典型石漠化地區(qū)旱雨季土壤理化性質(zhì)與腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)分布特征

黃晨元， 劉建祥， 張葉飛， 秀 潔

(1.西南林業(yè)大學(xué)地理與生態(tài)旅游學(xué)院，云南昆明 650224； 2.西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院/石漠化研究院，云南昆明 650224)

石漠化是脆弱環(huán)境下自然因素和人為因素共同作用的結(jié)果，是我國(guó)西南地區(qū)的災(zāi)禍之源、貧困之因、落后之根，嚴(yán)重制約著區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。據(jù)2018年石漠化公報(bào)顯示，我國(guó)巖溶地區(qū)石漠化土地總面積為1 007萬(wàn)hm，而云南省石漠化土地面積約235萬(wàn)hm，高居全國(guó)第2位，另有潛在石漠化土地面積約204萬(wàn)hm。石漠化治理雖取得一定成效，但“十四五”規(guī)劃政策背景下，防治形勢(shì)依然嚴(yán)峻。云南省地處喀斯特高原，區(qū)域生態(tài)環(huán)境脆弱，加之人類不合理的土地利用，致省內(nèi)石漠化問(wèn)題加劇。此等背景條件下，對(duì)石漠化地區(qū)進(jìn)行相關(guān)研究，深入了解石漠化發(fā)生機(jī)理，深度分析石漠化演變過(guò)程，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及生態(tài)環(huán)境的建設(shè)十分重要。

土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，更是石漠化問(wèn)題發(fā)生的關(guān)鍵所在。土壤中腐殖質(zhì)除少部分以游離態(tài)存在外，大部分與土壤礦質(zhì)顆粒形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體，呈結(jié)合態(tài)存在，由于結(jié)合的方式和松緊程度不一，可分為松結(jié)態(tài)、聯(lián)結(jié)態(tài)、穩(wěn)結(jié)態(tài)、緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)。土壤中的腐殖質(zhì)能調(diào)節(jié)土壤肥力、改善土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在土壤養(yǎng)分循環(huán)和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定平衡方面發(fā)揮著顯著作用。土壤腐殖質(zhì)組成對(duì)于鑒別發(fā)生土類的性質(zhì)及培肥具有重要參考價(jià)值。因此，研究土壤腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)，對(duì)于提高石漠化地區(qū)土壤肥力及促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有積極作用。

目前石漠化地區(qū)土壤的理化性質(zhì)受到業(yè)界學(xué)者的廣泛關(guān)注。顏萍等發(fā)現(xiàn)隨著石漠化程度的加強(qiáng)，土壤有機(jī)質(zhì)、氮素、磷素、鉀素含量有降低的趨勢(shì)。盛茂銀等通過(guò)對(duì)西南典型喀斯特石漠化生態(tài)系統(tǒng)土壤研究發(fā)現(xiàn)，土壤理化指標(biāo)并不是嚴(yán)格按照石漠化等級(jí)呈規(guī)律變化，而是呈現(xiàn)先退化后改善的過(guò)程。吳麗芳等研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合碳氮磷生態(tài)化學(xué)計(jì)量和土壤酶活性特征，喀斯特高原石漠化區(qū)土壤質(zhì)量的主要限制因子是全氮含量。金秋珠等研究發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全磷含量和土壤有效鉀含量無(wú)顯著差異，土壤含水量、土壤有效磷含量和土壤pH值存在顯著差異。迄今為止，針對(duì)石漠化地區(qū)旱雨季理化性質(zhì)對(duì)比的研究較少，關(guān)于石漠化地區(qū)土壤腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)的相關(guān)研究也很少報(bào)道。本研究以高原巖溶石漠化地區(qū)為研究對(duì)象，測(cè)定不同石漠化程度旱雨季土壤腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)分布特征、土壤養(yǎng)分和粒徑分布特征及其相互之間的相關(guān)性，揭示石漠化地區(qū)腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)、土壤養(yǎng)分及粒徑之間的內(nèi)在聯(lián)系，旨在通過(guò)系統(tǒng)分析不同石漠化程度土壤理化性質(zhì)差異反映此地區(qū)土壤狀況并預(yù)測(cè)石漠化演變趨勢(shì)，完善相關(guān)理論成果，為石漠化地區(qū)生態(tài)恢復(fù)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于云南省昆明市石林圭山國(guó)家森林公園內(nèi)(24°26′N，103°20′E)，海拔1 739～1 856 m，總面積為3 206 hm，屬亞熱帶低緯高原山地氣候，年降水量為970 mm，年平均氣溫為14 ℃，年平均無(wú)霜期為210 d。樣地以石灰?guī)r為主，土壤類型主要為紅壤、黃棕壤，土壤偏酸性。區(qū)內(nèi)由于其受高原亞熱帶季風(fēng)影響，形成了主要以云南松()、白刺()、紫莖澤蘭()、火棘()等為主的植被類型。其中，重度石漠化區(qū)域植被覆蓋率低，巖石間隙處覆蓋有草本植被，土層中多含石塊。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地布設(shè)與樣品采集 在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上，依據(jù)張信寶等的西南巖溶山地坡地石漠化分類標(biāo)準(zhǔn)，選取研究區(qū)潛在、輕度、中度、重度石漠化等4 種石漠化程度進(jìn)行研究。分別于2020年7月(研究區(qū)為雨季)和2021年4月(研究區(qū)為旱季)進(jìn)行采樣，每種石漠化程度選擇3個(gè)典型代表性樣地，樣地具體情況見(jiàn)表1，為使后續(xù)表格內(nèi)容顯得精簡(jiǎn)，采用表1中石漠化程度對(duì)應(yīng)英文前2個(gè)字母大寫(xiě)進(jìn)行表述。每個(gè)樣地按“S”形采樣方式在其中心選擇3個(gè)樣點(diǎn)，除去表層枯枝落葉，環(huán)刀取土，帶回實(shí)驗(yàn)室分析土壤物理指標(biāo)，并采集3個(gè)0～30 cm的混合土壤，用四分法取1 kg土壤帶回實(shí)驗(yàn)室分析其化學(xué)指標(biāo)。

