | 18,37 | 16 | 12,7 | 0,25 |
| QUICK-SOL | 123 | 19,34 | 18 | 13,2 | 0,22 |
KIWI, vard. HAYWARD, CALIDAD DE FRUTA COSECHA TEMPORADA 2014-15
| FRUTOS | |||||
| PARÁMETRO | N mg/100 g | % Mat. Seca | Firmeza Libras | Sólidos Solubles °Brix | % Acidez |
| TESTIGO | 122 | 14,63 | 18 | 5,2 | 2,01 |
| QUICK-SOL | 127 | 14,51 | 20 | 5,3 | 1,96 |
FUENTES DE SILICIO DISPONIBLES
A pesar de que el silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno, y que su concentración se incrementa a medida que disminuye la profundidad en la litósfera, llegando a su máximo en la superficie del suelo (Reimers, 1990; Bashkin, 2005), en el suelo, la mayor parte del silicio se presenta como dióxido de silicio y varias formas de aluminosilicatos (Sokolova, 1985). Estas forma inorgánicas de silicio 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 lo que 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, que tienen una alta actividad química y biológica (Matichenkov, 1990; Matichenkov, Calvert et al., 2001; Matichenkov y Bocharnikova, 2004ª, 2004b), los que pueden ser absorbidos por las plantas.
Rosés señala que este punto no es menor, al momento de elegir que la fuente de silicio utilizar, 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 formulación y capacidad de biosilificación. Esta capacidad está determinada por la materia orgánica disponible en el suelo que permita un buen proceso de biosilificación.
| Tipos de Fertilizantes que aportan Silicio |
| 1. SiO2 (Dióxido de Silicio Amorfo, cuarzo) Inmóvil no asimilable
2. Escorias Silícicas máximo 9 g/litro (residuos vegetales) 3. Silicato de sodio líquido = 19-22% Si 4. Silicato de potasio Ionizado = 19-22% Si 5. Silicato de sodio Ionizado = 35% Si |
Otro punto importante a considerar con respecto a los distintos productos que aportan silicio a las plantas es su formulación, ya que este mineral es de baja solubilidad, por lo que a medida que se incrementa su concentración, se hace 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 perdida bastante alta por precipitación, 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 7000 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 del 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 las 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 de algunas especies (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., 20001) 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 suelo según su textura
| Textura Suelo | % de Silicio mineral |
| Arcillosos | 40 – 60 % |
| Francos | 70 – 80 % |
| Arenosos | 90 – 98 % |
Algunos valores observados de silicio total en suelos de Chile con más de 5 años de cultivo:
| Localidad | Textura | % de Silicio mineral |
| Quillota | Franco Arcillo arenosa | 60,4 |
| Casablanca | Franco Arenosa | 44,5 |
| Llay-llay | Franco arcillosa | 27,4 |
| Franca | 31,55 | |
| Franco Arcillo arenoso | 33,35 | |
| Curimón | Franco arcillosa | 20,3 |
| San Esteban | Franco arcillosa | 19,2 |
| San Felipe | Franco arcillo limosa | 19,8 |
| Franco arcillosa | 16,5 | |
| Rinconada de Los Andes | Franco arcillosa | 22,6 |
| Los Andes | Franco Arcillo limosa | 28,0 |
| Requinoa | Franco limosa | 14,5 |
| Las Cabras | Franco limosa | 9,2 |
| Peumo | Franco limosa | 19,0 |
| Franco arcillo limosa | 32,5 | |
| Franco arcillosa | 33,0 | |
| Franca | 20,3 |
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.
En conclusión:
– Las formas activas de compuestos con silicio dentro de las plantas incrementan su tolerancia a distintos tipos de estrés.
– La aplicación correcta y oportuna de fertilizantes de calidad ricos en silicio, contribuye a obtener fruta con 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, y si no se realiza el aporte necesario al igual que con los 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 principalmente parte importante de las paredes celulares.
– Compuestos con silicio solubles en agua se redistribuyen dentro de las plantas hacia los órganos expuestos a estrés.
Por último, María Paz Rosés señala, que aún hay varios estudios realizados durante esta temporada por terminar encargados a diversas instituciones privadas y públicas del rubro agrícola, sin embargo los resultados preliminares no hacen más que confirmar los grandes beneficios que tiene este nutriente en las plantas y sus frutos.
