Para abordar la necesidad de mejorar el valor nutricional del trigo cultivado orgánicamente, investigadores polacos estudiaron los efectos de diferentes tratamientos con silicio en el rendimiento, la salud del cultivo y el contenido de compuestos bioactivos en las variedades de trigo de primavera.
En un artículo de un equipo de investigadores del Instituto de Ciencias del Suelo y Cultivo de Plantas – Instituto Nacional de Investigación de Polonia sobre las perspectivas de los preparados a base de silicio en el cultivo de trigo orgánico.
Los cereales son una materia prima vital para la industria alimentaria y proporcionan el ingrediente principal para alimentar a aproximadamente el 40% de la población mundial.
El trigo es un producto de consumo estratégico de vital importancia que afecta la seguridad alimentaria mundial. Entre los factores negativos para este cultivo se incluyen el cambio climático, que genera estrés biótico y abiótico, la modificación de las prácticas agrícolas debido a factores económicos o regulatorios, y la reducción del progreso genético, que provoca el estancamiento de los rendimientos.
Por lo tanto, es fundamental desarrollar las soluciones más eficaces para que los productores mejoren y fomenten la producción de granos. Esto se puede lograr mediante la adaptación de variedades, métodos de cultivo y fórmulas adecuadas que promuevan un crecimiento óptimo y la calidad de los cultivos.
En el contexto de las críticas a los fertilizantes sintéticos y los productos fitosanitarios sobre la ecología del suelo, que han atraído mucha atención en los últimos años, este tema cobra especial relevancia. Las deficiencias de nutrientes derivadas de una fertilización insuficiente provocan una reducción del rendimiento, una disminución del contenido proteico y una mayor susceptibilidad a enfermedades que afectan a los cereales. Este fenómeno es especialmente evidente en el trigo, que presenta una alta susceptibilidad a las enfermedades fúngicas.
La calidad del grano es el principal criterio para evaluar el trigo en el mercado mundial, ya que su valor nutricional afecta la salud no sólo a través del contenido de nutrientes (por ejemplo, proteínas, carbohidratos), sino también a través de sustancias específicas que exhiben propiedades de eliminación de radicales, como los ácidos fenólicos y los alquilresorcinoles.
Las investigaciones han demostrado que el contenido de estas sustancias en el grano de trigo varía entre variedades individuales y depende del sistema de cultivo.
Por lo tanto, la selección de variedades adecuadas y la implementación de métodos de cultivo apropiados, que afectan directamente el contenido de estas sustancias, determinarán el valor nutricional del grano de trigo para los consumidores.
Incluir grano de trigo en la dieta diaria puede contribuir significativamente a reducir numerosas enfermedades relacionadas con la alimentación.
Además, se ha demostrado el papel de los ácidos fenólicos en la mejora de la resistencia de los cultivos de cereales a los patógenos fúngicos, con importantes implicaciones para el rendimiento y la calidad de los cultivos, así como para la salud y la seguridad de los consumidores.
Se ha demostrado que la producción de toxinas por parte de hongos patógenos supone una grave amenaza para la salud de los consumidores.
En respuesta a los patógenos, los ácidos fenólicos inducen el mecanismo de defensa de la planta y sintetizan compuestos que inician una reacción de hipersensibilidad específica para prevenir la propagación de la infección. Sin embargo, en una situación de estrés, cuando la planta se ve privada de nutrientes, no puede apoyar su sistema inmunitario, destinando todos sus recursos a las funciones vitales básicas.
El enfoque ecológico de la producción agrícola ha tenido un impacto significativo en el desarrollo de trabajos sobre sustancias naturales que podrían apoyar el crecimiento y la salud de los cultivos, aumentar su tolerancia al estrés abiótico (por ejemplo, el déficit hídrico y la contaminación del suelo) y mejorar su capacidad para hacer frente a dichos factores.
El mecanismo de resistencia de las plantas a estos factores puede activarse, entre otras cosas, mediante el sistema de señalización vegetal, que se controla mediante el aporte de elementos esenciales. En este contexto, el silicio (Si) merece especial atención.
¿Cómo es útil el silicio para el trigo?
Estudios previos han demostrado que la forma polimerizada del silicio, presente de forma natural en el suelo, no es absorbida por las plantas. Sin embargo, puede despolimerizarse mediante procesos químicos en el suelo y transportarse por el tallo hasta las hojas. La deposición final de este compuesto en la epidermis foliar crea una capa protectora contra factores de estrés. Este proceso permite el uso de preparados que contienen silicio en una forma fácilmente absorbible por las plantas, cumpliendo así con los requisitos modernos de la agricultura sostenible.
Se ha demostrado que el uso de bioestimulantes de silicio mejora el estado osmótico de las plantas al minimizar la pérdida de agua. Esto, a su vez, crea una barrera física contra los ataques de patógenos y garantiza la conservación de los parámetros fisiológicos, bioquímicos y moleculares de la planta. Además, se ha demostrado que este proceso estimula la actividad de las enzimas antioxidantes y suprime la formación de especies reactivas de oxígeno, previniendo así la toxicidad.
A pesar de la aparente correlación observada entre el uso de bioestimulantes de silicio y el aumento del rendimiento de grano y biomasa, acompañado de una reducción de las pérdidas relacionadas con patógenos, fue evidente que la variedad y la dosis aplicada tuvieron un impacto significativo. Sin embargo, existe muy poca información sobre el efecto de los bioestimulantes de silicio en las propiedades saludables del grano de trigo. El presente estudio busca subsanar esta deficiencia de conocimiento.
