La fixation de l'azote peut ne pas atténuer les déséquilibres stœchiométriques qui limitent la production primaire dans les écosystèmes lacustres eutrophes

Résumé La production primaire à l'échelle de l'écosystème peut être limitée de manière proximate par l'azote (N) mais finalement limitée par le phosphore (P) car la fixation de N2 contribue du nouvel N qui s'accumule par rapport au P à l'échelle des écosystèmes. Cependant, la durée nécessaire pour passer de la limitation proximate en N à la limitation ultime en P reste inconnue pour la plupart des écosystèmes, y compris les lacs. Ici, nous présentons les résultats d'une expérience de mésocosme lacustre entièrement répliquée et multianuelle qui a permis des interactions complètes entre l'air, l'eau et les sédiments, imitant l'écologie des écosystèmes lacustres. Nous avons manipulé l'approvisionnement en N par rapport au P pour obtenir un gradient de stœchiométrie N:P. Bien que la fixation de N2 contribue à hauteur de 80 % de N réactif dans les traitements à faible teneur en N, la biomasse phytoplanctonique dans ces traitements n'était pas différente des contrôles non fertilisés. Cela suggère que la production primaire est restée limitée par le N dans les traitements à plus faible teneur en N, même lorsque la fixation de N2 était substantielle. Bien que les apports en N fixé aient réduit le déséquilibre en N par rapport au P dans les traitements à faible teneur en N de manière saisonnière, le N fixé ne s'est pas accumulé sur plusieurs années. De plus, le N réactif ne s'est pas facilement accumulé dans les traitements à forte teneur en N. Au lieu de cela, la stœchiométrie de la colonne d'eau était proportionnelle aux ajouts expérimentaux de N et de P, suggérant une forte influence du chargement nutritif extérieur. Ainsi, nous n'avons trouvé aucune preuve que l'accumulation de N issue de la fixation de N2 était suffisante pour déclencher une transition vers la limitation ultime en P de manière saisonnière ou au cours de notre expérience de 3 ans. Au contraire, nos résultats indiquent que la limitation proximate en N perdure dans les lacs eutrophes, probablement en raison de l'exportation du N étant proportionnelle à ses apports. Ces résultats offrent de nouvelles perspectives concernant les contrôles biogéochimiques sur la stœchiométrie des écosystèmes et leur influence sur le calendrier de la limitation proximate en N et de la limitation ultime en P dans les écosystèmes d'eau douce, marins et terrestres.