氮肥诱导下刈割加剧温带碱性草甸植物磷限制并调控其获取机制

本研究由来自中国东北的研究团队开展，针对氮(N)施肥加剧草地磷(P)限制的关键问题，通过10年野外试验揭示刈割与氮肥的协同作用机制。研究发现氮添加通过提高土壤有效N:P比提升羊草(L. chinensis)磷含量，并显著增强根系性状（如根质量、磷酸酶活性和羧酸盐浓度）以促进磷获取，但降低丛枝菌根真菌(AMF)定殖。该研究为人为氮富集下植物磷利用策略提供了机制性解析。

　　

背景与目的：氮(N)施肥可能加剧 grasslands 生态系统的磷(P)限制，为植物磷获取带来挑战。刈割则可能通过生物量和养分移除影响氮驱动下的磷限制。然而，草地植物如何在不同氮肥和刈割条件下调整磷使用和获取策略尚不明确。本研究旨在探究优势物种（如羊草 L. chinensis）在氮肥和刈割下的磷吸收变化及获取策略。

方法：研究团队在中国东北温带碱性草甸进行了为期10年的野外实验，重点分析氮肥和刈割对土壤性质、植物养分获取、以及根和根际鞘功能性状的影响，尤其关注磷吸收和获取策略。

结果：氮添加和刈割表现出协同作用，通过提高土壤有效N:P比改善了羊草的磷含量。氮肥在未刈割处理中降低 bulk 土壤和根际鞘土壤pH 0.32和0.40单位，但pH变化未促进难溶性无机磷的溶解，因此对植物磷可用性调节有限。跨所有处理平均，氮肥显著增加地上部磷吸收48%，并在未刈割和刈割处理中分别提高磷使用效率7.2%和26.4%。氮添加还显著提升根质量、 specific root size、根和根际鞘土壤磷酸酶活性及羧酸盐浓度，尤其在刈割处理中更为明显。然而，氮肥使丛枝菌根真菌(AMF)定殖降低20.2%。在氮肥条件下，根和根际鞘土壤磷酸酶活性与根大小呈显著正相关，但AMF定殖与其他根和根际土壤性状呈明显负相关，这些关系在刈割处理中更加突出。

结论：研究结果提供了人为氮富集驱动下植物磷限制策略的机制性理解，这些策略主要在未刈割处理中消耗土壤有机磷，而在刈割处理中同时消耗有机和无机磷。