Published October 7, 2022
| Version v1
Publication
Open
Phytoliths in particulate matter released by wind erosion on arable land in La Pampa, Argentina
Creators
- 1. Leibniz Centre for Agricultural Landscape Research
- 2. Universidad Nacional de La Pampa
Description
Silicon (Si) is considered a beneficial element in plant nutrition, but its importance on ecosystems goes far beyond that. Various forms of silicon are found in soils, of which the phytogenic pool plays a decisive role due to its good availability. This Si returns to the soil through the decomposition of plant residues, where they then participate in the further cycle as biogenic amorphous silica (bASi) or so-called phytoliths. These have a high affinity for water, so that the water holding capacity and water availability of soils can be increased even by small amounts of ASi. Agricultural land is a considerable global dust source, and dust samples from arable land have shown in cloud formation experiments a several times higher ice nucleation activity than pure mineral dust. Here, particle sizes in the particulate matter fractions (PM) are important, which can travel long distances and reach high altitudes in the atmosphere. Based on this, the research question was whether phytoliths could be detected in PM samples from wind erosion events, what are the main particle sizes of phytoliths and whether an initial quantification was possible. Measurements of PM concentrations were carried out at a wind erosion measuring field in the province La Pampa, Argentina. PM were sampled during five erosion events with Environmental Dust Monitors (EDM). After counting and classifying all particles with diameters between 0.3 and 32 µm in the EDMs, they are collected on filters. The filters were analyzed by Scanning Electron Microscopy and Energy Dispersive X-Ray analysis (SEM-EDX) to investigate single or ensembles of particles regarding composition and possible origins. The analyses showed up to 8.3 per cent being phytoliths in the emitted dust and up to 25 per cent of organic origin. Particles of organic origin are mostly in the coarse dust fraction, whereas phytoliths are predominately transported in the finer dust fractions. Since phytoliths are both an important source of Si as a plant nutrient and are also involved in soil C fixation, their losses from arable land via dust emissions should be considered and its specific influence on atmospheric processes should be studied in detail in the future.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يعتبر السيليكون (Si) عنصرًا مفيدًا في تغذية النبات، لكن أهميته في النظم البيئية تتجاوز ذلك بكثير. توجد أشكال مختلفة من السيليكون في التربة، والتي يلعب المسبح النباتي دورًا حاسمًا فيها نظرًا لتوافرها الجيد. يعود هذا Si إلى التربة من خلال تحلل بقايا النباتات، حيث تشارك بعد ذلك في الدورة الإضافية كسيليكا غير متبلورة بيولوجية المنشأ (bASi) أو ما يسمى الحصى النباتية. هذه لديها تقارب كبير للمياه، بحيث يمكن زيادة القدرة على الاحتفاظ بالمياه وتوافر المياه للتربة حتى بكميات صغيرة من ASi. الأراضي الزراعية هي مصدر غبار عالمي كبير، وقد أظهرت عينات الغبار من الأراضي الصالحة للزراعة في تجارب تكوين السحب نشاط نواة جليدية أعلى بعدة مرات من الغبار المعدني النقي. هنا، تكون أحجام الجسيمات في أجزاء الجسيمات (PM) مهمة، والتي يمكن أن تنتقل لمسافات طويلة وتصل إلى ارتفاعات عالية في الغلاف الجوي. بناءً على ذلك، كان سؤال البحث هو ما إذا كان يمكن اكتشاف الحصوات النباتية في عينات PM من أحداث التعرية بالرياح، وما هي أحجام الجسيمات الرئيسية للحصوات النباتية وما إذا كان من الممكن إجراء تقدير كمي أولي. تم إجراء قياسات لتركيزات PM في حقل قياس التعرية الريحية في مقاطعة لا بامبا، الأرجنتين. تم أخذ عينات PM خلال خمسة أحداث تآكل باستخدام أجهزة مراقبة الغبار البيئي (EDM). بعد عد وتصنيف جميع الجسيمات بأقطار تتراوح بين 0.3 و 32 ميكرومتر في EDMs، يتم جمعها على المرشحات. تم تحليل المرشحات عن طريق المسح المجهري الإلكتروني وتحليل الأشعة السينية المشتتة للطاقة (SEM - EDX) للتحقيق في مجموعة واحدة أو مجموعات من الجسيمات فيما يتعلق بالتكوين والأصول المحتملة. وأظهرت التحليلات أن ما يصل إلى 8.3 في المائة عبارة عن حصوات نباتية في الغبار المنبعث وما يصل إلى 25 في المائة من أصل عضوي. تكون الجسيمات ذات الأصل العضوي في الغالب في جزء الغبار الخشن، في حين يتم نقل الحصوات النباتية في الغالب في أجزاء الغبار الدقيقة. نظرًا لأن الحصوات النباتية هي مصدر مهم لـ Si كمغذيات نباتية وتشارك أيضًا في تثبيت التربة C، يجب النظر في خسائرها من الأراضي الصالحة للزراعة عن طريق انبعاثات الغبار ويجب دراسة تأثيرها المحدد على العمليات الجوية بالتفصيل في المستقبل.Translated Description (French)
