Variation in soil microbial communities across a boreal spruce forest landscape

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Abstract

We investigated soil microbial community structure by phospholipid fatty acid (PLFA) analysis in a mature boreal spruce forest landscape in southern Norway, with low diversity of vascular plants. We investigated the spatial variation in PLFAs and the importance of environmental variables in 10 plots (each 13 samples) in a study area of 1 km × 1 km. The scales investigated were 15 cm to 10 m within study plots and 100 m to 1 km between study plots. Soil microbial biomass varied 10-fold and we found a large variation in microbial community structure, even at distances of 15 cm. Samples aggregated into plots when PLFAs were subjected to a principal components analysis. Plot identity explained 36.3% of the variation in the PLFAs and geostatistical analysis showed that the microbial community structure displayed spatial dependence at within-plot distances. Environmental variables differed significantly between all plots but explained only minor parts of the variation in the overall PLFA pattern. The vegetation variables were, however, the best at explaining the PLFA pattern, and up to 60% of within-plot variation in individual plots, respectively, could be explained by vegetation variables, pH, and soil depth.

Nous avons étudié la structure de la communauté microbienne au moyen de l'analyse des acides gras phospholipidiques (AGPL) dans un paysage de pessière boréale mature, situé dans le sud de la Norvège, où la diversité des plantes vasculaires est faible. Nous avons étudié la variation spatiale des AGPL et l'importance des variables environnementales dans 10 parcelles (13 échantillons chacune) à l'intérieur d'une zone d'étude de 1 km × 1 km. L'étude a été réalisée à des échelles de 15 cm à 10 m dans les parcelles et de 10 m à 1 km entre les parcelles. La biomasse microbienne variait par un facteur de 10 et nous avons observé une forte variation dans la structure de la communauté microbienne, même à des distances de 15 cm. Les échantillons se regroupaient par parcelle lorsque les AGPL étaient soumis à une analyse en composantes principales. L'identité des parcelles expliquait 36,3 % de la variation dans les AGPL et l'analyse géostatistique a montré que la structure de la communauté microbienne présentait une dépendance spatiale à des distances inférieures à la dimension des parcelles. Les variables environnementales étaient significativement différentes d'une parcelle à l'autre mais elles expliquaient une faible partie seulement de la variation dans le profil d'ensemble des AGPL. Cependant, les variables de la végétation expliquaient le mieux le profil des AGPL et jusqu'à 60 % de la variation interne dans chaque parcelle pouvait être expliquée respectivement par les variables de la végétation, le pH et l'épaisseur du sol.

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