IMPORTANCIA AGRONÓMICA DEL SILICIO EN EL CULTIVO DE CAFE Agronomical Importance of Silicon in coffee crop AUTORES:

Francisco E. Restrepo Higuita I.A. M.Sc* José Alvaro Cristancho Rodríguez. I.A. Ph.D*

RESUMEN: Aunque el silicio es muy abundante en la corteza terrestre, la cantidad asimilable por las plantas generalmente es insuficiente para una adecuada nutrición vegetal. En distintas partes del mundo se han realizado estudios sobre el papel que juega el silicio en las plantas, en sus características, estructuras y procesos y se ha demostrado su significancia en la vida de las plantas y en el rendimiento de los cultivos. Con el fin de evaluar el impacto de la aplicación de silicio en el cultivo de café, se establecieron sendos ensayos en la región cafetera central de Colombia, en almácigos de café con cuatro dosis de silicio y dos de fósforo en un diseño de parcelas divididas, y en el ciclo productivo de un cultivo de café, con un diseño de Bloques al azar con dos tratamientos y cuatro repeticiones. Se evaluaron los efectos del silicio y el fósforo en las variables de crecimiento de los almácigos y su impacto en la producción del café y el ataque de broca. Se encontró incremento significativo entre el 44% y el 139% en peso seco de raíz como respuesta al silicio, y hasta del 175% como respuesta a la combinación de silicio con fósforo. Así mismo fue significativo el incremento en peso seco total y en la reducción del ataque de Cercospora. Con relación a las plagas, para el ciclo de producción total,

el nivel de broca se reduce el 30% con la aplicación del Magnesil. Igualmente se encontró diferencia significativa en la cosecha de café, con variaciones entre el 6.8% y el 15.4% anual frente al testigo, con una relación Costo/Beneficio de 2.81. La aplicación de silicio con

Magnesil brindó impactos significativos sobre el crecimiento, productividad y sanidad del cultivo. PALABRAS CLAVES: Silicio, producción de café, enraizamiento, broca.

* Gerencia Técnica Mejisulfatos. Dirección de contacto: Cra. 41 # 46 – 114 – Itagüí (Medellín) – Colombia. Correo electrónico: [email protected], [email protected]

ABSTRACT Although silicon is abundant in the earth crust, the bio-availability for plant uptake is generally low for a proper plant nutrition. Studies on the role of Silicon in plants, in its characteristics, structures and processes and proven its significance in the life of the plants and on the performance of the crops have been in different parts of the world. In order to assess the impact of Silicon in the coffee crop, two separate trials were established in the central coffee region of Colombia, in seedlings of coffee with four doses of silicon and phosphorus in a split-plot design, and in the production cycle of a coffee crop, with a design of blocks at random with two treatments and four replications. Assessed the effects of silicon and phosphorus in the variables of growth of seedlings and their impact on the production of coffee and the attack of bit. It was found between 44% and 139% significant increase in dry weight of root response to Silicon, and up to 175% in response to the combination of silicon with phosphorus. The increase in total dry weight and the reduction of the attack of Cercospora was similarly significant. With respect to pests, for total production cycle, the bit level is reduced 30% with the use of Magnesil. The same way significant difference met in the coffee harvest, with changes between 6.8 % and 15.4 % per year opposite to the witness, with a cost/benefit ratio of 2.81. The application of silicon with Magnesil provided significant impacts on growth, the yield components and plant protection. KEY WORDS: Silicon, coffee, rooting, bit.

