Este estudio investigó los efectos a largo plazo (70 años) de la fertilización con N (nitrato de amonio [AN], sulfato de amonio [AS]) a 70 y 211 kg N kg/ha, y la cal (L) sobre la interacción planta-microbio y la estabilidad del carbono en el suelo en un pastizal semiárido en Sudáfrica. La biomasa aérea aumentó con la adición de N, particularmente AN211, mostrando un aumento del 119% en comparación con el control, mientras que tanto la cal como las aplicaciones de N aumentaron la biomasa subterránea. La adición de nitrógeno alteró significativamente las relaciones estequiométricas de las plantas, con las relaciones de N en las raíces mostrando una mayor variación inducida por el tratamiento (12.7-51.3) que las relaciones de N en los brotes (10.2-16.8). El carbono de biomasa microbiana alcanzó su punto máximo con el tratamiento AN70, mientras que la actividad de deshidrogenasa fue más alta en los lotes solo con cal, pero suprimida en los tratamientos de N no calados. Por el contrario, la actividad de ureasa fue más alta en el grupo de control y suprimida en la mayoría de los tratamientos fertilizados. A pesar del aumento en la producción de biomasa, el SOC permaneció sin cambios entre los tratamientos (49.7-57.6 g/kg), mientras que el pH del suelo fue más bajo (6) bajo la fertilización con N y la cal, respectivamente. El PCA reveló un agrupamiento distinto de los tratamientos, con las formas de N afectando de manera diferencial los patrones de asignación de las plantas y los parámetros microbianos. Este estudio demuestra que los desequilibrios estequiométricos planta-suelo-microbio y las limitaciones inducidas por el pH en la función microbiana explican la desconexión entre la productividad de las plantas y la captura de carbono en este ecosistema de pastizal semiárido.