Functional diversity of soil bacterial communities increases after maize litter amendment

Microbial diversity in soils may indicate disturbances or beneficial effects of amendments or management strategies. In this study, impact of maize litter amendment on the functional diversity of bacterial communities of agricultural soils from a European north-south transect (Denmark, Germany and Italy) was studied. The soils were amended with maize litter, either placed on soil surface (mulched) or mixed into the soil (incorporated). Control samples remained unamended. The soils were then incubated at 14 °C for 52 weeks, and analysed at regular intervals for the ability of their bacterial community to use 95 different carbon sources on Biolog GN plates. The Shannon index of diversity (Hʹ), the catabolic versatility (V) and the Gini coefficient (G) were used to calculate functional diversity. Litter amendment significantly increased all three indices. The increase was most pronounced for the mulched samples during the initial stages (up to week 16). After 52 weeks of incubation, no significant differences were found in the functional diversity between ‘mulched’ and ‘incorporated’ samples. The decrease of Hʹ, V and 1-G during the incubation was mainly attributed to decreasing abilities to use carbohydrates and carboxylic acids. No significant decrease of amino acid and amine/ amide utilization was found. This was attributed to the initial degradation of carbohydrates, accompanied by a build-up of microbial proteins that were susceptible to degradation at the later stages. The initial hypothesis that mulching would increase functional diversity compared to straw incorporation was supported, but the effect did not last longer than 32 weeks. Résumé Une modification de la diversité microbienne des sols peut montrer les effets bénéfiques ou néfastes dʹamendements ou de stratégies dʹaménagement. Dans cette étude, lʹimpact dʹun amendement de litière de maïs sur la diversité fonctionnelle des communautés bactériennes de sols agricoles a été mesuré sur une transversale nord-sud de lʹEurope (Danemark, Allemagne et Italie). Un amendement en litière de maïs était déposé soit directement en surface (mulche), soit incorporé dans le sol. Le sol était incubé à 14 °C pendant 52 semaines et analysé à des intervalles de temps réguliers pour la capacité des communautés bactériennes à utiliser 95 sources de carbone. La diversité fonctionnelle était mesurée par lʹindice de diversité de Shannon (Hʹ), par la diversité catabolique (V) et le coefficient Gini (G). Un amendement en litière augmentait ces trois paramètres. Lʹaugmentation était plus importante dans les mulches aux stades initiaux (et cela jusquʹà 16 semaines). Il nʹy avait pas de différences significatives entre les mulches et les sols incorporés après 52 semaines dʹincubation. La diminution dʹHʹ, V et 1-G durant lʹincubation était principalement attribuée à la décroissance dans lʹutilisation des acides carboxyliques et des hydrates de carbone. Il nʹy avait pas de diminution significative dans lʹutilisation des acides aminés et des amines-amides. Cela était attribué à la dégradation rapide des hydrates de carbone accompagnée par une production de protéines microbiennes susceptibles de dégradations ultérieures. Lʹhypothèse que le mulching augmenterait la diversité fonctionnelle par rapport à lʹincorporation de paille était confirmée, bien que lʹeffet ne persiste pas après 32 semaines. Résumé Une modification de la diversité microbienne des sols peut montrer les effets bénéfiques ou néfastes dʹamendements ou de stratégies dʹaménagement. Dans cette étude, lʹimpact dʹun amendement de litière de maïs sur la diversité fonctionnelle des communautés bactériennes de sols agricoles a été mesuré sur une transversale nord-sud de lʹEurope (Danemark, Allemagne et Italie). Un amendement en litière de maïs était déposé soit directement en surface (mulche), soit incorporé dans le sol. Le sol était incubé à 14 °C pendant 52 semaines et analysé à des intervalles de temps réguliers pour la capacité des communautés bactériennes à utiliser 95 sources de carbone. La diversité fonctionnelle était mesurée par lʹindice de diversité de Shannon (Hʹ), par la diversité catabolique (V) et le coefficient Gini (G). Un amendement en litière augmentait ces trois paramètres. Lʹaugmentation était plus importante dans les mulches aux stades initiaux (et cela jusquʹà 16 semaines). Il nʹy avait pas de différences significatives entre les mulches et les sols incorporés après 52 semaines dʹincubation. La diminution dʹHʹ, V et 1-G durant lʹincubation était principalement attribuée à la décroissance dans lʹutilisation des acides carboxyliques et des hydrates de carbone. Il nʹy avait pas de diminution significative dans lʹutilisation des acides aminés et des amines-amides. Cela était attribué à la dégradation rapide des hydrates de carbone accompagnée par une production de protéines microbiennes susceptibles de dégradations ultérieures. Lʹhypothèse que le mulching augmenterait la diversité fonctionnelle par rapport à lʹincorporation de paille était confirmée, bien que lʹeffet ne persiste pas après 32 semaines.