Lien entre les changements dans la couverture de neige et l’abondance et l’expression des gènes fonctionnels du cycle de l’azote chez les microorganismes dans les sols agricoles
Citation
Brin, L.D., Goyer, C., Zebarth, B.J., Burton, D.L., Chantigny, M.H. (2019). Linking changes in snow cover with microbial nitrogen cycling functional gene abundance and expression in agricultural soil. FEMS Microbiology Ecology, [online] 95(7), http://dx.doi.org/10.1093/femsec/fiz073
Résumé en langage clair
Les champs agricoles produisent une grande quantité d’oxyde nitreux (N2O), un gaz à effet de serre, particulièrement lors du dégel printanier. Dans l’est du Canada, on prévoit que les changements climatiques se traduiront par des températures hivernales plus chaudes qui pourraient avoir une incidence sur l’épaisseur de la neige. La diminution de la quantité de neige pourrait modifier la température et l’humidité du sol, ce qui pourrait avoir des conséquences sur les microorganismes dénitrificateurs et nitrificateurs dans le sol, qui interviennent dans le cycle de l’azote et les émissions de N2O. L’objectif de cette étude était de voir comment l’enlèvement de la neige, l’accumulation passive de neige (clôture à neige) et la neige ambiante influent sur l’abondance et l’activité des communautés de dénitrificateurs et de nitrificateurs dans un champ de pommes de terre pendant deux hivers. Au cours du premier hiver, les plus fortes émissions de N2O ont été observées dans les parcelles de déneigement, même si l’abondance des communautés microbiennes n’a pas varié. Nous avons toutefois observé des changements dans l’abondance de certains groupes de dénitrificateurs et de nitrificateurs dans l’accumulation passive de neige. Au cours du deuxième hiver, les émissions les plus importantes de N2O lors du dégel printanier ainsi que les plus grandes quantités de dénitrificateurs et de nitrificateurs ont été observées dans le traitement de la neige ambiante, ce qui laisse supposer un lien entre les communautés microbiennes du sol et le cycle de l’azote. L’activité des communautés de dénitrificateurs et de nitrificateurs n’a pas été modifiée par l’épaisseur de la neige, mais elle était maximale dans les conditions les plus chaudes, ce qui indique que l’activité microbienne est favorisée par le gel-dégel et les conditions estivales. Dans l’ensemble, les changements dans l’épaisseur de la neige ont influé sur l’abondance des communautés de dénitrificateurs et de nitrificateurs, mais pas sur leur activité. Il semble donc que l’abondance des dénitrificateurs et des nitrificateurs joue un rôle plus important dans les émissions de N2O au moment du dégel printanier qu’on ne le croyait auparavant.
Résumé
© 2019, Sa Majesté la Reine du chef du Canada, représentée par la ministre de l’Agriculture et de l’Agroalimentaire du Canada. Dans l’est du Canada, le réchauffement et l’augmentation des précipitations liés aux changements climatiques pourraient modifier la couverture de neige en hiver, ce qui pourrait avoir des conséquences sur les conditions du sol, le cycle de l’azote (N) et les microorganismes. Nous avons procédé à une étude au champ de 2 ans pour déterminer l’effet du déneigement, de l’accumulation de neige et de la neige ambiante dans un système de culture pomme de terre-orge sur l’abondance et l’expression des gènes de dénitrification (nirS, nirK, nosZ) et de nitrification (amoA, des archées oxydant l'ammonium [AOA] et des bactéries oxydant l'ammonium [BOA]). Nous avons comparé l’abondance et l’expression des gènes de dénitrification et de nitrification à la production de N2O, à son accumulation dans le sol et dans l’atmosphère et aux flux de surface. Au cours du premier hiver, le gène nirK était le moins abondant, tandis que les gènes AOB étaient les plus abondants dans les traitements d’accumulation de neige. Au cours du deuxième hiver, les plus fortes abondances ont été observées dans le traitement des neiges ambiantes, où l’accumulation de N2O et les flux de dégel printanier étaient les plus élevés, suggérant un lien entre les populations microbiennes et le fonctionnement biogéochimique. Les effets du traitement sur l’expression génique étaient limités, mais les plus fortes expressions d’AOA, d’AOB et de nosZ ont été mesurées près de 0 °C et au-dessus de 15 °C, ce qui indique que l’activité est favorisée par les conditions de gel-dégel et les températures estivales. Dans l’ensemble, les effets de la variation de l’épaisseur de la neige sur l’abondance des gènes de dénitrification et de nitrification n’étaient pas uniquement dus au changement de la température du sol, mais aussi à son humidité et/ou aux interactions entre ces paramètres.