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Although microbial communities play an important role in explaining plant litter decomposition rates, whether and how litter chemistry may alter catabolic capacities of soil microbial communities remains poorly studied. During a 1-year litter decomposition experiment of 12 herbaceous species with contrasting litter chemistry, we examined the effect of plant litter type (roots vs. leaves) and litter chemical traits on the resulting capacity of soil microbial communities to degrade a wide range of carbon substrates of variable complexity (MicroResp™ method). Litter chemistry impacted both the total catabolic activity as well as specific catabolic capacities of microbial communities. In the early stages of litter decomposition total catabolic activity was mainly influenced by the amount of C and N in litter leachates, and litter N, P and Mg, then, later, by lignin concentrations. Some specific catabolic capacities could also be related to litter initial chemistry. Overall, litter trait effects on soil microbial communities decreased over time and the relative importance of traits shifted during the decomposition process. Our results highlight that litter chemistry is a strong driver of catabolic capacities of microbial decomposers and, while its effect fades with time, it remains substantial throughout the litter decomposition process. These long-lasting effects of litter chemistry suggest a persistent control on microbial catabolic capacities in ecosystems with recurrent litter production. Soil microbial catabolic activities were driven by broadly the same chemical traits across leaf and root litters. Synthesis. Such long-lasting effects of litter chemistry on catabolic capacities of microbial communities may represent a substantial indirect driver of the decomposition process. Disentangling the relative importance of this overlooked effect of litter chemistry on decomposition represents the next challenge. We argue that such research line should open ground-breaking

Despite the potential of subsoil carbon (C) to buffer or amplify climate change impacts, how fresh C and nutrients interact to control microorganismal effects on the C balance in deep soil horizons has yet to be determined. In this study, we aimed to estimate the impact of fresh C input at different soil depths on soil microbial activity. To conduct this study, Mediterranean soils from 3 layers (0–20, 20–50 and 50–100 cm of depth) were incubated over 28 days. Carbon and nutrient fluxes were measured after the addition of an amount of C equivalent to the postharvest root litter derived-C of a barley crop (4.3 atom% 13C), with and without nitrogen and phosphorus supply. We found that the microbial mineralization was C limited in the topsoil, while C and N colimited in the subsoil. These variations in stoichiometric constraints along the soil profile induced different microbial responses to C and/or nutrient addition. A stronger priming effect was observed in the topsoil than in the subsoil, and the sole C addition induced a negative C balance. Conversely, subsoil showed a positive C balance following fresh C addition, changing to critical soil C losses when nutrients were supplied with C. Our results show that fresh C input to subsoil (e.g., through deep-rooting crops) might foster soil C sequestration, but this positive effect can be reversed if such C inputs are combined with high nutrient availability (e.g., through fertilization), alleviating microbial limitation at depth.

Background: Top-soil microbiomes make a vital contribution to the Earth's ecology and harbor an extraordinarily high biodiversity. They are also key players in many ecosystem services, particularly in arid regions of the globe such as the African continent. While several recent studies have documented patterns in global soil microbial ecology, these are largely biased towards widely studied regions and rely on models to interpolate the microbial diversity of other regions where there is low data coverage. This is the case for sub-Saharan Africa, where the number of regional microbial studies is very low in comparison to other continents. Results: The aim of this study was to conduct an extensive biogeographical survey of sub-Saharan Africa's top-soil microbiomes, with a specific focus on investigating the environmental drivers of microbial ecology across the region. In this study, we sampled 810 sample sites across 9 sub-Saharan African countries and used taxonomic barcoding to profile the microbial ecology of these regions. Our results showed that the sub-Saharan nations included in the study harbor qualitatively distinguishable soil microbiomes. In addition, using soil chemistry and climatic data extracted from the same sites, we demonstrated that the top-soil microbiome is shaped by a broad range of environmental factors, most notably pH, precipitation, and temperature. Through the use of structural equation modeling, we also developed a model to predict how soil microbial biodiversity in sub-Saharan Africa might be affected by future climate change scenarios. This model predicted that the soil microbial biodiversity of countries such as Kenya will be negatively affected by increased temperatures and decreased precipitation, while the fungal biodiversity of Benin will benefit from the increase in annual precipitation. Conclusion: This study represents the most extensive biogeographical survey of sub-Saharan top-soil microbiomes to date. Importantly, this study ha

