Impact of Populus trees on the composition of organic matter and the soil microbial community in Orthic Gray Luvisols in Saskatchewan (Canada)

L’utilisation de terres agricoles pour la production de peuplier hybride (Populus spp.) en taillis à courte rotation est une pratique de plus en plus courante qui permet de stocker du carbone et de produire de la biomasse pour l’industrie de la fibre. Il est probable que ce changement d’affectation des terres ait une incidence sur la structure de la communauté microbienne du sol, notamment en raison de l’introduction d’un hôte ectomycorhizien, ainsi que sur l’apport en matière organique. La modification de ces propriétés propres à chaque culture finit par modifier la composition moléculaire de la matière organique du sol (MOS). La présente étude visait à évaluer les effets de peuplements de peuplier hybride d’âges différents poussant dans un luvisol gris orthique sur ces propriétés du sol, par rapport à une culture vivace adjacente. Le site d’essai comprenait quatre traitements : taillis de peuplier hybride (Populus deltoides × Populus petroskyana) à courte rotation de 7 et de 14 ans, forêt de peuplier faux-tremble (Populus tremuloides) de 40 ans et parcelle arable adjacente semée de luzerne (Medicago sativa). Nous avons déterminé la composition moléculaire de la MOS au moyen de la pyro-spectrométrie de masse par ionisation de champ (Py-FIMS) et de la spectroscopie synchrotronique de structure près du front d'absorption de rayons X (XANES) aux seuils K de l’azote (N). L’analyse des profils d’acides gras phospholipidiques a révélé que les concentrations des biomarqueurs de champignons étaient plus élevées dans le cas des plantations de peuplier hybride que dans celui de la culture de luzerne, mais les concentrations de biomarqueurs de bactéries ne suivaient pas cette tendance. Le rapport champignons/bactéries était plus faible dans le cas de la culture de luzerne que dans celui des peuplements de peuplier hybride. En outre, la structure globale de la communauté microbienne variait en fonction du type de végétation et de l’âge de la biomasse ligneuse. L’analyse de la chronoséquence des peuplements de peuplier par Py-FIMS a révélé que les proportions de glucides comprenant des sous-unités de pentose et d’hexose, de monomères de phénols et de lignine, d’alkylaromatiques et de peptides augmentaient de façon significative avec l’âge des peuplements, alors que les proportions de lipides, d’alcanes, d’alcènes, d’acides gras liés, de monoesters d’alkyles et d’acides gras libres diminuaient de façon significative. La stabilité thermique des stérols diminuait dans la chronoséquence, ce qui laisse croire que les plantations de peuplier ne participent pas à l’accumulation de ces composés. Les spectres XANES enregistrés aux seuils K de l’azote étaient représentatifs des différences observées dans l’ordination. La hausse des portions glucidiques indiquait que la présence des peupliers, hôtes ectomycorhiziens, avait un effet significatif sur la composition moléculaire de la MOS dans les sols arables. Nos résultats montrent que la production de biomasse ligneuse sur les terres agricoles a entraîné une modification de la structure de la communauté microbienne du sol et que cette modification était décalée par rapport à la modification de la composition chimique de la MOS. Ces modifications ont un effet sur le fonctionnement du sol et devraient être prises en compte dans le cadre des stratégies de gestion des terres, au moment de la récolte, dans les taillis à courte rotation.