El silicio es el segundo mineral más abundante en la corteza de la tierra. Olvidado durante mucho tiempo en planes de fertilización, vamos a ver los beneficios que puede aportar a las plantas de nuestros huertos y jardines.

El silicio en las plantas.

Qué es el silicio.

El ciclo del silicio.

Qué función tiene el silicio en las plantas.

Qué es el silicio.

El silicio es un elemento químico metaloide, con número atómico 14, y situado en el grupo 4 de la tabla periódica de los elementos, inmediatamente debajo del carbono, formando parte de la familia de los carbonoideos, de símbolo Si. El átomo de Si, como el de C, tiene cuatro electrones de valencia. Debido a su radio atómico los enlaces Si-Si son más débiles que los enlaces C-C y son inestables en presencia de agua. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (27,7% en peso) después del oxígeno, incluyendo a los océanos y a la atmósfera (lo que conocemos como litosfera). El silicio se ha usado desde hace miles de años en la fabricación del vidrio y es un componente de los chips digitales.

El Si se combina con el oxígeno para formar silicatos insolubles en agua o redes de polímeros de dióxido de Si (cuarzo). El silicio se puede encontrar en las siguientes formas:

  • La sílice (SiO2) es el dióxido de silicio y es el principal constituyente de la arena.
  • Los silicatos (SiO3-2) se encuentran en asociación con los cationes Ca+2, Na+, Mg+ y K+ y forman los siguientes compuestos cristalinos: CaSiO3, Na2SiO3, MgSiO3 y K2SiO3. El ácido silícico, Si (OH)4 (también conocido como ácido monosalícico o ácido ortosalícico) hace referencia a la forma soluble de Si que está disponible para ser absorbida por las raíces de las plantas.

El ciclo del silicio.

Ciclo terrestre. El ciclo del silicio es un ciclo en el cual este se intercambia entre la corteza terrestre y diversos organismos y comienza con la meteorización de las rocas; los minerales de silicato son abundantes en determinadas formaciones rocosas, comprendiendo aproximadamente 90 % de la corteza terrestre (CaSiO3, Na2SiO3, MgSiO3 y K2SiO3) y se transforman en dióxido de silicio durante los procesos de meteorización de las rocas. Los silicatos son arrastrados por las lluvias y la acción de agentes abióticos como temperatura, lluvia y el dióxido de carbono (CO2) disuelto en el agua provocan la liberación del ácido ortosilício (H4SiO4); una vez en este punto el silicio está en disposición de ser absorbido por las plantas y comenzar lo que conocemos como biomineralización. La absorción del silicio se hace mediante transporte pasivo .La biomineralización es la integración de un mineral en tejidos orgánicos para la formación de biolitos (zoolitos en el caso de los animales y fitolitos en el caso de las plantas). La biomineralización es un proceso de vital importancia no solo para las plantas superiores sino para organismos tales como las diatomeas, las esponjas y los moluscos ya que mediante él ganan en estructura y masa y por lo tanto resistencia frente a la acción de la gravedad. En el caso de las plantas, los fitolitos también pueden protegerlas contra los herbívoros, que son incapaces de digerir eficazmente plantas ricas en sílice. ​ Una vez las plantas cumplen su ciclo vital, los fitolitos liberan el silicio por descomposición o disolución, y los cursos de agua lo transportan hasta el océano. Hacer mención que el silicio acumulado en las plantas puede estar en forma de gel de silicio, ácido silícico y ácido silícico coloidal. Así mismo hay especies que lo almacenan en mayor proporción en la raíz y otras en la parte aérea

Ciclo marino. Una vez el silicio procedente de los biolitos llega al mar a través de ríos, corrientes subterráneas y por la acción sedimentaria de los vientos comienza el ciclo marino del silicio. Como vimos en el artículo dedicado a las diatomeas, una vez en el mar el silicio es incorporado por determinados organismos a sus estructuras. Este silicio se recicla permanentemente en los organismos de la zona fótica (zona marina donde llega la luz). Parte de este silicio se deposita en el fondo del mar, desde donde penetra en la corteza terrestre por subducción y se metamorfosea (se transforma en otro complejo) en la zona superior del manto terrestre, donde se incorporan de nuevo al ciclo.

Influencia del hombre en el ciclo del silicio. El aumento de la superficie dedicada a la agricultura en los últimos tiempos, sobre todo de plantas herbáceas, ha aumentado el flujo de silicio hacia los ríos; pero en cambio, la construcción de embalses ha tenido como resultado una reducción en el suministro de sílice al océano debido a su absorción por las diatomeas de agua dulce. La preponderancia de fitoplancton sin silicio debido al aumento de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo proveniente de las actividades agrícolas y la mayor tasa de disolución de la sílice en aguas más cálidas pueden limitar el volumen de los sedimentos oceánicos de silicio en un futuro no muy lejano.

