La culture à haute fréquence de légumineuses modifie la teneur en azote du sol et le microbiome bactérien de la rhizosphère dans les systèmes de rotation de 4 ans dans les prairies semi-arides

© 2018. L’inclusion de légumineuses dans les systèmes de culture du blé dans les régions semi-arides pourrait être une stratégie pour intensifier durablement la production agricole. Cependant, on ne connaît pas l’effet d’une augmentation de la fréquence des légumineuses sur les communautés bactériennes du sol. Nous avons vérifié l’hypothèse selon laquelle l’augmentation de la fréquence des cultures de pois, de lentilles et de pois chiches dans les systèmes de rotation des cultures sur 4 ans entraînerait des changements correspondants dans les communautés bactériennes du sol. Le premier cycle d’une expérience sur le terrain a eu lieu en 2010-2013 et le deuxième, en 2011-2014. Nous avons procédé au pyroséquençage des amplicons de l’ADNr 16S pour examiner les communautés bactériennes de la rhizosphère après la troisième année (phase 3) des rotations et les communautés bactériennes des racines au cours de la quatrième année (phase 4), alors que toutes les rotations étaient ensemencées de blé. Nous avons constaté que trois années consécutives de culture de légumineuses avaient modifié la structure des communautés bactériennes de la rhizosphère et augmenté leur diversité. Les changements dans la composition des communautés ont entraîné des changements dans onze groupes de voies KEGG, y compris une augmentation du métabolisme de l’azote et un déplacement de la production de métabolites secondaires vers une production élevée d’alcaloïdes azotés dans les systèmes de rotation à fréquence élevée de légumineuses. L'espèce de légumineuses a eu peu d’effet sur les communautés bactériennes, l’effet étant plutôt lié à la teneur en azote minéral du sol, qui augmentait avec la fréquence des légumineuses. La fréquence élevée des légumineuses dans la rotation a réduit la diversité bactérienne dans les racines du blé au cours de la quatrième année des rotations. La seule unité taxonomique opérationnelle (UTO)associée aux racines du blé qui était positivement associée au rendement du blé était le genre Rhizobium. Une des deux UTO dominantes qui étaient associées négativement avec le rendement du blé était typique des systèmes de rotation comprenant une fréquence de légumineuses de ≤ 1 à la phase 4, le rendement grainier était associé à la teneur en azote minéral du sol. L’inclusion d’azote dans l’agroécosystème par la fixation biologique de l’azote semble être une partie importante de l’effet bénéfique de l’inclusion des légumineuses dans les rotations pour la culture du blé. L’effet de la fréquence des légumineuses sur la structure et la fonction des communautés de rhizobactéries de même que sur le blé est atténué par la sécheresse dans les prairies semi-arides.