Soil redox potential is an important factor affecting soil functioning. Yet, very few agronomy studies included soil redox potential in relation to soil processes. The objective of this study was to evaluate the spatial and temporal variation in soil redox potential and to determine the soil parameters affecting its variation. Soil redox potential, soil moisture, soil temperature, pH and bulk electrical conductivity were measured in upland rice fields during two growing seasons at six positions along an upland–lowland continuum, including two positions at the upland, two at the fringe and two at the lowlands in central Côte d'Ivoire (West Africa). The measurements were made at the following soil depths: 3, 8, 20 and 35 cm. Soil redox potential varied between 500 and 700 mV at the upland positions, 400 and 700 mV at the fringe positions and 100 and 750 mV at the lowland positions, and increased with soil depth. Variations in soil redox potential were driven by soil moisture, bulk electrical conductivity and soil organic carbon. We concluded that for proper interpretation of soil redox potential, sampling protocols should systematically include soil pH, moisture and bulk electrical conductivity measurements.

Many studies have shown that introducing N2-fixing trees (e.g. Acacia mangium) in eucalypt plantations can increase soil N availability as a result of biological N2 fixation and faster N cycling. Some studies have also shown improved eucalypt P nutrition. However, the effects of N2-fixing trees on P cycling in tropical soils remain poorly understood and site-dependent. Our study aimed to assess the effects of planting A. mangium trees in areas managed over several decades with eucalypt plantations on soil organic P (Po) forms and low molecular weight organic acids (LMWOAs). Soil samples were collected from two tropical sites, one in Brazil and one in the Congo. Five different treatments were sampled at each site: monospecific acacia, monospecific eucalypt, below acacias in mixed-species, below eucalypts in mixed-species as well as native vegetation. Po forms and LMWOAs were identified in sodium hydroxide soil extracts using ion chromatography and relationships between these data and available P were determined. At both sites, the concentrations of most Po forms and LMWOAs were different between native ecosystems and monospecific eucalypt and acacia plots. Also, patterns of Po and LMWOAs were clearly separated, with glucose-6-P found mainly under acacia and phytate and oxalate mainly under eucalypt. Despite the strongest changes occurred at site with a higher N2 fixation and root development, acacia introduction was able to change the profile of organic P and LMWOAs in <10 years. The variations between available Pi, Po and LMWOA forms showed that P cycling was dominated by different processes at each site, that are rather physicochemical (via Pi desorption after LMWOAs release) at Itatinga and biological (via organic P mineralization) at Kissoko. Specific patterns of Po and LMWOAs forms found in soil sampled under acacia or eucalypt would therefore explain the effect of acacia introduction in both sites.

A soil chemical quality index is designed for cacao production systems. It is based on worldwide scientific knowledge and built using data from three municipalities of Tolima department in Colombia. Fuzzy logic is used in a multicriteria decision making framework in two different ways. First, fuzzy sets are used to model an expert preference relation for each of the individual information sources to turn raw data into satisfaction degrees. Second, fuzzy rules are used to model the interaction between sources to aggregate the individual degrees into a global score. The whole framework is implemented as an open source software called GeoFIS. A part of the data was used for calibration, then the remaining data served as a validation set. The results were easy to analyze and in agreement with field observations. The output inferred by the fuzzy inference system was used as a target to learn the weights of classical numerical aggregation operators. Only the Choquet Integral proved to have a similar modeling ability, but its optimal tuning would have been difficult without learning.

