消落带是库区周边因水位周期性涨落而周期性淹没或出露于水面的水陆系统交互地带(苏维词等，2003)。在秭归段特殊峡谷，受三峡大坝反季节运行模式影响，产生了不同于其他消落带的特殊环境因子、生态过程和植被群落梯度，对外界扰动非常敏感，容易发生水土流失、生境退化、生态系统多样性减少等生态系统退化状况，其土壤理化性质也会受消落带冬季淹水、夏季干旱的特殊干湿交替生境影响而改变(张希彪等，2006)。现已成为三峡库区生态系统中物质转化、能量流动、信息传输与转换等最活跃且最不稳定的生态脆弱带(朱妮妮等，2015)。

土壤是植物生存的物质基础，同时也是消落带生态系统内物质和能量交换等生态过程进行的重要场所(常超等，2009)，具有过滤、缓冲、调节及储存土壤营养等多种功能。土壤-水体复合系统之间的物质交换过程受不同类型因素影响而具有时空变异性(Ye et al., 2012；2014；杨予静等，2015)。任何有关海拔、植被、水分、生境类型、人为干扰等环境因素的改变，都可通过土层内化学元素的改变而得到反映(张希彪等，2006)。为顺利开展三峡库区的植被恢复与重建，探索库区土壤化学性质及变化规律十分必要。在三峡库区建设初期，就有许多学者通过模拟试验探究水库运行后因生态环境变化而引起的土壤理化性质特征及变化规律，模拟环境与真实变化存在一定差异，但还是在一定程度上为未来消落带植被恢复和重建提供了可供参考的资料(张金洋等，2004；王改改等，2008；袁辉等，2008；傅杨武等，2010；刘泽斌，2014)。随着水库的运行以及周期性淹水-落干-淹水的持续影响，消落带土壤的化学性质在很长一段周期内处于动态变化中，因此，很多学者开始将研究重点转向通过设置固定监测样地，探究消落带不同区段土壤pH值、养分特征差异程度(沈雅飞等，2016；贾国梅等，2016；王娅儆等，2016)，或研究不同植被类型、不同生活型植物及植被重建后的土壤养分状况(王晓峰等，2015；任庆水等，2016)。目前研究多集中于模拟试验、群落学观察、种植试验和实地试验等短期监测和研究(一般2~3年)，缺乏长期水淹后不同海拔不同土层间土壤化学性质随水位涨落年限增加的年际变化规律研究。

本研究基于三峡库区水位的时间和空间动态特征，选取秭归段典型区域的峡谷地貌消落带样地，通过长期定位研究监测，分析三峡库区消落带经历长期水库水位变化后不同海拔不同土层土壤的土壤化学性质特征，以期为了解土壤环境承受多年干湿交替剧烈环境变化后的变化规律提供理论依据。

本研究区域位于湖北省宜昌市秭归县茅坪镇，长江西陵峡南岸，三峡工程坝上库首(10°00′04″—110°18′41″E，30°38′14″—31°11′31″N)。地势西南高东北低，分散有河谷阶地、槽冲小坝和梯田坡地，属长江三峡山地地貌。气候属亚热带大陆性季风气候，境内山峦起伏，气候垂直变化明显，且四季分明，雨热同季，年均气温17 ℃，年均降水量1 100 mm。三峡工程竣工后，三峡水库受“冬蓄夏排”反季节性水库水位周期性涨落的胁迫，库区周边被淹土地周期性出露于水面，逐渐形成30 m落差的三峡库区消落带，其典型植被由马尾松(Pinus massoniana)转变为现有次生灌丛和弃耕地2种植被类型，土壤类型为花岗岩母质风化而成的黄壤和黄棕壤两种，土层浅薄，厚约40 cm，受库区水位涨落及降水影响，水土流失严重。

