RESPUESTA DE LA AVENA FORRAJERA A LOS SILICATOS
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
del cultivo de la avena la adhesión de Silicio 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) respecto al testigo (90 g por maceta seca) y
se asocia a un mejor índice de materia seca radicular (0,17) la misma dosis
respecto a la no aplicación de Si, lo cual implica una mayor capacidad de
absorción de nutrientes.
Palabras clave: nutrición,
fertilización estratégica, ácido monosilísico.
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 Monosilícico 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 silicatadas, 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.
El objetivo de la investigación es demostrar el efecto benéfico del Si respecto a componentes de crecimiento y el manejo respecto a las dosis y época de aplicación.
METODOLOGÍA
La investigación se centró en el seguimiento de pruebas de vigor a través del tiempo, realizadas con una frecuencia semanal, donde se evaluó variables fisiológicas como altura de planta, número de macollas, diámetro de tallo y se estableció curvas de crecimiento. Las variables materia seca en follaje y raíz que tomaron a los 110 días después de siembra (dds).
DISCUSION DE RESULTADOS
Respuestas en altura de la planta
Las dosis de 100 y 50 mg·kg-1 de
ácido monosilísico en presiembra reportan la mayor altura al momento
de cosecha, mostrando
una diferencia altamente significativa con
respecto al testigo (P < 0,01). Por otra parte, el promedio
de las medidas para altura de plantas
es similar hasta los 45 dds (etapa de macollamiento) entre los diferentes tratamientos, momento
a partir del cual
se observan diferencias para esta variable (figura
1); esto se puede explicar porque
a partir de los 45 días se da inicio a la etapa reproductiva,
que se manifiesta con la emisión de la espiga, siendo esta mayor o menor de
acuerdo a la cantidad de fotoasimilados
acumulados, que dependen en gran medida
de la nutrición que se suministró al cultivo
en su fase vegetativa. Por ello, las
plantas a las cuales se les aportó silicio expresaron alturas mayores al momento
de la cosecha ya que este elemento
tuvo un efecto
benéfico sobre el balance
nutricional principalmente de elementos necesarios en las primeras
etapas como el P.
Resultados similares
fueron obtenidos en otros cultivos como la caña, en la cual se encontró respuesta positiva en el
aumento de tamaño de tallos y mayor número de hojas activas con el aporte de
silicio (Sánchez, 1981).
En cuanto a las dosis de 150 y 200 mg•kg-1,
se observaron detrimentos en la variable altura con respecto a la dosis de 50 y
100 mg•kg-1, ya que de forma directa la liberación de fósforo pudo generar
deficiencias de Zn, elemento clave para estimular la elongación celular, y cuya
deficiencia se manifiesta en la disminución de la longitudes de los tallos
FIGURA 1. Altura de plantas
en presiembra para los diferentes tratamientos en el periodo
de evaluación.
La dosis de 200 mg·kg-1 de ácido monosilísico aportados en la época de macollamiento
(tabla 1), evidenciaron una pérdida de eficiencia cuando
se aportó la fuente de silicio,
en estados avanzados del cultivo, en los cuales el sistema radical está
conformado, y mejorar la disponibilidad de fósforo solo estimularía los procesos energéticos de la planta, que se reflejan
en el incremento de la longitud por encima de la demás dosis.
En la tendencia de crecimiento para la
variable época de aplicación se aprecia
que las plantas
a las cuales se les aplicó
el ácido monosilísico en presiembra alcanzaron una altura superior en todas sus unidades experimentales con respecto a los tratamientos que se les suministró la fuente de silicio
en época de macollamiento (figuras 1 y 2), por el mayor tiempo de acción que
presenta el ácido monosilísico, el cual favorece la mayor asimilación de nutrientes y por ende mejora componentes de vigor (Hodson,
1995). La mejor expresión de altura en la etapa
de presiembra, sugiere
que el aporte de esta fuente de
silicio debe hacerse a etapas tempranas ya que este elemento tiene un efecto
indirecto sobre la absorción natural de otros elementos necesarios para el crecimiento
radical como el fósforo (Epstein y Bloom, 2005; Guerrero
y Cabrera, 1972).
Diámetro del tallo
El diámetro del tallo es una medida que en forma directa muestra
la acumulación de biomasa, otorgándole a la planta una mayor resistencia a factores ambientales como el volcamiento (Puentes, 1998). En este
sentido se observó un efecto favorable a esta
variable, con diámetros superiores a 5 mm (incremento del 20 % respecto al testigo) al aplicar en presiembra ácido monosilísico en dosis de 50 mg·kg-1 (figura 3). Estas respuestas corroboran lo visto en la variable altura, con dosis superiores a 50 mg·kg-1.
Conjuntamente estas variables expresan el
efecto del silicio en el crecimiento del cultivo de avena. Resultados similares
se ha observado en gramíneas como arroz, caña de azúcar con el fortalecimiento de los tejidos
de la planta (Sánchez, 1981), y
un aumento creciente en el grosor del
tallo, de acuerdo a lo reportado para el cultivo de arroz por Martínez (1995).
