Seasonal and interannual fluctuation of the microbial soil community in a maize field under long-term conservation agriculture management

Abstract

El asentamiento microbiológico del suelo en una parcela de Zea mays bajo prácticas agrícolas a largo plazo con el objetivo de minimizar la alteración de la estructura, composición y biodiversidad natural del suelo se analizó mediante procesos dependientes de la cultura e independientes de la cultura. De los diferentes procesos de renta, la diferenciación de tipo morfológico de la microflora cultivada produjo los mejores resultados y, aunque la electroforesis en agarosa con reacción en cadena de la polimerasa (PCR) también nos brindó resultados confiables, la PCR-DGGE del suelo (electroforesis en gel de gradiente desnaturalizante) no lo que puede ocurrir debido a la dependencia del método en la práctica. Durante un período de tres años, este suelo parecía muy estable, ya que su relación C / N se mantuvo aproximadamente constante y disponible para el crecimiento microbiano. Debido a que no se produjo un vuelco del suelo, pudimos mantener la mayor parte de la población microbiana cultivada cuyas fluctuaciones dependían solo de las condiciones edafoclimáticas. El número de bacterias cultivadas, mohos, microorganismos totales y los índices de biodiversidad fueron generalmente más bajos en la estación más seca (otoño) que en el resto del año, excepto Acinetobacter y Stenotrophomonas, que mostraron el comportamiento opuesto. Coincidiendo con el aumento de la temperatura durante el verano, la abundancia relativa de bacterias Gram + aumentó, principalmente reflejando un aumento en las bacterias formadoras de esporas Streptomyces y Bacillus. A pesar de estas variaciones, el índice de uniformidad y la cantidad de vida microbiológica distinta permanecieron prácticamente inalteradas, recuperando sus niveles máximos cuando estaban presentes las condiciones edafoclimáticas adecuadas, lo que indica la estabilidad a largo plazo de la comunidad microbiana en este suelo. El estudio realizado presentó importantes ideas para evaluar la sostenibilidad de la producción de maíz en los sistemas de gestión de la agricultura de conservación a largo plazo, destacando que una gestión adecuada podría prevenir la degradación de la calidad del suelo, contribuyendo así a promover la agricultura sostenible.

Soil’s microbiological settlement in a Zea mays parcel under long-term agricultural practices aiming to minimize the disruption of the soil’s structure, composition and natural biodiversity was analyzed by culture-dependent and culture-independent processes. Of the differ rent processes, morphological-type differentiation of cultured microflora produced the best results and, while Polymerase Chain Reaction (PCR)-agarose electrophoresis has also provided us with reliable ones, soil PCR-DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) did not, which may occur because of the dependence of the method on the practice. Over a three-year period, this soil seemed very stable as its C/N ratio remained roughly constant and available for microbial growth. Because no soil overturning occurred, we were able to maintain most of the cultured microbial population whose fluctuations depended only on edaphoclimatic conditions. The number of cultured bacteria, molds, total microorganisms, and the biodiversity indices were usually lower in the driest season (fall) than in the rest of the year, except for Acinetobacter and Stenotrophomonas, which showed the opposite behavior. Coincident with the rise in temperature during the summer, the relative abundance of Gram+ bacteria increased, mostly reflecting an increase in the spore-forming bacteria Streptomyces and Bacillus. Despite these variations, the evenness index and the quantity of distinct microbiological life remained practically unaltered, recovering their maximum levels when the proper edaphoclimatic conditions were present, which indicates the long-term stability of the microbial community in this soil. The performed study put forward important insights for assessing the sustainability of maize production under long-term conservation agriculture management systems, highlighting that adequate management might prevent the degradation of soil quality, thus contributing to promote sustainable agriculture.