东北松嫩平原西部是我国苏打盐碱土集中分布区，面积高达342万hm²，约占松嫩平原总面积的19%，且每年仍以1.4%的速度扩展^[1]。土地盐碱化不同程度影响了植物的生长，常造成植被退化，降低了土地生产力，同时极大危害着区域生态环境^[2]。苏打盐碱地大规模开发是贯彻国家“藏粮于地、藏粮于技”战略的重要举措，对改善区域生态环境、振兴乡村经济和保障国家粮食安全均具有重要意义^[3]。

苏打盐碱土的盐分含量高、碱度强、物理性质差，单纯依靠以水洗盐短期内难以收到理想效果，不得不通过施用各类改良剂增加降碱的效果，实现表土的快速脱盐。常用的改良剂如脱硫石膏、磷石膏、硫酸铝、粉煤灰、硫酸亚铁、生物炭、各种有机物料和生物菌剂等^[4]。通常，石膏、粉煤灰和各种硫酸盐等钙硫基物质可归为无机盐类，改良原理主要是通过离子置换作用，解离胶体吸附的交换性钠离子，降低土壤碱化度。如王楠等^[5]报道了硫酸铝改良可显著降低土壤的碱化度，Liu等^[6]指出施用风沙土和磷石膏对苏打盐碱土具有较好的改良效果。生物炭和各种有机物料可归为碳基改良剂，施用后通过吸附或络合作用降低土壤盐离子含量，并可提高土壤C/N比，增加碳库对氮素和其他养分的蓄存能力，提高土壤养分含量。Huang等^[7]报道了有机肥改良后种稻与不改良直接种稻相比，可显著降低盐分和碱度，增加养分含量，并且对土壤安全。Yao等^[8]指出，施用生物炭不仅有利于盐碱土降碱脱盐，还对土壤有机质和速效养分具有显著的提升作用。生物菌剂同各种耐碱植物一样属于生物类改良剂，生物菌剂施用后可有效提升土壤微生物基因丰度，改善微生物群落结构，提高微生物参与养分循环能力，增加土壤养分营养水平。Ji等^[9]指出，苏打盐碱土施用生物菌剂提高了真菌和细菌的丰度和多样性，显著提高土壤速效养分含量。也有研究报道，在盐碱地施加生物菌剂不仅能降低盐分含量和pH，也增加了土壤有机质的含量^[10]。然而，上述对土壤改良剂的分类虽然充分考虑到物质的成分，但在改良原理上存在着很大差异，如生物类改良剂也是一种碳基物质，同为碳基物质的生物炭和有机酸对盐碱土的改良作用机理是完全不同的。因此，从作用原理角度对不同类型改良剂的效果进行比较，科学判定其应用的可行性，具有重要意义。

随着苏打盐碱地大规模开发，大量的不同类型改良剂投入使用，其中许多物料是化工和矿产加工业的副产品，不仅改良效果参差不齐，也增加了环境污染的隐患。由于土壤改良剂的质量标准、施用规程以及效果评估等规范性文件的长期缺乏，大多研究者对其采用的改良剂的研究报道都称之为有效，导致社会公众很难判定各种改良剂孰优孰劣。部分的改良剂虽对土壤降碱脱盐具有一定效果，但由于自身高昂的价格，根本不适用于农业生产，也无法被列入盐碱土改良有效产品的序列。各种改良剂的改良效果又常常受到多种因素的影响，包括改良剂施用量、种类、施用年限、种植作物类型和土壤本底值等^[11]。在各个试验区域，为了得到最佳改良效果而采用的改良剂施用方法和田间管理措施也有所不同。例如，有研究认为石膏用量达到120 t·hm^–2时，提高土壤养分效果最显著^[12]，但石膏过量施用其自身对作物的危害也不容小觑。也有研究发现苏打盐碱土添加生物炭后，土壤pH不仅未降低，反而有所升高^[13]。因此，现阶段开展区域内主要改良剂对苏打盐碱土改良效果定量的、综合性评估非常必要，对于指导具体的生产实践也具有重要价值。

