Agronomía Colombiana. 1991. Volumen 8, Número 2: 317 - 321 EFECTO DEL SILICIO SOBRE LA DISPONIBILIDAD DE FOSFORO EN UN ANDEPT Y UN OXISOLl JAIRO ORLANDO MONCADA2 ORLANDO PUENTES2 y LUIS JORGE MESA3 Resumen. El presente ensayo trató de cuan- tificar el efecto de la adición y época de apli- cación de enmiendas silicatadas (ceniza de cascarrilla de arroz y metasilicato de sodio)! sobre la disponibilidad de fósforo en dos sue- los altamente fijadores del elemento un Dys- trandspt típico y un Haplorthox tropetico, provenientes de las Series "Berrneo" (Sabana de Bogotá) y "La Libertad" (Villavicencio, Meta). Un preensayo a nivel de laboratorio determinó aproximadamente las dosis más adecuadas de enmiendas y la época de aplica- ción de éstas y del fósforo. Con los resulta- dos del preensayo se realizó un ensayo de invernadero evaluando como varibles de res- puesta el rendimiento (peso seco) y el conte- nido de silicio y fósforo en el suelo y en la planta indicadora utilizada rabanito rojo {Re- phsnus sativus). Los mejores resultados se obtuvieron en el Oxisol con la aplicación de tres toneladas por hectárea de la ceniza de cascarilla de arroz veinte días después de la aplicación de fósforo. En el Andept no hubo respuesta a la aplicación de enmiendas silici- tadas, mientras que el metasilicato produjo efectos negativos en los dos suelos. Abstract. The effect of doses and time of application of siliceous amendments (rice husk-ashes and sodium metasilicate) on the phosphorus availability in two acid soils (Oxisol and Andept) was quantified. Alabo- ratory essay was conducted in order to de- termine both the nearly appropiate doses 1 Basado en la tesis presentada por J. O.M. y O.P. como requisito parcial para optar al título de ln- geniero Agrónomo. 2 Anteriormente. estudiantes de la Facultad de Agronomía, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá. 3 Profesor Asistente, Facultad de Agronomía, Unl- versidad Nacional- Bogotá, A.A. 14490 Santafé de Bogotá, D.C., Colombia. and the time of application of the amend- ments against phosphate application. By using this information a green house experi- ment was conducted to evaluate the amen- drnents effect on yield of radish fRaphanus sativus) and on phosphorus and silica content in soils and plant. The application of ashes twenty davs after phosphorus application showed the best results on the Oxisol, but no significant difference was shown on the Andept. Sodium metasilicate shown negative effects on both soils. The best amoun of rice husk-ashes seems to be close to three tons/ha applied twenty days after phosphate applica- tion on the Oxisol. INTRODUCCION Características predominantes como pH bajo y alta capacidad de fijación de fósforo son limitantes químicas reconocidas en sue- los tropicales de importancia agrícola tales como Ultisoles, Oxisoles y Andepts. Las con- diciones químicas mencionadas hacen que las prácticas de fertilización realizadas en es- tos suelos y en particular la aplicación- de materiales fosfatados resulte de muy bajos niveles de eficiencia y en consecuencia costo- sa si se compara con suelos de mejores carac- terísticas químicas. Investigaciones' realizadas en otros países reportan efectos positivos en el rendimiento y absorción de fósforo por la planta median- te la aplicación de enmiendas silicatadas. A este respecto a nivel del país, son escasos los trabajos realizados. En el ensayo de inverna- dero se evaluó el efecto de la época de apli- cación de la enmienda y del fósforo sobre la disponibilidad de este último. El presente trabajo se llevó a cabo duran- te el segundo semestre de 1988 y el primero 317 de 1989 a nivel de laboratorio e invernadero de la Facultad de Agronomía de la Universi- dad Nacional de Colombia, Bogotá. Si bien el papel del silicio tanto en el sue- lo como en la planta no está bien definido, se cita a este elemento como importante en el sistema suelo-planta evidenciando que se acumula preferentemente, en la parte aérea de la planta (Fasbender y Muller, 1967; Okuda, 1964 y Comhaire, 1966). Comhaire (1966). reporta que la translo- cación de elementos dentro de la planta es favorecida por la presencia de silicio así co- mo también que existe una relación inversa entre la concentración de silicio y transpira- ción. El mismo autor junto con Raleigh (1'963) y Taylor (1960), reportan que el si- licio favorece el crecimiento del arroz y lo hace resistente al