本研究中, 对土壤有机碳与土壤pH相关研究结果表明, 土壤有机碳与土壤pH呈显著负相关关系, 这一结果与前人^{[14, 15, 16]}对土壤有机碳含量与土壤pH的分析结果一致。新疆地区土壤多为碱性(pH> 7.0), 土壤有机碳的累积量较小, 按照其拟合方程推算, 当土壤更碱性化时, 单位pH变化所引起的碱性化土壤(pH> 7)有机碳累积量要低于偏酸性土壤(pH< 7)。

对土壤有机碳含量与土壤全氮、全磷、全钾含量的相关分析结果表明, 土壤有机碳与土壤全氮量呈显著正相关关系, 即土壤全氮量变化同步于土壤有机碳含量, 这是符合常理的, 因为新疆主要土壤表土中大约有80%以上的氮素是以有机态的形式存在的。由此, 土壤含氮量的多少可凭借拟合方程通过土壤有机碳含量的高低趋势来判读获取。磷素是一切生命体所绝对必需的营养元素, 与土壤有机碳含量的高低息息相关^[17]。但是, 它们之间的相关性不显著, 这一结果与刘曾媛等^[18]的研究结果相吻合, 造成这一结果的原因可能是新疆地区土壤全磷含量大多数在0~1 g· kg^-1, 土壤缺乏磷素, 而且供磷水平较低。土壤钾素能够促进作物的呼吸作用和光合作用, 同时也是作物体内许多酶的活化剂, 因此它是作物生长发育必不可少的营养元素^{[10, 19]}。当土壤中有机碳的含量增加时土壤中钾素的释放也越来越多。因此, 研究钾素与土壤有机碳含量的关系也有比较重要的意义。

土壤阳离子交换量通常指土壤表面吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子相互进行的等量交换过程^[20], 其交换量的大小及交换过程的强弱是衡量土壤保肥供肥能力大小的主要特性之一。一般土壤有机碳含量越高, 其阳离子交换量也随之越高^[21]。因此可以通过耕作施肥的方法来增添土壤有机质的含量, 增强土壤的吸收性能, 进而使阳离子交换量得到增强, 充分发挥土壤的生产潜力, 提升当地土壤的保肥供肥能力。

土壤容重又称土壤假比重, 通常指田间自然的状况下单位容积的土体(包含土粒及空隙)的质量或者重量, 是衡量土壤肥沃或贫瘠和耕作质量优劣的重要指标^[22]。本研究表明, 土壤有机碳含量与土壤容重呈显著负相关关系, 这一结果与前人研究结果^{[13, 23]}一致。这是由于土壤容重的升高, 改变了土壤的水分、空气、热量状况, 使土壤孔隙度逐步降低, 土壤结构性不断下降, 土体逐渐变得紧实致密, 从而致使土壤有机碳含量的流失。

土壤适宜的孔隙度, 有利于土壤结构的形成, 使土壤具有良好的吸水、蓄水和保肥性能, 有助于有效解决土壤透水性与蓄水性之间的矛盾^[24]。因此, 土壤孔隙度与土壤有机碳之间存在正相关性, 即土壤有机碳的分解会促进土壤孔隙度的增高, 同时, 土壤孔隙度的增高又促进了土壤有机碳的积累。

土壤有机碳含量与土壤全氮、阳离子交换量均呈显著正相关。其中, 与全氮量的相关性最大(P< 0.000 1)。土壤有机碳含量与土壤pH、容重呈负相关, 说明土壤pH和容重对土壤有机碳含量的变化具有相反的作用; 在一定范围内土壤pH下降有利于促进土壤有机碳含量的积累; 容重下降, 可以形成良好的土壤结构, 有利于土壤水、肥、气、热的贮存、供应与调节, 使土壤的抗冲性和抗蚀性增强, 可改善新疆地区土壤的生态功能。土壤有机碳含量与全磷、全钾、土壤孔隙度的相关性没有达到显著水平。从本研究结果来看, 在关注土壤有机碳含量变化的同时也需要密切关注土壤其它理化性质的改变, 进一步掌握它们之间的变化规律, 并且考虑它们之间的相互补偿作用。