Réactions d’une tourbière de montagne à l’augmentation de la température : Étude en microcosmes des émissions de gaz à effet de serre et de la dynamique des communautés microbiennes
Citation
Wang, X., Siciliano, S., Helgason, B., Bedard-Haughn, A. (2017). Responses of a mountain peatland to increasing temperature: A microcosm study of greenhouse gas emissions and microbial community dynamics. Soil Biology & Biochemistry, [online] 110 22-33. http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2017.02.013
Résumé en langage clair
Les tourbières des montagnes Rocheuses stockent de grandes quantités de carbone qui pourraient être relâchées dans l’atmosphère en raison du changement climatique. L’oxyde nitreux et le méthane sont d’autres gaz à effet de serre (GES) importants qui peuvent être émis par les tourbières. Or, comme les sols des tourbières ne se forment pas tous dans les mêmes conditions, ils se comportent différemment les uns des autres. Les bactéries qui vivent dans les tourbières émettent des GES. Ce sont les réactions des différents types de bactéries et des autres organismes du sol qui détermineront comment les sols réagiront aux nouvelles conditions environnementales créées par le changement climatique. Dans cette étude, nous avons exposé des sols de tourbières des Rocheuses à des températures élevées et à des conditions de nappe phréatique abaissée.
Nous avons mesuré les émissions de GES et les réactions des bactéries dans ces conditions environnementales simulant celles qui pourraient résulter du changement climatique. L’augmentation de la température a plus stimulé les émissions des GES CO2, N2O et CH4 que l’abaissement de la nappe phréatique. La tourbe renfermant des lentilles minérales a généralement produit moins de GES, notamment à la température élevée, peut être en raison d’un changement de la structure de la communauté microbienne dans la partie non minérale de la tourbe. L’étude aide à comprendre, à modéliser et à prévoir comment les tourbières du Canada réagiront aux changements climatiques.
Résumé
© 2017 Elsevier Ltd. Les tourbières de montagne présentent souvent des horizons minéraux dans ou sous la tourbe, ce qui influe sur la qualité du substrat et les propriétés du sol dans la tourbe enfouie. Or, leur rôle dans la production de gaz à effet de serre (GES) et dans les réactions des GES aux changements de température et de la nappe phréatique est inconnu. Nous avons mené une expérience de laboratoire en microcosmes pour évaluer les effets des changements de température et de la nappe phréatique sur deux profils de tourbe (avec et sans sédiments minéraux) sur les émissions et concentrations de GES et la structure de la communauté microbienne. Nous avons incubé deux types de sol (tourbe de carex/sédiments minéraux/calcaires [TMC] et tourbe de carex/ tourbe de mousse [TT]) pendant 28 jours en les soumettant à quatre traitements de température/nappe phréatique : 15 °C/-15 cm, 25 °C/-15 cm, 15 °C/-40 cm, et 25 °C/-40 cm. Nous avons mesuré les émissions de GES à la surface et les concentrations de GES à quatre profondeurs (surface, au-dessus de la nappe phréatique, sous la nappe phréatique et au-dessus du contact avec les minéraux). Les résultats montrent que l’augmentation de la température a eu l’effet le plus important sur les émissions globales de GES. La température élevée a augmenté les émissions de GES (de 28 % pour le CO2, de 133 % pour le CH4 et de 178 % pour le N2O) et les concentrations à la surface et en profondeur (de 32 à 83 % pour le CO2, de 200 à 1600 % pour le CH4 et de -61 à 230 % pour le N2O) dans la plupart des échantillons. Par contre, l’abaissement de la nappe phréatique n’a réduit que les émissions de CH4. Le type de sol a également eu un effet significatif sur les émissions et concentrations de GES : les concentrations de CO2 et de N2O dans la tourbe enfouie étaient plus élevés dans le sol TT que dans le sol TMC. De plus, il y avait un effet d’interaction de la température et du type de sol sur le N2O : la température élevée a davantage augmenté les concentrations de N2O au-dessus et au-dessous de la nappe phréatique dans le sol TT. Pour comprendre comment la température influe sur les GES, en particulier sur la production de N2O, nous avons défait des carottes incubées à 25 °C/15 cm et des carottes non incubées pour mesurer l’énergie d’activation enzymatique (EAE) apparente et la structure de la communauté bactérienne au-dessus et au-dessous de la nappe phréatique. L’EAE était plus élevée et l’abondance relative des copiotrophes était plus faible dans le sol TMC que dans le sol TT, parce que le sol TMC contenait moins de C labile. Le traitement de température élevée a également modifié la structure (par classe) de la communauté microbienne dans dans le sol TT, mais pas dans le sol TMC.