表1 樣地基本信息

1.2.2 樣品處理與分析 依據(jù)《土壤理化分析》中的要求，去除土壤樣品中的枯枝落葉，放在室內(nèi)陰涼通風(fēng)處風(fēng)干，一部分土壤過(guò)1 mm孔徑篩用于土壤物理性質(zhì)試驗(yàn)，另一部分土壤過(guò)0.25 mm孔徑篩用于土壤化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)。

采用環(huán)刀法測(cè)定土壤飽和持水量、毛管持水量、田間持水量、土壤容重；采用電位法測(cè)定土壤pH值；采用氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法測(cè)定全磷含量；采用氫氧化鈉堿熔-火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀含量；采用Bray I法測(cè)定速效磷含量；采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定速效鉀含量；采用凱氏定氮法測(cè)定土壤全氮含量；采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定有機(jī)碳含量；采用凱氏定氮法測(cè)定速效氮含量；采用馬爾文激光粒度儀測(cè)定土壤粒徑；采用安德森(Anderson)法測(cè)定土壤腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)。為后續(xù)研究需要，依據(jù)Heaton等的方法將土壤有機(jī)質(zhì)含量換算成土壤有機(jī)碳含量，即除以van bemmelen因數(shù)(1.724)。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

運(yùn)用Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS 26.0軟件進(jìn)行單因素方差分析、多重比較、皮爾遜相關(guān)性等分析，采用Origin 2019、Excel 2019軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同石漠化程度土壤物理性質(zhì)分析

2.1.1 土壤粒徑特征 土壤粒徑特征是組成土壤的重要部分，影響土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，間接作用于土壤的保肥保水能力和通透等性能。由表2可知，不同石漠化程度不論旱季還是雨季，粉粒含量均為最高，沙粒含量最低，且黏粒和粉粒含量均隨石漠化程度加深呈遞減趨勢(shì)，沙粒含量變化趨勢(shì)相反。旱季土壤黏粒含量表現(xiàn)為潛在石漠化極顯著大于重度石漠化(<0.01)，雨季黏粒含量表現(xiàn)為潛在和輕度石漠化極顯著大于重度石漠化(<0.01)；旱季不同石漠化程度的土壤粉粒含量存在極顯著差異(<0.01)，潛在和輕度石漠化下的雨季粉粒含量極顯著高于中度、重度石漠化(<0.01)；無(wú)論旱雨季，不同石漠化程度沙粒含量差異極顯著(<0.01)。

表2 不同石漠化程度土壤顆粒的粒徑分布與分形維數(shù)

