Weed management modifies functional properties of both weeds and microbial nitrogen‐cycling communities in Mediterranean vineyards

International audience

Английский. Nitrogen (N) availability is crucial to maintaining crop productivity in agroecosystems, driven primarily by soil microbial processes such as nitrification and denitrification. Weeds are an integral part of agroecosystems and are involved in many processes related to the N cycle, but how weed management could shift plant–microbe interactions, and thus, N‐cycling is yet to be determined. Using a network of 15 Mediterranean vineyards, we quantified the effect of 5 years of different weed management practices (chemical weeding, tillage, mowing) on the above‐ground and below‐ground functional properties of weed communities and soil microbial N‐cycling. Specific root length (SRL) of the tilled and mowed weed communities were 30% and 44% lower than in the herbicide‐treated weed communities. Soil pH and texture were the main drivers of soil microbial activity as quantified by substrate‐induced respiration (SIR), potential denitrifying enzyme activities to SIR ratio (PDEA:SIR) and potential nitrifying and denitrifying enzyme activity ratio (PNEA:PDEA). SIR was also impacted by the management: Mowed weed communities had 58% higher SIR compared to herbicide‐treated communities. Weed communities with high SRL were associated with soils with a higher nitrifying enzyme efficiency per unit of respired carbon. Synthesis and applications . Overall, our findings indicate that vineyard weed management influences the potential nitrifying enzyme activities by modifying the root strategies of weed communities. This study highlights that the design of sustainable weed management strategies should incorporate unintended effects on soil microbial communities and N‐cycling.

Французский. La disponibilité de l'azote (N) dans le sol est une propriété cruciale pour le maintien de la productivité des agrosystèmes. La disponibilité de cet élément est notamment déterminée par deux processus microbiens du sol: la nitrification et la dénitrification. Les adventices font partie intégrante des agrosystèmes et sont impliquées dans de nombreux processus liés au cycle de l'azote. Cependant, les effets du mode de gestion de l'enherbement spontané sur les interactions entre les adventices et les microorganismes impliqués dans le cycle de l'azote restent à déterminer. En mobilisant un réseau de 15 vignobles méditerranéens, nous avons quantifié l'effet de cinq années de différentes pratiques de gestion des adventices (désherbage chimique, travail du sol, tonte) sur les propriétés fonctionnelles aériennes et racinaires des communautés adventices et sur les processus microbiens du cycle de l'azote. La longueur spécifique des racines (SRL) des communautés adventices avec travail du sol et tonte était respectivement inférieure de 30% et 44% à celle des communautés d'adventices désherbées chimiquement. Le pH et la texture du sol ont été les principaux déterminants de l'activité microbienne du sol, quantifiée par la respiration induite par substrat (SIR), le rapport entre les activités enzymatiques dénitrifiantes potentielles et la SIR (PDEA:SIR) et le rapport entre les activités enzymatiques nitrifiantes potentielles et dénitrifiantes (PNEA:PDEA).La SIR des sols a également été impactée par les modes de gestion des adventices: les communautés adventices tondues avaient une SIR 58% plus élevée que les communautés traitées aux herbicides. Les communautés adventices présentant une SRL élevée étaient associées à des sols présentant une efficacité enzymatique nitrifiante plus élevée par unité de carbone respiré. Synthèse et applications. Nos résultats démontrent que la gestion de l'enherbement des vignobles influence les activités potentielles des enzymes nitrifiantes du sol, en modifiant les stratégies racinaires des communautés adventices. Cette étude souligne que la conception de stratégies durables de lutte contre les adventices doit intégrer les effets involontaires sur les communautés microbiennes du sol et le recyclage de l'azote.