基于此，本研究搜集了最近30年公开发表的有关苏打盐碱土改良的相关文献进行Meta分析，系统地分析和科学判定了区域内使用最多的石膏类改良剂、生物炭以及混合改良剂（即不同改良剂的配施）对苏打盐碱土的改良效果，以期为苏打盐碱地开发过程中土壤改良剂的合理选择和科学施用提供参考与指导。

1 材料与方法 1.1 数据来源与筛选

本研究基于中国知网、Web of science和谷歌学术等检索平台，以“改良剂（amendment）、改良（improve、ameliorate）、盐碱土（saline soil、saline-alkali soil）、盐渍土（salt-affected soil）、石膏（gypsum）、有机（organic）、生物炭（biochar）等”为检索关键词，检索式包括以上关键词及相互组合，共检索了截至2023年4月30日前公开发表的有关苏打盐碱土改良的中英文文献589篇。将检索得到的文献进一步筛选，标准如下：（1）试验区域位于中国东北地区（包括辽宁、吉林、黑龙江和内蒙古东部地区）；（2）土壤类型为苏打盐碱土；（3）试验为田间试验，不包括盆栽实验；（4）试验必须包括不施用改良剂的空白对照和施用改良剂的处理；（5）纳入的研究必须报道均值、标准差（标准误）和样本量^[14]。本研究筛选出符合进行Meta分析的文献21篇，包含854组关于土壤性质和植物生产力的数据，上述选中文献的研究地点分布如图 1所示。

从纳入文献中的文字和图表中提取改良剂施用方式（如改良剂施用量、种类、施用年限）、土壤理化性质（如盐分、养分）和植物生产力（如出苗率、作物产量）等数据。同时，尽可能提取文献中每个变量的采样深度，以期研究改良剂对不同土层土壤的改良效果。对于标准差（标准误）和均值以图形式报道的文献，采用Getdata graph digitizer软件进行提取^[15]。

1.2 数据处理与分析

不同改良剂的改良效果通常会受到改良剂类型、盐碱土性质和田间管理措施等的影响。为了量化改良效果，基于土壤pH、EC、ESP（碱化度）和含盐量，按照Chhabra^[16]的研究，将土壤根据盐碱化程度分为轻度、中度和重度盐碱土三类。受限于纳入的数据量，为了增大分析的可靠性，将土壤pH和ESP合并进行分析，意为对土壤碱度的改良效果；将土壤EC、八大离子合并，意为对土壤盐分的改良效果；将土壤全氮、碱解氮、有效磷、速效钾和有机质合并，意为对土壤养分的改良效果；将作物产量、生物量、出苗率等合并，意为对作物生长的改良效果。在Meta分析中，根据改良剂的作用原理将其分为9类（表 1），提取使用频率相对较高的3类改良剂，分别为石膏类改良剂、生物炭改良剂和混合改良剂，具体分析3类改良剂对苏打盐碱土的改良效果。

本研究选取了8个可能影响改良效果的因素，重要性大于0.8的因素被认为是重要因素，使用模型选择分析确定了8个重要的影响因素，分别为被研究土壤的盐碱化程度、土层深度、改良剂施用年限（意为连续施用的年限）、种类、施用量、种植作物类型、年均降雨和年均温度。基于此，将土壤盐碱化程度、土层深度、改良剂施用年限、改良剂种类、改良剂施用量和种植作物类型这几个因素纳入Meta分析，定量评测这几个因素对改良效果的影响，采用随机森林模型评估这8个因素的相对重要性。

1.3 Meta分析

本研究使用R4.1.1的Metafor函数包进行Meta分析，选择lnR作为效应值，以此来评估改良剂的改良效果。因为纳入的文献研究区域各不相同，各地的田间管理措施和研究重点也有差异，各个研究之间存在显著的差异，采用随机效应模型进行评估。

$ \ln R=\ln \left(X_{\mathrm{t}}\right)-\ln \left(X_{\mathrm{c}}\right) $

(1)

式中，lnR为效应值，X_t和X_c分别为处理组和对照组的均值。方差按下式计算。

$ v = \frac{{SD_t^2}}{{{N_{\text{t}}}Xt_{\text{c}}^2}} + \frac{{SD_c^2}}{{{N_{\text{c}}}X_{\text{c}}^2}} $

