In tropical forests, free-living Biological nitrogen (N) fixation (BNF) in soil and litter tends to decrease when substrate N concentrations increase, whereas increasing phosphorus (P) and molybdenum (Mo) soil and litter concentrations have been shown to stimulate free-living BNF rates. Yet, very few studies explored the effects of adding N, P, and Mo together in a single large-scale fertilization experiment, which would teach us which of these elements constrain or limit BNF activities. At two distinct forest sites in French Guiana, we performed a 3-year in situ nutrient addition study to explore the effects of N, P, and Mo additions on leaf litter and soil BNF. Additionally, we conducted a short-term laboratory study with the same nutrient addition treatments (+N, +N+P, +P, +Mo, and +P+Mo). We found that N additions alone suppressed litter free-living BNF in the field, but not in the short-term laboratory study, while litter free-living BNF remained unchanged in response to N+P additions. Additionally, we found that P and P+Mo additions stimulated BNF in leaf litter, both in the field and in the lab, while Mo alone yielded no changes. Soil BNF increased with P and P+Mo additions in only one of the field sites, while in the other site soil BNF increased with Mo and P+Mo additions. We concluded that increased substrate N concentrations suppress BNF. Moreover, both P and Mo have the potential to limit free-living BNF in these tropical forests, but the balance between P versus Mo limitation is determined by site-specific characteristics of nutrient supply and demand.

中文翻译：

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养分添加对两个法属圭亚那低地热带森林凋落物和土壤中自由生活固氮的影响

在热带森林中，当基质 N 浓度增加时，土壤和凋落物中自由生活的生物固氮 (BNF) 趋于减少，而增加磷 (P) 和钼 (Mo) 土壤和凋落物浓度已被证明会刺激游离-生活BNF利率。然而，很少有研究探讨在单个大规模施肥实验中同时添加 N、P 和 Mo 的影响，这将告诉我们这些元素中的哪些会限制或限制 BNF 活动。在法属圭亚那的两个不同森林地点，我们进行了为期 3 年的原位养分添加研究，以探索添加 N、P 和 Mo 对落叶物和土壤 BNF 的影响。此外，我们使用相同的营养添加处理（+N、+N+P、+P、+Mo 和 +P+Mo）进行了短期实验室研究。我们发现单独添加 N 抑制了田间无垃圾生活 BNF，但在短期实验室研究中没有，而无垃圾 BNF 响应 N+P 添加保持不变。此外，我们发现在田间和实验室中，添加 P 和 P+Mo 会刺激凋落物中的 BNF，而单独使用 Mo 没有产生任何变化。只有一个田地的土壤 BNF 随 P 和 P+Mo 的添加而增加，而在另一个现场，土壤 BNF 随 Mo 和 P+Mo 的添加而增加。我们得出结论，增加的底物 N 浓度会抑制 BNF。此外，P 和 Mo 都有可能限制这些热带森林中自由生活的 BNF，但 P 与 Mo 限制之间的平衡取决于特定地点的养分供需特征。而随着 N+P 的添加，垃圾自由生活 BNF 保持不变。此外，我们发现在田间和实验室中，添加 P 和 P+Mo 会刺激凋落物中的 BNF，而单独使用 Mo 没有产生任何变化。只有一个田地的土壤 BNF 随 P 和 P+Mo 的添加而增加，而在另一个现场，土壤 BNF 随 Mo 和 P+Mo 的添加而增加。我们得出结论，增加的底物 N 浓度会抑制 BNF。此外，P 和 Mo 都有可能限制这些热带森林中自由生活的 BNF，但 P 与 Mo 限制之间的平衡取决于特定地点的养分供需特征。而随着 N+P 的添加，垃圾自由生活 BNF 保持不变。此外，我们发现在田间和实验室中，添加 P 和 P+Mo 会刺激凋落物中的 BNF，而单独使用 Mo 没有产生任何变化。只有一个田地的土壤 BNF 随 P 和 P+Mo 的添加而增加，而在另一个现场，土壤 BNF 随 Mo 和 P+Mo 的添加而增加。我们得出结论，增加的底物 N 浓度会抑制 BNF。此外，P 和 Mo 都有可能限制这些热带森林中自由生活的 BNF，但 P 与 Mo 限制之间的平衡取决于特定地点的养分供需特征。而只有 Mo 没有产生任何变化。只有一个田地的土壤 BNF 随 P 和 P+Mo 的添加而增加，而在另一个现场，土壤 BNF 随 Mo 和 P+Mo 的添加而增加。我们得出结论，增加的底物 N 浓度会抑制 BNF。此外，P 和 Mo 都有可能限制这些热带森林中自由生活的 BNF，但 P 与 Mo 限制之间的平衡取决于特定地点的养分供需特征。而只有 Mo 没有产生任何变化。只有一个田地的土壤 BNF 随 P 和 P+Mo 的添加而增加，而在另一个现场，土壤 BNF 随 Mo 和 P+Mo 的添加而增加。我们得出结论，增加的底物 N 浓度会抑制 BNF。此外，P 和 Mo 都有可能限制这些热带森林中自由生活的 BNF，但 P 与 Mo 限制之间的平衡取决于特定地点的养分供需特征。