Calcium silicate effects on wheat phosphorus nutrition depend on phosphorus-source chemistry
Este estudio demuestra que la eficacia de las enmiendas de silicato de calcio para mejorar la nutrición de fósforo en el trigo depende altamente de la forma química de la fuente de fósforo, con la enmienda potenciando significativamente el crecimiento y la absorción principalmente cuando el fósforo se suministra como hidroxiapatita o KH2PO4 soluble a través de mecanismos mediados por la planta y la rizosfera, en lugar de mediante la liberación de fosfato masiva.
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Las plantas necesitan fósforo para crecer, un nutriente que normalmente absorben del suelo como un producto químico disuelto. Pero en muchos campos, este elemento vital está guardado bajo llave, adherido a las partículas del suelo en formas que las raíces no pueden alcanzar fácilmente. Los agricultores suelen añadir fertilizantes para solucionar esto, pero una gran parte de ese fósforo añadido termina atrapado de nuevo, dejando a los cultivos hambrientos a pesar del coste adicional. Los científicos han buscado durante mucho tiempo formas de ayudar a las plantas a acceder a estas reservas persistentes y bloqueadas sin depender de grandes cantidades de nuevo fertilizante. Un ayudante prometedor es el silicio, un elemento común que se encuentra en la arena y las rocas, que muchas gramíneas y cereales como el trigo absorben activamente. Si bien se sabe que el silicio fortalece los tallos de las plantas y las ayuda a resistir el estrés, su capacidad para mejorar la nutrición de fósforo ha sido un tema de resultados mixtos en estudios previos, ayudando a veces y otras veces no haciendo nada en absoluto.
Un equipo de investigadores de la Organización de Investigación Agrícola en Israel se propuso comprender por qué la ayuda del silicio varía tanto. Sospechaban que la respuesta residía en la forma química específica del fósforo que las plantas intentaban ingerir. Para probar esto, cultivaron trigo en macetas llenas de arena limpia, un medio neutro que les permitía controlar exactamente qué nutrientes recibían las plantas. Proporcionaron al trigo cuatro tipos diferentes de fósforo: una forma altamente soluble que se disuelve instantáneamente, una forma unida al hierro, una forma unida al calcio y ninguna adición de fósforo. Para cada uno de estos cuatro escenarios, añadieron un enmienda de silicato de calcio a la mitad de las macetas, mientras que la otra mitad recibió un tratamiento de solo calcio para asegurar que cualquier efecto proviniera del silicio y no solo del calcio.
Los resultados revelaron que el silicio no actúa como un potenciador único y universal. En cambio, su impacto dependía enteramente de la naturaleza química de la fuente de fósforo. Cuando el trigo fue alimentado con el fósforo unido al calcio, que es típicamente muy difícil de acceder para las raíces, la adición de silicio transformó el rendimiento de la planta. Sin silicio, el trigo sufría, produciendo muy poca masa de hojas y raíces. Con silicio, las plantas crecieron de forma explosiva, produciendo un 85 por ciento más de crecimiento de la parte aérea y un 86 por ciento más de masa radicular. Estas plantas también acumularon un 56 por ciento más de fósforo en sus brotes. El silicio parecía ayudar al trigo a desbloquear una fuente de alimento que anteriormente estaba fuera de su alcance.
En contraste, cuando el trigo fue alimentado con el fósforo soluble, que ya es fácil de captar, el silicio también ayudó a las plantas a crecer más, aumentando la biomasa de la parte aérea en un 65 por ciento. Sin embargo, la forma en que las raíces respondieron fue diferente; las plantas desarrollaron sistemas radiculares más largos, pero no necesariamente añadieron más peso a la raíz. Cuando el trigo fue alimentado con el fósforo unido al hierro, las plantas ya estaban prosperando y creciendo bien incluso sin silicio. Añadir silicio a este grupo no aumentó significamente su tamaño, pero sí provocó un aumento brusco en la cantidad de hierro y manganeso que las plantas acumularon en sus hojas. En las macetas sin fósforo añadido, el silicio casi no tuvo efecto en el crecimiento.
Para entender qué estaba sucediendo en el suelo, los investigadores realizaron un experimento separado sin plantas, mezclando la arena y los minerales de fósforo con la enmienda de silicio para ver si la química por sí sola estaba liberando más nutrientes. Encontraron lo opuesto a lo que uno podría esperar. La enmienda de silicio de hecho elevó el pH del agua y causó que la cantidad de fósforo disuelto cayera drásticamente, hasta un 98 por ciento en algunos casos. Esto significaba que el silicio no estaba simplemente disolviendo los minerales para liberar una inundación de nutrientes en el agua para que las raíces los bebieran. En cambio, el silio estaba bloqueando el fósforo aún más fuertemente en la solución del suelo.
Este hallazgo apunta a un papel más activo de la propia planta. Dado que el silicio no liberó el fósforo en el agua general, el crecimiento drástico visto en el grupo de fósforo unido al calcio debe haber provenido de cambios en la superficie de la raíz. Los investigadores observaron que el trigo tratado con silicio desarrolló un sistema radicular más grande y grueso, con raíces más robustas que podían explorar más suelo. Parece que el silicio ayudó al trigo a modificar su propia estructura radicular y quizás el entorno inmediato alrededor de sus raíces, permitiéndole acceder al fósforo unido al calcio mediante medios biológicos en lugar de disolución química. El estudio muestra que el silicio no es una solución mágica que funciona igual en todas las situaciones; más bien, actúa como una herramienta específica que cambia cómo el trigo interactúa con diferentes tipos de fósforo, convirtiendo una fuente de nutriente bloqueada en un suministro de alimento viable solo cuando la biología de la planta y la química del suelo se alinean.
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