El Silicio en Agricultura

El Silicio representa más de una cuarta parte del peso total de la corteza terrestre y es el segundo elemento mas abundante en la corteza por detrás del Oxígeno.







Nunca se encuentra en estado libre sino formando parte de minerales como el Cuarzo, el Feldespato, la Amatista, el Pedernal, la Mica, el Jaspe o el Ópalo. Por lo tanto forma parte de rocas, granitos, arenas, arcillas y en general de la mayoría de los elementos minerales y también biológicos, que constituyen el suelo en el que se desarrollan los cultivos agrícolas.

Es esencial en muchos procesos biológicos de todos los seres vivos desarrollando funciones estructurales, protectoras y reguladoras entre otras.

Los seres vivos lo asimilan principalmente en forma de silicio orgánico o ácido monosilícico (H4SiO4).

En el suelo de los cultivos, se encuentra principalmente en forma mineral (polimero) formando parte de la propia estructura; rocas, arena y arcillas, sin embargo el silicio no puede ser asimilado en forma mineral por las plantas, sólo lo absorben en forma de ácido silícico (silicio orgánico).

La presencia de ácido silícico en el suelo depende de la acción de enzimas y ácidos producidos por la actividad microbiológica que ocurre en la materia orgánica, por lo tanto, en cultivos ecológicos o con alto nivel de materia orgánica no tiene por que ser deficitario. Aunque sí es considerado como un elemento básico y de mucha importancia, formando parte por ejemplo del famoso preparado biodinámico 501 y 508 de Rudolf Steiner. 

El Silicio es un elemento ignorado por la mayoría de agricultores, aunque según el tipo de cultivo, una hectárea de terreno productivo absorbe del suelo entre 40 y 300 kg de silicio (ácido silícico) al año.

Formas de asimilación del silicio:

El silicio sólo puede ser absorbido por la raíz de la planta cuando forma ácido silícico, nunca como polímero, el problema de los productos a base de ácido silícico es que tienden a polimerizarse formando silicio mineral o gel de sílice que no son asimilables por las plantas. Por lo tanto en general, es muy importante seguir las recomendaciones de estos productos con respecto a la forma de disolverlos. Lo habitual es preparar la cantidad de agua necesaria para la correcta disolución del producto antes de disolverlo, de modo que sea más difícil que las concentraciones sean demasiado altas.

Las gramíneas como el maíz la cebada o el trigo suelen absorber silicio del suelo de forma activa, consumiendo energía.
Las cucurbitáceas, las leguminosas y las fresas suelen absorber silicio de forma pasiva, es decir que absorben silicio según su disponibilidad en el suelo.
Las solanáceas como el tomate lo absorben de forma selectiva, consumiéndolo en mayor o menor medida según las necesidades (mayor consumo en floración, etc).

La baja cantidad de materia orgánica y por lo tanto de microorganismos en cultivos "convencionales" intensivos, disminuye la posibilidad de que en los suelos haya silicio orgánico (asimilable por las plantas) y por otro lado, al ser cultivos muy productivos, la absorción del mismo es muy alta cada año. Esto disminuye notablemente la posibilidad de que los cultivos obtengan el silicio necesario para el correcto desarrollo de sus funciones, con lo que se obtienen cultivos más débiles, propensos a ser atacados por plagas y con producciones de peor calidad (menos consistencia, peor sabor, menor periodo postcosecha, etc).

Cómo utilizar el silicio en la agricultura:

Los productos a base de silicio que se utilizan habitualmente en agricultura se podrían diferenciar en dos grupos principalmente; los que contienen silicio mineral (sílice, gel de sílice, etc) y los que contienen silicio orgánico o directamente asimilable (ácido silícico), siendo sus propiedades y funciones para los cultivos muy diferentes.

SILICIO MINERAL EN AGRICULTURA:

  El sílice o dióxido de silicio es una de las formas más habituales de encontrar el silicio en la naturaleza, siendo el componente principal de diversas rocas y de la arena, los desiertos de arena son por lo tanto inmensos yacimientos de sílice. En agricultura, se utilizan en ocasiones diversos áridos para incorporar en el terreno y mejorar sus condiciones físicas o ayudar en el control de la humedad (enarenados), sin embargo estos aportes, aun teniendo inmensas cantidades de sílice, no tienen  por que aumentar los niveles de silicio asimilable por las plantas. 