Soil redox potential is an important factor affecting soil functioning. Yet, very few agronomy studies included soil redox potential in relation to soil processes. The objective of this study was to evaluate the spatial and temporal variation in soil redox potential and to determine the soil parameters affecting its variation. Soil redox potential, soil moisture, soil temperature, pH and bulk electrical conductivity were measured in upland rice fields during two growing seasons at six positions along an upland–lowland continuum, including two positions at the upland, two at the fringe and two at the lowlands in central Côte d'Ivoire (West Africa). The measurements were made at the following soil depths: 3, 8, 20 and 35 cm. Soil redox potential varied between 500 and 700 mV at the upland positions, 400 and 700 mV at the fringe positions and 100 and 750 mV at the lowland positions, and increased with soil depth. Variations in soil redox potential were driven by soil moisture, bulk electrical conductivity and soil organic carbon. We concluded that for proper interpretation of soil redox potential, sampling protocols should systematically include soil pH, moisture and bulk electrical conductivity measurements.

Soils containing archaeological black earth (ABE) are formed by the continuous deposition of organic residue, and maintain their high fertility even after years of cultivation. The aim of this study was to characterise and quantify the forms of organic phosphorus in areas of archaeological black earth (ABE), with a view to understanding the dynamics of the element and contributing to the development of sustainable practices of land use. Samples of 10 profiles were used from Latosols, Argisols and Gleysols located in the eastern Amazon with an anthropogenic A-horizon (ABE), using adjacent, non-anthropogenic soils as reference. The samples relative to the A, transitional and B-horizons, were subjected to sequential fractionation of P in an acid base extraction, and to further physicochemical characterisation. The acid-extracted P fraction in the A1 and B-horizons predominated over the basic-extractant labile and soluble fractions in all areas, displaying the highest percentages for the inorganic form. An increase in the labile organic phosphorus content (Pol) was found in the A1-horizon, with a reduction between the A and B-horizons of 97.6%. The amount of total phosphorus (TP) was significantly higher (6,778 mg dm-3) in the A-horizons of the ABE in comparison with the soil in the reference area (168 mg dm-3). The predominance of inorganic phosphorus over organic phosphorus was found for the total fraction, while the opposite occurred with the labile fractions. Most of the total labile P is therefore accumulated in the organic fractions of the soil, and represents an active means of supplying the nutrient to plants as it mineralises.

Soils containing archaeological black earth (ABE) are formed by the continuous deposition of organic residue, and maintain their high fertility even after years of cultivation. The aim of this study was to characterise and quantify the forms of organic phosphorus in areas of archaeological black earth (ABE), with a view to understanding the dynamics of the element and contributing to the development of sustainable practices of land use. Samples of 10 profiles were used from Latosols, Argisols and Gleysols located in the eastern Amazon with an anthropogenic A-horizon (ABE), using adjacent, non-anthropogenic soils as reference. The samples relative to the A, transitional and B-horizons, were subjected to sequential fractionation of P in an acid base extraction, and to further physicochemical characterisation. The acid-extracted P fraction in the A1 and B-horizons predominated over the basic-extractant labile and soluble fractions in all areas, displaying the highest percentages for the inorganic form. An increase in the labile organic phosphorus content (Pol) was found in the A1-horizon, with a reduction between the A and B-horizons of 97.6%. The amount of total phosphorus (TP) was significantly higher (6,778 mg dm-3) in the A-horizons of the ABE in comparison with the soil in the reference area (168 mg dm-3). The predominance of inorganic phosphorus over organic phosphorus was found for the total fraction, while the opposite occurred with the labile fractions. Most of the total labile P is therefore accumulated in the organic fractions of the soil, and represents an active means of supplying the nutrient to plants as it mineralises.

Within tree communities, the differential use of soil N mineral resources, a key factor in ecosystem functioning, may reflect functional complementarity, a major mechanism that could explain species coexistence in tropical rainforests. Eperua falcata and Dicorynia guianensis, two abundant species cooccurring in rainforests of French Guiana, were chosen as representative of two functional groups with complementary N uptake strategies (contrasting leaf δ15N signatures related to the δ15N of their soil N source, or ). The objectives were to investigate if these strategies occurred under contrasted soil N resources in sites with distinct geological substrates representative of the coastal rainforests. Results showed that species displayed contrasting leaf δ15N signatures on both substrates, confirming their complementary N uptake strategy. Consequently, their leaf 15N can be used to trace the presence of inorganic N-forms in soils ( and ) and thus to indicate the capacity of soils to provide each of these two N sources to the plant community. (Résumé d'auteur)