INTRODUCCIÓN El Si es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno, y constituye aproximadamente el 28% de dicha corteza. No obstante, a pesar del alto contenido de Si total en el suelo, la cantidad del elemento asimilable por las plantas suele ser insuficiente en muchos casos. Gran cantidad de suelos de Asia, África, y América Latina son altamente meteorizados y desilicados y por tanto, las plantas responden bien a aplicaciones del elemento. (Wollast y Mackenzie, 1983; Epstein, 1994; Marschner, 1995, Datnoff et al., 1997, Espstein, 1999, Datnoff et al., 2007). Muchos científicos en distintas partes del mundo, han realizado estudios profundos acerca del papel que juega el silicio en las plantas, en sus características, estructuras y procesos y se ha demostrado su significancia en la vida de las plantas y en el rendimiento de los cultivos. En 1917, el Japonés Isenosuke Onodera, publicó por primera vez un reporte sobre el efecto del Si en la tolerancia de las plantas a las enfermedades (Ma y Takahashi, 2002). Posteriormente, en la década de 1950 y 1960, científicos japoneses profundizaron más y comenzaron a desarrollar tecnología y conocimiento sobre el uso práctico de los fertilizantes con Si. En otros países como Francia, Alemania, Rusia, Estados Unidos y otros de Latinoamérica, se han realizado también investigaciones acerca del efecto del Si sobre las plantas. En muchos países se aplican sistemáticamente fertilizantes con Si para incrementar la productividad y la sostenibilidad de los cultivos (Bazilevich, 1993, Matichenkov y Bocharnikova, 2001, Snyder et al., 2007, Bocharnikova y Matichenkov, 2012, Osorio 2014). En América Latina se han realizado varias investigaciones sobre el impacto del silicio en el desarrollo y producción del cultivo de café, desde el vivero hasta la etapa productiva, con resultados muy positivos y consistentes en todas las etapas de del cultivo. Para las condiciones de Brasil, se encontró que la aplicación de Silicato de calcio en plantas de almácigo, redujo la incidencia de mancha de hierro y se confirmó la presencia del Silicio en el tejido foliar mediante las técnicas de Microscopía de barrido electrónico y Microanálisis de Rayos X (Pozza et al., 2004). En la etapa de vivero o “Almácigo”, Caicedo y Chavarriaga (2007) presentan un trabajo realizado en el municipio de Chinchiná (Caldas – Colombia), a 1632 m s.n.m. con una temperatura media de 21°C, donde se estableció un experimento con plántulas de café variedad Colombia, sembradas en un sustrato compuesto por tres partes de suelo volcánico

mezclado con una parte de pulpa descompuesta, de acuerdo con la recomendación de CENICAFÉ. Los tratamientos fueron dosis de silicio de 0, 3, 6 y 9 g de SiO2 por kg de mezcla, incorporado al sustrato antes de siembra. Cada tratamiento fue dividido en partes iguales a las que se le aplicó una dosis de 0 y 3 g de DAP, dos meses después de siembra, cuando las plántulas tenían dos pares de hojas. Los resultados permitieron ratificar la influencia del silicio en complemento con el fósforo en el mayor desarrollo y crecimiento de las plántulas, al igual que el mayor número de hojas, lo que influencia necesariamente el peso seco total. Se encontró la misma tendencia en el crecimiento de la raíz, parte aérea y diámetro de tallo de las plántulas a los seis meses de edad. El estudio sugiere una dinámica ascendente del ácido ortosilícico a través del xilema de las plántulas, ratificando su acumulación en las hojas. La variable peso seco total mostró diferencias significativas entre los tratamientos. El silicio y el fósforo por sí solos o individualmente, presentan respuesta positiva frente a esta variable. Sin embargo, al aplicarlos combinados en dosis de 6 g de Si más 3 g de DAP, se maximiza la acumulación de biomasa, obteniendo el mayor peso seco total en comparación con los otros tratamientos. Algo similar ocurre con la variable peso seco de raíz, la cual muestra diferencia significativa entre los tratamientos de 6 g Si + 3 g DAP comparado con el testigo, diferencia representada en una mayor emisión de raíces de las plantas tratadas con silicio y fósforo. Esta respuesta coincide con la señalada con Matichenkov (2004), quien afirma que el silicio contribuye al desarrollo de raíces de las plantas y puede aumentar su masa radical entre un 50 y un 200%. En este caso, la aplicación de silicio en almácigos en dosis de 6 g/bolsa aumentó más del 45% el peso seco de raíces. Así mismo, supone que la aplicación de fósforo por sí sola presenta bajas respuestas solamente comparadas con el testigo, pero evidencia el beneficio de la aplicación conjunta de fósforo y silicio. De otro lado, en el estado de Minas Gerais (Brasil), Cogo et al. (2008) realizaron un experimento en almácigos de café, en el cual evaluaron diferentes dosis de silicio aplicado al suelo para el control de la enfermedad denominada “Cercosporiosis” o “Mancha de hierro” o “mancha-de-olho-pardo”, causada por el hongo Cercospora coffeicola (Berk.& Cooke), la cual se constituye en una de las principales enfermedades en almácigos de café, causando defoliaciones y plantas raquíticas que luego no se desarrollan bien en el campo. Cuando las plántulas tenían tres pares de hojas, todas las plántulas del experimento fueron inoculadas con el hongo causante de la enfermedad. Los resultados de esta investigación permiten verificar