ataque de microorganis- mos (Piricularia oryzae) y el de ciertos in- sectos. Okuda (1964), anota que aunque el silicio no se considera como elemento esencial para las plantas, se h.an encontrado deficiencias y respuesta a la aplicación del mismo para al- gunas especies de pastos y particularmente en caña y arroz especialmente en suelos tro- picales altamente lixiviados. En arroz se han reportado mayores rendimientos por creci- miento más erecto de la hoja, mayor toleran- cia a plagas y enfermedades, menor absorción de hierro y manganeso cuando estos se en- cuentran en cantidades tóxicas en el suelo y quizás un mayor poder de oxidación de las rafces. Sánchez (1981) reporta que apli- caciones de silicatos en caña de azúcar y en ausencia de problemas de fijación de fósforo, producen aumentos de materia seca, conteni- do de sacarosa, tallos de mayor tamaño y mayor número de hojas funcionales. Fisher (1929) y Raleigh (1963), reportan efectos benéficos por la aplicación de en- miendas silicatadas sobre el rendimiento de cebada y tomate, pero sólo para suelos defi- cientes en fósforo. Suehissa et al (1963). trabajando con un Latoso I húmico de Hawaii de concentración media de Si02 total, encontraron respuestas favorables a la aplicación de silicatos de cal- cio y sodio. 318 De Datta (1962). aplicando 1120 Kg/Ha de silicato de Na, observó incrementos en la producción de trigo y arroz pero no en tré- bol con ó sin presencia de fósforo. Así mis- mo, Khan y Roy (1964) anotan efectos po- sitivos sobre el desarrollo, producción y ab- sorción de fósforo en plantas de yute al apli- car 104 lbs/acre de metasilicato de sodio. Sawarker y Pathak (1985), encontraron res- puestas directamente proporcionales a la aplicación de silicatos sobre el rendimiento y la concentración foliar de fósforo y silicio en plantas de maíz. Ortiz y León (1982), aplicando silicato de Ca (1ton/Ha Si02) re- portan aumentos en la absorción de fósforo en fríijol y Stylosanthes guyanensis, cuando la enmienda fue aplicada treinta y quince días después del fósforo respectivamente. Guerre- ro et al (1972). trabajando con suelos volcá- nicos de Nariño, anotan como incrementos en la concentración de Si02, disminuyeron la precipitación total de fósforo y en especial la formación de fosfatos de hierro. Varios autores (Khan y Roy, Sawarkar y Pathak, Ortiz y León, Fasbender y Muller entre otros). atribuyen el efecto benéfico de la adición de silicatos a un desplazamiento de los fosfatos retenidos en los sitios de ad- sorción del suelo. Otros atribuyen al silicio un efecto nutricional dentro del metabolis- mo vegetal, que podría sustituir en cierta forma al fósforo (Okuda, Comhaire). MATERIALES Y METODOS Los suelos estudiados fueron un Tropep- tic Haplorthox (Serie" La Libertad") y un Typic Dystrandept (Serie Bermeo). Las ca- racterísticas qu fmicas de los dos suelos se consignan en el Cuadro 1. Como enmiendas silicatadas, se utilizó ce- niza de cascarilla de arroz (850 ppm de sili- cio soluble determinado por el método Merck ácido B-silicomol íbdico reducido) y metsslli- cato de sodio (Na2Si035H20 28% de Si02) Como fertilizante fosfatado se utilizó Super Fosfato Triple comercial (SFT:46% de (P205)' Como planta indicadora se utilizó rábano rojo (Raphanus sativus). Característica Cuadro 1. Análisis químico de suelos, Series La Libertad y Barmao. Dystrandept t íp icoHaplortox tropeptico Textura pH Franco arcillo-aranoso 4.8 Franco 5.2 C.I.C." Aluminio Calcio de cambio Magnesio de cambio Potasio de cambio Sodio de cambio Fósforo asimilable Materia Orgánica 12.0 meq/l 00 9 0.6 meq/l 00 9 2.98 meq/l00 9 1.70 meq/l00g 0.10 meq/l00 9 0.30 meq/l00 9 14 ppm 4.750.0 32.2 meq/l00g 0.72 meq/l 00 9 4.68 meq/l 00 9 1.70/meq/l 00 9 0.50 meq/l 00 9 0.20 meq/l 00 9 6 ppm 11.30,6 "con acetato de amonio pH 7.0 A nivel de laboratorio se realizó un preen- sayo en materas plásticas con 200 g' de suelo, empleando un diseño completamente al azar (D.C.A.) con dos replicaciones, en un arreglo factorial donde se involucraban dos formas de aplicación de la enmienda silicatada: 20 dras antes y 20 días después de aplicado el SFT; siete niveles de ceniza equivalentes a O; 0,25; 0,5; 1; 2; 4 Y 8 ppm de silicio soluble; tres niveles de SFT (O, 300 y 600 ppm de P205). El ensayo de invernadero se realizó en materas plásticas de 1.500 centf metros cú- bicos de capacidad empleando un (D.C.A.) con tres replicaciones, trabajando cada suelo