We review recent experimental results on the role of soil biota in stabilizing or destabilizing soil
organic matter (SOM). Specifically, we analyze how the differential substrate utilization of the
various decomposer organisms contributes to a decorrelation of chemical stability, residence
time, and carbon (C) age of organic substrates.
Along soil depth profiles, a mismatch of C allocation and abundance of decomposer organisms
is consistently observed, revealing that a relevant proportion of soil C is not subjected to efficient
decomposition. Results from recent field and laboratory experiments suggest that (1) bacterial
utilization of labile carbon compounds is limited by short-distance transport processes and,
therefore, can take place deep in the soil under conditions of effective local diffusion or convec-
tion. In contrast, (2) fungal utilization of phenolic substrates, including lignin, appears to be
restricted to the upper soil layer due to the requirement for oxygen of the enzymatic reaction
involved. (3) Carbon of any age is utilized by soil microorganisms, and microbial C is recycled in
the microbial food web. Due to stoichiometric requirements of their metabolism, (4) soil animals
tend to reduce the C concentration of SOM disproportionally, until it reaches a threshold level.
The reviewed investigations provide new and quantitative evidence that different soil C pools
underlie divergent biological constraints of decomposition. The specialization of decomposers
towards different substrates and microhabitats leads to a relatively longer persistence of virtually
all kinds of organic substrates in the nonpreferred soil spaces. We therefore propose to direct
future research explicitly towards such biologically nonpreferred areas where decomposition
rates are slow, or where decomposition is frequently interrupted, in order to assess the potential
for long-term preservation of C in the soil.
Titre de la review
Préservation des sols et du carbone du sol par le biais de contraintes d'habitat et de limitations biologiques de l'activité des décomposeurs
Préservation des sols et du carbone du sol par le biais de contraintes d'habitat et de limitations biologiques de l'activité des décomposeurs
Résumé de la review
L'apport en carbone provient principalement de la litière de feuilles, de la litière de racines et des exsudats de racines. Environ 85 à 90 % de la décomposition des matières organiques (MO) dans le sol se fait par voie microbienne et environ 10 à 15 % de l'énergie produite est utilisée par la faune du sol.
La revu montre que les organismes du sol ont des préférences pour différents substrats et se localisent dans différents espaces pédologiques.
La localisation des microorganismes a montré qu'elle n'était pas en adéquation avec la disponibilité en substrat C.
Les champignons assimilent le C directement de la couche de litière, tandis que les bactéries absorbent les substrats du sol sous la litière. L'étendue et l'intensité de la zone active de décomposition bactérienne sont directement liées au transport du soluté par diffusion et convection. L'augmentation de la teneur en eau accélère le transport des substrats solubles, ce qui entraîne une augmentation de la biomasse et de l'activité microbienne, tout en entraînant un épuisement plus rapide des substrats pour la croissance et l'activité microbiennes après la phase initiale. Il semble donc que la décomposition bactérienne des substrats à faible poids moléculaire dépendent de l'efficacité de l'échelle microscopique transport à proximité des populations bactériennes.
Les organismes autotrophes utilisent l'énergie obtenue de la lumière ou de composés inorganiques pour réduire le CO2 et synthétiser la MO. Bien que d'autres voies métaboliques existent, le cycle de Calvin est de loin la voie de fixation du CO2 la plus abondante avec la ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygénase (Rubisco) comme enzyme fixant le CO2. Outre les organismes eucaryotes photosynthétiques, de nombreux procaryotes se sont également fiés au cycle de Calvin pour la fixation du CO2, et de nombreux autres ont au moins hébergé Rubisco. Une riche diversité fonctionnelle de gènes Rubisco a été trouvée dans le sol, ce qui indique qu'un large éventail de bactéries du sol capable de fixation autotrophe du CO2.
Dans une de leur expérience, ils montrent que la faune du sol a dégradé de façon préférentielle les bassins de carbone chimiquement et physiquement les plus stables dans une expérience en microcosme où le sol a été inoculé avec des vers de terre, des enchytraeids, des collemboles et des nématodes.
L'apport en carbone provient principalement de la litière de feuilles, de la litière de racines et des exsudats de racines. Environ 85 à 90 % de la décomposition des matières organiques (MO) dans le sol se fait par voie microbienne et environ 10 à 15 % de l'énergie produite est utilisée par la faune du sol.
La revu montre que les organismes du sol ont des préférences pour différents substrats et se localisent dans différents espaces pédologiques.
La localisation des microorganismes a montré qu'elle n'était pas en adéquation avec la disponibilité en substrat C.
Les champignons assimilent le C directement de la couche de litière, tandis que les bactéries absorbent les substrats du sol sous la litière. L'étendue et l'intensité de la zone active de décomposition bactérienne sont directement liées au transport du soluté par diffusion et convection. L'augmentation de la teneur en eau accélère le transport des substrats solubles, ce qui entraîne une augmentation de la biomasse et de l'activité microbienne, tout en entraînant un épuisement plus rapide des substrats pour la croissance et l'activité microbiennes après la phase initiale. Il semble donc que la décomposition bactérienne des substrats à faible poids moléculaire dépendent de l'efficacité de l'échelle microscopique transport à proximité des populations bactériennes.
Les organismes autotrophes utilisent l'énergie obtenue de la lumière ou de composés inorganiques pour réduire le CO2 et synthétiser la MO. Bien que d'autres voies métaboliques existent, le cycle de Calvin est de loin la voie de fixation du CO2 la plus abondante avec la ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygénase (Rubisco) comme enzyme fixant le CO2. Outre les organismes eucaryotes photosynthétiques, de nombreux procaryotes se sont également fiés au cycle de Calvin pour la fixation du CO2, et de nombreux autres ont au moins hébergé Rubisco. Une riche diversité fonctionnelle de gènes Rubisco a été trouvée dans le sol, ce qui indique qu'un large éventail de bactéries du sol capable de fixation autotrophe du CO2.
Dans une de leur expérience, ils montrent que la faune du sol a dégradé de façon préférentielle les bassins de carbone chimiquement et physiquement les plus stables dans une expérience en microcosme où le sol a été inoculé avec des vers de terre, des enchytraeids, des collemboles et des nématodes.
Ce que cette review apporte au débat
La dégradation de la matière organique se fait de façon préférentielle par les micro organismes (bactérie et champignons) selon le substrats : composition des sols. Donc la composition des sols (biotique et abiotique) joue un rôle sur les mécanismes de dégradation de la matière organique.
La dégradation de la matière organique se fait de façon préférentielle par les micro organismes (bactérie et champignons) selon le substrats : composition des sols. Donc la composition des sols (biotique et abiotique) joue un rôle sur les mécanismes de dégradation de la matière organique.
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