Dynamics of aggregate stability and biological binding agents during decomposition of organic materials

Abstract

SummaryThe relative importance of different binding mechanisms and associated biological binding agents on aggregate stability is still unclear. The aim of this study was to evaluate the role of various aggregate binding agents during the decomposition of cauliflower residues, wheat straw, cattle manure and poultry woody compost. We measured aggregate stability, hot‐water extractable polysaccharide, C mineralization, fungal and microbial biomass dynamics in an amended silt loam soil, under controlled conditions. Soil aggregate stability was measured using three methods involving fast wetting, slow wetting and mechanical breakdown. Aggregate stability to slow wetting followed the same dynamics as C mineralization and was well correlated with polysaccharide content for cauliflower residues and wheat straw. This relationship is in agreement with the hypothesis that the rapid microbially induced improvement in aggregate stability that follows fresh organic residue additions at least partly involves labile polysaccharides. The transient increase in the two other types of stability was not directly related to C mineralization dynamics and seemed to be influenced by fungal hyphal length. Fungi would provide resistance to mechanical breakdown and slaking. The dynamic behaviour of biological binding agents was only partly explained by the initial quality of the organic materials, as characterized by Van Soest proximal fractionation.Dynamique de la stabilité structurale et des facteurs agrégeants biologiques associée à la décomposition de produits organiques.RésuméL’importance relative des différents mécanismes d’agrégation et des facteurs agrégeants biologiques associés n’est toujours pas clairement établie. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’effet de différents facteurs agrégeants sur la stabilité structurale au cours de la décomposition de produits organiques: de résidus de chou‐fleur, de paille de blé, d’un fumier de bovin et d’un compost de fientes de volailles et d’écorce de peuplier. Nous avons mesuré les dynamiques de stabilité des agrégats, de minéralisation du C et des biomasses microbienne et fongique d’un sol limoneux amendé pour des conditions contrôlées. La stabilité structurale est mesurée par trois traitements d’intensités différentes correspondant à une humectation rapide, une humectation lente et une désagrégation mécanique sur des agrégats. La stabilité structurale soumise à l’humectation lente suit les mêmes dynamiques que la minéralisation du C et est bien corrélée avec la concentration en polysaccharides pour les résidus de chou‐fleur et la paille de blé. Cette corrélation confirme l’hypothèse que les polysaccharides labiles participent au moins partiellement à l’amélioration rapide de la stabilité des agrégats induite par l’activité microbienne à la suite d’apports de produits organiques frais. L’augmentation transitoire des deux autres types de stabilité structurale n’est pas directement liée aux dynamiques de minéralisation du C et est plutôt influencée par la longueur des hyphes mycéliens. Le rôle des champignons serait alors d’accroître la résistance des agrégats soumis à des forces de désagrégation plus importantes. Le comportement des différents agents agrégeants biologiques n’est que partiellement expliqué par la composition initiale des produits organiques, caractérisés par la méthode de fractionnement Van Soest.