The priming effect generated by stoichiometric decomposition and nutrient mining in cultivated tropical soils: actors and drivers.

 Kanto Razanamalala, Rota Andrea Fanomenzana, Tantely Razafimbelo, Tiphaine Chevallier, Jean Trap, Eric Blanchart, Laetitia Bernard.

Organisation de l'étude

Cette étude a été réalisée en laboratoire et est basée sur une incubation de 3 sols issus de parcelles cultivées (région d’ITASY, 30km d'Antananarivo), de physicochimie différente (teneur en MO, en NH4+ et en PO43-). Ces sols ont été prélevés à différents niveaux d'une toposéquence, et étaient caractérisés par des couleurs différentes (noir, rouge et jaune). Nous avons amendé ces sols avec 3 qualités de MOF différentes (glucose, paille de riz et paille de blé) afin d’identifier l’effet de leurs qualités sur l’intensité et les différents processus de génération du PE.

 

Analyses

Sur les sols prélevés nous avons mesuré la densité apparente, l'humidité, le pH, la texture, le contenu en C organique, en nutriments disponibles (NH4 et NO3 et PO4). Nous avons prédit la minéralogie (kaolinite, Gibbsite, Al_cbd...) par NIRS. Nous avons également réalisé un fractionnement granulométrique de la matière organique. Enfin nous avons extrait les ADN, et analysé la composition des communautés bactériennes par pyroséquençage. 

Les sols ont ensuite été mis en incubation avec ou sans un apport de glucose, paille de blé ou paille de riz enrichi 13C, sous forme de poudre. Le CO2 et le 13CO2, ont été mesurés à 7 et 42 jours ainsi que le NH4, NO3 et PO4 et les analyses moléculaires. A ces deux temps d'incubation, ont pu être calculés la respiration basale (BR), la minéralisation de la paille (SM) et le Priming Effect (PE). Par différence avec le contrôle sans apports nous avons calculé les Delta-nutriments et les Delta-Phyla.

Caractérisation des sols

Priming Effect

Delta-phyla

Variance partitioning, at each incubation time, of substrate mineralization and Priming Effect between the Delta-bacterial phylogenetic groups (phyla and Proteobacteria subgroups) positively correlated (Pearson correlation) to each of both previously cited activities. “Delta” means the difference between the relative gene abundance of each phylogenetic group in the amended treatment compared to the control one. A: Glucose amended treatment; B: Rice residue amended treatment; C: Wheat residue amended treatment.

Conceptual scheme of the driving mechanisms of mineralization adapted from Chen et al. (2014). HMWC and LMWC represent High and Low molecular weight compounds of Fresh organic matter. The microbial compartment is divided into 3 functional groups (Opportunists, Decomposers, Miners) and filled with associated phylogenetic groups. Plain arrows represent PE C fluxes transiting by the microbial Opportunist and Decomposer funnels; dashed arrows represent the PE generated by microbial nutrient mining.

Ces résultats sont issus du stage d'ingeniera de Andrea Fanomenzana et de la thèse de Kanto Razanamalala et ont été publié dans Applied Soil Ecology

Razanamalala K., Fanomenzana R.A., Razafimbelo T., Trap J., Blanchart E. & Bernard L. 2018. The priming effect generated by stoichiometric decomposition and nutrient mining in cultivated tropical soils: actors and drivers.Applied Soil Ecology. 126:21-33.