(2)

式中，v为方差，SD_t和SD_c分别为处理组和对照组的标准差，N_t和N_c分别为处理组和对照组的重复数。

采用R语言metafor包中的“escalc”函数计算每组数据的效应值^[17]，采用方差加权混合效应模型计算每个处理的平均效应值和95%的置信区间。如果95%置信区间的误差线没有跨越0，则说明该处理显著。为方便分析，lnR的值被转变为百分比，计算公式如下：

$ {\rm{ Percentagechange }}(\% ) = \left( {ex{p^{{\mathop{\rm lnR}\nolimits} }} - 1} \right) \times 100\% $

(3)

此外，为确定采用的模型能解释大部分的异质性，使用Q检验评估效应值的异质性。为评估多种因素对改良的重要性，使用Akaike’s information criterion（AIC）进行模型选择，这种方法可以拟合所有可能结果来选择最适合的模型。因为在计算过程中考虑效应值的方差以及随机效应模型，这种方法被广泛用于Meta分析中^[18]。

1.4 随机森林分析

随机森林是一种基于机器学习的集成学习算法，可用于线性、非线性及非参数数据的分类和拟合。本研究采用R 4.1.1软件Random-forest包，基于随机森林算法，以lnR为预测指标，构建变量重要性分析模型，变量重要性采用“精度平均减少值”即均方差增加值（Increase in Mean Square Error，IncMSE）进行评估^[19]，为便于理解，笔者综合预测变量IncMSE计算得到各变量相对重要性（Relative importance，RI）百分比，计算公式如下：

$ {\text{RI}} = \frac{{{\text{IncMSE}}}}{{\sum\nolimits_{i = 1}^M {{\text{IncMS}}{{\text{E}}_{\text{i}}}} }} \times 100\% $

(4)

2 结果 2.1 不同改良剂对苏打盐碱土碱度的影响

苏打盐碱土施用石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂后，土壤碱度降低效果分别为–21.5%、–19.5%和–37.0%（图 2）。从种植作物种类来看，3种改良剂施用后，种植水稻的土壤碱度依次降低了27.5%、38.6%和41.1%，效果显著好于种植其他作物。从改良剂施用年限上看，施用1年时，3种改良剂的降碱效果分别为–22.2%、–4.4%和–38.0%，混合改良剂的降碱效果最好；连续施用2年时，三者的降碱效果依次为–29.1%、–26.7%和–31.9%，差异不显著；施用2年以上时，三者的降碱效果显著下降，石膏类改良剂甚至出现碱度升高（20.1%），混合改良剂则未见报道。从改良剂施用量来看，石膏类改良剂和生物炭随着用量的提高，降低碱度的效果增强，施用量为 > 40 t·hm^–2时，降低碱度效果（依次为–29.9%和–41.9%）最显著。而随着混合改良剂用量的提高，降低碱度的效果变差，当施用量为0~20 t·hm^–2时，降低碱度效果最好（–45.1%）。从土壤盐渍化程度来看，随着土壤盐渍化程度加重，石膏类改良剂的碱度降低效果下降，生物炭和混合改良剂的降碱效果增强。从土层深度来看，石膏类改良剂对不同土层的盐碱降低效果差异不大，而生物炭和混合改良剂对表层土壤（0~20 cm）的改良效果显著高于更深层土壤（20~40 cm）。