que la aplicación de silicio a las plántulas en el vivero, disminuyó significativamente el ataque de Cercospora. La intensidad de esta enfermedad suele agravarse en condiciones de déficit hídrico prolongado y de fertilizaciones desbalanceadas, inoportunas o insuficientes (Fernández et al., 1996). Por su parte, Amaral et al. (2008) realizaron un trabajo para el evaluar el efecto del Silicio en forma de silicato de potasio, para combatir el problema de la Cercospora en café, en condiciones de vivero y de campo, así como su impacto en las actividades de las enzimas Peroxidasa y Polifenoloxidasa y en el contenido de pigmentos como lignina. Encontraron que tanto en vivero como en condiciones de campo, el silicio redujo el ataque de Cercospora, brindando protección en cerca del 31% comparado con el testigo. Parte de esta protección conferida por el silicio se puede explicar por el aumento de actividad de la peroxidasa, y de la polifenoloxidasa, así como a la mayor acumulación de lignina en los tejidos del café. (Amaral et al. 2008) De acuerdo con Korndörfer y Datnoff (2004), el silicio es un elemento que estimula el crecimiento de algunas plantas, por lo que es considerado como benéfico, o “cuasi-esencial” para un grupo de ellas. Con estos antecedentes se formuló el presente trabajo de investigación, con el objetivo de evaluar el efecto de la aplicación de silicio en el cultivo de café, y su impacto en variables de enraizamiento, crecimiento y la producción de café pergamino seco en la zona cafetera de Colombia. OBJETIVOS: GENERAL: Evaluar el efecto de la aplicación de Silicio (Magnesil) en el crecimiento y la producción de café. ESPECÍFICOS: 1. Cuantificar el efecto de la aplicación de silicio y fósforo en el crecimiento de las plántulas de café en la etapa de almácigo. 2. Evaluar el impacto de la fertilización con silicio y con fósforo sobre el ataque de la enfermedad “mancha de hierro”.

3. Medir el impacto de la adición de silicio sobre las floraciones del cafeto y la retención de frutos. 4. Evaluar el efecto de la adición de silicio sobre la producción de café pergamino seco.

