Esta bien documentada la toxicidad del Aluminio en plantas y la solución de suelo. El aluminio soluble es considerado uno de los más serios efectos, potencialmente negativos, producido en suelos ácidos. La toxicidad por aluminio es la limitante más importante en cuanto al crecimiento y desarrollo de cultivos en este tipo de suelos, lo que afecta negativamente la producción agrícola, sobre todo en gramíneas.

El ion Aluminio reduce significativamente la producción de biomasa e interfiere directamente en la reducción del crecimiento de las raíces (Good- win & Sutter 2009), además afecta la absorción, transporte y asimilación de nutrientes esenciales (Ca, Mg y K) (Mimmo, et al. 2009), así también incrementa la sensibilidad de la planta a factores abióticos (estrés por sequía).

Altas concentraciones de silicio en los tejidos de crecimiento ayudan a las plantas a superar el estrés provocado por factores bióticos y abióticos. Sin embargo, varía la habilidad para la absorción de Si del suelo y su transporte hacia la xilema, además, la acumulación de silicio difiere ampliamente según la especie.

El silicio neutraliza la toxicidad por el aluminio en suelos ácidos, mucho mejor que el encalado, no obstante, se observó que en suelos con pH ácido las aplicaciones de carbonato de calcio precedente a aplicaciones con silicio, influyen positivamente en las funciones del silicio.

En la mayoría de los suelos ácidos la alta concentración de Iones de H+ en la solución no es significativa, sin embargo son las altas concentraciones de Al3+ las que son toxicas para la planta, manifestándose en el sistema radicular tal como se mencionó anteriormente.

Se cree que el Al3+ en células vegetales puede interferir con el metabolismo del fosfato mediante la formación de complejos estables de Al fosfato. Matsumoto y Morimura (1980) señalan que el Al es adsorbido a la doble hélice del ADN inhibiendo la separación de las hebras, posteriormente (Siegel & Haugh, 1983) el Al3+ se une con la calmodulina existiendo una posibilidad de interferir con varios procesos enzimáticos. Ocurre, además, que la membrana plasmática se ve también afectada por las varias concentraciones de Al3+ (Hecht Buchhloz & Foy (1981) por su efecto perjudicial sobre la absorción de iones, principalmente con el Mg2+.

Recordemos que la toxicidad de Al3+ frecuente- mente viene acompañada de altos niveles de Fe y Mn, y bajas concentraciones de Ca y Mg en los tejidos de las plantas, debido a las condiciones acidadas del suelo, concediendo por ello su alta disponibilidad. Respecto a bajas concentraciones, es derivado por su lixiviación.

La tolerancia del aluminio podría producirse por ácidos orgánicos y polifenoles que detoxifican el Al3+ por quelación.

El presente trabajo de investigación fue establecido en parcela de Maíz (Zea Mays L.) en Juchitlan, Jalisco, donde se utilizó diseño experimental completamente aleatorio en cultivo de cielo abierto.

Cuatro tratamientos fueron aplicados, los cuales se describen a continuación. (Cabe mencionar el uso de Carbonato de Calcio como enmienda del suelo).

Tratamientos

Carbonato de calcio en diferentes concentraciones combinado con óxido de silicio 2kg Ha-1

A) CaCO3 10Lt Ha-1 + SiO2 Kg Ha-1

B) CaCO3 15Lt Ha-1 + SiO2 Kg Ha-1

C) CaCO3 20Lt Ha-1 + SiO2 Kg Ha-1

D) CaCO3 25Lt Ha-1 + SiO2 Kg Ha-1

Tratamiento Control

Tratamientos anteriores fueron aplicados para evaluar el efecto de óxido de silicio para la formación de complejos con aluminio en la solución del suelo.

El objetivo principal de este estudio fue la evaluación del crecimiento de raíz e incremento del área foliar, factores indicativos en la corrección de la toxicidad de aluminio en el cultivo.

El calendario de aplicación de tratamientos comenzó a los 5 días de germinación de la semilla y continuo cada 5 días hasta llegar al día 100. La aplicación final fue hasta el día 140.

Se tiene registro del incremento gradual de nivel de pH de la solución del suelo, de acuerdo con la tabla 1, mientras que los niveles de pH en suelo no observaron cambios significativos con el tratamiento E.

Tratamiento C (CaCO3 15lt Ha-1 + SiO2 kg Ha-1.). A partir del día 60 hasta el día 140 después de germinación presentó una mayor elongación de raíz, y crecimiento de biomasa, en consecuencia, un incremento en el rendimiento del cultivo. -Los tratamientos A y B no mostraron diferencias estadísticas significativas entre tratamientos. -Tratamiento E (control). Presentó una reducción de crecimiento de raíz, el cual es un síntoma visible bajo condiciones de toxicidad por aluminio (imagen 1).

Bajo las descritas condiciones experimentales utilizadas en esta investigación, el aluminio de- crece la elongación del crecimiento radicular. De acuerdo con la respuesta de la planta bajo tratamiento E, la raíz se observó “chaparra” y frágil además de raicillas laterales se mostraron delgadas, tornándose ligeramente marrones. Tratamiento C, a partir de 60 hasta 140 dag (días después de germinación) presentó un incremento en elongación y mayor crecimiento en la biomasa del cultivo.

La acumulación de Al en las raíces puede causar inhibición en su crecimiento, afectando directa o indirectamente el metabolismo y productividad del cultivo. En adición, la deposición de Si en la planta reduce los sitios de unión con el aluminio, reduciendo significativamente los efectos negativos, resultando en una translocación menor del metal de las raíces a los puntos de crecimiento. El papel más importante del Si es mantener la productividad del cultivo (Guntzer et al. 2012).

El silicio neutraliza la toxicidad causada por el aluminio en suelos ácidos, aún mejor que el encalado. Existen cinco posibles mecanismos para la reducción de la toxicidad del aluminio por compuestos ricos en silicio: la formación de ácidos silícicos, orto y meta, coloides, polímeros de silicio y complejos aluminiosilicatos. El empleo de materiales ricos en silicio para la reducción de la toxicidad del aluminio y optimización del pH, mejora también la nutrición con fósforo, hierro, potasio y zinc, ya que el silicio activa el intercambio catiónico y la movilización de nutrientes.

El uso de Carbonato de calcio como enmienda en suelos ácidos en combinación con óxido de silicio mostró una fuerte respuesta al incremento radicular y al crecimiento de biomasa, lo cual incrementa el rendimiento del cultivo.

En resumen, un aumento en la concentración de ácido silícico en la solución del suelo conduce a la formación de complejos con metales pesados en competencia con otros iones en los sitios de adsorción. El silicio mostró una gran influencia en el crecimiento radicular, también evitó el acame del tallo, además de mitigar los efectos negativos de estrés tanto biótico, como abiótico.

CaCO3 en combinación con SiO2

Tratamiento10 Litros/ 2kg15 Litros/ 2kg20 Litros/ 2 kg25 Litros/ 2kgControl
Días después de la germinaciónpHpHpHpHpH
44.244.144
104.24.24.34.34
154.44.34.34.34.1
204.44.44.54.54.1
254.54.44.64.64
304.54.54.64.94
354.64.54.75.14
404.74.655.54.1
454.74.85.25.64
504.84.85.35.54
604.955.35.74
6555.25.35.74
7055.25.25.64
755.15.45.45.74
805.15.55.75.84.1
855.25.65.75.84
905.25.65.85.84
955.35.55.85.84
1005.35.65.85.84
1405.75.75.964