2.2 不同改良剂对苏打盐碱土盐分的影响

总体而言，3种不同改良剂施用后的盐分降低效果均不显著，生物炭施用后盐分降低3.9%，石膏类和混合改良剂施用后盐分提高了2.9%和3.4%（图 3）。从种植作物上看，水稻田施用3种改良剂后盐分均呈增加趋势，玉米田和高粱田施用生物炭后盐分略有下降，效果不显著，种植水稗地块土壤盐分降低效果显著（–47.5%）。从施用年限上看，石膏类改良剂施用超过2年盐分可降低40.7%，施用1年或2年盐分均呈增加趋势；生物炭和混合改良剂对土壤降盐效果受施用年限影响较小，效果不显著。从改良剂施用量来看，石膏类降低盐分作用受施用量影响较大，施用量为0~20 t·hm^–2时，降盐效果为–52.3%；施用量为20~40 t·hm^–2时，降盐效果–24.4%；施用量 > 40 t·hm^–2时，土壤盐分不降反升（30.3%）。生物炭和混合改良剂降盐效果受施用量影响较小，但效果不显著。从土壤盐渍化程度上看，重度苏打盐碱土施用石膏类改良剂后盐分可降低62.4%，中度苏打盐碱土施用石膏类改良剂后土壤盐分反而增加了17.4%。从土层深度上看，3种改良剂对表层0~20 cm土壤降低盐分效果均不显著，石膏类改良剂对20~40 cm和40~60 cm土壤降盐效果分别达–34.0%和–45.7%。

2.3 不同改良剂对苏打盐碱土养分的影响

石膏类、生物炭和混合改良剂施用对土壤养分含量的提升作用分别为26.3%、47.7%和39.0%，效果显著（图 4）。石膏类改良剂施用后种植羊草、水稻和水稗，养分依次提高了66.5%、20.9%和5.0%；生物炭施用后种植玉米、水稻和高梁，养分依次提高了31.2%、73.9%和63.9%；混合改良剂施用后种植水稻，土壤养分可提高39.0%。从施用年限上看，3种改良剂随着施用年限增加，提升土壤养分的效果逐渐增加。石膏类改良剂施用1年、2年和2年以上，土壤养分分别提高10.5%、31.1%和46.4%；生物炭施用1年、2年和2年以上，土壤养分分别提高47.5%、68.2%和33.0%；混合改良剂施用1年和2年，土壤养分分别提高68.2%和55.5%。从改良剂施用量来看，石膏类几乎不受施用量的影响；生物炭在施用量 > 40 t·hm^–2时对养分的提高效果最佳，达99.9%；混合改良剂施用量为0~20 t·hm^–2和 > 40 t·hm^–2时，土壤养分分别提高43.7%和24.2%。从土壤的盐渍化程度上看，重度苏打盐碱土施用石膏类改良剂和生物炭后养分分别提升45.7%和73.8%，显著高于在中度上对养分的提升效果。从土层深度上看，3种改良剂对土壤养分的提升主要为0~20 cm的表层，对深层土壤养分的提升效果相比较差。

2.4 不同改良剂对苏打盐碱土上作物生长的影响

不同改良剂施用后对作物生长均具有促进作用。石膏类、生物炭和混合改良剂总体上对作物促生作用分别为38.8%、44.6%和16.1%，效果显著（图 5）。从种植作物上看，石膏类施用后对水稗和羊草的促生作用分别为39.9%和33.3%；生物炭施用后对水稻和玉米的促生作用分别为69.0%和16.1%；混合改良剂施用后对水稻和番茄的促生作用为19.1%和13.7%。从施用年限上看，改良剂对作物的促生作用受其施用年限的直接影响较小，石膏类改良剂施用1年和2年以上对作物的促生效果为39.9% 和33.3%；生物炭施用1年、连续2年和2年以上对作物促生作用分别为45.5%、59.6%和25.6%；混合改良剂施用1年的促生作用为16.1%。从改良剂施用量来看，石膏类改良剂和生物炭对作物促生效果随着施用量增加而提高，石膏类改良剂施用量为20~40 t·hm^–2时对作物的促生效果达46.8%，生物炭施用量为 > 40 t·hm^–2时对作物促生作用为70.4%；混合改良剂施用量为0~20 t·hm^–2和 > 40 t·hm^–2时促生作用分别为19.1% 和13.7%。从土壤的盐渍化程度看，石膏类和混合改良剂对作物的促生效果在不同盐渍化程度土壤上差异不显著；生物炭施用对重度苏打盐碱土上作物的促生作用达69.0%，显著优于在中度（19.6%）和轻度（6.9%）苏打盐碱土上的促生作用。