MATERIALES Y METODOS El experimentó se localizó en el municipio de Chinchiná, departamento de Caldas – Colombia, en un vivero comercial en la finca San Nicolás, vereda La Floresta. Se evaluó la respuesta del cafeto variedad Castillo a la aplicación de Magnesil (28% de MgO y 37% de SiO2) en dosis de 0, 3, 6, 12 gramos por bolsa, en almácigos de café, en combinación con dos dosis de fósforo: 0 y 4 gramos de DAP por plántula. La aplicación del Magnesil se hizo premezclada con el sustrato para llenar las bolsas, mientras el fósforo se aplicó cuando las plántulas tenían tres pares de hojas. Por su parte, en un cafetal establecido en una densidad de 10.000 plantas por hectárea, se evaluó la aplicación de Magnesil P Granular (3.0% de P2O5, 25% de SiO2, 25% de MgO), en dosis de 0 y 80 gramos por planta aplicados al momento de la siembra y al final de cada cosecha, previo a la etapa de floración anual. El Magnesil P fue aplicado al voleo en el plato del árbol. El diseño experimental utilizado fue el de bloques al azar con cuatro repeticiones. El tamaño de las parcelas fue de 6 surcos sembrados a 1.0 m, por 6 metros de largo, para un total de 36 árboles por parcela. Se cosecharon los cuatro surcos centrales de cada parcela. Las observaciones y la cosecha se hicieron sobre un área de 16 m2 y se descartaron los surcos de los extremos a cada lado para evitar efectos de borde. Se realizaron observaciones preliminares en cada período de floración y mediciones de porcentajes de broca en cada período crítico para el ataque de la plaga. Los parámetros evaluados fueron: Calificación de las floraciones, retención de frutos por nudo, porcentaje de grano atacados por broca y producción de café pergamino seco en cada una de las cosechas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Las observaciones preliminares sobre la aplicación de Magnesil en almácigos y sus efectos sobre el peso seco de la raíz, peso seco total de la planta y la incidencia de la enfermedad denominada “Mancha de hierro”, causada por el hongo Cercospora coffeicola, se presentan en la tabla 1. Entre tanto, la calificación de las floraciones y la retención de frutos por nudo se presentan en las tablas 2 y 3. En la Tabla 4 se registran las observaciones de campo correspondientes al ataque de plagas, específicamente al daño de broca (Hipothenemus hampei) en todas las plantas efectivas por parcela. En la Tabla 5 se incluyen los indicadores de producción: Rendimiento del Café Pergamino Seco (CPS) por hectárea. Tabla 1. Peso seco de la raíz, peso seco total y porcentaje de hojas afectadas por “Mancha de hierro” en almácigos de café al momento del trasplante. TRATAMIENTO

PESO SECO RAIZ

PESO SECO MANCHA DE TOTAL HIERRO (%) 0.32 d 0.74 d 42% Testigo Abs. (0 y 0) 0.72 bc 1.68 b 14% 0 Si + 4 DAP 0.46 c 0.96 c 15% 3 Si + 0 DAP 0.93 b 2.08 ab 4% 3 Si + 4 DAP 0.78 bc 1.76 b 5% 6 Si + 0 DAP 1.12 a 2.65 a 0% 6 Si + 4 DAP 0.89 b 1.78 b 0% 12 Si + 0 DAP 1.10 a 2.58 a 0% 12 Si + 4 DAP Letras diferentes en la misma columna indican diferencia significativa al 5% Como puede apreciarse, se presenta respuesta significativa tanto a la aplicación individual del Magnesil como a la adición del Fósforo, en las variables de peso seco total y de peso seco de la raíz. Sin embargo, al combinar el Magnesil con el DAP, se maximiza la acumulación de biomasa tanto en la raíz como en la parte aérea y en la planta entera, como resultado del efecto del silicio sobre la disponibilidad del fósforo y su asimilación, lo cual conlleva a un mayor crecimiento de las raíces que se traduce en una mayor eficiencia en la toma de nutrientes. Este resultado está acorde con lo encontrado por Salamanca y Sadeghian (2006), quienes reportan efecto significativo de los tratamientos que contenían silicio en almácigos construidos con un suelo de la “Unidad Chinchiná” que corresponde a un Andisol al igual que el utilizado en este experimento. Estos autores plantean que la variable que mejor explicó