Le silicium (Si) est considéré comme un élément bénéfique dans la nutrition des plantes, mais son importance sur les écosystèmes va bien au-delà. Diverses formes de silicium se retrouvent dans les sols, dont le pool phytogénique joue un rôle décisif en raison de sa bonne disponibilité. Ce Si retourne dans le sol par la décomposition des résidus végétaux, où ils participent ensuite au cycle ultérieur sous forme de silice amorphe biogénique (bASi) ou de phytolithes. Ceux-ci ont une grande affinité pour l'eau, de sorte que la capacité de rétention d'eau et la disponibilité en eau des sols peuvent être augmentées même par de petites quantités d'ASi. Les terres agricoles sont une source de poussière mondiale considérable, et des échantillons de poussière provenant de terres arables ont montré dans des expériences de formation de nuages une activité de nucléation de la glace plusieurs fois plus élevée que la poussière minérale pure. Ici, la taille des particules dans les fractions de matières particulaires (PM) est importante, car elles peuvent parcourir de longues distances et atteindre de hautes altitudes dans l'atmosphère. Sur cette base, la question de recherche était de savoir si les phytolithes pouvaient être détectés dans les échantillons de particules provenant d'événements d'érosion éolienne, quelles sont les principales tailles de particules des phytolithes et si une quantification initiale était possible. Les mesures des concentrations de particules ont été effectuées sur un champ de mesure de l'érosion éolienne dans la province de La Pampa, en Argentine. Les particules ont été échantillonnées lors de cinq événements d'érosion avec des moniteurs de poussière environnementaux (EDM). Après comptage et classification de toutes les particules de diamètres compris entre 0,3 et 32 µm dans les EDM, elles sont collectées sur des filtres. Les filtres ont été analysés par microscopie électronique à balayage et analyse par rayons X à dispersion d'énergie (SEM-EDX) pour étudier la composition et les origines possibles d'une ou de plusieurs particules. Les analyses ont montré que jusqu'à 8,3% étaient des phytolithes dans la poussière émise et jusqu'à 25% d'origine organique. Les particules d'origine organique se trouvent principalement dans la fraction de poussière grossière, tandis que les phytolithes sont principalement transportés dans les fractions de poussière plus fines. Étant donné que les phytolithes sont à la fois une source importante de Si en tant que nutriment végétal et qu'ils sont également impliqués dans la fixation du C dans le sol, leurs pertes de terres arables par les émissions de poussières devraient être prises en compte et son influence spécifique sur les processus atmosphériques devrait être étudiée en détail à l'avenir.Translated Description (Spanish)
El silicio (Si) se considera un elemento beneficioso en la nutrición de las plantas, pero su importancia en los ecosistemas va mucho más allá. En los suelos se encuentran diversas formas de silicio, de las cuales la piscina fitogénica juega un papel decisivo debido a su buena disponibilidad. Este Si regresa al suelo a través de la descomposición de los residuos vegetales, donde luego participan en el ciclo posterior como sílice amorfa biogénica (bASi) o los llamados fitolitos. Estos tienen una alta afinidad por el agua, por lo que la capacidad de retención de agua y la disponibilidad de agua de los suelos se pueden aumentar incluso en pequeñas cantidades de ASi. Las tierras agrícolas son una fuente de polvo global considerable, y las muestras