Bulk soil bacterial community structure and function respond to long-term organic and conventional agricultural management

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From: Canadian Journal of Microbiology(Vol. 64, Issue 12)
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 8,733 words
Lexile Measure: 1500L

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Abstract :

Understanding how soil microbiomes respond to management is essential to maximizing soil health. We contrasted microbiomes in bulk soil under long-term organic and conventional management in a grain production setting. Management category significantly impacted the relative abundances of 17% of the most abundant taxa. Both conventional and organic management favored particular taxa, but these effects were not reflected in summary richness and diversity indices. Management systems also lead to differences in soil edaphic properties, including pH and nutrient status; this may have been the mechanism by which change in the prokaryote community was enacted. Community change between years of sampling was less pronounced, with only 6 taxa differentially abundant among years. Management category also impacted the abundance of functional genes related to the production and consumption of greenhouse gases. Particulate methane monooxygenase genes were more frequent in soil under organic management, while soluble methane monooxygenase genes were more frequent in soil under conventional management in 1 of 2 years. Nitrous oxide reductase genes were significantly less abundant in soils under second-year alfalfa than in soils under corn. This work highlights the ability of agricultural management to enact broad rearrangements to the structure of bulk soil bacterial communities. Key words: soil microbiome, amplicon sequencing, crop rotation, organic agriculture. Il est essentiel de comprendre comment le microbiome des sols repond au mode de culture afin de maximiser la sante de ces sols. Les auteurs ont compare les microbiomes de sols en vrac soumis a une culture biologique ou conventionnelle a long terme dans une exploitation agricole cerealiere. Le type de culture avait un impact significatif sur l'abondance relative de 17 % des taxons les plus abondants. La culture conventionnelle comme la culture biologique favorisaient des taxons en particulier, mais ces effets ne se refletaient pas sur le plan des indices de richesse et de diversite. Le type de culture modifiait aussi les proprietes edaphiques du sol, dont le pH et l'etat nutritif; il pourrait s'agir d'un mecanisme par lequel les changements dans la communaute des procaryotes sont provoques. Les changements au sein de la communaute en fonction de l'annee d'echantillonnage etaient moins prononces, l'abondance differentielle de 6 taxons seulement etant affectee au cours des annees. Le type de culture avait aussi un impact sur l'abondance de genes fonctionnels lies a la production et a la consommation des gaz a effet de serre. Des genes codant la methane monooxygenase particulaire etaient plus frequents dans le sol traite de facon biologique, alors que les genes codant la methane monooxygenase soluble etaient plus frequents dans le sol traite de maniere conventionnelle pendant une annee sur deux. Les genes codant la reductase d'acide nitreux etaient significativement moins abondants dans les sols cultives pour une deuxieme annee avec de la luzerne comparativement a des sols cultives avec du mais. Ce travail met en lumiere la capacite des pratiques agricoles de provoquer d'importants changements dans la structure des communautes bacteriennes des sols en vrac. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : microbiome du sol, sequencage d'amplicons, rotation des cultures, agriculture biologique.

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Gale Document Number: GALE|A563683315