Effects of nitrogen deposition rates and frequencies on the abundance of soil nitrogen-related functional genes in temperate grassland of northern China.

Ning, Q., Gu, Q., Shen, J., Lv, X., Yang, J., Zhang, X., He, J., Huang, J., Wang, H., Xu, Z., et Han, X. (2015). « Effects of nitrogen deposition rates and frequencies on the abundance of soil nitrogen-related functional genes in temperate grassland of northern China. », Journal of Soils and Sediments, 15(3), p. 694-704. doi : 10.1007/s11368-015-1061-2  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Objet : Les processus microbiens intervenant dans le cycle de l’azote (N) revêtent une grande importance pour ce qui est de l’augmentation des dépôts de N. L’abondance des gènes fonctionnels liés à l’azote peut être très sensible aux dépôts de N et est couramment utilisée pour représenter les taux de transformation du N. Cependant, la simulation empirique des dépôts de N a été effectuée exclusivement à l’aide d’apports importants et peu fréquents de fertilisation azotée, ce qui pourrait avoir produit des effets bien différents sur les gènes fonctionnels liés à l’azote. En conséquence, il est nécessaire de mener des expériences reposant sur des apports petits et fréquents de N, se rapprochant des dépôts naturels. Matériel et méthodes : Des traitements comprenant des taux indépendants d’apport de N (0, 5, 10, 15, 20 et 50 g N m-2 an-1) et deux fréquences de fertilisation (fertilisation classique 2 fois par année sous forme d’apports de N importants et peu fréquents (2 N), et fertilisation 12 fois par année simulant des dépôts petits et fréquents (12 N), respectivement) ont été appliqués dans le cadre d’une expérience de culture à long terme menée dans une prairie semi-aride du nord de la Chine. Une analyse de quantification par PCR en temps réel a été effectuée pour les gènes fonctionnels liés à l’azote, dont les suivants : nifH pour la fixation du N, chiA pour la minéralisation du N, amoA archéal (AOA) et bactérien (BOA) pour la nitrification, ainsi que narG, nirS, nirK et nosZ pour la dénitrification. Résultats et analyse : L’abondance des gènes fonctionnels liés à l’azote s’est avérée nettement sensible aux différents taux d’apport de N. L’abondance des gènes nifH, amoA-AOA, nirS et nosZ a augmenté en raison de la disponibilité accrue du N associée aux taux d’apport de N faibles, mais a été inhibée par la toxicité des sels et l’acidification associées aux taux d’apport de N élevés. Les grandes variations de l’abondance des gènes chiA et amoA-BOA a mis en lumière leur grande sensibilité à l’apport de N. L’abondance des gènes amoA-BOA s’est avérée plus sensible à l’apport de N que l’abondance des gènes amoA-AOA, mais les gènes amoA-AOA dominaient en nombres absolus et ils étaient prédominants pour ce qui est de l’oxydation de l’ammoniac dans différentes conditions. La fréquence de fertilisation 2 N a entraîné une baisse notable de l’abondance des gènes nifH, nirS et nosZ en raison de la suppression accrue de l’acidification et de la toxicité des sels, ainsi qu’une hausse notable de l’abondance des gènes amoA-BOA, due à la disponibilité accrue du N associée à cette fréquence de fertilisation. Conclusions : L’abondance des gènes fonctionnels liés à l’azote s’est avérée nettement sensible aux différents taux d’apport de N, ce qui indique que les processus intervenant dans le cycle du N ont été modifiés par les taux d’apport de N. La différence des effets produits par les deux fréquences d’apport de N sur l’abondance des gènes fonctionnels liés à l’azote montre qu’une fertilisation azotée classique sous forme d’apports de N importants et peu fréquents ne peut simuler le dépôt de N, et qu’il faudrait plutôt utiliser des apports de N petits et fréquents pour prédire les effets des dépôts de N sur les groupes de microorganismes fonctionnels et la transformation du N.

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