喀斯特生态恢复中演替阶段与恢复时长对土壤化学计量比及养分限制的交互调控

《Forests》：Nutrient Limitation Mechanisms of Natural Succession of Karst Vegetation Based on Soil Chemometrics and Enzyme Metrology

　　

摘要

背景与目的：喀斯特生态系统土层薄且养分限制严重，而植被演替和恢复时长对土壤碳氮磷（C–N–P）化学计量比和微生物酶限制的交互调控尚不明确。本研究旨在辨析演替阶段和 14 年恢复期对喀斯特土壤化学计量比和基于胞外酶的养分限制的个体及耦合效应。方法：我们建立了五个自然演替梯度（HS–MS），并在 2008 年和 2022 年对固定样地进行采样。测量了土壤理化性质以及八种土壤酶（包括水解酶和氧化还原酶）的生态酶化学计量比（生态酶化学计量比，EEA；EEA 比值，向量长度/角度）；采用双因素方差分析、冗余分析（RDA）和相关分析来量化因子间的相互作用。结果：恢复过程中，N:P 和有效氮：全氮（AN:TN）显著降低；EEA 化学计量比在演替过程中保持稳定。向量角度 < 45° 表明氮限制的持续存在。次生演替的恢复时长掩盖了群落演替对大多数土壤变量的独立效应，并确定了 C、N、P 和 Ca²⁺:Mg²⁺ 的三种耦合模式（掩盖、激活、协同）。结论：长期恢复重塑了喀斯特土壤养分库并加剧了氮限制。提出了面向不同阶段的氮活化和磷活化策略，以实现差异化的喀斯特生态恢复。