本研究所在消落带上缘为次生灌丛植被，灌丛植物群落共有21科33属43种，以蔷薇科(Rosaceae)、樟科(Lauraceae)和忍冬科(Caprifoliaceae)为优势科，分别占灌木总科数的32.4%，13.7%和8.6%，以木姜子(Litsea pungens)、高粱泡(Rubus lambertianus)、白叶莓(Rubus innominatus)和香椿(Toona sinensis)为优势种。自2008年，经7次水位涨落后，消落带内植被逐渐变为以一年生和多年生草本植物为主，现草本植被群落共有28科45属48种，以菊科(Compositae)、禾本科(Gramineae)、莎草科(Cyperaceae)、茜草科(Rubiaceae)和金星蕨科(Thelypteridaceae)为优势科，分别占草本总科数的20.6%，15.4%，11.9%，10.8%和8.7%，以三脉紫菀(Aster ageratoides)、鸡矢藤(Paederia scandens)、青绿薹草(Carex breviculmis)和葛(Pueraria lobata)为优势种。

2008年8月在研究区域内设置典型消落带回水区内次生灌丛样地3块，样地面积为40 m×15 m，样地海拔为145~185 m。样地在未进行人为清库前均为以马尾松为主的林地，平均坡度为30°，郁闭度0.5，林龄20年左右。

根据水库运行计划，三峡水库在夏季雨水季节以低水位运行，在冬季以高水位运行，最高蓄水水位是175 m。由于不同海拔受水淹情况不同，故将样地在海拔上分为4个梯度，分别为145~155，155~165，165~175和175~185 m，每个海拔梯度均埋设水泥桩做标记。为方便研究，将2008年设置为水淹前期(未经历水位涨落)，将2009年设置为水淹初期(经历了1次水位涨落)，将2012、2014和2015年设置为水淹中期(分别经历了4、6和7次水位涨落)。按水库的运行规律，海拔175~185 m在所选年限内均未被水淹，故将其作为对照海拔；另外，2008年8月为水库运行前期，土壤并未经历水位涨落，故将该时期土壤化学性质为背景值。

于2008、2009、2012、2014和2015年每年8月，在0~10和10~20 cm土层，对样地内不同海拔梯度沿对角线用土钻分别取土9次，将同一海拔梯度的同层土壤混合，装袋标记后带回实验室处理进行化学分析。

将采集的土壤均匀平铺于干净的牛皮纸上，于阴凉通风处自然风干，去除石块、根系等杂物，研磨后全部过2 mm筛，混匀后分装2份，1份用于测定pH值和土壤速效养分，1份再次研磨后过100目筛，进行有机质及土壤养分全量测定(国家林业局，2000)。

土壤pH值采用pH酸度计法测定(常超等，2011)；有机质含量采用重铬酸钾氧化-外加热法测定(中国科学院南京土壤研究所，1978)；速效氮含量采用碱解扩散法测定(章程等，2009)；速效磷和速效钾含量均采用等离子发射光谱法测定(Adejuwon et al., 1988)。

用Excel 2013进行数据处理分析；应用统计分析软件SPSS 17.0(SPSS, Chicago, IL, USA)对各处理试验数据进行均值、标准差和差异显著性分析。

由表 1可以看出，水淹前期(2008年)，145~155和155~165 m海拔0~10 cm土层的pH值均显著(P < 0.05)高于对照海拔(175~185 m)，165~175 m海拔pH值与对照海拔相比没有明显差异；而在10~20 cm土层，各海拔之间pH值并未发生显著变化。随着水淹时间增加，对照海拔0~10和10~20 cm土层pH值在经历1和4次水位涨落后并未发生明显变化；而在7次水位涨落后(2015年)显著增加，增加幅度分别达35.0%和19.4%。145~155，155~165和165~175 m海拔0~10和10~20 cm土层pH值在经历7次水位涨落后同样显著增加，其中0~10 cm土层pH值较2008年增加35.4%，37.6%和30.3%，10~20 cm土层pH值较2008年增加45.7%，27.0%和28.8%，且各年限中0~10 cm土层145~155 m海拔pH值显著高于其他海拔高度。

表 1 各海拔不同土层土壤pH值变化特征^① Tab.1 Characteristics of soil pH variation in different soil layers at different altitudes

