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Impact of sheep urine deposition and plant species on ammonia-oxidizing bacteria in upland grassland soil

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Abstract:

The effects of different concentrations of synthetic sheep urine and plant species on ammonia-oxidizing bacterial (AOB) communities in an upland grassland soil were investigated using a microcosm approach. Plant species characteristic of unimproved and improved agricultural pastures (Agrostis capillaris and Lolium perenne, respectively) were planted in soil microcosms, and different levels of synthetic sheep urine were applied, with harvests 10 and 50 days following urine application. Shifts in the community structure of the AOB were investigated using terminal restriction fragment length polymorphism of amoA amplicons. Species richness and diversity were significantly altered by synthetic sheep urine addition and time depending on plant species type. Principal coordinate analysis revealed that AOB community structure was largely dependent on interactions between sheep urine deposition, plant species, and time after urine application, while significant changes in AOB structure were also revealed by similarity percentage analysis. The results of this study suggested that high levels of sheep urine, combined with floristic changes that are characteristic of agricultural intensification, can contribute to temporal and spatial changes in the structure of key bacterial communities in upland grassland soil. Changes in AOB community structure could potentially affect important soil processes, such as nitrification, with subsequent implications for nutrient cycling in agricultural systems.

Les effets de différentes concentrations d’urine synthétique de mouton et de différentes espèces de plantes sur les communautés de bactéries oxydant l’ammoniac (BOA) présentes dans le sol de hautes prairies ont été étudiés à l’aide d’une approche de microcosmes. Des espèces de plantes caractéristiques de pâturages agricoles non améliorés et améliorés (respectivement Agrostis capillaris et Lolium perenne) ont été plantées dans le sol des microcosmes, et différentes quantités d’urine synthétique de mouton ont été ajoutées, les récoltes ayant lieu 10 et 50 jours après l’application d’urine. Les changements dans la structure de la communauté de BAO ont été examinés par analyse du polymorphisme de longueur des fragments de restriction en position terminale des amplicons amoA. La richesse et la diversité des espèces étaient significativement affectées par l’ajout d’urine synthétique de mouton et par le temps selon le type d’espèces de plantes. L’analyse en coordonnées principales a révélé que la structure de la communauté de BAO était largement dépendante des interactions entre le dépôt d’urine de mouton, les espèces de plantes et le temps écoulé depuis l’application d’urine, alors que des changements significatifs de la structure de la communauté de BAO étaient aussi mis en évidence par une analyse de pourcentage de similarité. Les résultats de cette étude suggèrent que de hauts niveaux d’urine de mouton combinés à des changements floristiques caractéristiques d’une intensification de l’agriculture peuvent contribuer aux changements temporels et spatiaux de la structure des communautés de bactéries clés du sol des hautes prairies. Des changements de la structure de la communauté des BOA pourraient potentiellement affecter des processus importants du sol, comme la nitrification, et avoir des conséquences sur le cycle des nutriments des systèmes agricoles.

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2008

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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nrc/cjm/2008/00000054/00000009/art00011
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