無(wú)論旱季還是雨季，土壤黏粒含量均隨土層深度的增加而增加，沙粒和粉粒含量隨土層深度的增加而減少。另外從旱季、雨季對(duì)比來(lái)看，潛在、輕度、中度、重度石漠化樣地雨季黏粒含量分別比旱季低19.70%、20.71%、18.62%、22.80%；潛在、輕度、中度、重度石漠化樣地粉粒含量雨季分別比旱季高1.76%、1.55%、1.25%、1.79%；潛在、輕度、中度、重度石漠化樣地沙粒含量雨季均比旱季高58.20%、42.53%、23.32%、17.05%。

土壤分形維數(shù)能表征土壤顆粒大小，反映土壤結(jié)構(gòu)、肥力和土壤退化程度。土壤分形維數(shù)無(wú)論旱雨季均隨石漠化程度的增加及土層深度的增加大體呈遞減趨勢(shì)。其中，旱季土壤分形維數(shù)表現(xiàn)為潛在石漠化極顯著高于輕度、中度、重度石漠化(<0.01)，雨季土壤分形維數(shù)表現(xiàn)為潛在石漠化極顯著高于重度石漠化(<0.01)，且潛在、輕度、中度、重度石漠化樣地雨季土壤分形維數(shù)分別比旱季低5.63%、4.68%、4.69%、1.15%。

2.1.2 土壤容重及持水狀況 由表3可知，無(wú)論旱季、雨季，土壤容重均隨石漠化程度、土層深度的增加而增加，而土壤3種持水量(飽和持水量、毛管持水量、田間持水量)均隨石漠化程度及土層深度增加呈遞減趨勢(shì)。其中無(wú)論旱雨季，潛在石漠化的土壤容重均極顯著低于重度石漠化(<0.01)；土壤3種持水量均表現(xiàn)為潛在石漠化極顯著高于重度石漠化(<0.01)。潛在、輕度、中度、重度石漠化樣地雨季的土壤容重較旱季分別增加了6.25%、11.11%、8.94%、6.20%；飽和持水量雨季較旱季分別增加了3.40%、9.40%、10.30%和15.82%；毛管持水量雨季較旱季分別增加了14.73%、5.57%、5.32%和11.73%；田間持水量雨季較旱季分別增加了79.21%、72.50%、59.65%和38.77%，雨季對(duì)土壤物理性質(zhì)變化的規(guī)律性影響不明顯。

表3 不同石漠化程度土壤物理性質(zhì)比較

2.2 不同石漠化程度土壤化學(xué)性質(zhì)分析

由表4可知，不同石漠化程度土壤養(yǎng)分元素含量無(wú)論旱雨季均呈現(xiàn)隨石漠化程度的增加而減少的趨勢(shì)。其中旱季土壤全氮含量表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化顯著高于中度、重度石漠化(<0.05)，旱季速效氮含量表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化顯著高于重度石漠化(<0.05)；雨季全氮含量表現(xiàn)為潛在石漠化極顯著高于重度石漠化(<0.01)，速效氮含量表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化極顯著高于中度、重度石漠化(<0.01)。旱季土壤全鉀含量表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化極顯著高于重度石漠化(<0.01)，速效鉀含量表現(xiàn)為潛在石漠化極顯著高于其他3種石漠化程度(<0.01)；雨季土壤全鉀含量表現(xiàn)為潛在石漠化極顯著高于輕度、中度和重度石漠化(<0.01)，速效鉀含量無(wú)顯著差異(>0.05)。無(wú)論旱雨季，土壤全磷含量表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化極顯著高于中度、重度石漠化(<0.01)，旱季土壤速效磷含量表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化極顯著高于重度石漠化(<0.01)，雨季速效磷含量表現(xiàn)為潛在石漠化極顯著高于其他3種石漠化程度(<0.01)。旱季土壤pH值表現(xiàn)為重度石漠化極顯著高于潛在、輕度石漠化(<0.01)，雨季pH值表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化極顯著低于中度、重度石漠化(<0.01)。無(wú)論旱雨季，土壤有機(jī)碳含量表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化極顯著高于中度、重度石漠化(<0.01)。

表4 不同石漠化程度土壤養(yǎng)分含量和pH值

此外，潛在、輕度、中度、重度石漠化程度下全氮含量雨季較旱季分別減少22.54%、31.14%、45.45%、50.41%，速效氮含量雨季較旱季分別減少7.14%、7.69%、39.13%、39.06%，全鉀含量雨季較旱季分別減少88.23%、89.61%、88.21%、88.65%，速效鉀含量雨季較旱季分別減少62.33%、35.29%、16.15%、10.00%，全磷含量雨季較旱季分別減少77.05%、76.36%、68.42%、55.56%，速效磷含量雨季較旱季分別減少98.30%、98.54%、98.46%、97.70%，土壤pH值雨季較旱季分別增加4.66%、 4.56%、1.95%、0.48%，土壤有機(jī)碳含量雨季較旱季分別減少40.80%、42.85%、40.61%、40.07%。