表 1 各海拔不同土层土壤pH值变化特征① Tab.1 Characteristics of soil pH variation in different soil layers at different altitudes 土层 Soil layer/cm 海拔 Altitude/m 年份Year 2008 2009 2012 2014 2015 0~10 145~155 6.05±0.055Ba 5.51±0.135Ba 7.96±0.095Aa 7.98±0.285Aa 8.19±0.005Aa 155~165 5.28±0.055Cb 5.12±0.165Cbc 6.63±0.265Bb 7.07±0.055Ab 7.26±0.1Ab 165~175 5.04±0.005Bc 5.27±0.035Bb 6.33±0.075Ab 6.50±0.275Ac 6.56±0.09Ac 175~185 5.00±0.1Bc 4.95±0.08Bc 5.04±0.285Bc 5.09±0.15Bd 6.75±0.05Ac 10~20 145~155 5.66±0.505Ba 5.51±0.37Ba 7.78±0.055Aa 7.83±0.265Aa 8.24±0.06Aa 155~165 5.23±0.02Ba 5.02±0.09Ba 6.24±0.355Ab 6.53±0.025Ab 6.64±0.12Ab 165~175 4.92±0.175Ba 5.16±0.09Ba 6.1±0.02Ab 6.28±0.325Ab 6.33±0.12Ab 175~185 5.32±0.335Ba 5.14±0.295Ba 5.13±0.22Bc 5.61±0.57Ac 6.35±0.05Ab ①不同大写字母表示同一海拔不同年份间差异显著(P＜0.05);不同小写字母表示同一年份不同海拔间差异显著(P＜0.05)。下同。Different capital letters mean significant differences between different years in the same elevations (P＜0.05); different small letters mean significant difference between different elevations in the same year(P＜0.05).The same below.

整体来讲，水淹前期(2008年)各海拔梯度0~10和10~20 cm土层pH值大多低于6，为酸性土，且在经历1、4、6和7次水位涨落后，0~10和10~20 cm土层pH值升幅均表现为海拔145~155 m高于其他海拔梯度；对同一土层，随水淹年限增加，各海拔土壤pH值变化剧烈程度表现为海拔145~155 m＞155~165 m＞165~175 m＞175~185 m；但不同海拔pH值随水淹年限增加的变化规律不同，145~155 m海拔处土壤pH值升高，已达碱性，而海拔155~165和165~175 m及对照海拔175~185 m处，0~10和10~20 cm土层土壤pH值则逐渐趋于中性。

双因素分析可知：消落带不同土层不同海拔土壤pH值变化同时受年限、海拔梯度及其交互作用的影响(P＜0.01)。

由表 2可以看出，水淹前期(2008年)，145~155和155~165 m海拔各土层有机质含量均显著(P < 0.05)高于对照海拔175~185 m，而海拔165~175 m处0~10 cm土层有机质含量与对照海拔相比差异显著(P＜0.05)，在10~20 cm土层差异不显著。海拔145~155、155~165和165~175 m 0~10 cm土层有机质含量在经历7次水位涨落后(2015年)均显著降低，降幅分别为35.8%、35.6%和33.1%，而10~20 cm土层pH值在经历1次水位涨落后显著增加，而在经历4、6和7次水位涨落后，各水淹海拔有机质含量均逐年降低。

表 2 各海拔不同土层土壤有机质含量变化特征 Tab.2 Characteristics of soil organic matter content variation in different soil layers at different altitudes

表 2 各海拔不同土层土壤有机质含量变化特征 Tab.2 Characteristics of soil organic matter content variation in different soil layers at different altitudes g·kg-1 土层 Soil layer/cm 海拔 Altitude/m 年份Year 2008 2009 2012 2014 2015 0~10 145~155 35.26±2.702Aa 28.66±3.103Aba 33.65±4.936Aa 28.02±0.363Aba 22.64±0.587Ba 155~165 34.54±2.69Aa 27.18±3.379ABCa 31.90±5.445Abb 24.45±0.557Abb 22.25±2.068Ca 165~175 29.42±4.252Ab 24.10±2.808Abb 29.91±3.269BCb 23.00±0.05ABb 20.83±1.98Ba 175~185 26.11±2.42Ac 21.33±1.624Abc 25.68±4.143Ac 20.47±0.06Abc 17.47±0.99Bb 10~20 145~155 21.64±2.977Ba 30.99±0.029Aa 27.30±2.818Aa 19.37±2.906Ba 18.58±2.058Ba 155~165 17.90±2.357Bb 26.48±0.105Ab 18.9±2.672Bb 18.46±2.118Ba 17.46±5.38Ba 165~175 12.73±0.694Bc 25.04±0.702Ab 15.9±2.672Bc 13.78±0.979Bb 12.57±1.365Bb 175~185 11.68±0.73Bc 23.24±0.06Ac 13.53±1.16Bc 11.81±0.304Bc 10.89±0.182Bb

