Los científicos predicen una creciente demanda de fertilizantes foliares para tomates con silicio en 2025


Los investigadores han demostrado que los tomates son más capaces de resistir las heladas recurrentes o las olas de frío cada vez más frecuentes con una protección fiable de silicio.


En un artículo de un equipo de investigadores de la Facultad de Horticultura de la Universidad Agrícola de Shanxi y del Departamento de Horticultura de la Universidad de Haripur, Pakistán, que destaca el creciente papel de los fertilizantes foliares con silicio en la producción de tomate

Cómo las bajas temperaturas deprimen los tomates

En los últimos años se ha producido una escalada en la frecuencia de fenómenos meteorológicos extremos, incluidos los daños causados ​​por las heladas a cultivos sensibles como los tomates. Las heladas repentinas se han convertido en un problema común para los productores de todo el mundo. 

El tomate es una de las hortalizas más cultivadas en el mundo, con frutos agridulces ricos en vitaminas y minerales que tienen un enorme valor económico. Como cultivo típico amante del calor, la temperatura óptima para el crecimiento del tomate es de 20 a 30 °C, y los tomates son susceptibles al estrés a bajas temperaturas (0 a 15 °C). Las heladas recurrentes o las olas de frío son peligrosas para ellos. 

El estrés por bajas temperaturas afecta negativamente al sistema fotosintético de las plantas al alterar el ciclo de reducción de carbono, el transporte quístico de electrones y el control estomático del CO2, aumentando la acumulación de azúcar y la peroxidación lipídica y provocando alteraciones en el equilibrio hídrico.

Las bajas temperaturas afectan significativamente tanto al desarrollo de las plantas como a los parámetros reproductivos (época de floración, número de flores, cuajado y rendimiento). En términos de procesos y vías metabólicas, el estrés por bajas temperaturas afecta la actividad de las enzimas antioxidantes, la composición de ácidos grasos de la membrana y la regulación de la recuperación oxidativa. Estado y expresión genética.

El papel del silicio en la salud y productividad del tomate.

El papel fundamental del silicio en los sistemas vegetales ha sido ampliamente estudiado por varios biólogos vegetales durante muchos años, lo que ha llevado a la identificación del silicio como un elemento beneficioso para las plantas.

Aunque el silicio (Si) no está clasificado como un nutriente esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas, desempeña un papel importante en la mejora del crecimiento vegetativo y los procesos de desarrollo, así como en la mejora de la resistencia de las plantas a los factores estresantes abióticos y bióticos. A pesar de su alto contenido en el suelo, el Si a menudo no está fácilmente biodisponible, lo que requiere el uso de fertilizantes de Si biodisponible para mitigar el estrés de las plantas.

Las plantas absorben el silicio de tres formas principales: pasiva, activa y de drenaje de Si, y se ha descubierto que el contenido de Si en las plantas de Solanáceas es de al menos 10 mg g. Aunque los tomates son cultivos que drenan Si, no pueden crecer bien en un ambiente de suelo que sea completamente deficiente en Si. Los síntomas implican principalmente necrosis de las hojas más viejas de la planta durante la floración y la planta ya no crece, lo que provoca frutos deformados y posiblemente la pérdida de la cosecha. 

En condiciones de pH del suelo ligeramente alcalinas y ácidas, el Si existe principalmente en forma de ácido monosilícico. El Si es absorbido por las raíces de las plantas principalmente de forma pasiva y luego ingresa a los canales del xilema del sistema radicular mediante transporte activo y difusión pasiva. Después de que las plantas absorben Si, finalmente se deposita en las células, principalmente en forma de gel de sílice (SiO 2 ·nH 2 O) en las células epidérmicas y en las paredes celulares.

Estudios anteriores en fresas de jardín han confirmado que la aplicación de Si iónico a las raíces promueve el crecimiento, el peso y el diámetro de la fruta, mejora la dureza y el color de la fruta y aumenta significativamente el contenido de elementos minerales, proteínas y azúcar, lo que ayuda a aumentar el rendimiento y la calidad de las fresas. Además, el silicio puede depositarse en las paredes celulares de las plantas, aumentando así la dureza del fruto y mejorando su conservación.

