Publications du Service canadien des forêts

Distinct fungal and bacterial δ¹³C signatures as potential drivers of increasing δ¹³C of soil organic matter with depth. 2015. Kohl, L.; Laganière, J.; Edwards, K.A.; Billings, S.A.; Morrill, P.L.; van Biesen, G.; Ziegler, S.E. Biogeochemistry 124: 13-26.

Année : 2015

Disponible au : Centre de foresterie de l'Atlantique

Numéro de catalogue : 36305

La langue : Anglais

Disponibilité : PDF (télécharger)

Disponible sur le site Web de la revue ou du journal. †
DOI : 10.1007/s10533-015-0107-2

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Résumé

La biomasse microbienne du sol constitue une source importante de carbone organique du sol (COS), et l’on croit que l’enrichissement en ¹³C durant la décomposition du COS est attribuable à la proportion croissante du COS d’origine microbienne. Or, on en sait peu sur les variations du δ¹³C de la biomasse microbienne du sol dans le temps et l’espace ou en fonction de la composition de la communauté microbienne. Le δ¹³C des microorganismes du sol peut varier en raison de la variation des substrats qu’ils utilisent et de la variation de la façon dont les différents microorganismes synthétisent leur biomasse. La compréhension de ces variations du δ¹³C des microorganismes du sol permettrait de mieux interpréter les valeurs δ¹³C du COS. Dans cette étude, nous avons mesuré les variations des δ¹³C de certains acides gras phospholipidiques (ACPL) dans des sols podzoliques de forêts boréales mésiques dans lesquels le rapport biomasse fongique/biomasse bactérienne (F/B) diminue rapidement avec la profondeur. En comparant les valeurs δ¹³C des AGPL propres aux champignons ou aux bactéries et celles des AGPL communs aux deux groupes de microbes, nous avons vérifié l’hypothèse selon laquelle l’enrichissement en ¹³C de la biomasse bactérienne par rapport à la biomasse fongique constitue un mécanisme expliquant que le δ¹³C du sol augmente avec la profondeur. En effet, nous montrons que les AGPL provenant des champignons (δ¹³C de −40,1 à −30,6 ‰) étaient toujours plus appauvris en ¹³C que ceux provenant des bactéries (δ¹³C de −31,1 à −24,6 ‰), mais que, contrairement au δ¹³C du COS, les valeurs δ¹³C des AGPL provenant de chacun des deux groupes de microorganismes ne variaient pas significativement avec la profondeur. Par contre, le δ¹³C des AGPL produits à la fois par les champignons et les bactéries, lequel représente le δ¹³C de l’ensemble de la biomasse microbienne du sol, augmentait rapidement avec la profondeur (hausse de 7,6–8,4 ‰), en corrélation négative (R² > 0,88) avec le rapport biomasse fongique/(biomasse fongique + biomasse bactérienne). La forte hausse du δ¹³C des AGPL communs ne peut s’expliquer par la seule hausse du δ¹³C de la biomasse fongique ou bactérienne puisque les δ¹³C des AGPL indicatifs de ces groupes n’ont pas varié avec la profondeur. Les données montrent plutôt que la hausse du δ¹³C de la biomasse du sol avec la profondeur est attribuable à un changement dans la proportion de la biomasse bactérienne par rapport à la biomasse fongique. Ainsi, l’accroissement de cette proportion avec la profondeur constituerait un important mécanisme par lequel le COS s’enrichit en ¹³C avec la profondeur, en raison des apports de « nécromasse » au COS.

Résumé en langage clair et simple

Les chercheurs s’emploient à trouver de meilleurs moyens pour comprendre comment les matières organiques du sol, qui comprennent divers composés carbonés, se modifient en se décomposant pour passer de la litière fraîche à des mélanges hautement transformés dans les sols plus profonds et mieux développés. Un moyen consiste à suivre l’évolution des proportions des diverses formes, ou isotopes, du carbone. Par exemple, la quantité de l’isotope ¹³C augmente par rapport à celle de l’isotope ¹²C à mesure que les microorganismes (bactéries et champignons) transforment le sol. Ainsi, une plus grande proportion de ¹³C dans le sol révèle une plus grande activité microbienne. Le présent document est le produit d’une collaboration de scientifiques du milieu universitaire et du gouvernement qui étudient divers aspects des forêts boréales mésiques de l’Est (transect latitudinal de l’écosystème boréal de Terre-Neuve-et-Labrador ou T.-N.-L. – TLEB). La principale constatation est que la proportion de ¹³C et de ¹²C dans les matières organiques du sol témoigne non seulement de l’activité microbienne en général, mais aussi de la proportion des champignons et des bactéries qui transforment les matières organiques; autrement dit, la transformation fongique et la transformation bactérienne laissent des traces légèrement différentes dans le sol. Savoir cela peut aider à mieux comprendre les différences observées parmi les sols en fonction du temps et de l’espace et par suite de diverses perturbations.