2.3 土壤腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)分布特征

由表5可知，不論旱雨季，不同石漠化程度土壤4種結(jié)合態(tài)(松結(jié)合態(tài)、聯(lián)結(jié)合態(tài)、穩(wěn)結(jié)合態(tài)、緊結(jié)合態(tài))有機(jī)碳含量均呈現(xiàn)出潛在>輕度>中度>重度石漠化的趨勢(shì)。不同石漠化程度下， 土壤松結(jié)合態(tài)和緊結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量雨季較旱季分別減少35.86%、37.36%、45.45%、46.65%和52.54%、58.91%、42.83%、49.70%；聯(lián)結(jié)合態(tài)和穩(wěn)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量潛在和輕度石漠化表現(xiàn)為雨季較旱季分別減少15.79%、7.38%和20.14%、22.83%，中度和重度石漠化含量雨季較旱季分別增加29.73%、81.25%和3.45%、25.00%。

松結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)是土壤結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)中最為活躍的有機(jī)質(zhì)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易被微生物分解、轉(zhuǎn)化，對(duì)土壤養(yǎng)分的釋放有著積極的作用。由表5可知，不同石漠化程度對(duì)松結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)的含量存在顯著影響。不同石漠化程度無(wú)論旱雨季土壤松結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化極顯著大于中度、重度石漠化(<0.01)。聯(lián)結(jié)合態(tài)土壤腐殖質(zhì)介于松結(jié)合態(tài)和穩(wěn)結(jié)合態(tài)之間，其含量可以直接反映土壤腐殖質(zhì)轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。不同石漠化程度，無(wú)論旱雨季土壤聯(lián)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化顯著大于重度石漠化(<0.05)，這表明潛在、輕度石漠化地區(qū)土壤腐殖質(zhì)的腐殖化程度較高，這可能是由于潛在和輕度石漠化地區(qū)植被覆蓋率高，土質(zhì)疏松，植物凋落物長(zhǎng)期積累所致。潛在和輕度土壤由于緊結(jié)態(tài)腐殖質(zhì)的穩(wěn)定性很強(qiáng)，其碳含量的多少對(duì)于保持土體構(gòu)造、積累和貯存養(yǎng)分等方面有顯著作用。松緊比則是衡量腐殖質(zhì)活性和品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，比值大說(shuō)明腐殖質(zhì)活性較高，相反則較低。無(wú)論旱雨季土壤穩(wěn)結(jié)合態(tài)和緊結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量表現(xiàn)為潛在、輕度石漠化極顯著大于中度、重度石漠化(<0.01)，松緊比呈相反趨勢(shì)，表明潛在、輕度石漠化土壤貯存養(yǎng)分能力強(qiáng)，中度、重度石漠化土壤腐殖質(zhì)活性高。由表6可知，松結(jié)合態(tài)、聯(lián)結(jié)合態(tài)、穩(wěn)結(jié)合態(tài)3種結(jié)合態(tài)有機(jī)碳富里酸、胡敏酸含量均表現(xiàn)為潛在石漠化顯著高于中度、重度石漠化(<0.05)，呈現(xiàn)潛在>輕度>中度>重度石漠化趨勢(shì)，與對(duì)應(yīng)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量變化相同。

表5 不同程度石漠化土壤腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量

表6 不同石漠化程度土壤腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)組成

胡富比(H/F)可以進(jìn)一步說(shuō)明土壤肥力狀況，具有重要意義。由圖1、圖2可知，不同石漠化程度土壤結(jié)合態(tài)有機(jī)碳H/F無(wú)論旱雨季均呈潛在>輕度>中度>重度石漠化趨勢(shì)，潛在、輕度石漠化均顯著高于中度、重度石漠化(<0.05)，潛在、輕度石漠化之間差異不顯著(>0.05)，中度、重度石漠化之間差異不顯著(>0.05)。不同石漠化程度旱季土壤穩(wěn)結(jié)態(tài)有機(jī)碳胡富比大于1，松結(jié)合態(tài)及聯(lián)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳胡富比均小于1，但所有受試土壤中穩(wěn)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳僅占腐殖酸的4.0%～9.1%，對(duì)土壤腐殖酸整體胡富比影響較小。不同石漠化程度雨季土壤除聯(lián)結(jié)合態(tài)、穩(wěn)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳重度石漠化胡富比小于1外，其他均大于1，說(shuō)明雨季4種石漠化程度土壤胡敏酸含量較高，腐殖質(zhì)化程度相對(duì)旱季高。無(wú)論旱雨季重度石漠化程度土壤胡富比均最小，表明其腐殖質(zhì)品質(zhì)較差，腐殖質(zhì)聚合度較低，土壤肥力較低。

