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.

cE3c - Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais

Oficina de Introdução à Estacaria.

Título, local e data do evento, acompanhados de fotografias dos oradores

TWIN2PIPSA Expert Seminars, por Francesco Pesce Matteo Cagiaga (University of Copenhagen).

Título/local/data do evento, logótipos das entidades promotoras e fotografia de árvore de natal

Dia 11 de dezembro, das 19h00 às 19h45, no Grande Auditório de Ciências ULisboa.

Título/data do evento e pormenor da exposição

Inez Wijnhorst (autora), Henrique Leitão e Pedro Freitas (curador) exploram a exposição "Cem Meias Medidas: desenhos e gravuras de Inez Wijnhorst".

Seminário do Centro de Física Teórica e Computacional, por Jesús Gómez-Gardeñes (University of Zaragoza, Spain).

Fotografia antiga de quatro ciclistas

Workshop no âmbito do projeto Hi-BicLab. Laboratório de História para as Mobilidades Urbanas Sustentáveis: Políticas Cicláveis de Lisboa.

Uma em cada três populações de aves portuguesas está ameaçada de extinção.

Título/data do evento e fotografia da oradora

Masterclass com a presença de Teresa Vieira, que irá elucidar os vários passos de criar uma empresa.

Seminário em Biologia Humana e Ambiente, por Ana Luísa Silva (CESAM - University of Aveiro).

Seminário Doutoral I no âmbito do Doutoramento em Biologia, por Celso José Miguel Paulo.

Ilustração representativa de produtos alimentares dentro de uma caixa

Participe nesta campanha solidária até ao dia 14 de dezembro.

Título, local e data do evento, acompanhados da fotografia da oradora

TWIN2PIPSA Expert Seminar, por Sandra Macedo-Ribeiro (Group Leader of the Biomolecular Structure & Function Lab at i3S - Instituto de Investigação e Inovação em Saúde da Universidade do Porto).

Conferência do Centro Interuniversitário de História das Ciências e da Tecnologia, por Gloria Clifton (Royal Museums Greenwich).

Seminário Helena Avelar de Astronomia e Astrologia Antiga, por Carolina Resende (Universidade de Lisboa).

2.ª edição do workshop organizado por Luís Ribeiro e Francisco Malta Romeiras (CIUHCT), com a participação de investigadores cujo trabalho incide sobre o "early modern knowledge."

Título da iniciativa a fotografia de planta

The second call for funding measures on Student Activities is open until 15 December 2023.

Logótipo do projeto, sobre uma fotografia do mar em tons de verde

Apresentação de candidaturas até 15 de dezembro de 2023.

Título/data do evento e fotografia de orquestra em tons natalícios

Concerto de Natal da ULisboa / Alumni ULisboa.

Fotografia de objetos pretos e laranjas, representando pontos de interrogação

Inquérito disponível até 18 de dezembro.

Título/data/local do evento, sobre uma fotografia do Cais das Colunas (Lisboa) ao amanhecer

Algebra, Combinatorics, Differential Equations, Geometry, Logic, Matrix Theory and Operational Research.

Logótipo do evento

Don’t forget to register until 10 December!

Logótipo do Jardim Matemático (ilustração de livro aberto, 2 flores e diversos símbolos matemáticos)

És aluno do secundário? Então este novo projeto é para ti!

Ilustração representativa de decoração de natal, composta por vários bens, em tons de vermelho

Recolha de bens para o CASA, a decorrer de 11 a 19 de dezembro de 2023.

Título da campanha, sobre uma fotografia da Ponte sobre o Tejo e de um ecrã de computador

Deposite os seus resíduos até ao dia 20 de dezembro e contribua para esta campanha.

Título "Gostarias de realizar uma mobilidade Erasmus+" e iconografia representativa de candidaturas e sessões de esclarecimento, sobre um fundo verde

Candidaturas até 31 de dezembro de 2023.