半干旱沙地生态恢复中植物群落通过性状特异性组装路径缓解磷限制

《Journal of Plant Ecology》：Divergent assembly mechanisms mediate plant stoichiometric responses to soil P constraints during ecosystem restoration

　　

摘要

在植物-土壤-微生物系统中，化学计量耦联是生态系统发展的基石。然而，在资源受限环境下的恢复过程中，支配这些相互作用的过程机制仍知之甚少。我们在半干旱沙地生态系统的恢复演替序列中，调查了植物、土壤和微生物库的碳（C）、氮（N）和磷（P）化学计量关系。研究结果显示，由于资源积累失衡——生物介导的氮积累速度超过了地球化学磷的供给——导致相对磷限制的加剧。伴随生态酶化学计量关系的转变，在固定沙丘和稀疏林草地阶段，尽管土壤总磷含量上升，微生物生物量磷却出现下降，且该下降与土壤含水量呈负相关。在植物对该地下磷限制的响应方面，虽然物种身份解释了叶片化学计量性状变异的最大份额（42.8%–63.3%），但群落层面的组装遵循了不同的路径。方差分解表明，物种周转主导了受进化约束的结构性状（叶片C，71.7%）和对环境响应的氮投入（叶片N，45.8%）。相反，对于磷相关性状，物种周转与种内性状变异（ITV）之间的负协方差分别对叶片P贡献了?38.1%，对叶片C:P贡献了?23.7%，从而抵消了这些性状中由周转驱动的变异。叶片N:P则由周转（15.26%）和ITV（15.32%）共同调控。这些策略使植物群落得以缓解地下磷限制对代谢化学计量的影响。我们的发现表明，植物群落通过性状特异性的组装路径对地球化学限制作出响应：结构投入受到物种替代的筛选，而磷相关性状则反映了周转与ITV贡献的相互平衡。因此，植物群落缓冲生物地球化学限制的能力可能既取决于物种组成，也取决于ITV驱动的功能灵活性。

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群落组装, 生态化学计量学, 种内性状变异, 磷限制, 半干旱沙地, 物种周转