Número de macollas
El número de macollas por planta es un indicador de productividad en especies gramíneas, especialmente aquellas utilizadas como forraje, debido a la relación directa que existe entre número de macollas y biomasa por unidad de área. Esta característica es principalmente de la expresión genética del cultivo, por ello, no se reportaron diferencias significativas para esta variable, ya que el número de macollas fue constante en todos los tratamientos (cinco macollas por planta) en las diferentes unidades experimentales, lo cual indica que el macollamiento no es afectado que existen entre las especies o por las condiciones medio ambientales, que afectan la expresividad de los genes, lo cual sugiere que la expresión de una característica es pro- ducto de la interacción genotipo por ambiente.
Materia seca en follaje
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 (figura 5). 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.
En
las figuras 5 y 6 la respuesta en materia seca presenta un comportamiento
polinomial con una alta correlación para época de presiembra (r2 =0,8795) y
macollamiento (r2 =0,8892), la dosis a la cual se obtiene la máxima acumulación
de materia seca en follaje en la época de presiembra es 97 mg·kg-1,
mientras que en la época de macollamiento es 69 mg·kg-1, pero con
menor respuesta de materia seca. De nuevo cabe destacar que los rendimientos en
presiembra son significativamente mayores que los que macollamiento.
Un
decrecimiento notable en materia seca fue observado en la dosis de 150 mg·kg-1
aplicados en presiembra y macolla- miento (figuras 5 y 6), esto indica un
efecto negativo o antagónico de este elemento. De acuerdo con Marschner (1997)
se puede limitar la absorción de otros nutrientes como Zn, además, ya que el
excedente de P asimilable que origina la aplicación de fuentes de silicio
aumenta la relación P/Zn, P/N, P/Mg en el tejido foliar y posibles detrimentos
en el rendimiento (Gómez, 2007), lo cual puede ocasionar precipitación de
formas insolubles de silicatos metálicos, limitando la disponibilidad de
micronutrientes (Marschner, 1997). Los anteriores desbalances causados por
excesos de Si, generan desórdenes fisiológicos en la conversión eficiente de asimilados y deprimen el
rendimiento como lo demostraron trabajos en tomate hechos por Fassbender (1967)
para dosis superiores a 200 mg·kg-1.
Materia seca en raíces
Los
resultados de materia seca de la zona radical son con cordantes con los datos
obtenidos de la materia seca foliar, presentando una diferencia altamente
significativa (P < 0,01), para dosis y época, la cual se muestra en ambos
casos bajo un modelo polinomial con alta correlación (figura 6). Esta
evaluación corrobora que el silicio en solución aplicado a 100 mg·kg-1 en
presiembra continúa siendo el que presenta la mayor respuesta, resultado lógico
pues la planta actúa como un sistema, que al tener un estímulo en la producción
de raíces por los procesos anteriormente descritos, se traduce en mayor
crecimiento en la parte área. La mayor masa radical se obtuvo en dosis entre 50
y 100 mg·kg-1, lo cual puede expresar mayor balance nutricional en suelos de
alta fertilidad como estos, donde se pudo haber incentivado la eficiencia de la
absorción del fósforo nativo que se libera del suelo por acción del ion
silicato, como lo han mostrado investigaciones en Andisoles hechas por Guerrero
y Cabrera (1972).
Los
fosfatos en mayor concentración en la solución del suelo, permiten que el
sistema radical incremente su masa y volumen, aumentando con ello la capacidad
de absorción por superficie de contacto de los elementos como el nitrógeno,
calcio, magnesio, potasio, fundamentales para el desarrollo de estructuras, con
lo que se logra tanto tener plantas de mejor porte, como potencializar los
componentes de rendimiento. Esto se reflejó en el aumento de materia seca
radicular y en la biomasa seca aérea.
CONCLUSIONES
Con
los resultados del estudio se comprueba las respuestas del silicio y la
eficiencia de la fuente ácido monosilísico aplicado en presiembra con dosis
entre 50-100 mg·kg-1. Los efectos benéficos de este elemento son
importantes para el manejo de la fertilidad de Typic Hapludands (fase saturada)
en el cultivo de Avena sativa, las cuales se observan en la mejor asimilación y
transformación eficiente de nutrientes del suelo (incrementos en materia seca
aérea, materia seca de raíz, altura).
El
aporte de silicio a las plantas evidencia variantes en la respuesta de
crecimiento en ganancia de matera seca, provocando elongación celular, mayor
turgencia y conversión eficiente de asimilados. Lo anterior se manifiesta en el
incremento de altura y diámetro de tallo.
La
época de presiembra es la más eficiente para el aporte de ácido monosilísico
explicado por el efecto benéfico que ejerce el silicio sobre la dinámica de
elementos que se requieren en etapas iniciales del cultivo en elementos de baja
movilidad como el FOSFORO (P), lo cual garantiza el normal desarrollo radical y
de crecimiento.
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