在草原中长期移除生物量会减少植物和土壤中的磷含量，同时增加碳磷的化学计量比，但不会导致微生物对磷的缺乏

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Long-term biomass removal in grasslands reduces plant and soil phosphorus, increases carbon:phosphorus stoichiometry, but does not lead to microbial phosphorus limitation

土壤微生物群落碳限制与磷流失的长期研究

　　草场管理方式对生态系统功能具有深远影响，尤其是在调节土壤中可利用养分与微生物群落之间的化学计量平衡方面。本研究通过一个长期的田间试验，探讨了四种不同的割草处理方式（包括是否添加氮肥）对土壤、植物和微生物生物量中的元素浓度及其化学计量比的影响。研究结果揭示了植物生物量保留或移除、氮肥施用等管理措施如何影响土壤和植物的化学计量特征，以及微生物群落在这些环境变化下的响应机制。

在研究中，植物生物量保留的处理方式显著降低了植物茎部的碳氮比（C:N）和碳磷比（C:P），而从未割草的草场中这些比值则相对较高。这表明，当植物生物量被保留时，植物对氮和磷的吸收能力得到了增强，从而降低了它们在植物体内的相对浓度。同时，土壤中可利用的碳氮比（C:N）在植物生物量保留的处理中也显著降低，而在从未割草的草场中，这一比值更高。这些结果强调了植物生物量保留对于土壤养分循环的重要性，因为割草后保留的植物残体能够提供额外的碳源，从而影响土壤中的养分动态。

然而，当植物生物量被移除后，土壤中可利用的磷浓度显著下降，导致碳磷比（C:P）显著升高。这说明植物生物量的移除可能会减少土壤中磷的供应，从而影响微生物群落对磷的需求。值得注意的是，尽管土壤中可利用的碳浓度在不同处理间没有显著差异，但碳氮比和碳磷比的变化主要源于氮和磷的供应差异，而不是碳的可用性。这表明，在某些情况下，碳的供应并非限制土壤微生物活动的主要因素，而是氮和磷的可用性更为关键。

微生物生物量的碳氮比和碳磷比在所有处理中均表现出相似的特征，且显著高于可利用的土壤基质。这一发现表明，土壤微生物群落对养分供应的响应并不明显，可能由于微生物对碳的高需求导致其对氮和磷的利用相对受限。这种微生物的碳限制状态可能与草场长期管理实践有关，如频繁割草和生物量保留，这些措施可能促进了碳的输入，从而改变了土壤中碳与其他元素的比例。

此外，研究还发现，氮肥的施用并未显著影响植物和土壤中的元素比值，除了植物茎部氮浓度略有上升。这可能是因为氮肥的施用速率相对较低，未能有效改变植物和土壤中氮的相对浓度。同时，氮肥的施用可能导致部分氮素的流失，如通过淋溶和气体排放，从而限制了其对植物和微生物的可用性。

在长期管理实践中，割草频率和生物量保留与否对植物和土壤的化学计量比产生了显著影响。从未割草的草场中，植物和土壤的碳氮比较高，这可能与植物组织的缓慢周转和氮素的积累有关。而在割草处理中，由于植物残体的输入和根系的周转，氮素的循环更为频繁，从而降低了碳氮比。这种差异可能与植物群落的组成变化有关，例如，在割草处理中，固氮植物如红三叶草和白三叶草的出现可能增加了土壤中氮素的供应。

研究结果表明，植物生物量的保留有助于减少微生物和植物的磷限制，因为植物残体中的磷和其他养分可以被重新释放回土壤。然而，氮肥的施用在某些情况下可能增加了氮素的损失风险，特别是在碳受限的微生物群落中。这提示我们，在设计可持续的草场管理策略时，需要考虑碳和氮的平衡，以避免养分的过度流失。

综上所述，草场管理方式对生态系统功能有着重要的影响，尤其是在维持养分循环和土壤碳储存方面。通过理解植物、土壤和微生物之间的化学计量关系，可以更有效地预测和管理草场生态系统的健康和可持续性。未来的研究可以进一步探索微生物酶活性和养分循环过程的指标，如总氮转化和土壤呼吸速率，以更全面地评估管理措施对土壤过程和生态系统服务的影响。