las variaciones en el crecimiento de las plantas de café fue el contenido de fósforo en el suelo, lo cual corrobora el efecto benéfico del silicio en la liberación del fósforo fijado en el suelo. A su vez, la mejor nutrición se ve reflejada en una menor incidencia de “Mancha de hierro”, causada por el hongo Cercospora coffeicola, reduciendo su ataque y evitando la defoliación de la plántula, lo cual está de acuerdo con lo reportado por Cogo et al. (2008) y por Fernández et al. (1996) en sus experimentos en almácigos de café en Brasil, y con Amaral et al. (2008), quienes encontraron que tanto en vivero como en condiciones de campo, el silicio redujo el ataque de Cercospora, y explican esta protección conferida por el silicio, por el aumento de actividad de la peroxidasa, y de la polifenoloxidasa, así como a la mayor acumulación de lignina en los tejidos del café. Tabla 2. Calificación de las Floraciones (promedio 10 observaciones) AÑO SIN MAGNESIL MAGNESIL 2 3.5 a 3.5 a 3 4.5 b 3.5 a 4 4.5 a 4.5 a 5 5.0 a 4.5 a Letras diferentes en la misma fila indican diferencia significativa al 5% No se encontraron diferencias significativas en las floraciones del cafeto durante el tiempo del ensayo. Sólo en el año 3 se registró diferencia, posiblemente como respuesta a un mayor estrés por sequía. No obstante, esta es una observación cualitativa y no cuantitativa, lo cual dificulta su valoración.

Tabla 3. Retención de Frutos. Número de frutos por nudo (Promedio 10 observaciones) AÑO SIN MAGNESIL MAGNESIL 2 23.0 a 23.0 a 3 24.5 b 23.0 a 4 25.5 b 24.0 a 5 24.0 a 23.5 a Letras diferentes en la misma fila indican diferencia significativa al 5% Como puede apreciarse, la retención de estructuras presentó diferencias significativas entre los tratamientos, y explican en gran medida las diferencias en productividad registradas al final de cada período. En el año 2, primer año de cosecha en el cultivo, no hay diferencia en esta variable, pero en los años 3 y 4 la diferencia es evidente y podría ser explicada por la mayor resistencia mecánica inducida en los tejidos por la acumulación de sílica amorfa. Aunque no hay evidencias, puesto que no se determinó el contenido de silicio foliar, es claro

que la diferencia es causada por la aplicación del Magnesil, único componente diferente entre ambos tratamientos. Tabla 4. Granos atacados por broca (%) (Promedio 10 observaciones) AÑO SIN MAGNESIL MAGNESIL 2 1.0 a 1.0 a 3 4.0 a 4.5 a 4 4.0 a 5.0 b 5 3.0 a 6.5 b Letras diferentes en la misma fila indican diferencia significativa al 5% En los primeros años no se registró diferencia entre los tratamientos. No obstante, a partir del año 3 se puede apreciar una pequeña variación, la cual en los años 4 y 5 se marca una diferencia significativa entre el tratamiento con Magnesil y el testigo, registrando una disminución del 11% en el porcentaje de broca para el año 4, y de más del 50% para el año 5, período en el cual el control de la plaga presenta mayor dificultad por el tamaño de los árboles y la dispersión de los granos brocados. Para el ciclo de producción total, el nivel de broca agregado se reduce en cerca del 30% con la aplicación del Magnesil. Esta diferencia redunda al final en precios diferenciales por calidad del café pergamino seco (CPS), así como en la cantidad del café obtenido con cada tratamiento. Tabla 5. Producción anual de café pergamino. (kg/ha) AÑO

CON MAGNESIL

SIN MAGNESIL

(kg/ha) (kg/ha) 2 375 a 325 b 3 4463 a 4100 b 4 5937 a 5364 b 5 5275 a 4938 b TOTAL 16.050 14.727 Letras diferentes en la misma fila indican diferencia significativa al 5%

DIFERENCIA (kg/ha - @ CPS) 50 4.00 363 29.04 573 45.84 337 26.96 1.323 105.84

En el rendimiento y productividad del cultivo es donde puede medirse el verdadero impacto de una labor de fertilización y acondicionamiento del suelo. Desde el año 2, cuando para la época de recolección el cultivo apenas tiene 18 meses de haberse establecido, se presenta la primera cosecha del ciclo de producción y empieza a vislumbrarse la diferencia entre los tratamientos. A pesar de que se trata de una muy pequeña cosecha, se encuentra diferencia significativa, con promedio de 15.4% a favor del tratamiento con Magnesil. Tal diferencia se va haciendo mayor en términos absolutos, cuando más alta es la producción en las siguientes