Cómo funcionan los fertilizantes de nanosilicio para tomates 

En los últimos años, la nanotecnología en la agricultura y la producción de alimentos ha atraído cada vez más atención. 

A diferencia del Si iónico, la nanosílice es un tipo de nanomaterial que tiene una gran superficie, un tamaño pequeño y otras propiedades, como la capacidad de adsorber eficazmente iones de nutrientes, aumentando así la absorción y utilización de nutrientes esenciales por parte de la planta. Puede activar y liberar en gran medida los nutrientes del suelo unidos, modular el equilibrio iónico y osmótico celular y mejorar el potencial de crecimiento interno de las plantas. En conjunto, estos efectos ayudan a mejorar la capacidad de las plantas para resistir diversos factores ambientales adversos. 

La nanosílice puede ingresar a la planta directamente a través de los estomas en la superficie de la planta cuando se aplica foliarmente y, por lo tanto, la planta puede utilizarla completamente para promover el crecimiento y desarrollo de la planta.

Para este trabajo, se compraron Zhong por 9 semillas de tomate del Instituto de Investigación de Vegetales y Flores de la Academia China de Ciencias Agrícolas. Se trata de un híbrido de tomate de primera generación obtenido del cruce de las líneas endogámicas 892-43 y 892-54 con excelentes características frutales. La fuente de nanosílice fue SiO2 con un tamaño de partícula de 20 nm y una pureza del 99% en peso.

Las plantas de tomate se colocaron en condiciones de baja temperatura (6 °C por la noche, temperatura promedio diurna 15 °C), con condiciones de temperatura normal como control (por debajo de 16 °C por la noche, temperatura promedio diurna 28 °C), y dos concentraciones diferentes. Se rociaron nano-Si y Si iónico (50 mg·L y 200 mg·L) sobre la lámina con una cantidad equivalente de agua desionizada como control, para un total de 10 tratamiento. 

Se midieron los índices correspondientes para investigar el efecto del Si exógeno sobre la resistencia, el rendimiento y la calidad del tomate bajo estrés por bajas temperaturas. 

Como resultado, ambas concentraciones de aplicación de Si promovieron el crecimiento y acumulación de biomasa de plantas de tomate en condiciones de baja temperatura. Además, mejoró significativamente la regulación osmótica y la capacidad antioxidante de las plantas, mitigando así el estrés por bajas temperaturas. 

Bajo estrés por baja temperatura, 50 mg/L de Si iónico fue más efectivo para aumentar el rendimiento de tomate por planta, que aumentó significativamente en un 22,44 % en comparación con el tratamiento de control (p < 0,05). Por lo tanto, el estudio recomienda la aplicación de 50 mg/L de fertilizante iónico de Si como estrategia para mitigar los efectos del estrés por bajas temperaturas en las plantas de tomate. 

Además, se ha demostrado que el uso de fertilizante nano-Si tiene un impacto significativo en el aumento tanto del rendimiento como de la calidad de los tomates, con una concentración de 50 mg/L de fertilizante nano-Si que conduce a un aumento notable en el rendimiento del 20,15. % en condiciones normales de temperatura (p< 0,05). 

Conclusiones

Por lo tanto, el estudio sugiere las siguientes tasas de aplicación optimizadas: a temperatura normal (28°C/16°C, día y noche), se pueden rociar 50 mg/L de nanosilicio sobre las hojas para aumentar el rendimiento y mejorar la calidad de la fruta del tomate; A baja temperatura (15°C/6°C, día y noche), rociar 50 mg/L de Si iónico en las hojas de tomate tiene un buen efecto para mejorar el estrés por bajas temperaturas. 

Estas recomendaciones ofrecen métodos prácticos para mitigar los efectos del estrés por bajas temperaturas y garantizar una producción eficiente de tomates, informando así el desarrollo de prácticas agrícolas innovadoras.

Basado en un artículo de un grupo de autores (Fan Zhang, Yihong Zhao, Yuanbo Zhang, Yu Shi, Leiping Hou, Abid Khan, Ruixing Zhang, Yi Zhang), publicado en la revista Horticulturae 2025 en el portal www.mdpi.com.