de polvo de tierras cultivables han demostrado en experimentos de formación de nubes una actividad de nucleación de hielo varias veces mayor que el polvo mineral puro. Aquí, los tamaños de partícula en las fracciones de materia particulada (PM) son importantes, ya que pueden viajar largas distancias y alcanzar grandes altitudes en la atmósfera. En base a esto, la pregunta de investigación fue si se podían detectar fitolitos en muestras de PM de eventos de erosión eólica, cuáles son los principales tamaños de partícula de los fitolitos y si era posible una cuantificación inicial. Las mediciones de las concentraciones de PM se realizaron en un campo de medición de erosión eólica en la provincia de La Pampa, Argentina. Las PM se muestrearon durante cinco eventos de erosión con monitores de polvo ambiental (EDM). Después de contar y clasificar todas las partículas con diámetros entre 0.3 y 32 µm en los EDM, se recolectan en filtros. Los filtros se analizaron mediante microscopía electrónica de barrido y análisis de rayos X dispersivos de energía (SEM-EDX) para investigar partículas individuales o conjuntos de partículas con respecto a la composición y los posibles orígenes. Los análisis mostraron hasta un 8,3 por ciento de fitolitos en el polvo emitido y hasta un 25 por ciento de origen orgánico. Las partículas de origen orgánico se encuentran principalmente en la fracción de polvo grueso, mientras que los fitolitos se transportan predominantemente en las fracciones de polvo más finas. Dado que los fitolitos son una fuente importante de Si como nutriente de las plantas y también están involucrados en la fijación del C del suelo, se deben considerar sus pérdidas de tierras cultivables a través de las emisiones de polvo y se debe estudiar en detalle su influencia específica en los procesos atmosféricos en el futuro.Files
pdf.pdf
Files
(3.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:bd68cf7393e001b6c58779a2fff0046d
|
3.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الحصى النباتية في الجسيمات المنبعثة من التعرية الريحية على الأراضي الصالحة للزراعة في لا بامبا، الأرجنتين
- Translated title (French)
- Phytolithes dans les particules libérées par l'érosion éolienne sur les terres arables à La Pampa, Argentine
- Translated title (Spanish)
- Fitolitos en partículas liberadas por la erosión eólica en tierras cultivables en La Pampa, Argentina
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4303021181
- DOI
- 10.3389/fenvs.2022.969898
References
- https://openalex.org/W1964928136
- https://openalex.org/W1972633098
- https://openalex.org/W1973965523
- https://openalex.org/W1977976260
- https://openalex.org/W1981098264
- https://openalex.org/W1985402739
- https://openalex.org/W1997071220
- https://openalex.org/W2010973453
- https://openalex.org/W2016758584
- https://openalex.org/W2017152470
- https://openalex.org/W2024480381
- https://openalex.org/W2029666074
- https://openalex.org/W2034251908
- https://openalex.org/W2035265108
- https://openalex.org/W2050956115
- https://openalex.org/W2056358767
- https://openalex.org/W2056890576
- https://openalex.org/W2060970323
- https://openalex.org/W2080621535
- https://openalex.org/W2088025674
- https://openalex.org/W2090224390
- https://openalex.org/W2095979574
- https://openalex.org/W2115373142
- https://openalex.org/W2122295209
- https://openalex.org/W2124104076
- https://openalex.org/W2165198776
- https://openalex.org/W2543460200
- https://openalex.org/W2609239037
- https://openalex.org/W2740741365
- https://openalex.org/W2793438053
- https://openalex.org/W2964059016
- https://openalex.org/W2971908248
- https://openalex.org/W2985318829
- https://openalex.org/W3038856513
- https://openalex.org/W3111838807
- https://openalex.org/W3119437759
- https://openalex.org/W3128089747
- https://openalex.org/W3204996740
- https://openalex.org/W4221042483
- https://openalex.org/W4235981116
- https://openalex.org/W4247226687
- https://openalex.org/W4254393691
- https://openalex.org/W4285719527
- https://openalex.org/W4287835198