Algunos ejemplos de silicio mineral útil en agricultura:

La Tierra de Diatomeas: Está formada por microfósiles de diatomeas, algas marinas microscópicas, con esqueleto de dióxido de silicio (silicio biogénico), denominado frústula. Tiene diversos usos en la industria como agente filtrante desecante o abrasivo y en otros campos como la ingeniería genética. En agricultura se aplica de las siguientes formas:

   Aplicación foliar (disuelta en agua): La tierra de diatomeas tiene efecto insecticida,  puesto que las aristas de las frústulas de silicio, perforan la queratina provocando la muerte de diversos insectos. También refuerza la epidermis creando una fina capa de silicio bajo la superficie de las hojas y tallos, que regula la fotosíntesis y aumenta la resistencia ante hongos como botrytis, daños mecánicos y otros daños (activa la formación de lignina, etc).
 Aplicaciones por espolvoreo:  Principalmente secante, también tiene efecto regulador de la fotosíntesis, activador de la lignina e insecticida pero es menos efectivo que diluido en agua. En espolvoreo se utiliza principalmente por el efecto secante.

  Aplicada en el terreno: Mejora las condiciones físicas, aumenta la retención de humedad, desbloquea elementos nutritivos para las plantas, neutraliza en cierta medida elementos tóxicos (alto porcentaje de aluminio) y aporta oligoelementos.
  También es un producto muy útil para la conservación de granos o para mejorar la alimentación de los animales (desinfectante interno en rumiantes, mejora la asimilación de calcio en las gallinas, etc).
  Composición: En su composición, aparte de pequeñas cantidades de fósforo, potasio, magnesio y calcio, hay aproximadamente un 60 % de Sílice y un 20 % de Aluminio (Al2O3).

Productos sintéticos, a base de Sílica precipitada: En el mercado se pueden encontrar diversos productos basados en lo que se denomina sílice precipitado amorfo, este producto se obtiene haciendo reaccionar soluciones de silicato de metal alcalino con un agente de acidificación.  En agricultura, el uso principal de estos productos es muy parecido al de la tierra de diatomeas:
 Aplicado vía foliar (disuelto en agua, existen productos preparados para aplicación foliar): Refuerza la epidermis de las plantas (+lignina), regula la fotosíntesis, mejora la resistencia ante patógenos como la botrytis, hace que las plantas sean menos susceptibles al ataque de insectos chupadores, etc.
 Espolvoreo: Es uno de los principales usos agrícolas, tiene fuerte efecto secante (regulador de la humedad) y fluidificante (mezclado con el azufre mejora la dispersión del espolvoreo).
 Aplicado en el terreno: Al igual que la tierra de diatomeas actúa como agente humectante, desbloquea elementos esenciales como el fósforo o el hierro y neutraliza elementos tóxicos (no contiene aluminio).
 Secante efectivo para la conservación de semillas, etc
 Composición: Sílice precipitado amorfo (dióxido de silicio 98%) con diferente grado de partícula (7 - 17 micras en el caso de productos para espolvoreo).

Tanto la tierra de diatomeas como la Sílica precipitada, son productos basados en dióxido de silicio, es decir sílice mineral, por lo tanto no son asimilados biológicamente y tienen una movilidad muy limitada en el interior de las plantas, su efecto principal es el de reforzar la epidermis o actuar como reguladores de la humedad ambiente, también tienen algunos efectos isecticidas. La tierra de diatomeas es un producto más natural, sin procesos químicos, pero por este mismo motivo es menos puro y tiene altas cantidades de aluminio (la tierra de diatomeas lo asimila por su propia naturaleza química), el aluminio es tóxico en grandes cantidades para el suelo de los cultivos.
Aplicados en los terrenos debido a su tamaño de partícula y a ser formas simples de silicio mineral (soluble en agua), mejoran las condiciones físicas y biológicas (mas nutrientes asimilables, menos productos tóxicos), creando un ambiente más adecuado para que actúen los microorganismos del suelo y por lo tanto pueden aumentar la cantidad de silicio asimilable por las plantas a lo largo del cultivo, por lo tanto son muy interesantes como enmiendas previas al cultivo.