2.4 土壤理化指標(biāo)之間的相關(guān)性

由表7可知，不論旱雨季，石漠化程度與土壤理化指標(biāo)存在顯著相關(guān)性(<0.05)，4種結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量均與全氮、 有機(jī)碳及全磷含量存在極顯著正相關(guān)(<0.01)，各營(yíng)養(yǎng)元素之間存在顯著相關(guān)性(<0.05)。無(wú)論旱雨季4種結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量之間均呈極顯著正相關(guān)(<0.01)。旱季速效氮含量與聯(lián)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)(<0.05)，與松、穩(wěn)、緊結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈極顯著正相關(guān)(<0.01)。旱季全鉀含量與松和穩(wěn)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)(<0.05)，與聯(lián)和緊結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈極顯著正相關(guān)(<0.01)。旱季速效鉀含量與松和緊結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)(<0.05)，與聯(lián)和穩(wěn)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈極顯著正相關(guān)(<0.01)。旱季速效磷含量與緊結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)(<0.05)，與松、聯(lián)和穩(wěn)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈極顯著正相關(guān)(<0.01)。雨季4種結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量與氮素含量呈極顯著正相關(guān)(<0.01)，與速效鉀含量無(wú)顯著相關(guān)性(>0.05)；全鉀含量與松、聯(lián)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)(<0.05)，與穩(wěn)、緊結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈極顯著正相關(guān)(<0.01)；速效磷含量與松、緊結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈極顯著正相關(guān)，與聯(lián)、穩(wěn)結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)(<0.05)。由此可見(jiàn)土壤結(jié)合態(tài)有機(jī)碳、全氮、總有機(jī)碳、全磷含量是表征石林地區(qū)不同石漠化程度土壤性質(zhì)的重要因子。