independientemente en un arreglo factorial 4 x 4 x 3 para los siguientes niveles: ceniza O; 0,3; 0,6; y 1 pprn silicio soluble. Metasili- cato de sodio: O; 1; 2 Y 3 ppm de silicio so- luble SFT (0,150 Y 300 ppm de P205). Para el Oxisol se aplicó primero el SFT y luego las enmiendas silicatadas; en el Andept se invir- tió el orden de aplicación. Después de la apli- cación de cada una de las fuentes silicatadas o fosfóricas las unidades experimentales se sometieron a perradas de incubación de 20 días y humedad constante próxima a capaci- dad de campo. Como fertilización de balan- ceo se aplicaron 75Kg. de N y 25 Kg de K20 para el Andept y a 75 Kg de N y 75 Kg de K20/Ha para el Oxisol, utilizando Urea co- rno fuente de N y Cloruro de Potasio como fuente de Potasio. Las variables de respuesta escogidas fueron: rendimiento (peso seco (gr), silicio (ppm) en suelo y en planta, fós- foro disponible (ppm) en suelo y concentra- ción foliar de fósforo (ppm). RESULTADOS Preensayo. En el Oxisol se hallaron dife- rencias altamente significativas entre disponi- bilidad de Fósforo y la aplicación de Si solu- ble entre O y 1 ppm, equivalente a 3.240 Kg/Ha. En cuanto a la época de aplicación, se en- contró mejor respuesta en el Oxisol cuando se incorporaban primero el SFT y luego la ceniza. El Andept no mostró diferencias sig- nificativas, pero en general mostró un me- jor promedio de disponibilidad de fósforo con la aplicación primero de ceniza y luego de fósforo. Ensayo de Invernadero. Al igual que en el preensayo, se observó respuestas positivas a las variables escogidas y la adición de fósforo. La ceniza influyó significativamente sobre el peso seco y el silicio soluble en el suelo; ade- más mostró respuesta positiva en silicio fo- liar y fósforo disponible en suelo, pero no para contenido foliar de fósforo. El metasilicato de sodio presentó efectos negativos sobre las variables rendimiento y sobre fósforo y silicio en suelo y planta. Las interacciones fósforo-metasilicato y ceniza metasilicato demostraron respuesta negativa. El Andept presentó respuesta especial- mente a la aplicación de fósforo, pero con la aplicación de ceniza no reportó diferencias estadísticamente significativa para las diferen- tes variables de respuesta. El metasilicato de sodio influyó positivamente (1 % ) sobre el rendimiento. 319 DISCUSION Ensayo preliminar. Las bajas respuestas encontradas a la adición de ceniza para el Andisol, se pueden atribuir a la presencia de alofana, material con relación Si02/R203 no constante y que podría producir lnsolublliza- ción del silicio agregado. (Fasbender 1975). Aplicaciones mayores a 3,24 ton de cenizal Ha para el Andisol (1 ppm de silicio soluble). posiblemente produjeron precipitaciones de los silicatos haciendo que su efecto sobre la disponibilidad de fósforo no fuera efectiva; tales resultados difieren del rango estableci- do por Elgawhary y Lindsay (1972), para que produzcan procesos de precipitación de silicio 51 ppm para el silicio amorfo y 2.8 ppm Si para el cristalino. La forma de aplicación (Fósforo-Ceniza). presentó los mejores resultados, tal hecho se explicaría por los conceptos de Raupach y Piper (1959). quienes observaron ante la apli- cación de silicatos un afecto temporal en la utilización del fósforo por la planta, atribu- yendo tal hecho a una rápida inactivación del silicio por r.ealización con R203 (Fe203 + A2203), impidiendo así una íntima reac- ción entre el fósforo y óxidos de Fe y Al. Así, cuando se aplica el silicio en primera instancia habría mayor posibilidad de dismi- nuir las reacciones con los R203 del suelo y el P-adicionado. Ensayo Invernadero. La respuesta del Oxisol a la adición creciente de fósforo mos- tró una relación directa con la cantidad de silicio en la planta. Low y Black (1948). ano- taron como adiciones de compuestos fosfóri- cos están en capacidad de liberar silicatos de las arcillas minerales; al producirse tal libera- ción, el silicio se acumularía en la parte aérea de la planta coincidiendo con lo expresado por Fasbender y Muller (1967). El efecto positivo de la ceniza sobre ren- dimiento (peso seco), correlacionó mejor con los valores de silicio foliar que con la concentración foliar de fósforo; si bien se observó también cierta tendencia positiva en el nivel de fósforo disponible en el suelo y rendim iento. Tal comportamiento concuerda, en cierta forma, con las teorías de Okuda (1964) y Comhaire (1966). quienes atribu- yen al silicio un cierto papel como nutriente 320 dentro del metabolismo vegetal, pudiendo sustituir en cierta forma al fósforo. Los efectos negativos del rnetasilicato de sodio sobre la mayoría de las variables de respuesta, indicarían que ante la aplicación de dicha fuente se presentan procesos que indisolubilizan tanto a fosfatos como a sili- catos. Kirk y O:thmer (1968), catalogaron al silicio como un elemento débilmente electro- negativo con una tendencia mayor a la for- mación de compuestos con los no metales que con los metales. Tal concepto concuerda en cierta forma con los resultados obtenidos. La respuesta de aplicación de fósforo en el Andisol, al igual que para el suelo anterior, mostró además, una alta correlación con el silicio foliar. Los efectos positivos del meta- silicato de sodio sobre el peso seco no se correlacionaron con mayores concentracio- nes de fosfatos o silicatos en suelo o en plan- ta, presumiéndose entonces un efecto bené- fico del ión sodio sobre el rendimiento de la planta indicadora (Raphunus sativus). CONCLUSIONES 1. Para los dos suelos estudiados, adiciones de fuentes fosfatadas, produjeron aumen- tos en la presencia de silicio a nivel foliar. 2. La adición de ceniza de cascarilla de arroz al Oxisol (La Libertad), reportó efectos positivos sobre la disponibilidad de fósfo- ro y en rendimiento (peso seco), en parti- cular al aplicarla después del material fos- fórico. 3. Sin embargo, la ceniza no parece estar en capacidad de cambiar significativamente los mecanismos de fijación de fósforo del suelo "La Libertad". Se recomienda por lo tanto adelantar investigaciones que de- terminen el efecto residual de las fuentes silicatadas sobre la relación silicio-fósfo- ro en el suelo; involucrando además el uso de otras fuentes silicatadas, e inclu- yendo como una nueva variable de res- puesta la cantidad de Aluminio extracta- ble en el complejo de cambio. 4. No se encontró relación entre el aumento del peso seco y la concentración foliar de fósforo ante la aplicación de ceniza en el oxisol, no descartándose un posible efec- to nutricional del silicio en el metabolis- mo vegetal. 5. El metasilicato de sodio, produjo efectos negativos en la mayoría de las variables de respuesta para el Oxisol, 6. El fósforo fue el factor de mayor influen- cia sobre las variables de respuesta del An- dept (Serie Bermeo). 7. Aplicaciones de metasilicato de sodio al Andisol (Serie Bermeo}, afectaron positi- vamente los rendimientos de la planta in- dicadora, sin embargo no se atribuye tal respuesta a mayores niveles de absorción de fosfatos o silicatos. AGRADECIMIENTOS MERCK DE COLOMBIA. Drs. ALFON- SO REY y JAVIER DAVILA, por su va- liosa colaboración y financiación del pro- yecto. 1.0. FRANCISCO GALlANO SEDANO. Profesor Asociado y Director del Labora- torio de Suelos de la Facultad de Agrono- m ía, Universidad Nacional de Colombia- Bogotá, Codirector del Proyecto. LITERATURA CITADA 1. Comhaire, M. 1966. The role of silica for plants. Agricultu ral Digest. 7: 9-18. 2. De Datta, N.P. 1962. Effect of sodium silica- te on the berseern (Trifolium alexandrinum. Ind. J. Agr. Sci. 32: 219-227. 1962. 3. Elgawhary, S.M. y W.L Lindsay 1972. Solubi- Iity of silica in soils. SoilsSci. Soc.Amer. Proc. 36: 439-442. 4. Fasbender, H.W. 1975. Ouímica de suelos, con énfasis en suelos de América Latina. Se- gunda Edición. Editorial II CA. Turrialba. Costa Rica. 398 p. 5. Fasbender, H.W. y L. Muller. 1967. Uso de enmiendas silicatadas en suelos altamente fi- [adores de fosfatos. 1. Efecto de aplicaciones de metasilicato de sodio. Turrialba. 17: 372- 375. 6. Fisher. RA. 1929. Preliminary note on the effects of Na2Si03 in increasinq the yields of barley. J. Agric. Sci. 19: 132-139. 7. Guerrero, R.R. Burbano, J. Y T. Cabrera. 1972. Estado y fijación del fósforo en suelos volcánicos del Sur de Colombia. II Panel so- bre suelos volcánicos de Colombia. ICA-OEA. Universidad de Nariño. Pasto. 8. Khan, D.H. Y A. C. Roy, 1964. Growth, P-up- take and fibre cell dimensions of the jute plants as effected by silicate treatment. Plant and Soil. 20: 331-336. 9. Kirk, R.E. y D.F. Othmer. 1968. Silice y Sili- catos. Enciclopedia de Tecnología Química. 14: 493-653. 10. Low, P.F. Y C.A. Black, 1948. Phosphate in- duced decomposition of kaolinite. Soil Sci. SocoAmer. Proc. 12: 180-184. 11. Okuda, A. 1964. 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