Encontros Scientia

Silicon in Terrestrial Systems and the benefits for Agriculture

Sala 2.2.14, FCUL, Lisboa

Lúcia Barão
Post-Doc Researcher (PSE Group)

Silicon (Si) is a chemical element frequently associated with highly abundant silicate minerals in the Earth crust. Over millions of years, the interaction of such minerals with the atmosphere and hydrosphere produces a myriad of processed compounds, and the mineral weathering consumes CO2 during the process. The weathering of minerals also triggers the export of dissolved Si (DSi) to coastal waters and the ocean. Here, DSi is deposited in diatom frustules, in amorphous biogenic form (BSi). Diatoms account for 50% of oceanic primary production and are crucial for the export of carbon into the deep sea. In recent years, it has been acknowledged that terrestrial systems filter Si transitioning from the terrestrial mineral to the aquatic (marine and coastal) biological pool, through the incorporation of DSi into plants. In this process, DSi is taken up by roots together with other nutrients and precipitates in plant cells in amorphous structures named phytoliths. After death, plant tissues become mixed in the top soil, where BSi is available for dissolution and will partly control the DSi availability in short time scales. Additionally, Si originated from soil forming processes (non-BSi) can also significantly interfere with the global cycle, through clay precipitation and Si adsorption. The Si cycle in terrestrial ecosystems is then a key factor in coastal ecology, plant ecology, biogeochemistry and agro-sciences.

The traditional methods, developed to isolate diatoms in ocean sediments, only account for simple mineral corrections. Barão et al. 2015 have adopted a novel continuous analysis method (during alkaline extraction) that uses Si-Al ratios and reactivity to differentiate biogenic from non-biogenic fractions. The method was originally used in marine sediments, but it was adapted to be applicable in a wide range of terrestrial, aquatic and coastal ecosystems. The first focus was soils under strong human impact in temperate (European) zones, since cultivation influences the Si cycle with multiple consequences for the environment. Our results showed that the intensity of the human pressure in the agricultural systems defines the level of BSi depletion, but that parent material and weathering degree can also provide the soil with other reactive non BSi fractions. Secondly we analysed the influence of non-BSi pools of volcanic origin in soils and sediments subjected to volcanic activity. Since BSi is often used as a proxy accounting for the biological Si influence in the soil dynamics or the diatom productivity in lakes, correct measurements are mandatory to make proper interpretations. Results showed that a separation method is fundamental in these systems with volcanic shards and strongly weathered products, both of which are also significantly prone to dissolution in the common alkaline sequential extractions. By separating fractions, the continuous analysis prevented the overestimation of BSi content in soils and sediments while also providing information on other individual Si fractions that might be used as paleo-tools themselves.

Moreover, current research of Si in agricultural fields has shown that particular crops such as cereals, tomatoes or cucumbers are Si-accumulators. The beneficial effects of Si in these accumulator plants range from alleviation of metal toxicity (Al, Zn, Cd …), alleviation of water and salt stress to improvement of nitrogen and phosphorus absorption or increase resistance to pests and diseases. However, the exact soil-plant mechanisms behind this influence and the biotic and abiotic conditions that favour these interactions are unclear. The future work developed will then focus on possible forms of Si fertilization and the adoption of agriculture management practices (AMP) that potentiate the beneficial Si interactions within the plant and with other nutrients in Si-accumulator crops in deficient conditions. The study case will be the cereal production in Alentejo since Cereals are the second most important products in Portuguese agricultural production (24% in mass, 28% in area). Alentejo is the main region where cereals are produced (59% in mass, 55% in area), but while Cereals are key ingredients for many food products and strong contributors to the economic value added by the agri-food sector, soils in Alentejo are of low/medium fertility facing different challenges: water deficiency, P limitation and low levels of organic matter.

12h00-13h00
cE3c - Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais

Seminário de Lógica Matemática, por Duarte Costa (Faculdade de Ciências, ULisboa, CEMS.UL).

Composição de imagens do planeta terra e da orla costeira

O curso tem como objetivo explorar os conceitos de Sustentabilidade e Desenvolvimento Sustentável, com ênfase no papel do Conhecimento Geológico na promoção de práticas sustentáveis - candidaturas até 27 de setembro.

Seminário do Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa e do Centro de Matemática Computacional e Estocástica, por Renato Assunção (ESRI Inc., USA and Department of Computer Science, Universidade Federal de Minas Gerais, Brazil).

Seminário do Centro de Física Teórica e Computacional, por Arthur Hernandez (Instituut-Lorentz, Leiden University, Leiden, The Netherlands).