cosechas, aunque en términos relativos las diferencias promedio oscilan entre el 6.8% y el 15.4% en los diferentes años del ciclo de producción. La producción adicional obtenida con la aplicación del Magnesil (Más de 1.300 kg o 105 arrobas de CPS) justifica plenamente la inversión, aun con bajos precios del café. Con el precio mínimo de sustentación del café, y los precios del Magnesil para el año 2014, se obtiene una relación Costo/Beneficio de 2.81, altamente favorable para el productor. Sin contar con otros beneficios como la sostenibilidad del recurso suelo, el menor costo en el consumo de pesticidas para control de broca y otras plagas y enfermedades, entre otros beneficios. De los indicadores finales, se resaltan los siguientes aspectos: 1. Con relación a las aplicaciones en almácigos, el peso seco de las raíces de las plantas tratadas con Magnesil mostró diferencia significativa con el tratamiento testigo, logrando incrementos entre el 44% y el 139% en forma individual, y hasta del 175% cuando se combina con la aplicación de fósforo. 2. Por su parte, la infección de “mancha de hierro” (Cercospora coffeicola) presentó una disminución superior al 65% en los almácigos de café, con la aplicación de Magnesil en dosis de 3 gramos por bolsa y cercano al 90% con 6 gramos por bolsa. La aplicación combinada de Silicio y Fósforo redujo la incidencia de la enfermedad a cero. 3. Las aplicaciones de Magnesil en el café en etapa de producción, dan como resultado una mayor retención de estructuras, lo cual explica en gran medida las diferencias en productividad registradas al final de cada período. En el ciclo productivo acumulado la diferencia es significativa y representa cerca del 4%. 4. Con respecto a las Plagas, el número de granos brocados en todo el ciclo del cultivo disminuyó en un 29.4% con la aplicación anual de 80 gramos de Magnesil por árbol (800 kg/ha) en relación con el testigo, presentando su mayor reducción en el año 5, cuando se logra rebajar el ataque de broca en más del 53% comparado con el testigo. 5. En la productividad o Rendimiento del cultivo se encuentra diferencia significativa desde la primera cosecha, con variaciones promedio que oscilan entre el 6.8% y el 15.4% cada año, a favor del tratamiento con Magnesil. La producción adicional

obtenida en todo el ciclo con la aplicación del Magnesil supera los 1.300 kg o 105 arrobas de CPS, justificándose plenamente la inversión, aun con bajos precios del café, con una relación Costo/Beneficio de 2.81, altamente favorable para el productor.

CONCLUSIONES
Con la aplicación de silicio como Magnesil P se aumenta significativamente la biomasa radical de las plántulas de café, lo que se traducirá en un mejor desarrollo y desempeño de la planta.
Tanto el peso seco de raíces como el peso seco total de las plantas presentan variaciones significativas con la aplicación de Magnesil en mezcla con el sustrato para llenar las bolsas.
El ataque del hongo Cercospora coffeicola, causante de la mancha de hierro, se redujo significativamente con las aplicaciones de Silicio y de fósforo, presentando mejor respuesta cuando se hizo la aplicación combinada de ambos elementos.
Aunque no se tiene claro la influencia del silicio en la floración del café, y no se encontraron diferencias significativas, en la retención de frutos y su número en cada nudo sí se hallaron diferencias que ayudan a explicar el incremento en los rendimientos del cultivo.
La incidencia de plagas como la broca del café (Hipothenemus hampei) tiende a disminuir con la aplicación de silicio en forma de Magnesil, mejorando la calidad y cantidad de la cosecha.
El Silicio del Magnesil utilizado como acondicionador de suelos y fertilizante en café, incrementa la producción y productividad y ayuda a preservar la calidad del grano.
Se debe continuar observando el comportamiento del Si en diferentes suelos y bajo distintas condiciones de cultivo.

LITERATURA CITADA

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