土壤微生物在全球碳（C）循环中起着关键作用，通过自养生物的光合作用和化能合成过程将大气中的碳转化为土壤有机质（Trumbore, 2006; Lu and Conrad, 2005; Sokol et al., 2022）。同时，这些微生物通过分解有机物质将碳重新释放到大气中（Austin et al., 2014）。除了在碳循环中的作用外，土壤微生物还通过其代谢活动对氮（N）和磷（P）循环产生重要影响（Zhang et al., 2013; Liang et al., 2020; Liu et al., 2023a）。土壤中碳、氮和磷的化学计量比不平衡会限制微生物的代谢速率和资源利用效率（Sinsabaugh et al., 2009; Waring et al., 2014）。因此，由胞外酶（如BG、NAG、LAP、AP）催化的有机物质分解和养分矿化等微生物过程的速率可能是陆地养分循环中的关键限制因素。因此，这些酶的化学计量比为研究微生物资源分配策略提供了有价值的框架（Cui et al., 2019a; Deng et al., 2019; Ye et al., 2022）。
酶活性化学计量比可以提供关于微生物营养需求的宝贵信息，因为产生用于碳、氮和磷吸收的酶是微生物克服资源限制的关键策略（Sinsabaugh et al., 2008; Chen and Li, 2014; An et al., 2024; Cui et al., 2019b; Yao et al., 2023）。微生物产生重要的胞外酶，如β-葡萄糖苷酶（BG）用于碳循环，N-乙酰-β-葡萄糖胺酶（NAG）和亮氨酸氨基肽酶（LAP）用于氮循环，以及酸性磷酸酶（AP）用于磷循环（Xiao et al., 2020; Schimel and Weintraub, 2003; Moorhead and Sinsabaugh, 2006）。这些活性的比例可以反映微生物的资源分配情况（Liu et al., 2022）。尽管有研究表明全球平均比例为1:1:1（Sinsabaugh et al., 2008），但仅依赖比例可能会有问题，因为这个基准可能是一个数学上的假象（Puissant, 2025）。因此，为了准确识别微生物的代谢限制，我们将酶化学计量比的分析与向量分析方法相结合，后者基于对碳吸收酶与养分吸收酶的比例投资提供了更直接和互补的评估（Moorhead et al., 2016）。此外，这些酶的表达和化学计量比并非静态的，而是受到生物和非生物因素的复杂相互作用的影响，包括降水等气候变量、土壤性质（如pH值和微生物生物量（MBC、MBN、MBP）以及大气氮沉降等生物过程（Xu et al., 2022a, Xu et al., 2022b, Wang et al., 2021, Yang et al., 2021, Yang et al., 2023）。
海拔是一个重要的驱动因素，它影响土壤的非生物和生物性质，从而影响酶的化学计量比。沿海拔梯度的温度、降水量和土壤特性的变化使得理解不同海拔高度的酶活性变得既具有挑战性又十分重要（K?rner, 2007）。例如，对青藏高原的研究表明，土壤酶活性和化学计量比随海拔显著变化，主要受植被类型的影响（He et al., 2020）。相反，秦岭山脉的研究表明，酶化学计量比的变化主要反映了由温度和土壤养分变化驱动的微生物氮限制（Zhang et al., 2022）。这些发现强调了阐明海拔梯度上酶化学计量比分布模式的重要性，并揭示了影响这些模式的环境因素之间的复杂相互作用。
作为典型的亚热带森林生态系统，武夷山具有完整且连续的海拔梯度，为研究生物地球化学过程提供了一个自然实验室。这一环境使我们能够研究这一生态梯度上的胞外酶活性和微生物代谢限制的分布。我们测量了关键酶（BG、NAG、LAP、AP）的活性，并评估了它们与气候变量、土壤性质和植被特征之间的关系。具体来说，本研究旨在回答以下关键问题：（1）参与碳、氮和磷循环的胞外酶活性如何随海拔变化？（2）在不同海拔高度，哪些元素对微生物代谢的限制最大？（3）气候、土壤性质和植被在多大程度上影响胞外酶活性和化学计量比？通过探讨这些问题，本研究旨在阐明亚热带山地森林中酶动态的复杂相互作用，从而加深我们对海拔梯度上生态系统功能的理解。