 El preparado 501 de Rudolf Steiner: El preparado de sílice 501 se hace a base de cuarzo o cuarcita triturados finamente, es decir dióxido de silicio. Sin embargo durante el proceso de preparación, esta molienda se mete dentro de un cuerno de vaca y se entierra durante un periodo de tiempo determinado (varios meses).
Existen diversos trabajos que hablan de las propiedades curativas de ciertas arenas, estas propiedades se deben principalmente a la formación de finas capas de ácido silícico en la superficie de los granos producidas por la actividad de ciertas bacterias.
Probablemente durante este tiempo bajo tierra las pequeñas partículas de dióxido de silicio pueden ser colonizadas por microorganismos propios del suelo, que en la superficie de estas partículas de dióxido de silicio pueden sintetizar ácido silícico.

Otras formas de sílice mineral son la Wallastonita, la Diatomita, el silicato de potasio, etc. 

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_silicio_%28IV%29

SILICIO ORGÁNICO EN AGRICULTURA:

Como ya comente anteriormente, los terrenos de cultivo tienen gran abundancia de silicio mineral (28 % de la corteza terrestre es silicio), sin embargo, la cantidad de silicio asimilable (ácido silícico) por las plantas es limitada, sobre todo en cultivos intensivos, dependiendo esta de la actividad de los microorganismos del suelo.
"Una vez que pasa la barrera de la raíz, el Si se mueve por el xilema a través de transportadores y/o por transpiración hacia la endodermis de la raíz, membranas celulares del vascular bundle y las células de la hoja en la epidermis justo debajo de la cutícula. Una vez dentro de una célula, ocurre un proceso natural de polimerización que convierte el ácido silicio en silica insoluble (SiO2-nH2O; también conocido como gel de silica o fitolítidos)"
http://www.redagricola.com/reportajes/nutricion/productos-de-silicio-ayudan-las-plantas-superar-estres-biotico-y-abiotico

Cola de caballo y extractos de otras plantas ricas en silicio orgánico:  La cola de caballo es una equisetácea (equiseto menor), que contiene saponinas, ácido silícico, flavonoides y otros ácidos beneficiosos para las plantas, tiene efecto activador y fungicida, y mejora la estructura de la planta gracias al contenido en ácido silícico. Es la base del preparado biodinámico 508.
Aplicación foliar: Es el uso más habitual de la cola de caballo. Utilizada de este modo actúan principalmente las saponinas flavonoides y ácidos con efecto fungicida sobre oídios y hongos de la superficie de la epidermis.
El contenido en ácido silícico de la cola de caballo es muy bajo, aunque muy importante, gracias al silicio asimilable el efecto fungicida de los demás elementos activos se intensifica. Por este motivo no suele usarse en tratamientos vía riego (aunque si se se suele tratar la superficie del terreno buscando combatir los hongos antes de que pasen al cultivo)

Productos a base de ácido monosilícico (Si(OH)4): En el mercado ya pueden encontrarse diversos productos formulados a base de ácido silícico. En general su calidad depende de la estabilidad del ácido monosilícico ya que como comentamos anteriormente tienden a polimerizar formando geles de sílice (SiO2) y otros compuestos de sílice no asimilables.
Estos productos pueden dar importantes beneficios al cultivo, permitiendo al agricultor aportar silicio asimilable en los momentos más importantes del desarrollo de los cultivos o en momentos de climatología adversa.
El ácido silícico tiene importantes funciones para los cultivos, dentro de la planta se transporta por el xilema hasta llegar a las células epiteliales, donde se polimeriza formando capas de gel de sílice que regulan la transpiración, mejoran el funcionamiento de la fotosíntesis y la resistencia de la planta ante patógenos como hongos o insectos chupadores. Por otro lado, esta capa en la zona radicular controla la entrada de sodio y de elementos tóxicos para la planta (Al).
En el suelo desempeña importantes funciones aumentando la capacidad de intercambio catiónico (http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_de_intercambio_cati%C3%B3nico), permite que muchos nutrientes pasen a ser asimilables para las plantas (Fe, Mg, Zn), desbloquea el fósforo, hace que el potasio sea más asimilable y más difícil de lixiviar, activa la micro vida del suelo regulando la asimilación de nitrógeno, mejora la estructura del suelo y la disponibilidad de agua, etc.