2.5 不同改良剂影响土壤改良效果的因素解析

随机森林模型分析表明，石膏类、生物炭和混合改良剂降低碱度效果的影响因素主要为改良剂施用量，占比分别达40.0%、48.0%和45.0%（图 6）。此外，影响石膏类改良剂的因素还有土层深度和作物类型，二者占比均为15.0%；影响生物炭的因素还有降雨和作物类型，二者占比分别为17.0%和16.0%；影响混合改良剂的次要因素是温度，占比38.0%。同理，改良剂施用量也是影响生物炭和混合改良剂降低盐分的最重要因素，占比分别为76.0%和52.0%；作物类型和降雨是影响石膏类改良剂降低盐分的重要因素。对于土壤养分提升，改良剂施用年限、作物类型和温度是影响石膏类改良剂的主要因素，重要性占比依次为25.0%、20.0%和18.0%；改良剂施用量、作物类型和降雨是影响生物炭的主要因素，重要性占比分别为53.0%、14.0%和14.0%；改良剂施用量（33.0%）、温度（24.0%）和降雨（23.0%）是影响混合改良剂的重要因素。从促进作物生长上看，改良剂施用量是影响石膏类和混合改良剂最重要的因素，占比分别为72.0%和70.0%；降雨、土壤盐渍化程度和作物类型是影响生物炭改良效果的主要因素，重要性依次为26.0%、24.0%和22.0%。

3 讨论 3.1 不同改良剂对土壤碱度和盐分的降低效果

苏打盐碱土施用不同改良剂均具有显著降低土壤碱度的作用，但效果上存在着一定差异（图 2）。生物炭或混合改良剂的施用对稻田土壤碱度的降低效果更显著，石膏类改良剂次之。生物炭富含各种形态的碳元素，具有较好的吸附和缓冲功能^[20]；混合改良剂多以有机物料配施其他无机改良剂，稻田中充足的水分会促进有机物料与土壤的结合^[21]，更有利于改良剂与盐分间化学反应的发生，对土壤碱度的降低效果较好。石膏类改良剂由于溶解度低，钙离子释放缓慢，将交换性钠转变为可溶性钠，逐步通过淋洗或植株吸收而减少，因此其降低碱度的效果不如生物炭和混合改良剂，尤其在旱田上效果更弱。

改良剂的施用年限对土壤碱度的降低也存在差异。在一定时间范围内，石膏类改良剂的改良效果随着施用年限的增长而提高，Luo等^[22]研究指出连续施用脱硫石膏8年后仍可测得土壤pH和碱化度的显著降低，表明其具有长期的改良效果。也有研究指出，连续施用脱硫石膏多年后，土壤碱度呈现先降后升的趋势^[23]，尤其旱田碱度变化相比施用年限较短的时候反而大幅提高^[24]。这是由于脱硫石膏本身呈弱碱性，pH多在8.0左右，溶解度又较低，连续多年施用自然造成碱性盐分的累积，导致土壤碱度升高，目前有关石膏类改良剂的最佳施用年限尚无报道，亟待研究。生物炭对苏打盐碱土的改良效果受施用年限影响也较大，Novak等^[25]在试验中发现生物炭对pH的影响不显著。本研究发现，生物炭施用1年时的降碱效果不显著，施用第2年的效果较显著，施用超过2年后效果又降低。这可能是因为生物炭本身偏碱性，主要作用是吸盐而不是降碱，施用后随着吸附点位逐渐被盐离子占据，降碱效果不断下降。混合改良剂施用的降碱效果2年内差异不显著，可能是因为有机物料对土壤降盐碱主要是通过降低容重，改土效果很难在短期内表现出来^[26]。有机物料在降低土壤碱度的同时，更重要的作用是培肥地力，Huang等^[7]研究显示农家肥施用10年后苏打盐碱地稻田盐碱显著下降，养分显著升高。因此，混合改良剂更适宜长期改良和利用。