A la Réunion, la prise en charge des boues de STEP est problématique, la norme Afnor U44041, proscrit leurs épandages sur le territoire car le fond géochimique des sols est trop élevé pour de nombreux ETM (Cu, Zn, Ni, Cr). Pour la première fois l'impact réel de ces boues sur des andosols de l'île et sur les eaux de drainage, est quantifié. La démarche scientifique se déroule en deux phases. La première étant la reconstitution de trois colonnes de sol avec apports de boues de STEP (stations d'épurations) sur deux d'entre elles (la troisième constituant le témoin), avec une pluviométrie contrôlée. Il s'agit de voir si ces applications peuvent remobiliser les ETM liés aux phases solides du sol, relarguant ces polluants dans la solution de sol puis vers les eaux de drainage. Le suivi journalier des colonnes, se fait grâce à différents capteurs, tensiomètres, TDR, sondes pH et Eh, et des pluviomètres permettant de recalculer les bilans hydriques à tous moments. Et le suivi de la dynamique des ETM se fait par des prélèvements réguliers sur des rhizons à différentes profondeurs. Les deux dynamiques seront misent en parallèle pour définir le risque à court terme. Les analyses sur les eaux de drainage, ont montré que les concentrations en Ni, Fe, C, Ca, K... étaient accentuées dans l'horizon de surface. Ces éléments sont lixiviés précocement mais ne sont pas tous sortis dans les eaux de drainage au bout de 5 mois d'expérimentation. Le nickel et le zinc étant clairement les ETM les plus mobiles, sont déjà sortis. Dans un deuxième temps, des extractions séquentielles sur la boue et sur les horizons de sol ont été faites et donneront la répartition compartimentale initiale des ETM. Cette expérience s 'insinuant dans une démarche plus longue, des extractions seront faites ultérieurement visualisant des changements éventuels de compartimentation et de nature de phases liées aux éléments traces métalliques, c'est le risque à long terme, comprenant accumulation d'ETM apportés par l

A la Réunion, la prise en charge des boues de STEP est problématique, la norme Afnor U44041, proscrit leurs épandages sur le territoire car le fond géochimique des sols est trop élevé pour de nombreux ETM (Cu, Zn, Ni, Cr). Pour la première fois l'impact réel de ces boues sur des andosols de l'île et sur les eaux de drainage, est quantifié. La démarche scientifique se déroule en deux phases. La première étant la reconstitution de trois colonnes de sol avec apports de boues de STEP (stations d'épurations) sur deux d'entre elles (la troisième constituant le témoin), avec une pluviométrie contrôlée. Il s'agit de voir si ces applications peuvent remobiliser les ETM liés aux phases solides du sol, relarguant ces polluants dans la solution de sol puis vers les eaux de drainage. Le suivi journalier des colonnes, se fait grâce à différents capteurs, tensiomètres, TDR, sondes pH et Eh, et des pluviomètres permettant de recalculer les bilans hydriques à tous moments. Et le suivi de la dynamique des ETM se fait par des prélèvements réguliers sur des rhizons à différentes profondeurs. Les deux dynamiques seront misent en parallèle pour définir le risque à court terme. Les analyses sur les eaux de drainage, ont montré que les concentrations en Ni, Fe, C, Ca, K... étaient accentuées dans l'horizon de surface. Ces éléments sont lixiviés précocement mais ne sont pas tous sortis dans les eaux de drainage au bout de 5 mois d'expérimentation. Le nickel et le zinc étant clairement les ETM les plus mobiles, sont déjà sortis. Dans un deuxième temps, des extractions séquentielles sur la boue et sur les horizons de sol ont été faites et donneront la répartition compartimentale initiale des ETM. Cette expérience s 'insinuant dans une démarche plus longue, des extractions seront faites ultérieurement visualisant des changements éventuels de compartimentation et de nature de phases liées aux éléments traces métalliques, c'est le risque à long terme, comprenant accumulation d'ETM apportés par l

