Soil faunal activity can be a major control of greenhouse gas (GHG) emissions from soil. Effects of single faunal species, genera or families have been investigated, but it is unknown how soil fauna diversity may influence emissions of both carbon diox‐ ide (CO2, end product of decomposition of organic matter) and nitrous oxide (N2O, an intermediate product of N transformation processes, in particular denitrifica‐ tion). Here, we studied how CO2 and N2O emissions are affected by species and species mixtures of up to eight species of detritivorous/fungivorous soil fauna from four different taxonomic groups (earthworms, potworms, mites, springtails) using a microcosm set‐up. We found that higher species richness and increased functional dissimilarity of species mixtures led to increased faunal‐induced CO2 emission (up to 10%), but decreased N2O emission (up to 62%). Large ecosystem engineers such as earthworms were key drivers of both CO2 and N2O emissions. Interestingly, in‐ creased biodiversity of other soil fauna in the presence of earthworms decreased faunal‐induced N2O emission despite enhanced C cycling. We conclude that higher soil fauna functional diversity enhanced the intensity of belowground processes, leading to more complete litter decomposition and increased CO2 emission, but con‐ currently also resulting in more complete denitrification and reduced N2O emission. Our results suggest that increased soil fauna species diversity has the potential to mitigate emissions of N2O from soil ecosystems. Given the loss of soil biodiversity in managed soils, our findings call for adoption of management practices that enhance soil biodiversity and stimulate a functionally diverse faunal community to reduce N2O emissions from managed soils.
Titre de l'article
La diversité de la faune du sol augmente les émissions de CO2 mais supprime les émissions de N2O du sol
La diversité de la faune du sol augmente les émissions de CO2 mais supprime les émissions de N2O du sol
Introduction à l'article
Beaucoup d'incertitudes concernant l'implication de la diversité de la faune du sol sur les émissions de CO2 et de N2O existent encore. Les auteurs ont étudiés comment les émissions de CO2 et de N2O sont affectées par les espèces et les mélanges d'espèces. Ils se sont intéressés à des combinaisons, allant de 2 à 8 espèces d'organismes du sol, provenant de quatre groupes taxonomiques différents (vers de terre, vers de pot, acariens, collemboles).
Beaucoup d'incertitudes concernant l'implication de la diversité de la faune du sol sur les émissions de CO2 et de N2O existent encore. Les auteurs ont étudiés comment les émissions de CO2 et de N2O sont affectées par les espèces et les mélanges d'espèces. Ils se sont intéressés à des combinaisons, allant de 2 à 8 espèces d'organismes du sol, provenant de quatre groupes taxonomiques différents (vers de terre, vers de pot, acariens, collemboles).
Expériences de l'article
La composition des espèces de la faune du sol a été manipulée en microcosmes. Le nombre d'espèces de mésofaune et macrofaune du sol est fixé à 0, une, deux, quatre et huit par microcosme traité. Les huit espèces appartenaient à 4 quatre groupes taxonomiques différents (vers de terre, vers de pot, acariens, collemboles).
Chaque espèce a été assignée au hasard à des traitements pluri-spécifiques avec deux contraintes : (a) chaque espèce doit être représentée par le même nombre d’individus (n=6) et (b) des combinaisons de groupes taxonomiques similaires contiennent une même diversité spécifique.
Les traitements monospécifiques des huit espèces ont été inclus pour quantifier l'effet par individus sur les émissions de N2O et de CO2. Ils ont été utilisés pour calculer l'effet net de biodiversité et la dissimilitude fonctionnelle. Deux traitements témoins ont complétés le nombre de traitements à 23.
Les analyses de sol sont faites 3 fois au cours de la durée d'expérimentation : J1(n=4), J47(n=3), J120(n=4).
La composition des espèces de la faune du sol a été manipulée en microcosmes. Le nombre d'espèces de mésofaune et macrofaune du sol est fixé à 0, une, deux, quatre et huit par microcosme traité. Les huit espèces appartenaient à 4 quatre groupes taxonomiques différents (vers de terre, vers de pot, acariens, collemboles).
Chaque espèce a été assignée au hasard à des traitements pluri-spécifiques avec deux contraintes : (a) chaque espèce doit être représentée par le même nombre d’individus (n=6) et (b) des combinaisons de groupes taxonomiques similaires contiennent une même diversité spécifique.
