Influence of vegetation type and madrone soil inoculum on associative nitrogen fixation in Douglas-fir rhizospheres

M. P. Amaranthus, C. Y. Li, and D. A. Perry

Abstract: Douglas-fir (Pseudotsugamenziesii (Mirb.) Franco) seedlings grown on a site cleared of whiteleaf manzanita (Arctostaphylosviscida Parry) and an adjacent, cleared, annual grass meadow were either inoculated with 100–120 mL per seedling of pasteurized or unpasteurized soil from a nearby Pacific madrone (Arbutusmenziesii Pursh) stand or left uninoculated. After one growing season, Douglas-fir seedling whole-plant soil systems were assayed for nitrogenase activity by the acetylene reduction method. The rate of acetylene reduction in rhizospheres of uninoculated seedlings from the manzanita site (1.40 ± 0.44 nmol•h⁻¹) was significantly higher than that of uninoculated seedlings from the meadow site (0.67 ± 0.15 nmol•h⁻¹). Unpasteurized madrone soil increased the rate of acetylene reduction over 500% for inoculated seedlings grown on the manzanita site, but decreased it by 80% for those grown on the meadow site. The madrone soil influence was apparently biotic: pasteurized, madrone soil did not have a significant effect. No acetylene was reduced in soil without seedlings. Azospirillum sp., a microaerophilic nitrogen (N₂) fixing bacterium, was isolated from within the mycorrhizae of inoculated seedlings harvested from the manzanita site. These results suggest that early successional ectomycorrhizal shrubs and hardwood trees may be important in maintaining mycorrhizal fungi and associated N₂ fixers after severe disturbance.

Résumé : Des semis de Sapin Douglas (Pseudotsugamenziesii (Mirb.) Franco) cultivés sur une station éradiquée d'Arctostaphylosviscida Parry, et sur une station adjacente d'une prairie annuelle, ont été inoculés avec chacun 100–120 mL par semis d'un sol pasteurisé ou non pasteurisé d'un peuplement d'Arbutusmenziesii (Pursh) ou laissé non inoculé. Après une saison de croissance, les systèmes sol des plants entiers de Sapin de Douglas ont été évalués pour l'activité nitrogénase par la méthode de la réduction de l'acétylène. Le taux de réduction d'acétylène dans les rhizosphères de semis non inoculés de la station d'Arctostaphylos (1,40 ± 0,44 nmol•h⁻¹) était significativement plus élevé que les semis non inoculés de la station de prairie (0,67 ± 0,15 nmol•h⁻¹). Le sol non pasteurisé d'Arbutus a augmenté le taux de réduction d'acétylène de plus de 500% pour les semis inoculés cultivés sur la station d'Arctostaphylos, mais a diminué celui-ci de 80% pour ceux cultivés sur la station en prairie. L'influence du sol à Arbutus était apparemment biotique: pasteurisé, le sol à Arbutus n'a pas présenté d'effet significatif. L'acétylène n'était pas réduit dans le sol sans semis, Azospirillum sp., une bactérie microacrophilique fixatrice d'azote (N₂), a été isolée des systèmes mycorhiziens des semis inoculés récoltés de la station d'Arctostaphylos. Ces résultats suggèrent que les arbustes ectomycorhizés des stades premiers de succession et les arbres feuillus peuvent être importants dans le maintien des champignons mycorhizateurs et les fixateurs de N₂ associés après une perturbation sévère.

[Traduit par la revue]