整体来讲，水淹前期0~10 cm土层总体有机质含量较10~20 cm土层高，但经历7次水位涨落后，两土层趋向一致，说明0~10 cm土层有机质流失严重。双因素分析可知：消落带不同土层不同海拔土壤有机质含量变化同时受年限、海拔梯度各自独立作用的影响显著(P＜0.01)

由表 3可以看出，水淹前期(2008年)，海拔145~155和155~165 m 10~20 cm土层的碱解氮含量与对照海拔175~185 m相比差异显著，海拔165~175 m 0~10和10~20 cm土层土壤碱解氮含量与175~185 m相比则差异不显著，且0~10 cm土层以海拔155~165 m最高、10~20 cm土层以海拔165~175 m最高，分别为97.96和79.22 mg·kg^-1。随着水淹时间增加，对照海拔的0~10 cm土层碱解氮经历1次水位涨落后显著降低(P＜0.05)，然后经历4次水位涨落后显著增加，增幅达18.4%；而10~20 cm土层碱解氮含量则在此期间一直未有明显变化。海拔145~155、155~165和165~175 m处0~10 cm土层碱解氮变化规律与对照海拔相同。

表 3 各海拔不同土层土壤碱解氮含量变化特征 Tab.3 Characteristics of soil available N content variation in different soil layers at different altitudes

表 3 各海拔不同土层土壤碱解氮含量变化特征 Tab.3 Characteristics of soil available N content variation in different soil layers at different altitudes mg·kg-1 土层 Soil layer/cm 海拔 Altitude/m 年份Year 2008 2009 2012 2014 2015 0~10 145~155 93.54±1.09Ba 51.14±1.466Cb 102.73±1.051Aa 90.72±1.625Ba 46.21±0.05Ca 155~165 97.96±0.18Ba 47.64±5.746Cb 112.09±9.761Aa 75.99±3.427Bc 33.60±5.38Cb 165~175 92.73±1.91Ba 58.24±0.549Ca 90.43±8.648Ab 82.90±3.478Bb 32.69±4.04Cb 175~185 89.28±1.374Ba 40.44±0.849Cb 105.71±0.899Aa 85.98±0.827Bb 33.07±2.325Cb 10~20 145~155 55.90±6.564Bb 60.43±0.583Abb 71.90±7.193Aa 72.96±7.159Aa 44.68±10.455Ba 155~165 49.47±9.589Bb 82.73±0.223Aa 60.37±6.125ABb 60.47±3.217ABb 31.62±0.095Cb 165~175 79.22±7.226Aa 56.25±10.36Bb 55.06±7.767Bc 50.12±9.281Bc 33.86±4.765Cb 175~185 62.73±7.206Aa 71.34±3.523Aa 61.55±4.455ABb 59.48±2.793ABb 27.94±0.445Cb

整体来讲，海拔145~155、155~165和165~175 m处0~10土层碱解氮在经历1、4、6和7次水位涨落后的变化规律为先降低后增加再降低；而10~20 cm土层碱解氮则大多表现为先增加后降低。双因素分析可知：各海拔不同土层土壤碱解氮含量同时受年限、海拔梯度及其交互作用的影响(P＜0.01)。

由表 4可以看出，水淹前期(2008年)，海拔145~155，155~165和165~175 m处0~10 cm土层速效钾与对照海拔(175~185 m)相比均差异性显著，且海拔165~175 m两土层的速效钾含量均最高，分别为0.078和0.05 g·kg^-1。对照海拔0~10 cm土层速效钾含量在经历1，4，6和7次水位涨落后均显著降低，较2008年分别降低43.1%，31.4%，7.8%和56.9%；对照海拔10~20 cm土层速效钾含量在经历7次水位涨落后显著降低，较2008年降低39.3%。海拔145~155、155~165和165~175 m两土层速效钾变化规律与对照海拔大致相同，至2015年，海拔155~165和165~175 m处0~10 cm土层土壤速效钾含量分别下降60.3%和67.9%，海拔155~165和165~175 m处10~20 cm土层速效钾含量分别下降了43.2%和66.0%，且差异极显著(P＜0.01)。

