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En modifiant le pH du sol, la fertilisation influe sur la structure des communautés bactériennes

Zhang, Y., Shen, H., He, X., Thomas, B.W., Lupwayi, N.Z., Hao, X., Thomas, M.C., Shi, X. (2017). Fertilization shapes bacterial community structure by alteration of soil pH, 8(JUL), http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2017.01325

Résumé

© Zhang, Shen, He, Thomas, Lupwayi, Hao, Thomas et Shi, 2017. L'épandage d'engrais chimique ou de fumier peut influer directement sur les microorganismes du sol en leur fournissant des éléments nutritifs, et indirectement, en modifiant le pH du sol. Toutefois, on ne sait toujours pas avec certitude quel effet influe le plus sur la structure de la communauté microbienne. Nous avons déterminé la diversité bactérienne et la structure des communautés bactériennes du sol en pyroséquençant les régions V1-V3 des gènes de l'ARNr 16S après 7 ans (2007-2014) d'application d'engrais chimiques à base d'azote, de phosphore et de potassium (NPK), de fumier composté ou d’une combinaison des deux à un sol (régosol eutrique) acide (pH 5,8), presque neutre (pH 6,8) ou alcalin (pH 8,4) dans une rotation maïs-légumes dans le sud-ouest de la Chine. Dans les sols alcalins, les sources d’éléments nutritifs n'ont pas influé sur la richesse en unités taxinomiques opérationnelles (UTO) bactériennes ni sur l'indice de diversité de Shannon, malgré des teneurs plus élevées en N, en P, en K et en carbone organique disponibles plus élevée que dans les sols non fertilisés. Par contre, la richesse en UTO bactériennes et l'indice de diversité de Shannon étaient significativement plus faibles dans les sols acides et presque neutres amendés avec des engrais chimiques NPK que dans ceux amendés avec du fumier ou une combinaison des deux, ce qui correspondait aux changements de pH du sol. L'analyse de la variance multivariée avec tests par permutations a montré que la structure des communautés bactériennes était significativement différente dans ces trois sols, mais l’analyse en coordonnées principales des profils d’ordination indique que l'effet est moins distinct parmi les sources d’éléments nutritifs dans les sols alcalins que dans les sols acides et quasi-neutres. L'analyse de redondance en fonction de la distance a montré que la structure des communautés bactériennes variait de façon significative avec le pH dans les sols acides et presque neutres, mais pas dans les sols alcalins, où la structure des communautés bactériennes ne dépend pas des propriétés chimiques du sol. L'abondance relative (%) de la plupart des phyla bactériens était plus élevée dans les sols presque neutres que dans les sols acides ou alcalins. Les phyla prédominants étaient les suivants : protéobactéries (24,6 %), actinobactéries (19,7 %), Chloroflexi (15,3 %) et acidobactéries (12,6 %); les phyla à fréquence moyenne étaient : Bacteroidetes (5,3 %), planctomycètes (4,8 %), Gemmatimonadetes (4,5 %), Firmicutes (3,4 %), cyanobactéries (2,1 %), Nitrospirae (1,8 %) et la division candidate TM7 (1,0 %); les phyla les moins abondants étaient : Verrucomicrobia (0,7 %), Armatimonadetes (0,6 %), la division candidate WS3 (0,4 %) et Fibrobacteres (0,3 %). En outre, les cyanobactéries et la division candidate TM7 étaient plus abondantes dans les sols acides, tandis que les Gemmatimonadetes, les Nitrospirae et la division candidate WS3 étaient plus abondants dans les sols alcalins. Nous concluons qu'après 7 ans de fertilisation, la diversité bactérienne du sol et la structure des communautés sont davantage façonnées par les changements de pH du sol que par l'effet direct de l'ajout d’éléments nutritifs.

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