同理，改良剂施用量不同程度地影响了土壤碱度的降低效果。石膏类改良剂和生物炭降碱效果随着用量增加而增大。一方面，石膏类降低碱度主要是通过Ca²⁺与Na⁺置换，施用量越大则易溶性Ca²⁺含量越高，效果也就越好，但降碱效果也不是无限量增大的，石膏对土壤的脱钠率不取决于施用量，而取决于土壤原有的总交换性钠，增大石膏施用量不能无限提高脱钠率。另一方面，增大石膏用量会提高盐分，加重土壤盐碱化。不同用量下，生物炭的降碱效果与石膏类改良剂相似，在低施用量下对土壤容重、孔隙等物理性质的改良不明显，降碱效果不显著，施用量增大后，土壤中的比例提高，改良效果显著提升^[27]。相反，混合改良剂降碱效果随施用量增大而降低，这可能是因为大量有机物料的施用使得团聚体分散，降低了稳定性，影响了盐碱的淋洗^[28]。

不同改良剂多施用于中、重度盐碱土，在轻度盐碱土上很少有研究报道（图 2和图 3）。改良剂的降碱效果经常受盐碱化程度的影响，如石膏在中度盐碱土上降碱效果优于重度盐碱土，生物炭在重度盐碱土的降碱效果显著优于中度盐碱土，混合改良剂在中度盐碱土降碱效果显著好于轻度盐碱土。有研究表明，石膏类改良剂能够提高土壤团聚体稳定性，有利于改善土壤的高容重^[29]；生物炭有利于提高土壤孔隙度，可吸附一定量的盐分，降低碱化度^[30]；混合改良剂多为中性或微酸性物质，可增加盐碱土的缓冲性能，发挥酸碱中和作用^[31]。上述改良物料可适当弥补苏打盐碱土性质上的不足，发挥物理性稀释效应或化学中和反应，往往盐碱化越重的土壤具有愈加显著的改良效果。然而，针对特定改良剂的改良机制问题，迄今研究的不多，有待进行更加深入的探索。

关于改良剂对盐分的降低作用，本研究中涉及到的3种改良剂总体上均不具备降低盐分的作用（图 3）。这一结果也比较符合物质世界的客观规律，土壤盐分本身是一种物质，既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形态转化为另一种形态。长期的盐碱土治理经验表明，对于苏打盐碱土改良首先是采用合适的改良物料将碱性盐转化为中性盐，再将中性盐利用灌排、耕作等方式有效地从耕作层中移走^[32]。因此，苏打盐碱土的治理必须采取综合的措施，改良剂的合理选择是快速降低土壤高碱化度的有效手段，土壤改良后及时采用水利工程或农艺措施将置换或转换下来的可溶盐迅速排走，才是苏打盐碱土可持续利用的关键。

3.2 不同改良剂提升土壤养分和促进作物生长的效果

大量研究表明，施用改良剂除具有降低盐碱的作用，还能部分提高土壤养分含量^[33]。由于改良剂种类的不同，在提升养分方面的效果存在着一定的差异（图 2-图 4）。石膏类改良剂在种植羊草的地块对养分的提升显著，生物炭和混合改良剂对稻田土壤养分提升效果显著。这可能既与改良剂自身特性有关，也与不同作物对盐碱胁迫的适应能力存在差异有关。如羊草生长过程中对游离Na⁺具有适应或耐受能力，需要从土壤中吸收Ca²⁺、Mg²⁺等高价离子，石膏恰恰为其提供了充分的钙源物质，增强了其抵抗Na⁺胁迫的能力，同时石膏施入可部分激活土壤中的磷素，促进了羊草对磷的间接吸收。生物炭和混合改良剂的投入相当于直接增加了有机营养，在土壤水分充沛的稻田条件下更易发挥作用，因此这些改良剂对稻田土壤养分的提升效果更显著。

同理，改良剂对于土壤养分的提升也与其施用年限具有密切关系。石膏类改良剂施用1年对养分的提高效果不显著，随着施用时间增加，土壤结构逐步改善，养分的提高越来越显著^[34]。生物炭对养分的提高与降碱效果一致，因为生物炭本身含有大量营养元素，直接提高了养分含量^[35]。生物炭养分的提高相比于降碱效果更显著，因为生物炭提高了土壤C/N比，增加了土壤碳库对氮素和其他养分的吸附能力，显著提高了各种养分含量^[36]。混合改良剂通常可以提高土壤有机质，给作物生长提供必需的营养物质，改善土壤结构，提高土壤的透水性，还可以提高微生物活性，促进土壤中有利于养分转化的细菌活动，从而提高土壤养分的有效性^[37]。