表 4 各海拔不同土层土壤速效钾含量变化特征 Tab.4 Characteristics of soil available K content variation in different soil layers at different altitudes

表 4 各海拔不同土层土壤速效钾含量变化特征 Tab.4 Characteristics of soil available K content variation in different soil layers at different altitudes g·kg-1 土层 Soil layer/cm 海拔 Altitude/m 年份Year 2008 2009 2012 2014 2015 0~10 145~155 0.035±0.003ABd 0.029±0.003Bb 0.029±0.004Bb 0.045±0.003Aa 0.039±0.001Aa 155~165 0.063±0.005Ab 0.036±0.004Bb 0.033±0.006Bb 0.04±0.001Bb 0.025±0Bb 165~175 0.078±0.003Aa 0.04±0.002Ba 0.03±0.005Bb 0.038±0.002Cb 0.025±0Bb 175~185 0.051±0.004Ac 0.029±0.003Bb 0.035±0.007Ba 0.047±0.001Ba 0.022±0.002Bb 10~20 145~155 0.032±0.002Ac 0.03±0.004Ab 0.019±0.001Bb 0.036±0.003Aa 0.03±0.005Aa 155~165 0.044±0.004Ab 0.034±0.006Ba 0.021±0.003Cb 0.032±0.003Bb 0.025±0.005Cb 165~175 0.05±0.002Aa 0.035±0.003Ba 0.012±0.004Cc 0.03±0.002Bb 0.017±0.002Cc 175~185 0.028±0.004ABc 0.032±0.001Aa 0.029±0.003ABa 0.035±0.003Aa 0.017±0.004Bc

整体来讲，水淹前期样地内土壤速效钾含量较高，但在经历7次水位涨落后，海拔155~165和165~175 m两土层速效钾流失严重。

双因素分析可知：消落带各海拔两土层土壤速效钾含量同时受年限(P＜0.01)及年限与海拔的交互作用(P＜0.01)的影响。

由表 5可以看出，水淹前期(2008年)，海拔155~165 m处0~10 cm土层和海拔145~155 m处10~20 m土层速效磷含量最高，分别为50.9和36.9 g·kg^-1。随着水淹时间增加，对照海拔两土层速效磷在经历4、6和7次水位涨落后均显著(P < 0.05)降低，0~10 cm土层速效磷含量较2008年分别降低42.8%、94.8%和94.8%，10~20 cm土层速效磷含量较2008年分别降低45.4%、89.8%和93.3%。海拔145~155、155~165和165~175 m两土层速效磷变化规律与对照海拔相同，至2015年，0~10 cm土层土壤速效磷含量分别下降78.0%、94.8%和91.6%，10~20 cm土层分别下降89.5%、93.6和92.5%，且差异均显著(P＜0.05)。

表 5 各海拔不同土层土壤速效磷含量变化特征 Tab.5 Characteristics of soil available P content variation in different soil layers at different altitudes

表 5 各海拔不同土层土壤速效磷含量变化特征 Tab.5 Characteristics of soil available P content variation in different soil layers at different altitudes mg·kg-1 土层 Soil layer/cm 海拔 Altitude/m 年份Year 2008 2009 2012 2014 2015 0~10 145~155 36.72±1.278Eb 36.38±1.925Da 20.95±0.274Ca 11.58±3.117Ba 8.09±1.405Aa 155~165 50.85±1.23Ea 32.00±1.927Db 22.55±2.357Ca 8.23±1.352Bb 2.65±0.355Ab 165~175 19.91±0.465Ec 25.97±2.11Dc 14.26±0.698Cb 4.35±0.133Bc 1.68±0.125Ab 175~185 40.35±0.465Eb 21.32±2.11Dd 23.10±0.698Ca 2.11±0.133Bc 2.10±0.125Ab 10~20 145~155 36.88±3.735Ea 20.21±2.467Da 18.45±2.927Ca 6.64±3.842Ba 3.87±0.16Aa 155~165 31.98±2.874Eb 10.73±1.047Db 5.68±1.396Cb 4.41±1.518Bb 2.06±0.385Aa 165~175 14.79±2.557Ed 8.22±3.176Db 4.42±3.127Cb 4.13±1.419Bb 1.11±0.05Aa 175~185 22.69±1.532Ec 20.07±2.927Da 12.40±2.425Ca 2.32±0.365Bc 1.51±0.015Aa