A ação de formação visa dar a conhecer globalmente os serviços da Biblioteca e iniciar os estudantes nos diversos recursos de informação disponibilizados.

Título "BioISI Mass Spectrometry Day" e gráfico de barras

Uma excelente oportunidade de networking e de descoberta do trabalho que está a ser desenvolvido, utilizando técnicas de espectrometria de massa, dentro e fora do BioISI.

Título "Luís de Camões: 500 anos do nascimento"

A exposição, patente ao público de 30 de outubro a 15 de janeiro, reúne algumas das obras mais notáveis da camoniana de D. Manuel II, bem como outras peças emblemáticas do património histórico e cultural da Fundação Casa de Bragança.

Globo terrestre, sobre um fundo amarelo

Decorrem até 31 de outubro as candidaturas para as Bolsas de Mérito da Fundação Gulbenkian, para estudantes que se candidatam ao primeiro ano.

Astronauta, banhado pela luz solar, no meio de uma floresta

Um evento único, que reunirá estudantes de mestrado e doutoramento com investigadores e líderes da indústria de toda a Europa para uma experiência inesquecível.

Grupo de pessoas

As inscrições para a primeira Ação de Formação "Construindo Comunidades de Investigação" decorrem até 21 de setembro.

Orquestra Wiener Concert-Verein

Neste concerto, que integra o programa Música na Universidade de Lisboa, a conceituada orquestra austríaca Wiener Concert-Verein atua pela primeira vez em Portugal.

Os workshops destinam-se a todos os docentes e demais pessoas interessadas no desenvolvimento pedagógico na aliança Unite!

Lupa e caneta sobre página com texto e gráfico

O curso visa dar formação inicial a estudantes de pós-graduação sobre o processo de escrita, submissão e publicação de trabalhos científicos, focando principalmente a publicação de artigos científicos em revistas internacionais com revisão por pares - candidaturas até 10 de outubro.

Logótipo C-Academy

O curso introduz os fundamentos da segurança em redes de computadores, abordando as principais vulnerabilidades, princípios e metodologias de proteção - candidaturas até 28 de outubro.

Representação de parte do esqueleto humano

Submissão de trabalhos de Mestrado e de Doutoramento realizados na ULisboa, ligados à temática da saúde, até 12 de novembro.

Composição de três imagens relativas à área da deteção remota

Este curso visa dar formação na área de Deteção Remota, abrangendo desde a Observação da Terra pelos satélites até à utilização de Drones - candidaturas até 02 de novembro.

Iconografia relacionada com a temática do curso

O curso fornece uma exploração aprofundada de isótopos estáveis como uma ferramenta valiosa em Ecologia, usando assinaturas isotópicas para rastrear processos ecológicos e revelando insights sobre o ciclo de nutrientes e água, interações de espécies e condições ambientais em diversos ecossistemas e comunidades - candidaturas até 17 de outubro.

Fábrica

O evento pretende reunir investigadores que trabalhem sobre temas ligados à indústria e sobre património técnico e industrial, para uma reflexão prospetiva sobre o património industrial e atuais vias de colaboração no seu estudo, salvaguarda e preservação.

Fotografia do mar e parque eólico

O curso propõe uma imersão nos princípios, desafios e oportunidades da Economia Azul, explorando o papel crucial dos oceanos nas transições ecológica e climática - candidaturas até 13 de novembro.

Título "Turin Staff Week 2025", sobre fotografia da cidade de Turim

Uma oportunidade única para desenvolver competências, criar redes internacionais e conhecer de perto uma das instituições parceiras da aliança Unite! - inscrições até 21 de setembro.

Quatro investigadores num laboratório

O curso visa capacitar investigadores, docentes e técnicos para integrar os princípios da economia circular em ambientes laboratoriais académicos - candidaturas até 22 de novembro.

Workshop no âmbito do Programa de Saúde e Bem-Estar da ULisboa.

Três investigadores num laboratório

O curso visa capacitar profissionais para aplicar os princípios da economia circular em ambientes laboratoriais industriais, promovendo práticas sustentáveis e eficientes - candidaturas até 22 de novembro.

Cesto com legumes

O curso tem como principal objetivo capacitar para a implementação e gestão sustentável de espaços de cultivo nas cidades, promovendo a segurança alimentar e a autonomia na produção de alimentos - candidaturas até 02 de novembro.

Logótipo C-Academy

O curso proporciona uma visão aprofundada das tecnologias que suportam o desenvolvimento e integração de aplicações web - candidaturas até 10 de novembro.

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