改良剂对盐碱土养分的提升效果受施用量影响较大。石膏对养分的提升效果受施用量影响较小，因为石膏溶解度较低，增大石膏施用量不能显著扩大其与土壤的接触，随着石膏的施用量的增多，置换反应会使土壤中的Na₂SO₄增多，进一步抑制石膏的溶解。生物炭在施用量较大的情况下提高养分最显著，因为生物炭可直接提高养分含量。生物炭不仅为微生物直接提供碳源，而且疏松多孔的结构为微生物提供了有利的生长环境，从而促进了土壤养分的活化，提高土壤养分供给能力。混合改良剂的用量过大会导致其中的颗粒有机物料未完全被土壤吸收而覆盖在表面，影响土壤呼吸。有机物料用量过大，会增加土壤盐分，还会对微生物产生不良影响，降低土壤养分有效性^[38]。在促进作物生长方面，3种不同改良剂施用分别具有显著的正效应，并且石膏类改良剂和生物炭对作物的促生效应总体上优于混合改良剂（图 5）。石膏对作物促生效应受种植作物种类、改良剂用量、施用年限以及土壤盐渍化程度影响较小，因为石膏类改良剂主要作用是降低土壤碱度和间接提升养分，进而促进作物生长。与之相比，生物炭在降低碱度的同时直接为土壤带来养分，其促生效果受上述因素影响则较大。有研究表明，改良剂对作物的促生效果表现为一方面缓解作物受到的胁迫，另一方面提高作物对养分的吸收^[39]。生物炭和混合改良剂施用显著促进了水稻的生长，因为高碱度显著抑制了作物对养分的吸收，降低了土壤肥力，影响了作物生长，而生物炭和混合改良剂施用后既发挥着对水稻遭受盐碱胁迫的缓解作用^[40]，又可以给作物生长直接提供必需的营养元素，生物炭对作物的促生效果随着施用量增加而显著提高也证明了这一点。

3.3 不同改良剂对盐碱土改良效果的影响因素解析

总体而言，石膏类改良剂、生物炭和混合改良剂对盐碱土的改土效果差异不显著，但在不同条件下的改土效果又表现出显著的差异（图 6）。随机森林模型分析结果表明，对于石膏类改良剂，施用量是影响其降低土壤碱度和促进作物生长的主要因素，种植作物种类是影响其降低盐分效果的主要因素、施用年限是影响提升养分效果的主要因素，但与其他各因素对石膏类改良剂的影响差异并不显著，这表明石膏类改良剂在改良苏打盐碱土过程中起到的主要作用就是降低土壤碱度，通过降低碱度进而促进作物生长，其对于土壤盐分降低和养分提升作用只是在碱度降低后的间接效应。因此，石膏类改良剂的应用必须配合后续的土壤培肥才能真正意义上实现对苏打盐碱土的成功治理。

对于生物炭和混合改良剂，影响其降低土壤碱度、盐分以及提升养分的主要因素均是施用量，表明生物炭和混合改良剂在改良盐碱土过程中不仅直接起到降盐碱的作用，还直接为土壤提供养分资源，兼具改土和培肥的双重作用（图 6）。但生物炭在促进作物生长方面，受土壤盐渍化程度和降雨等因素影响较大，混合改良剂在提升土壤养分作用时也较多受到降雨的影响。因此，生物炭和混合改良剂的应用要考虑土壤具有充沛的水分条件（如水田），才能发挥其较好的改良效果。

4 结论

苏打盐碱土的改良，石膏类、生物炭和混合改良剂均具有显著降低土壤碱度，提升养分含量和促进作物生长的作用。三者的区别在于石膏类改良剂主要作用是降低土壤碱度，间接提升土壤养分和促进作物生长，而生物炭和混合改良剂在降低碱度同时，兼具直接提供土壤养分的作用，改土与培肥同步。苏打盐碱土的改良是一项持久的系统工程，改良剂的选择不仅要考虑用量，种植作物类型、成本、作用效果持久性以及环境安全性问题也是重要的参考因素，绿色、高效应是未来苏打盐碱土改良的重要方向。