Incongruous variation of denitrifying bacterial communities as soil N level rises in Canadian canola fields

La fertilisation azotée du sol stimule l’activité des espèces bactériennes présentes qui se spécialisent dans les diverses étapes des processus de dénitrification. Les différentes réponses de ces organismes dénitrifiants à la gestion de la fertilisation azotée pourraient avoir une incidence sur l’efficacité de la réduction du gaz à effet de serre N2O en N2 dans les champs cultivés. Nous avons eu recours au séquençage de nouvelle génération pour montrer comment l’augmentation de la fertilisation azotée du sol modifiait de manière différentielle la diversité et la composition des communautés de bactéries dénitrifiantes porteuses des gènes codant la nitrite réductase (nirK et nirS) et l’oxyde nitreux réductase (nosZ), dans des champs de canola cultivés au Canada selon un plan expérimental en blocs aléatoires complets. L’augmentation des concentrations d’azote dans le sol a entraîné une hausse allant jusqu’à 60 % de la proportion de gènes nirK par rapport aux gènes nirS (les deux gènes codant la nitrite réductase) dans le sol brun, et une hausse allant jusqu’à 300 % dans le sol noir, alors que ce rapport n’a pas été modifié dans le sol brun foncé. L’augmentation des concentrations d’azote dans le sol a également favorisé la diversité des bactéries porteuses du gène nirK codant la nitrite réductase (indice de Simpson, P = 0,0417 et indice de Shannon, 0,0181) et a modifié les proportions des six phylums bactériens dominants porteurs des gènes nirK, nirS et nosZ. Nous avons constaté une corrélation positive entre la concentration de cuivre (Cu) dans le sol et l’abondance du gène nirK codant une nitrite réductase dépendante du Cu, dans le sol brun (P = 0,0060, R2 = 0,48) et dans le sol brun foncé (0,0199, R2 = 0,59), mais pas dans le sol noir. Le niveau de diversité totale des communautés microbiennes dénitrifiantes a eu tendance à demeurer constant, la fertilisation azotée entraînant des changements dans la composition de ces communautés. De façon générale, nos résultats indiquent que la hausse du taux de fertilisation azotée fait augmenter le risque potentiel d’émissions d’oxyde nitreux (N2O) provenant des champs de canola en favorisant la prolifération de la communauté bactérienne produisant du N2O, plus adaptable, au détriment de la communauté bactérienne réductrice de N2O, moins adaptable.