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Influence of moisture and freeze–thaw on leaf microbial community dynamics

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Abstract:

In forest ecosystems, litterfall that collects in trapping devices, to quantify organic matter and nutrient inputs, is exposed to periods of wetting, drying, freezing, and thawing. These fluctuating environmental conditions may influence the microbial community structure inhabiting the leaves and may result in the loss of mobile nutrients, leading to an underestimation of actual organic matter and nutrient inputs. The objectives of this study were to evaluate the influence of (i) different quantities of moisture (LOW = 30mm, MED = 60mm, HI = 100mm) and (ii) freeze–thaw (FT) on leaf (sugar maple (Acer saccharum Marsh.), American basswood (Tilia americana L.), and American beech (Fagus grandifolia Ehrh.)) microbial activity and community structure. There was a significantly greater (p< 0.05) CO2 production rate in LOW and FT treatments for sugar maple and beech, and in HI and FT treatments for basswood. A similar trend occurred for leaf nitrogen concentration but not for carbon (C). Utilization of C substrates was up to 10% greater in the FT treatments. Principal components analysis on the activity of C source utilization showed a distinct clustering between leaf species and between treatments following a pattern similar to that of microbial respiration. Results from this study suggested that the collection of litter should take place more frequently during seasons when frost is imminent.

Dans les écosystèmes forestiers, la collecte de chute de litière dans des dispositifs d’interception, pour quantifier les apports de matière organique et de nutriments, est exposée à des périodes d’humidification, de séchage, de gel et de dégel. Ces conditions environnementales fluctuantes peuvent influencer la structure des communautés microbiennes qui habitent les feuilles et entraîner la perte des nutriments mobiles menant à une sous-estimation de la quantité réelle de matière organique et de nutriments. Les objectifs de cette étude consistaient à évaluer l’influence de (i) différents niveaux d’humidité (LOW = 30mm, MED = 60mm et HI = 100mm) ainsi que du (ii) gel et dégel (FT) sur l’activité et la structure des communautés microbiennes présentes sur les feuilles d’érable à sucre (Acer saccharum Marsh.), de tilleul d’Amérique (Tilia americana L.) et de hêtre à grandes feuilles (Fagus grandifolia Ehrh.). Le taux de production de CO2 était significativement plus élevé (p< 0,05) dans les traitements LOW et FT pour l’érable à sucre et le hêtre et dans les traitements HI et FT pour le tilleul. La concentration d’azote (N) foliaire suivait la même tendance mais ce n’était pas le cas pour le C. L’utilisation des substrats de C était jusqu’à 10 % plus élevée dans les traitements FT. L’analyse en composantes principales de l’utilisation des sources de C a montré qu’il y avait un regroupement distinct sur la base des espèces de feuilles et des traitements suivant ainsi un patron similaire à celui de la respiration microbienne. Les résultats de cette étude indiquent que la récolte de litière devrait être faite plus fréquemment durant les saisons où des périodes de gel et dégel sont imminentes.

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2010

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nrc/cjfr/2010/00000040/00000002/art00019
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