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Plant lignin and nitrogen contents control carbon dioxide production and nitrogen mineralization in soils incubated with Bt and non-Bt corn residues

Yanni, S.F., Whalen, J.K., Simpson, M.J., et Janzen, H.H. (2010). « Plant lignin and nitrogen contents control carbon dioxide production and nitrogen mineralization in soils incubated with Bt and non-Bt corn residues. », Soil Biology & Biochemistry, 43(1), p. 63-69. doi : 10.1016/j.soilbio.2010.09.012  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Le maïs Bt (Bacillus thuringiensis) est réputé produire des résidus plus riches en lignine, donc probablement plus résistants à la décomposition, que le maïs non Bt (NBt). Comme le gène Bt est exprimé sélectivement dans les tissus caulinaires et foliaires, il pourrait avoir une incidence sur la distribution de la lignine dans la plante de maïs, laquelle contient naturellement plus de lignine dans les racines que dans la tige ou les feuilles. Nous avons voulu évaluer l’effet de la partie de la plante, du gène Bt et de la teneur en lignine sur la vitesse de décomposition des résidus. À cette fin, nous avons moulu finement des racines, des tiges et des feuilles d’isolignées de maïs Bt et de maïs NBt enrichies de 13C et de 15N puis les avons mélangées séparément avec de la terre et avons mis les mélanges à incuber à 20 °C durant 36 semaines. Afin de déterminer l’effet d’une teneur élevée en lignine sur la vitesse de décomposition, nous avons ajouté à la moitié des échantillons de la lignine de source commerciale (Indulin). Nous avons mesuré la production de CO2 chaque semaine et mesuré régulièrement la minéralisation de l’azote. Nous avons également évalué le degré de dégradation de la lignine après une semaine et après 36 semaines, d’après le rapport acide/aldéhyde (Ad/Al) des phénols de la lignine des séries vanillyl et syringyl. La production de CO2 et la minéralisation de N étaient plus faibles dans les mélanges terre-racines que dans les mélanges terre-tiges ou terre feuilles. La modification génétique associée à la résistance au Bt a causé une augmentation de la production de CO2 chez les mélanges terre-tiges (P < 0,05) et une réduction de la minéralisation de N chez les mélanges terre-racines. La présence de 13C et de 15N a également permis de constater une plus grande quantité résiduelle de C et de N dans les mélanges terre-tiges de maïs NBt. Après 36 semaines, les mélanges terre-feuilles et terre-tiges auxquels avait été ajoutée de la lignine de source exogène (Indulin) présentaient un rapport Ad/Al moins élevé et étaient moins dégradés que ceux n’ayant reçu aucun apport de lignine exogène. On peut donc affirmer que les teneurs en lignine et en azote des plantes sont de bons prédicteurs du potentiel de production de CO2 et de minéralisation de N. Les racines du maïs se sont décomposées plus lentement que les parties aériennes de la plante, ce qui montre l’importance de résidus de racines pour le maintien de la teneur en matière organique du sol.

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