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Interactions between microbial processes, nutrient cycle and grass cover functioning: study of soil nitrification under the Gramineae Hyparrhenia diplandra in a wet tropical savanna of Ivory Coast.. Interactions entre processus microbiens, cycle des nutriments et fonctionnement du couvert herbacé: cas de la nitrification dans les sols d'une savane humide de Côte d'Ivoire sous couvert à Hyparrhenia diplandra.
Archive ouverte
Edité par CCSD -
Soil nitrification is an important process that partly controls nitrogen availability for plants and nitrogen conservation at ecosystem level. This process is particularly critical in nutrient-poor systems like the wet savanna of Lamto (West Africa) where nitrogen is considered as the major factor limiting primary production. Savanna facies dominated by the grass Hyparrhenia diplandra are known to exhibit low levels of nitrification and thus avoid nitrate losses. We used high/low nitrification sites as models to investigate whether vegetation could inhibit nitrification, and the possible consequences in terms of ecosystem performance and nutrient behaviour. We showed that H. diplandra sites exhibiting high- and very low-nitrification potential coexist. Stability of the two systems was suggested through studies of H. diplandra nitrate reductase enzyme, showing different nutrition modalities of the two subpopulations (i.e. from the two sites). Through transplantation experiments, we provided the first in situ evidence of the direct control of nitrification by H. diplandra at subpopulation level, with an inhibition/stimulation balance. This conclusion has been sustained by negative correlations between root density and nitrification in low nitrification site. Aboveground primary production and shoot-root ratio were much lower in high than in low nitrification sites. Size, growth and functional indices of H. diplandra from high-nitrification site were lower in the field and greenhouse compared to H. diplandra from low-nitrification-site. When mixed, they presented decreasing size indices, suggesting a lower competitive ability via lower light resource access. These results suggested lower nitrogen availability in the high nitrification site and existence of distinct grass subpopulations exhibiting intrinsic different structural/functional characteristics. Further studies should deal with inhibition mechanisms, and stability and dynamics of these two contrasted systems. . La nitrification dans les sols est un processus particulièrement critique dans les systèmes pauvres en nutriments comme la savane de Lamto (Afrique de l'Ouest) où l'azote est considéré comme le facteur limitant principal de la production primaire. Les faciès dominés par la Graminée Hyparrhenia diplandra sont connus pour exprimer de faibles potentiels de nitrification et ainsi éviter les pertes de nitrate. Nous avons utilisé des sites à faible/fort potentiel de nitrification comme modèles afin d'étudier si la végétation pouvait inhiber la nitrification, et les possibles conséquences en termes de performance de l'écosystème et de cycle de nutriments. Nous avons montré la coexistence de sites à forts et faibles potentiels de nitrification. La stabilité de ces deux systèmes a été abordée via l'activité nitrate réductase d'H. diplandra, montrant une différence stable de modalité de nutrition entre sous-populations des deux sites. Nous avons démontré un contrôle direct in situ des sous-populations d'H. diplandra sur la nitrification par une balance inhibition/stimulation. Cette conclusion a été étayée par l'observation de corrélations négatives entre densité racinaire et nitrification en site non nitrifiant. La production épigée et le ratio épigée-hypogée du couvert en site nitrifiant sont très inférieurs au site non nitrifiant. On a observé chez les H. diplandra du site nitrifiant des indices de taille et de croissance inférieurs en serre, in situ et décroissant quand elles sont mélangées in situ aux individus du site non nitrifiant, suggérant une moins bonne compétitivité peut-être due à une moins bonne accessibilité à la ressource lumière. Ces résultats suggèrent une moins bonne accessibilité à l'azote du couvert en site nitrifiant et l'existence de sous-populations de Graminées exprimant diverses caractéristiques intrinsèques différentes. De futures recherches devront s'intéresser au mécanisme d'inhibition et à la stabilité et dynamique de ces deux systèmes contrastés.
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