À l'échelle de l'arbre, la fertilité chimique des sols semble expliquer la localisation majoritairement superficielle du système racinaire, alors que le type de drainage explique la forte variabilité de sa répartition verticale. Les racines profondes, malgré leur faible proportion, jouent un rôle important pour extraire l'eau en saison sèche. A l'échelle du peuplement, les variations latérales du sol influent sur des processus tels que la compétition inter-individuelle et la sylvigénèse. Pour les sols de terre ferme, plus les conditions édaphiques sont contraignantes, plus les gros arbres sont rares dans le peuplement forestier. Celui-ci est dense lorsque le sol est très aminci, moins dense en situation hydromorphe. Le sol influence nettement la composition floristique des peuplements. Mais d'autres facteurs tels la dynamique sylvigénétique ou la dynamique propre à chaque population ont un poids très important. Des résultats divergents conduisent à formuler de nouvelles hypothèses, parmi celles-ci l'influence majeure de l'épaisseur du profil d'altération.

À l'échelle de l'arbre, la fertilité chimique des sols semble expliquer la localisation majoritairement superficielle du système racinaire, alors que le type de drainage explique la forte variabilité de sa répartition verticale. Les racines profondes, malgré leur faible proportion, jouent un rôle important pour extraire l'eau en saison sèche. A l'échelle du peuplement, les variations latérales du sol influent sur des processus tels que la compétition inter-individuelle et la sylvigénèse. Pour les sols de terre ferme, plus les conditions édaphiques sont contraignantes, plus les gros arbres sont rares dans le peuplement forestier. Celui-ci est dense lorsque le sol est très aminci, moins dense en situation hydromorphe. Le sol influence nettement la composition floristique des peuplements. Mais d'autres facteurs tels la dynamique sylvigénétique ou la dynamique propre à chaque population ont un poids très important. Des résultats divergents conduisent à formuler de nouvelles hypothèses, parmi celles-ci l'influence majeure de l'épaisseur du profil d'altération.

Le concept de fertilité du sol s'est étendu à la potentialité et à l'aptitude à produire, intégrant les caractéristiques écologiques (climat/sol), le potentiel variétal et l'action de l'homme. Historique des recherches faites sur bananier. De 1970 à 1983, les recherches visent à comprendre l'agrosystème : dynamique de l'évolution des sols de bananeraies pour les éléments minéraux majeurs (à court terme) et pour la matière organique, humification des résidus et effets sur la stabilité structurale; dynamique de la bananeraie, formation de la matière vivante dans le temps et comportement de la population des bananiers. Des modèles bioclimatiques aboutissent à des méthodes d'avertissement bio-climatiques (traitement de la cercosporiose, irrigation, fumure minérale et prévision des récoltes...). A partir de 1983, une approche pragmatique des problèmes d'une zone bananière homogène est élaborée par "enquête-diagnostic", largement pluridisciplinaire. L'évaluation du "poids" des facteurs limitants ou favorables, et leur hiérarchisation apportent une vue globale de la situation. Principaux thèmes étudiés depuis 20 ans à l'IRFA

Le comportement des racines dans le sol dépend, hors de tout parasitisme, de l'état physique : résistance mécanique, porosité (structure), teneur en eau, aération. Après un rappel des connaissances acquises sur les relations sol/racines (au champ, en rhizotron), on distingue des problèmes posés par les sols lourds argileux et les sols légers d'altitude (andosols). Dans deux exemples, les techniques utilisées sont décrites et les améliorations possibles de la préparation des sols sont signalées. Chaque cas doit être évalué; des études sont à faire pour le travail du sol et l'irrigation, et les itinéraires doivent, de plus, tenir compte du type de matériel végétal utilisé