Les traitements monospécifiques des huit espèces ont été inclus pour quantifier l'effet par individus sur les émissions de N2O et de CO2. Ils ont été utilisés pour calculer l'effet net de biodiversité et la dissimilitude fonctionnelle. Deux traitements témoins ont complétés le nombre de traitements à 23.
Les analyses de sol sont faites 3 fois au cours de la durée d'expérimentation : J1(n=4), J47(n=3), J120(n=4).
Résultats de l'article
Il a été constaté qu'une plus grande richesse en espèces et une plus grande dissimilitude fonctionnelle des mélanges d'espèces entraînaient une augmentation des émissions de CO2 induites par la faune (jusqu'à 10 %), mais une diminution des émissions de N2O (jusqu'à 62 %).
Les vers de terre, ont été les principaux responsables des émissions de CO2 et de N2O. La biodiversité accrue d'autres espèces de la faune du sol en présence de vers de terre a réduit les émissions de N2O.
Il a été constaté qu'une plus grande richesse en espèces et une plus grande dissimilitude fonctionnelle des mélanges d'espèces entraînaient une augmentation des émissions de CO2 induites par la faune (jusqu'à 10 %), mais une diminution des émissions de N2O (jusqu'à 62 %).
Les vers de terre, ont été les principaux responsables des émissions de CO2 et de N2O. La biodiversité accrue d'autres espèces de la faune du sol en présence de vers de terre a réduit les émissions de N2O.
Rigueur de l'article
Le protocole expérimentale est bien décrit et documenté. D'autres auteurs ont déjà décrit et utilisés cette méthode expérimentale (Heemsbergen et al., 2004). Ceci associé au fait que l’expérience est mené en microcosme, donc en environnement maîtrisé, accentue le potentiel de répétabilité de cette expérience.
Le protocole expérimentale est bien décrit et documenté. D'autres auteurs ont déjà décrit et utilisés cette méthode expérimentale (Heemsbergen et al., 2004). Ceci associé au fait que l’expérience est mené en microcosme, donc en environnement maîtrisé, accentue le potentiel de répétabilité de cette expérience.
Ce que cet article apporte au débat
Une plus grande diversité fonctionnelle de la faune du sol augmente l'intensité des processus souterrains et entraîne une décomposition plus complète de la litière et une augmentation des émissions de CO2, mais aussi, une dénitrification plus complète et une diminution des émissions de N2O. Les résultats suggèrent que l'augmentation de la diversité des espèces de la faune du sol a le potentiel d'atténuer les émissions de N2O provenant du sol.
Une plus grande diversité fonctionnelle de la faune du sol augmente l'intensité des processus souterrains et entraîne une décomposition plus complète de la litière et une augmentation des émissions de CO2, mais aussi, une dénitrification plus complète et une diminution des émissions de N2O. Les résultats suggèrent que l'augmentation de la diversité des espèces de la faune du sol a le potentiel d'atténuer les émissions de N2O provenant du sol.
Remarques sur l'article
Figure
Net biodiversity effect on per capita soil‐derived emissions of N2O and CO2 (mg N2O‐N m−2 mg−1 DW and g CO2‐C m−2 mg−1 DW, respectively) in relation to species number. The 0‐line indicates a neutral net biodiversity effect. Each box plot shows the 5th and 95th percentiles and the mean (red line) of all treatments for two species (n = 40), four species (n = 20) and eight species (n = 5), respectively. Data points that lie outside the 5th and 95th percentiles are shown as dots. For N2O, significant differences between the two‐ and eight‐species treatments and the four‐ and eight‐species treatments are indicated by different letters. For CO2, there are no significant differences between the two‐, four‐ and eight‐species groups. For both N2O and CO2, the four‐ and eight‐species groups are significantly different from the constant 0.
Source
Net biodiversity effect on per capita soil‐derived emissions of N2O and CO2 (mg N2O‐N m−2 mg−1 DW and g CO2‐C m−2 mg−1 DW, respectively) in relation to species number. The 0‐line indicates a neutral net biodiversity effect. Each box plot shows the 5th and 95th percentiles and the mean (red line) of all treatments for two species (n = 40), four species (n = 20) and eight species (n = 5), respectively. Data points that lie outside the 5th and 95th percentiles are shown as dots. For N2O, significant differences between the two‐ and eight‐species treatments and the four‐ and eight‐species treatments are indicated by different letters. For CO2, there are no significant differences between the two‐, four‐ and eight‐species groups. For both N2O and CO2, the four‐ and eight‐species groups are significantly different from the constant 0.
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