3 結(jié)論與討論

本研究中，無(wú)論旱雨季土壤黏粒和粉粒含量均隨石漠化程度的加深而遞減，沙粒含量變化趨勢(shì)相反，這與龍健等的研究結(jié)果一致，并且沙粒含量明顯大于正常土壤，表現(xiàn)出粗骨化特征。無(wú)論旱雨季，土壤粉粒含量均為最高，黏粉粒含量隨石漠化程度增加而遞減，顆粒較小物質(zhì)的含量越多，其顆粒的表面積就越大，黏性就越強(qiáng)，水分的吸附和固定能力也就越強(qiáng)，從而使得研究區(qū)內(nèi)不同石漠化程度土壤的水分狀況呈現(xiàn)隨石漠化程度的增加而遞減趨勢(shì)。土壤分形維數(shù)隨石漠化程度的增加呈遞減趨勢(shì)，這與許多學(xué)者的研究結(jié)果相似，都認(rèn)為土壤分形維數(shù)的大小主要由粒級(jí)較細(xì)的顆粒含量所決定。土壤容重呈現(xiàn)隨石漠化程度的增加而遞增趨勢(shì)，原因在于隨著石漠化程度的加強(qiáng)，植被覆蓋度降低，土壤易被侵蝕，土壤細(xì)粒顆粒含量越來(lái)越低，粗粒含量越來(lái)越高，外在表現(xiàn)在土壤容重的增加。本研究結(jié)果表明，土壤養(yǎng)分元素含量隨石漠化程度的加深呈遞減趨勢(shì)，這與李開(kāi)萍等的研究結(jié)果一致，由此可見(jiàn)，土壤養(yǎng)分元素含量和不同石漠化程度土壤之間關(guān)系密切，隨著石漠化程度的加強(qiáng)，植被覆蓋度的降低，土壤結(jié)構(gòu)偏緊實(shí)，土壤持水量下降，使得土壤中的水分和空氣通透性降低，土壤中微生物的活動(dòng)減弱、有機(jī)質(zhì)分解的速度減緩以及影響到礦物質(zhì)的礦化作用，最終使得土壤有機(jī)質(zhì)、氮素、磷素和鉀素的含量降低。雨季由于土壤中較高的水分含量，使得反硝化作用強(qiáng)烈，土壤中大量氮以氣態(tài)氮的形式釋放，從而使得雨季土壤氮素含量較旱季低。在含水量較高的情況下，土壤中的電解質(zhì)會(huì)被稀釋，陽(yáng)離子解離進(jìn)入溶液的量會(huì)增多，從而導(dǎo)致雨季土壤pH值較旱季升高。研究表明，石灰性土壤的主要固磷基質(zhì)是物理性黏粒和碳酸鈣含量，本研究中，隨石漠化程度的增加，土壤黏粒含量下降，這就解釋了本研究中土壤磷素含量隨石漠化程度的增加而降低的趨勢(shì)。雨季，由于土壤受到侵蝕，細(xì)小顆粒隨流水搬運(yùn)到他處，使得黏粒含量減少，從而也使得雨季磷素的含量較旱季低。雨季土壤鉀素的含量比旱季低，這是因?yàn)橥寥篮枯^多時(shí)，土壤溶液中的鉀離子濃度遭到稀釋，從而釋放黏土礦物固定的鉀，轉(zhuǎn)化為水溶性鉀。有研究表明，土壤含水量會(huì)改變土壤碳排放中源于土壤有機(jī)質(zhì)和外源有機(jī)質(zhì)的比例，雨季由于土壤含水量高，微生物的活動(dòng)受到抑制，使得其更多利用外源添加碳作為能量，則會(huì)較少分解土壤有機(jī)質(zhì)，導(dǎo)致雨季土壤有機(jī)碳含量較旱季低。另外從旱雨季土壤養(yǎng)分指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)看，部分指標(biāo)存在較大差異，這是因?yàn)榭λ固厥貐^(qū)缺乏成片連續(xù)的土壤，土壤的異質(zhì)性很高，給取樣造成一定困難，從而造成了不同石漠化階段土壤理化性質(zhì)的起伏，但其變化趨勢(shì)是明確的。

本研究中，不同石漠化程度土壤結(jié)合態(tài)有機(jī)碳含量均呈現(xiàn)潛在>輕度>中度>重度石漠化的趨勢(shì)，這是因?yàn)殡S石漠化程度加強(qiáng)，在水力和重力的影響下，土壤地上、地下二元流失加劇，巖石裸露率提高，形成土壤肥力下降與地上生物量減少的惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量顯著減少。有研究表明，腐殖質(zhì)的4種結(jié)合形態(tài)含量及對(duì)應(yīng)的胡敏酸和富里酸含量變化對(duì)土體肥力、結(jié)構(gòu)及保持生物群落的穩(wěn)定性有直接影響，能較為全面地反映土壤質(zhì)量，本研究結(jié)果與之相互印證。本研究表明，潛在和輕度土壤腐殖質(zhì)貯存養(yǎng)分的能力較高但相對(duì)活性較弱，而中度和重度地區(qū)土壤腐殖質(zhì)養(yǎng)分儲(chǔ)存能力較弱但活性強(qiáng)，使得潛在和輕度地區(qū)能生長(zhǎng)較大的喬木和灌木，而中度和重度地區(qū)宜于生物量較小的草本植物生長(zhǎng)。無(wú)論旱雨季4種腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)含量與全磷呈極顯著正相關(guān)，這是因?yàn)榱椎墓?yīng)會(huì)限制土壤微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的利用與轉(zhuǎn)化，從而對(duì)腐殖質(zhì)的形成和積累產(chǎn)生一定影響。4種石漠化程度旱季土壤腐殖酸胡富比均小于1，說(shuō)明該石漠化地區(qū)土壤腐殖酸均以富里酸為主，皆為富里酸型土壤，腐殖化程度整體相對(duì)較低，養(yǎng)分易流失。雨季土壤腐殖酸胡富比與旱季相反，說(shuō)明含水量充足的土壤利于胡敏酸的積累，這與江春玉等的研究結(jié)果相符。無(wú)論旱雨季重度石漠化程度土壤胡富比均最小，表明其腐殖質(zhì)品質(zhì)較差，腐殖質(zhì)聚合度較低，土壤肥力較低。隨石漠化程度的加深，不同結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)胡富比均逐漸減小，這是由腐殖質(zhì)和礦物質(zhì)結(jié)合的難易程度所決定的。