Il a été montré par divers auteurs que l'analyse chimique du sol d'une caféière permet de déterminer les besoins en engrais des caféiers. Dans un premier temps, nous avions proposé une simple identification des formules d'engrais à partir des analyses du sol. Les doses étaient déduites d'essais réalisés dans des conditions écologiques voisines. Les nouvelles expérimentations mises en en se basant sur ces recommandations nous ont amenés à tenter de préciser les doses en les calculant à partir du statut chimique du sol. Pour l'azote, nous n'avons pas jusqu'à présent de données nous permettant de déterminer une dose adéquate. Seuls des essais de doses peuvent indiquer la rentabilité des apports. Pour le phosphore total et assimilable, pour le potassium, le calcium et le magnésium, les normes de Forestier ont été adoptées. Elles permettent de calculer des doses de correction. Une fois le sol corrigé, on peut diminuer les doses d'engrais, sauf celles d'azote, et seulement compenser ainsi les pertes diverses par lessivage, rétrogradation, fixation et exportation par les récoltes. De nouveaux essais ont été installés récemment pour vérifier le bien-fondé de cette méthodologie, qui, si elle s'avère efficace, permettra de simplifier considérablement la conduite des essais de fertilisation minérale sur caféiers et la gestion des apports d'engrais dans les plantations.

Le comportement des racines dans le sol dépend, hors de tout parasitisme, de l'état physique : résistance mécanique, porosité (structure), teneur en eau, aération. Après un rappel des connaissances acquises sur les relations sol/racines (au champ, en rhizotron), on distingue des problèmes posés par les sols lourds argileux et les sols légers d'altitude (andosols). Dans deux exemples, les techniques utilisées sont décrites et les améliorations possibles de la préparation des sols sont signalées. Chaque cas doit être évalué; des études sont à faire pour le travail du sol et l'irrigation, et les itinéraires doivent, de plus, tenir compte du type de matériel végétal utilisé

Le concept de fertilité du sol s'est étendu à la potentialité et à l'aptitude à produire, intégrant les caractéristiques écologiques (climat/sol), le potentiel variétal et l'action de l'homme. Historique des recherches faites sur bananier. De 1970 à 1983, les recherches visent à comprendre l'agrosystème : dynamique de l'évolution des sols de bananeraies pour les éléments minéraux majeurs (à court terme) et pour la matière organique, humification des résidus et effets sur la stabilité structurale; dynamique de la bananeraie, formation de la matière vivante dans le temps et comportement de la population des bananiers. Des modèles bioclimatiques aboutissent à des méthodes d'avertissement bio-climatiques (traitement de la cercosporiose, irrigation, fumure minérale et prévision des récoltes...). A partir de 1983, une approche pragmatique des problèmes d'une zone bananière homogène est élaborée par "enquête-diagnostic", largement pluridisciplinaire. L'évaluation du "poids" des facteurs limitants ou favorables, et leur hiérarchisation apportent une vue globale de la situation. Principaux thèmes étudiés depuis 20 ans à l'IRFA

Les diverses caractéristiques du sol étudiées ne sont pas différentes après un antécédent cultural "bananier" et après des jachères travaillées de 7, 10 ou 13 mois. La meilleure productivité du sol pour la culture bananière, dans le cas où l'on pratique une jachère, est en relation avec une amélioration sanitaire du terrain du point de vue nématologique, mais peut-être, aussi, d'autres microorganismes pathogènes des racines

Les diverses caractéristiques du sol étudiées ne sont pas différentes après un antécédent cultural "bananier" et après des jachères travaillées de 7, 10 ou 13 mois. La meilleure productivité du sol pour la culture bananière, dans le cas où l'on pratique une jachère, est en relation avec une amélioration sanitaire du terrain du point de vue nématologique, mais peut-être, aussi, d'autres microorganismes pathogènes des racines

Les sols étudiés sont caractérisés par une teneur en phosphore élevée, de l'ordre de 2.000 ppm de P, mais qui se trouve surtout sous des formes peu accessibles aux réactifs chimiques habituels. Le pouvoir fixateur est très élevé, plus de 3.000 ppm de P selon l'équation de l'isotherme de LANGMUIR. La moitié environ de la quantité fixée reste isotopiquement diluable. Les indices de potentiel de GACHON sont très faibles. Un apport de carbonate de calcium équivalent à 3 t de CaC03/ha élève le pH de 0,4 unité en moyenne et a peu d'effet sur la disponibilité du phosphore. Un apport de silicate de calcium équivalent à 15 t de CaSi03/ha élève le pH de 0,6 unité en moyenne et produit un effet net sur la croissance de l'Agrostis et la disponibilité du phosphore du sol.