Aplicación vía riego:  Es el sistema más interesante para aportar ácido silícico, puesto que la planta lo utiliza en diversos órganos (como la raíz), no solo en la epidermis de la parte aérea. 
Es muy importante seguir las indicaciones de disolución de estos productos ya que tienden a formar polímeros. 
Las aplicaciones vía riego aumentan la cantidad de silicio asimilable en los suelos en el momento de la aplicación y después ya que activan la micro vida y mejoran la estructura edáfica.
  
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_sil%C3%ADcico

Conclusiones: La mejor forma de asegurar la disponibilidad de silicio para los cultivos en suelos pobres es el incremento de materia orgánica, sin embargo suele ser complicado aumentar en poco tiempo este factor de los suelos, de modo que hoy en día el agricultor dispone de ciertas técnicas que le pueden ayudar tanto a incrementar la calidad y productividad de sus cosechas como a mejorar el equilibrio de los suelos cargados de elementos tóxicos y con muy bajo nivel de materia orgánica producto de cultivos intensivos.
Lo que tiene que quedar claro es que los primeros factores a tener en cuenta son la cantidad de materia orgánica, y el equilibrio del suelo (intercambio catiónico, etc) que aportan también otros importantes beneficios, por lo tanto la mejor forma de asegurar la calidad es practicar la rotación de cultivos (abonos verdes), disminuir o limitar el uso de abonos y productos salinos, mejorar y optimizar la entrada de materia orgánica en los cultivos (compost, etc) y en general practicar la agricultura respetuosa con el suelo. Los terrenos en los que se practica la agricultura ecológica son mejores año tras año, sin embargo en los que se practica la agricultura intensiva se empobrecen año tras año.

"Los terrenos en los que se practica la agricultura ecológica son mejores año tras año, sin embargo en los que se practica la agricultura intensiva se empobrecen año tras año"

 El uso de productos a base de silicio en agricultura es muy interesante, puesto que en general contribuyen a equilibrar los suelos y son productos respetuosos con el medio ambiente. Bien utilizados pueden ser muy efectivos, pero si no se utilizan correctamente pueden resultar completamente inocuos.

Ejemplo de protocolo de silicio: Antes de iniciar el cultivo, además de las enmiendas de calcio y materia orgánica, es interesante aportar alguna fuente de silicio mineral en partícula fina con bajo contenido en metales tóxicos, como los productos a base de sílica precipitada. Estos productos tienen altos valores de absorción y por lo tanto actúan como humectantes mejorando la retención de agua, están formados por dióxido de silicio de gran pureza, por lo tanto son capaces de anular muchos productos tóxicos del suelo. La mejora en las condiciones físicas del suelo y la gran cantidad de silicio mineral facilmente disponible y de gran pureza contribuyen a mejorar la actividad micro biológica en el suelo, y con esto a la producción de ácidos húmicos y de ácido silícico. 
Durante el inicio del cultivo son interesantes las aplicaciones foliares con extractos de cola de caballo y purín de ortigas, también en la superficie del terreno.
En periodos de excesiva humedad o tras lluvias, el espolvoreo con productos secantes a base de sílica precipitada son un remedio efectivo, además mezclados con azufre micronizado mejoran el reparto y la fluidez del polvo. Estos tratamientos resultan efectivos contra oídios y para incomodar a plagas como ácaros, al reducir las condiciones de humedad dificultan el desarrollo de botrytis y otros hongos patógenos.
Tratamientos periódicos vía riego con productos a base de ácido silícico (monosilícico) que no sean de fácil polimerización. Aumentar la cantidad de tratamientos durante las épocas de mayor estrés (no exceder las recomendaciones del fabricante). De este modo nos aseguraremos de que la planta dispone del silicio disponible necesario en cada momento, aunque los suelos sean pobres. Durante el inicio del cultivo no tiene por que haber deficiencia de silicio asimilable puesto que el consumo del cultivo es muy bajo y los suelos se encuentran "descansados", por lo tanto lo recomendable es iniciar los tratamientos antes de periodos de estrés o de periodos muy productivos (lluvias, calor, entutorado, floración, fructificación, etc).
Los tratamientos foliares con productos a base de sílica precipitada forman una capa de silicio mineral directamente sobre la epidermis de las plantas, mejorando su resistencia ante hongos e insectos chupadores, también controlan la humedad y el efecto del rocío. Son muy efectivos en tratamientos foliares para control de botrytis.