Experiencia y resultados
Los experimentos de campo se llevaron a cabo en 2019-2020 en la Estación Experimental Agrícola del Instituto de Ciencias del Suelo y Cultivo de Plantas – Instituto Nacional de Investigación (IUNG-PIB) en Grabow, Voivodato de Mazovia, Polonia.
El experimento con el cultivo orgánico de trigo de primavera se diseñó según un plan de bloques independiente con cuatro repeticiones. Cada parcela tenía una superficie de 30 m². El antecedente fue una mezcla de leguminosas y cereales. El experimento se configuró como un experimento de dos factores: el primero se utilizó con cuatro variedades de trigo de primavera y el segundo con biopreparados a base de silicio orgánico.
Preparaciones de organosilicio: AdeSil (tierra de diatomeas) y ZumSil (preparación líquida de organosilicio), producidas por Perma Guard Inc. (EE. UU.), fueron aprobadas para su uso en agricultura ecológica y se emplearon en el cultivo de trigo de primavera. Se utilizaron dos preparaciones de organosilicio: AdeSil en forma sólida y ZumSil en forma líquida. AdeSil es una tierra de diatomeas amorfa con textura harinosa que contiene entre un 89 % y un 95 % de sílice amorfa (SiO₂), y ZumSil es una solución de ácido monosilícico al 24 %. Se utilizaron diferentes opciones: A: parcela sin tratar, B: tratamiento de semillas en combinación con dos tratamientos foliares, C: dos tratamientos foliares y D: solo tratamiento de semillas.
El trigo de primavera se sembró el 10 y el 8 de abril de 2019 y 2020, respectivamente, con una distancia entre hileras de 12,5 cm y una densidad de siembra de 500 granos por m². No se utilizaron fertilizantes minerales sintéticos ni pesticidas. El trigo de primavera se cosechó el 2 de agosto de 2019 y el 12 de agosto de 2020.
El material de estudio fueron tres variedades de trigo blando (Harenda, Serenada, Rusałka) y una variedad de trigo espelta (Wirtas). Estas variedades, inscritas en el Registro Nacional de Variedades de Polonia, difieren en sus características morfológicas y su susceptibilidad a patógenos fúngicos.
El análisis incluyó una evaluación del rendimiento del trigo de primavera y la susceptibilidad a enfermedades fúngicas.
En particular, la evaluación de enfermedades fúngicas del trigo de primavera se llevó a cabo en los primeros diez días de julio de 2019 y 2020, determinando el daño a la superficie foliar por hongos patógenos: Puccinia recondita , Septoria sp. , Drechslera tritici-repentis , Blumeria graminis y Fusarium sp . Se recolectaron diez hojas bandera individuales de cada parcela experimental. Las hojas se recolectaron en lugares aleatorios dentro de la parcela, pero siempre a una distancia de al menos 1 m de su borde. Se determinó la presencia de síntomas de varias enfermedades fúngicas. Cada síntoma detectado se evaluó en una escala del 0 al 100% dependiendo del área de la superficie foliar cubierta. Los resultados fueron los valores promedio de la evaluación de la cobertura foliar por síntomas.
Como resultado, el tratamiento de semillas con silicio en combinación con dos tratamientos foliares (variante B) y dos tratamientos foliares (variante C) mostró un aumento significativo del rendimiento (en promedio, un 8,9 % y un 7,6 % en comparación con el control, respectivamente). Estas variantes tuvieron un efecto beneficioso sobre la resistencia a las enfermedades fúngicas, principalmente en el año estresante de 2019; en el año óptimo de 2020, no mostraron una clara ventaja en comparación con el control.
El tratamiento de semillas (tratamiento D) aumentó el contenido total de ácido fenólico y la actividad antioxidante; el cultivar de espelta Virtas presentó los niveles más altos.
Los compuestos fenólicos son importantes para las plantas, especialmente para el sistema de defensa. Además, los ácidos fenólicos son antioxidantes naturales con posibles beneficios para la salud humana. Los resultados mostraron que el grano de las variedades de trigo estudiadas contiene numerosos compuestos con actividad antioxidante, lo cual podría ser de gran importancia para la salud.
Por lo tanto, el tratamiento con silicio, especialmente cuando se utiliza en combinación (abono de semillas y fertilización foliar), puede aumentar el rendimiento del trigo de primavera y tener un efecto positivo en el contenido de compuestos antioxidantes, incrementando así el valor nutricional del grano. Sin embargo, la respuesta de las plantas a la salud y al contenido de antioxidantes depende en gran medida de la especificidad varietal y de las condiciones ambientales predominantes durante el año de cultivo.
Los tratamientos con silicio probados y aprobados para su uso en la agricultura orgánica muestran potencial no solo para mejorar el rendimiento, sino también para modular el contenido de importantes compuestos bioactivos en el grano de trigo. Investigaciones futuras podrían ayudar a optimizar su aplicación para maximizar los beneficios agronómicos y para la salud en sistemas de producción sostenibles, concluyeron los autores.
Basado en un artículo de un grupo de autores (Iwona Kowalska, Mariusz Kowalczyk, Jarosław Moldoch, Sylwia Pawelec, Pawel Radzikowski, Beata Feledin-Szewczyk), publicado en la revista Foods 2025 del portal www.mdpi.com.
