土壤肥力是植被恢复的主要驱动力。土壤肥力提高有利于演替后续种的生长和发育,有助于形成稳定的植物群落。湖南省中南部紫色土丘陵区(简称为:湘中南紫色土丘陵区,下同)生态环境恶劣,植被恢复极其困难,是湖南省乃至全国生态环境治理的重点地区之一。目前相关研究主要集中在紫色土植被恢复对径流泥沙、养分流失的影响及其植被恢复技术,然而有关植被恢复对土壤碳、氮、磷化学计量比和土壤综合肥力影响的研究仍少见报道。本研究采用空间代替时间的方法,在湘中南紫色土丘陵区选取地域相邻,立地条件基本一致的裸地(BL)和3种处于不同植被恢复阶段的自然植物群落:毛秆野古草-圆果雀稗-夏枯草草地(APP)、牡荆-糯米条-火棘灌木丛(VAP)、枫香-白栎-麻栎落叶阔叶林(LQQ)为对象,以BL为对照,研究植被恢复过程中土壤碳、氮、磷化学计量比及其土壤综合肥力的演变,揭示湘中南紫色土丘陵区土壤综合肥力的演变机制,为湘中南紫色土丘陵区的植被恢复与重建,土壤基质改良和养分有效管理提供科学依据。主要结果如下:(1)随着植被恢复,土壤容重总体上呈下降趋势,且APP、VAP、LQQ显著低于BL;土壤含水率呈增加趋势,且APP、VAP、LQQ显著高于BL;各土层砂粒百分含量减少,粉粒、黏粒百分含量增加,BL、APP、VAP仍以砂粒为主,LQQ以粉粒为主。不同植被恢复阶段土壤pH值为4.53-8.68;随植被恢复,土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)、水解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)含量和碱性磷酸酶(ALP)、过氧化氢酶(CAT)、脲酶(URE)、蔗糖酶(INV)活性增加,其中LQQ或VAP增幅最大,表明植被恢复明显改善土壤理化性质及其酶活性。参照全国第二次土壤普查养分标准,BL 土壤养分总体处于极低水平,APP、VAP处于中等偏低水平,LQQ处于中等偏高水平,研究区总体处于中等水平。(2)土壤容重与含水率、INV、CAT呈显著或极显著负相关;土壤含水率、土壤质地与pH值、SOC、TN、TP(除含水率外)、AN(除土壤质地外)、AP、AK、INV(除土壤质地外)相关性显著;除TK外,pH值、SOC、TN、TP、AN、AP、AK之间存在显著相关关系,SOC、TN、AN、AK与INV,AN与ACP呈显著正相关性;URE与ALP、INV、CAT呈显著或极显著正相关。表明土壤理化性质、酶活性之间相互促进,随植被恢复,土壤物理性质的改善有利于土壤养分和酶活性的提高,而土壤化学性质、酶活性的提高又反馈促进土壤物理性质的改善。(3)BL、VAP 土壤肥力的主要限制因子为SOC、AN和AP,而APP、LQQ的主要限制因子为ALP、URE活性,因此,对BL、VAP通过土壤基质改良方式增加SOC、AN和AP,而对APP、LQQ可通过提高土壤ALP、URE活性来改善土壤肥力,以促进植被恢复。基于全部指标的因子分析法、基于最小数据集的土壤综合肥力指数法和灰色关联度法的土壤综合肥力评价结果一致,均为:LQQ>VAP>APP>BL,且不同植被恢复阶段之间差异显著。3种土壤综合肥力评价方法两两之间显著相关,表明采用3种评价方法对土壤综合肥力进行评价可比也可行,且最小数据集能较好地反映本研究所有指标的综合。土壤综合肥力指数与群落生物量呈显著线性正相关,而与Shannon-Wiener指数不存在显著相关关系,表明群落生物量显著影响土壤综合肥力。因此,促进植被恢复,改善群落结构,提高群落生物量是提高紫色土土壤综合肥力的重要途径。(4)各土层C:N、C:P 比随植被恢复显著增加,而不同土层N:P比随植被恢复的变化规律不尽相同,但同一土层不同植被恢复阶段之间差异不显著。研究区土壤C:N、C:P和N:P比分别为3.95-10.74、5.11-35.41和1.46-3.94,低于全国土壤平均水平和湘中丘陵区红壤林地,表明湘中南紫色土较同一地区的红壤矿化作用快,且P有效性较高,而N相对缺乏,植物生长主要受N的限制。因此,湘中南紫色土植被恢复过程中可适时适量地施用有机肥,缓解土壤N胁迫,促进植物恢复。(5)土壤C:N、C:P 比与容重、砂粒百分含量(除C:P 比除外)呈极显著负相关,与含水率、粉粒(除C:P 比除外)、黏粒百分含量(除C:P 比除外)、SOC、TN、TP(除C:P 比除外)、AN、AP、AK(除C:P 比除外)含量及ACP(除C:N 比除外)、URE(除C:P 比除外)、INV、CAT活性呈显著正相关;N:P 比与粉粒百分含量、TP含量呈显著负相关,与含水率、砂粒百分含量、AN、ACP、INV活性呈显著正相关,表明土壤C:N、C:P、N:P 比随植被恢复的变化与土壤理化性质、酶活性密切相关。