整体来讲，海拔145~155、155~165、165~175和175~185 m两土层土壤速效磷含量均表现为2008年＞2009年＞2012年＞2014年＞2015年。两土层各海拔速效磷含量均表现为逐年降低。

双因素分析可知：消落带0~10 cm土层各海拔间土壤速效磷含量同时受年限、海拔梯度及其交互作用的影响(P＜0.01), 10~20 cm土层各海拔间土壤速效磷含量同时受年限(P＜0.01)和海拔梯度(P＜0.05)的影响。

石孝洪等(2004)研究表明：不论土壤初始状态是酸性还是碱性，淹水后pH值均逐渐趋于中性。本研究发现：经历7次水位涨落后，海拔155~165、165~175和175~185 m两土层pH值由水淹前期4.9~5.3升高至6.3~8.2，土壤逐渐趋于中性，这与一些已有研究的结论相吻合(王晓荣等，2010；郭泉水等，2012；程瑞梅等，2017)；而海拔145~155 m处两土层pH值则由5.7和6.1均升高至8.2，已由酸性土转为碱性土，与以往研究有一定差异。这可能是由于海拔越低，其所受淹水时间越长，淹水深度越大，对土壤pH值的影响更为显著。一方面，消落带内土壤遭受长时间的浸泡，其稀释作用使得土壤pH值升高；另一方面，水淹后期大量枯枝落叶被江水冲走，使得土壤有机质供给量减少；加之水流作用在一定程度上加速了有机质的分解(Paul et al., 2001)，也使得土壤pH值逐渐升高。再者，土壤母岩风化产生的呈碱性的包括镁、钠等在内的碱性氧化物的存在也在一定程度中和了土壤酸度(王晓荣等，2010)，从而使得土壤酸碱度发生变化。另除上述因素外，水库运行后由森林变为灌丛以后的林地环境改变、研究期间气候变化及人类活动等因素也在一定程度会影响土壤酸碱度的变化。

王晓荣等(2010)、郭泉水等(2012)在探究三峡库区初期土壤养分特征结果时发现：经历1次水位涨落后，秭归段土壤有机质含量显著下降。程瑞梅等(2017)研究库区土壤在经历4次水位涨落后，根据全国第二次土壤普查养分分级标准得出土壤有机质含量显著下降，等级已由4级降至5级。本次研究同样证明了这个结论。在本研究中，水库运行后各水淹海拔0~10和10~20 cm土层有机质含量都比对照海拔段有所增加，这可能是由于长期的淹水环境使得土壤处于强还原状态，有利于有机质的形成，并且矿化作用较低，也使得有机质处于积累状态(杨洪昇等，2015)。同时，随着水位涨落年限的增加，淹水胁迫程度逐渐增大，各海拔0~10 cm土层土壤有机质含量表现为先增加后减少的变化趋势(P>0.05)，这可能是因为水淹刚开始时，一定强度的淹水有利于有机质和全氮的积累，但随着水淹年限的增加，植被的减少导致土壤无枯落物返还，从而影响有机养分的积累，进而使得土壤表层有机质迅速分解而缺乏补给(Liu et al., 2014; 杨洪昇等，2015)。而10~20 cm土层有机质含量变化趋势较0~10 cm复杂，呈现先增加后降低的变化趋势，这可能是由于三峡库区运行初期，许多陆生植物因不适应淹没状态而死亡，大量堆积的植被残体在短时间返还土壤，进而增加土壤有机质含量(Liu et al., 2014)，但随水淹年限增加导致可生存植被减少，使得土壤有机质补给来源减少，进而又降低了土壤中有机质含量。

