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在生态系统研究中，大型草食动物对土壤养分的影响尚不明确。研究人员以野生马鹿（Cervus elaphus）为对象，探究其活动对土壤养分的作用。结果发现，马鹿活动使森林土壤磷（P）、钾（K）含量增加。这一成果有助于理解生态系统养分循环，为保护和管理提供依据。
在生态系统的奇妙世界里，大型哺乳动物草食动物就像一群神秘的 “生态工程师”，它们在不同栖息地间穿梭，看似随意的举动，却可能对生态系统的运转产生深远影响。在生物地球化学循环中，大型草食动物扮演着关键角色，它们的觅食、休息等行为会改变土壤的物理和化学性质，影响养分的分布。然而，目前人们对于草食动物如何具体影响土壤养分的机制了解还十分有限。
半自然草原作为具有高保护价值的栖息地，需要低土壤养分条件来维持植物多样性。但农业等人类活动导致的养分排放，正威胁着这些草原的生态平衡。野生草食动物，尤其是马鹿，有可能成为维持草原养分平衡的重要力量。以往研究虽对马鹿在草原和荒地的养分通量进行了量化，但马鹿活动是否会引起土壤中植物可利用养分浓度的可测量变化，仍然是个未解之谜。在这样的背景下，来自德国哥廷根大学、德累斯顿工业大学等多个机构的研究人员，开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Landscape Ecology》杂志上。
为了深入探究马鹿的运动和行为是否会导致不同栖息地间植物可利用土壤养分浓度的相对变化，研究人员在德国格拉芬沃尔军事训练区（Grafenw?hr military training area，GTA）展开研究。该区域有着丰富的马鹿资源，且长期实施鼓励马鹿利用开放栖息地的野生动物管理策略。
研究人员采用了多种技术方法。首先是土壤采样与实验室分析，他们在 2021 年 11 月从 32 条从草原到森林斑块的线性样带中收集了 200 个土壤样本，测定了土壤的 pH、磷（P）、钾（K）等多种化学参数。其次，对 25 只马鹿进行了遥测，通过 GPS 项圈每小时记录马鹿的位置，利用项圈集成的二维加速度计每 8 秒记录一次马鹿的活动状态（活跃 / 被动）数据，并存储 5 分钟平均值。最后，运用数据处理和统计分析手段，在 R 软件中对数据进行处理，使用隐藏马尔可夫模型等方法对马鹿活动数据进行分类，通过线性混合效应模型（LME）分析各因素对土壤化学参数的影响 。
研究结果表明：
- 土壤养分差异：在马鹿使用强度高的区域，森林土壤中的磷和钾浓度显著高于草原土壤；在马鹿使用强度中等的区域，森林土壤中的钾浓度也显著高于草原土壤。而土壤 pH、总土壤氮（Nt）、总土壤碳（Ct）和土壤有机质（SOM）等其他土壤化学参数，不受马鹿使用强度和栖息地类型交互作用的显著影响 。
- 马鹿行为与养分浓度关系：马鹿在森林中主要进行休息活动，在草原中主要是活跃状态。森林中土壤磷和钾浓度随着马鹿休息强度的增加而增加，在草原中则没有这种显著关系。
在讨论部分，研究人员指出，虽然大型有蹄类动物作为养分载体的重要性已被认可，但在自由放养条件下，它们对土壤养分浓度的净影响很少被量化。此次研究中，土壤磷和钾浓度在森林和草原间的差异，不太可能是由未考虑的环境因素造成，更可能是马鹿活动导致。而且，与磷相比，钾在森林土壤中的浓度增加更为明显，这可能与系统中钾的循环量更大、排泄模式不同等因素有关。
这项研究具有重要意义。在森林方面，马鹿带来的养分补贴可以增加森林土壤肥力，促进成熟树木的生长，这对于应对全球二氧化碳水平上升和大气氮沉降导致的树木养分缺乏问题具有积极意义。在保护方面，马鹿的活动并没有增加草原土壤的养分浓度，这有助于维持草原的低养分条件，对保护草原植物多样性至关重要，进一步证明了野生马鹿是开放栖息地保护的有效推动者。此外，该研究也为野生动物管理提供了科学依据，未来还需进一步研究人类活动和大型食肉动物回归对这些生态过程的影响 。
