Anaerobically mineralized nitrogen as a potential indicator of the activity and abundance of mycorrhizal fungi in Mollisols

Abstract

Anaerobically mineralized nitrogen (AN) is a suitable soil health indicator. The AN is sensitive tosoil use changes and is related to soil and particulate organic carbon and aggregate stability. This work aimsto evaluate the relationship between AN and 1) easily extractable glomalin-related soil proteins; 2) abundanceof arbuscular mycorrhizal fungi measured by the number of arbuscular mycorrhizal fungi spores, and 3)arbuscular mycorrhizal fungi activity (root colonization). Soil samples were taken at depths of 0-5 and 5-20 cmfrom cultivated and uncultivated plots throughout the southeastern province of Buenos Aires. Anaerobicallymineralized nitrogen, soil organic carbon, particulate organic carbon, aggregate stability, easily extractedglomalin-related soil proteins and the logarithm of the number of arbuscular mycorrhizal fungi spores (logspores) at 0-5, 5-20 and 0-20 cm depths were determined. In wheat roots, the percentages of total infectionand arbuscules at 0-20 cm were measured. At all depths, AN was positively correlated to easily extractableglomalin-related soil proteins (r=0.34-0.65), which is an indicator of arbuscular mycorrhizal fungi activityand abundance. Likewise, AN was positively related to log-spores (r=0.58-0.78), which is an indicator ofarbuscular mycorrhizal fungi abundance. However, AN was not related to root colonization (the percentagesof total infection and arbuscules) that manifests the activity of arbuscular mycorrhizal fungi at a specificmoment. Thus, anaerobically mineralized nitrogen would be an indicator of mid- to long-term changes inarbuscular mycorrhizal fungi abundance and activity (easily extractable glomalin-related soil proteins andlog-spores) resulting from soil use. Consequently, the AN would allow monitoring an important aspect of soilmicrobiological health associated with arbuscular mycorrhizal fungi. However, it is necessary to evaluate therelationships studied in this work in a wider range of soil situations.

El nitrógeno mineralizado en anaerobiosis (NA) es un indicador de salud edáfica; es sensible a los cambios en el uso del suelo y se relaciona con el carbono orgánico total, el particulado y la estabilidad de agregados. Nuestro objetivo fue evaluar la relación entre el NA y 1) las proteínas fácilmente extraíbles relacionadas con la glomalina; 2) la abundancia de hongos micorrícicos arbusculares (número de esporas de hongos micorrícicos arbusculares), y 3) la actividad de hongos micorrícicos arbusculares (raíces colonizadas). Se muestreó el suelo a 0-5 y 5-20 cm en parcelas cultivadas y no cultivadas en el sudeste bonaerense. Se determinó el nitrógeno mineralizado en anaerobiosis , carbono orgánico total y particulado, estabilidad de agregados, proteínas fácilmente extraíbles relacionadas con la glomalina y el logaritmo del número de esporas de hongos micorrícicos arbusculares (log-spores) en 0-5, 5-20 y 0-20 cm. En raíces de trigo, se midió el porcentaje de infección total y de arbúsculos en 0-20 cm. En todas las profundidades, el NA correlacionó positivamente con proteínas fácilmente extraíbles relacionadas con la glomalina (r=0.34-0.65), indicadoras de la actividad y la abundancia de hongos micorrícicos arbusculares. El NA se relacionó positivamente con el log-spores (r=0.58-0.78), que indica la abundancia de hongos micorrícicos arbusculares. Sin embargo, el NA no se relacionó con la colonización de raíces (porcentaje de infección total y de arbúsculos), que manifiesta la actividad de hongos micorrícicos arbusculares en un momento dado. Así, el nitrógeno mineralizado en anaerobiosis indicaría la abundancia y la actividad de hongos micorrícicos arbusculares a mediano y largo plazo (proteínas fácilmente extraíbles relacionadas con la glomalina y log-spores) debido al uso del suelo. El NA permitiría monitorear un aspecto importante de la salud microbiológica del suelo asociada con hongos micorrícicos arbusculares. Sin embargo, es necesario evaluar las relaciones estudiadas en este trabajo en un rango más amplio de situaciones de suelo.