碱解氮属于有效氮，长期的淹水过程会流失掉水体内大部分土壤氮素(Péresz et al., 1999)，这符合范小华等(2006)所提出的“周期性水淹过程会加速土壤对营养物质的机械吸收、阻留、沉淀等过程，同时加速土壤养分的释放、运动和扩散过程”这一规律。本研究得出经历7次水位涨落后，土壤碱解氮含量均已显著低于水淹前期，降幅分别达50.6%~65.7%和20.1%~57.3%，且0~10、10~20 cm层土壤碱解氮含量均出现先增加后降低的变化趋势。分析原因可知，水淹初期，碱解氮含量受水体内氮含量影响而使得表层土壤中碱解氮含量升高，但是由于氮元素分解、转换周期长，长时间的水淹胁迫导致土壤通气状况不佳，反而使得有机物作为反硝化细菌的电子供体及碳源、氮氧化物(离子和气态的形式)为最终电子受体，从而影响氮素循环(Vymazal et al., 2007)，进而降低了土壤中有效氮素的含量。再者，土壤氮含量的高低还与自身转换周期息息相关：水淹初期，土壤在好氧淹水条件下会像上覆水体中释放氨氮和硝态氮，且吸附的氨态氮越多，土壤淹水过程中释放到上覆水体中量越多，而且初期土壤吸附大于释放，碱解氮含量逐渐升高；而水淹中期土壤吸附小于释放，碱解氮含量则逐渐降低(詹艳慧等，2006)。另外，pH值的升高也会减少上覆水中氨态氮的累积量，从而导致土壤碱解氮含量降低(陶玉炎等，2013)。

与碱解氮不同，土壤速效钾、速效磷主要来源于母质风化及植物从土壤底层的大量吸收和积累(王晓荣等，2010)。本研究得出，所测年限内0~10 cm较10~20 cm土层速效钾含量高，这符合刘贤德等(2013)提出的土壤养分呈现明显的“表聚现象”这一理论，且0~10和10~20 cm土层速效钾在经历长期淹水条件后呈现先增加后降低的变化规律；由水淹因素导致的水淹中期各海拔土壤速效钾含量变化范围分别为14.7%~68.8%、3.2%~26.0%和6.8%~ 43.7%(0~10 cm)及12.8%~41.2%，5.9%~52.7%和27.7%~72.2%(10~20 cm)。一方面，水位涨落的冲刷带走一部分钾元素，进而速效钾含量下降；另一方面，受土壤有机质的保钾作用(刘世全等，2005)影响，消落带有机质的减少也造成土壤速效钾含量逐渐下降。另外，至2015年，0~10 cm土层较10~20 cm土层速效钾含量下降幅度更大，受水淹影响更敏感，这可能是因为0~10 cm土层土壤直接受水体侵蚀而丧失掉更多的钾元素。

此外，土壤速效磷含量是研究区内流失量最大的化学元素，0~10和10~20 cm土层速效磷含量随水位涨落的增加而逐年下降，且差异显著。至2015年，各水淹海拔0~10 cm土层速效磷含量在水淹中期下降幅度分别达45.4%，82.2%和90.2%(0~10 cm)及61.5%、83.5%和92%(10~20 cm)。这可能是由于水动力的增强增加了沉积物向水体释放的磷量(Søndergaard et al., 1992)，而且消落带的水位周期性涨落引起的水文扰动促进了磷素的物理释放，进而加速了磷素水土界面的转化和释放过程(程瑞梅等，2017)。同时长时间的淹水-落干过程在一定程度上可使吸附一定外源性磷的土壤在淹水条件下释放更多的磷，因此，水淹年限的延长可使土壤处于强还原状态下，进而使得土壤中沉积态磷素发生还原反应溶解最终导致速效磷含量减少(Watts et al., 2000)。另外本区域土壤颗粒间间隙较大，速效养分在土壤颗粒间不断迁移，可能也使得土壤中速效磷含量不断下降。

对三峡库区秭归段消落带未水淹以及经历1、4、6和7次水位涨落后的土壤化学性质特征的分析表明：经历7次水位涨落后，海拔155~165, 165~175和175~185 m消落带土壤pH值趋于中性，145~155 m则趋于碱性，但消落带土壤养分元素(有机质、碱解氮、速效钾、速效磷)均出现不同程度的流失，尤以速效磷含量流失最为严重，消落带土壤养分匮乏现象突显。对于消落带经历长期水位涨落后的土壤化学性质变化仍需长期监测。