Effect of land use on the density of nitrifying and denitrifying bacteria in the Colombian Coffee Region

英语. Soil microbial communities involved in the cycling of nitrogen (N) are essential to maintaining and improving soil fertility, productivity and functionality of natural and agricultural ecosystems. However, some compounds generated during the metabolic processes performed by nitrifying (NB) and denitrifying (DB) bacteria are associated with the production of greenhouse gases, groundwater pollution and acidification. Therefore, the study of these bacteria is essential for economic and environmental sustainability. This study evaluated the effect of different land uses in two river basins (La Vieja and Otún) on NB and DB densities. Two sampling events (SE) were conducted by selecting the most representative land uses. Physicochemical (T °, pH, moisture and nitrate) and microbiological properties (NB and DB densities) were evaluated. In both SEs, significantly higher densities of NB and DB were observed in the land uses: pasture, guadua (DB only) and unshaded coffee (La Vieja) and onion (Otún). These land uses, excluding guadua, are dependent on nitrogen fertilizers, which together with the activities of grazing livestock on pastures may lead to greater availability of substrates for the NB. The use of agricultural machinery and overgrazing in pasture and onion uses generate compacted soil and other physical disturbances, encouraging the growth of DB. Forests had the lowest densities of NB and DB possibly due to a reduced availability of N and the releasing of allelopathic compounds from certain plants. Finally, the densities of ammonium-oxidizing bacteria had the greatest differences between the land uses evaluated, demonstrating its high sensitivity to agricultural management practices and livestock. We suggest that changes in the abundance of this community could serve as a relevant and cost-effective bioindicator for soil monitoring. Key words: nitrifying bacteria, denitrifying bacteria, land use, Colombian coffee region, ammonia oxidizing bacteria.

西班牙语; 卡斯蒂利亚语. Las comunidades microbianas edáficas involucradas en el ciclaje de nitrógeno (N) son fundamentales para el mantenimiento y mejoramiento de la fertilidad, productividad y funcionalidad de los ecosistemas naturales y agrícolas. Sin embargo, algunos compuestos generados durante los procesos realizados por bacterias nitrificantes (BN) y desnitrificantes (BD), se asocian con la producción de gases efecto invernadero, contaminación de aguas subterráneas y acidificación. Por lo tanto, el estudio de estas bacterias resulta esencial para la sostenibilidad económica y ambiental. El presente estudio evaluó el efecto de diferentes usos de suelo en dos cuencas hidrográficas (la Vieja y Otún) sobre la densidad de BN y BD. Se realizaron dos eventos de muestreo (EM) seleccionando los usos de suelos más representativos. Se evaluaron propiedades fisicoquímicas (T°, pH, porcentaje de humedad y nitratos) y microbiológicas (densidad de BN y BD-Número más probable). En los dos EM se observaron densidades significativamente mayores de BN y BD en los usos de pastizal, guadual (solo BD) y cafetal sin sombrío (la Vieja), así como en cebolla (Otún). Estos usos de suelo, excluyendo guadual, son dependientes de fertilizantes nitrogenados, lo cual en conjunto con las actividades de pastoreo del ganado en los pastizales, podrían generar una mayor disponibilidad de sustratos para las BN. El uso de maquinaria agrícola y sobrepastoreo en cebolla y pastizal generan disturbios físicos en el suelo y lo compactan favoreciendo el crecimiento de BD. Los bosques presentaron las densidades más bajas de BN y BD posiblemente por una menor disponibilidad de N y la liberación de compuestos alelopáticos. Finalmente, las densidades de bacterias oxidadoras de amonio fueron quienes presentaron mayores diferencias entre los diferentes usos de suelo evaluados, demostrando su alta sensibilidad frente a prácticas de manejo agrícola y pecuario. Palabras clave: bacterias nitrificantes, bacterias desnitrificantes, usos de suelo, ecorregión cafetera colombiana, bacterias oxidadoras de amonio.