Disentangling the key drivers of mountain soil microbial taxonomic diversity, composition and activity along a temperate elevational gradient
Démêler les facteurs clés de la diversité taxonomique, de la composition et de l'activité microbienne des sols de montagne le long d'un gradient d'altitude tempéré.
Résumé
Soil microbial communities are sensitive to climate change in mountain ecosystems. Along an elevational gradient (1400-2400 masl) in the French Alps, we investigated microbial community structure, global catabolic activity and catabolic diversity beneath three plant species (Vaccinium myrtillus, Juniperus communis and Picea abies), in bulk and rhizosphere soils.
Microbial taxonomic diversity in bulk soil was the same but in the rhizosphere of V. myrtillus, an increase occurred along the elevational gradient. On the other hand, microbial functional diversity did not present any change in either bulk or rhizosphere soils. The most abundant bacterial phyla detected for both bulk and rhizosphere soil were Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria and Verrucomicrobia. For fungi, dominant phyla were Ascomycota and Basidiomycota. Overall, microbial community structure depends intimately on elevation, whilst revealing a non-prominent role of plant species identity. Global catabolic activity at lower elevations, in the rhizosphere, was greater than in bulk soil, but converged in the nutrient-poor, colder soils found at higher elevations, although changes in catabolic diversity were negligible.
Results showed that soil physicochemical properties were the main drivers of microbial activity, but that vegetation created distinctive microenvironments that refined these relationships, mainly through modifications in root chemical traits.
Les communautés microbiennes du sol sont sensibles au changement climatique dans les écosystèmes de montagne. Le long d'un gradient d'altitude (1400-2400 m) dans les Alpes françaises, nous avons étudié la structure des communautés microbiennes, l'activité catabolique globale et la diversité catabolique sous trois espèces végétales (Vaccinium myrtillus, Juniperus communis et Picea abies), dans les "bulk soil" et la rhizosphère. La diversité taxonomique microbienne dans le "bulk soil" était la même mais dans la rhizosphère de V. myrtillus, une augmentation s'est produite le long du gradient d'altitude. D'autre part, la diversité fonctionnelle microbienne n'a présenté aucun changement dans les "bulk soil" ou dans la rhizosphère. Les phyla bactériens les plus abondants détectés pour le "bulk soil" et la rhizosphère étaient les Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria et Verrucomicrobia. Pour les champignons, les phyla dominants étaient Ascomycota et Basidi omycota. Dans l'ensemble, la structure de la communauté microbienne dépend étroitement de l'altitude, tout en révélant un rôle non prédominant de l'identité des espèces végétales. L'activité catabolique globale à des altitudes inférieures, dans la rhizosphère, était plus importante que dans le "bulk soil", mais convergeait dans les sols pauvres en nutriments et plus froids que l'on trouve à des altitudes supérieures, bien que les changements dans la diversité catabolique soient négligeables. Les résultats ont montré que les propriétés physico-chimiques du sol étaient les principaux moteurs de l'activité microbienne, mais que la végétation créait des micro-environnements distinctifs qui affinaient ces relations, principalement par des modifications des caractéristiques chimiques des racines.