El ciclo biogeoquímico de cualquier elemento asegura su rápido recambio, haciéndose asequible en diferentes formas o estados (sólido, líquido, gaseoso); sin embargo, el ciclo del Si impide su abundancia en la biosfera. La fracción terrestre o la de las aguas continentales del ciclo del Si alimentan la parte marina, pero la reposición solo sucede por vía del ciclo del sedimento marino y esto último solo ocurre cuando hay elevación de montañas o subducción (proceso geológico por el que una placa litosférica oceánica se hunde bajo otra placa, ya sea oceánica o continental), lo cual puede retrasar decenas o centenares de millones de años el retorno del Si marino.

Estructura molecular del ácido ortosilícico.
Estructura molecular del ácido ortosilícico.

Qué función tiene el silicio en las plantas.

El Si está presente en los vegetales en cantidades equivalentes a los macronutrientes Ca, Mg y P; el Si constituye entre el 0,1 y el 10% del peso seco de las plantas superiores. En general, las monocotiledóneas acumulan más Si que las dicotiledóneas, aunque las diferencias pueden darse incluso a nivel de variedades (los procesos de absorción, transporte y deposición del silicio están bajo control genético). Se encuentra en todos los órganos; hasta en un cultivo hidropónico el Si está disponible, pues el ácido silícico, una molécula no cargada, pasa a través de los intercambiadores iónicos usados para purificar el agua con grado laboratorio. Además, el Si puede desprenderse de los utensilios de vidrio. En las gramíneas el Si se acumula en cantidades mayores que cualquier otro elemento inorgánico. Excepto en ciertas algas, diatomeas y equisetáceas (cola de caballo), el Si no es considerado un elemento esencial para las plantas. Como resultado de esto, el Si ha sido olvidado a la hora de formular las soluciones fertilizantes y no ha sido incluido en protocolos de investigaciones de fisiología vegetal. Pero ensayos llevados a cabo por ingenieros agrónomos en los últimos años han demostrado que las plantas que crecen en ausencia de Si frecuentemente son más débiles y su crecimiento, desarrollo, viabilidad y reproducción es anormal, son más susceptibles al estrés abiótico, como toxicidad por metales, fácilmente invadidas por organismos patógenos, insectos fitófagos y mamíferos herbívoros. Entre las funciones que desempeña el silicio en los vegetales están:

  • Mejora la retención del agua en los tejidos incrementando la resistencia a la sequía.
  • Reduce el daño oxidativo en las membranas celulares debido a un exceso de iones.
  • Incrementa la resistencia de las plantas al ataque de los patógenos debido a la polimerización de las paredes celulares (la polimerización es un proceso mediante el cual las moléculas simples, ya sean iguales o diferentes, reaccionan entre sí por adición o condensación y forman otras moléculas de peso doble, triple, etc.) y a la acumulación de compuestos fenólicos, lignina y fitoalexinas.
  • Incrementa la lignificación de los tejidos; la lignificación es el proceso de cubrir con lignina la membrana de una célula vegetal. La lignina es un polímero natural, amorfo y tridimensional, con una estructura compleja; es el único componente de la biomasa constituido por unidades orgánicas aromáticas, lo que lo dota de una rigidez alta que le permite actuar como adhesivo de la celulosa y hemicelulosa, aportando a las plantas su rigidez estructural.
  • Ayuda al desarrollo radicular en suelos con exceso de aluminio y/o metales pesados.
  • Disminuye la presencia en los tejidos vegetales de iones sodio, boro y cloro.
  • Aumenta la capacidad de cambio y el pH de los suelos.
  • Equilibra balances iónicos.
  • Incrementa la acción de Ca+2, Mg+2 y K+.
  • Ayuda a desbloquear el fósforo de los suelos, debido a que el anión silicato (H3SiO4) y el anión fosfato (H2PO4) compiten por el mismo sitio de adsorción en el complejo de cambio del suelo. Esto tiene un doble efecto; el aumento en la eficiencia de los fertilizantes fosfatados y una influencia beneficiosa sobre la microbiología del suelo.
  • Dinamiza la relación suelo-agua-planta.

La aplicación de silicio en los planes de fertilización es muy común hoy en día en Corea y Japón logrando un incremento y/o sostenimiento en la producción de arroz. También es utilizado en Brasil, Australia, Sudáfrica e India para incrementar la producción de caña de azúcar y evitar el encamado. En Suramérica también se está generalizando su aplicación, tanto a nivel experimental como comercial.