土壤改良劑對(duì)黃土高原旱作蘋果園土壤理化性質(zhì)及經(jīng)濟(jì)效益的影響

楊世偉，王建平，劉 帥，苗育銘，張宇辰

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所，陜西楊凌 712100；2.中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西楊凌 712100；3.延安市寶塔區(qū)果業(yè)技術(shù)推廣和營(yíng)銷服務(wù)中心，陜西延安 716000；4.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西楊凌 712100）

0 引言

黃土高原是我國(guó)蘋果的主產(chǎn)區(qū)和優(yōu)生區(qū)之一[1]，以陜西為例，截止2018年，全省蘋果種植面積達(dá)59.76萬(wàn)hm2，產(chǎn)量突破1 008.69萬(wàn)t，占全國(guó)總產(chǎn)量的四分之一，占世界總產(chǎn)量的七分之一[2]。黃土高原土壤類型多為典型的黃綿土，質(zhì)地疏松，土壤結(jié)構(gòu)差，土壤有機(jī)質(zhì)含量低。同時(shí)，該區(qū)年均降雨量較少，年際降雨分布不均，土壤保水性較差，僅僅依靠降水儲(chǔ)存的土壤水分難以滿足蘋果生長(zhǎng)。土壤有機(jī)質(zhì)含量低、土壤水分虧缺已成為制約該區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。

近年來(lái)，生物炭、大分子保水劑和枯草芽孢桿菌等土壤改良劑已成為快速有效改善土壤結(jié)構(gòu)、提升土壤有機(jī)碳含量、增加土壤保水性的有效措施之一[3]。尤其是生物炭，因其自身含有較高的有機(jī)碳及氮磷鉀等速效養(yǎng)分，施入土壤后，可以快速提升土壤養(yǎng)分，同時(shí)生物炭具有較大的比表面積，可有效改善土壤結(jié)構(gòu)，起到良好的保水作用[4]，但其目前大多施用在農(nóng)田，果園土壤改良過(guò)程中施用的較少。枯草芽孢桿菌和膠質(zhì)芽孢桿菌作為近年來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的土壤改良劑，施入土壤以后，可產(chǎn)生多種生物活性物質(zhì)，具有調(diào)節(jié)土壤微生態(tài)、提高土壤酶活性、促進(jìn)作物生長(zhǎng)等功能[5,6]。除此之外，芽孢桿菌通過(guò)合成IAA、赤霉酸和1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸（1-aminocyclopropane-1-carboxylate，ACC）脫氨酶調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)植物激素代謝，刺激作物生長(zhǎng)。還有部分芽孢桿菌具有固碳、固氮及解磷功能，提高土壤養(yǎng)分。大分子保水劑是多年研究以來(lái)，發(fā)現(xiàn)保水性能較好的一種材料，因其在制備過(guò)程中，添加了羧基等親水活性官能團(tuán)，能與水分子結(jié)合形成氫鍵，起到保水作用[7]。當(dāng)土壤結(jié)構(gòu)中充斥適量的水分以后，更有利于土壤中有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀等養(yǎng)分的周轉(zhuǎn)和遷移[8]。以上3種類型的土壤改良劑因各具特點(diǎn)，在農(nóng)田一年生農(nóng)作物中被廣泛研究和應(yīng)用，但針對(duì)多年生果園土壤的改良，目前研究較少，而針對(duì)黃土丘陵區(qū)黃綿土施用這3種類型土壤改良劑的研究更是鮮有報(bào)道。

本研究針對(duì)黃土丘陵區(qū)旱作果園土壤有機(jī)碳含量較低、土壤結(jié)構(gòu)差、保水能力低的問(wèn)題，針對(duì)性選取生物炭、根際促生菌和大分子保水劑3種類型土壤改良劑，通過(guò)野外大田試驗(yàn)，分析不同改良劑對(duì)土壤理化性質(zhì)、有機(jī)碳含量及果樹(shù)生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，對(duì)比篩選適宜于黃土高原旱作果園的土壤改良劑，為黃土高原旱作果園土壤改良提供借鑒和參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年4月-2020年10月在陜西省延安市寶塔區(qū)河莊坪鎮(zhèn)余家溝村（36°41′15″N，109°21′24″E，1 277 m）的黃土丘陵旱作蘋果園內(nèi)進(jìn)行，該地區(qū)屬干旱半干旱地區(qū)，暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候。試驗(yàn)區(qū)年平均溫度為9.2℃，年平均降水為500 mm左右，但年內(nèi)降雨分布不均，多集中在7-9月，該時(shí)段降雨量占全年降水量的70%以上。試驗(yàn)區(qū)土壤為黃綿土，按國(guó)際制土壤分類屬粉質(zhì)壤土，0～100 cm深度土層中，平均土壤容重為1.20～1.35 g/cm3，田間持水量為24.0%。土壤有機(jī)碳含量低，僅為2.69 g/kg，全氮含量為0.3 g/kg，土壤pH值為7.35。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究共設(shè)置5個(gè)處理，分別為：添加生物炭（BC）、添加枯草芽孢桿菌（PGBS）、添加膠質(zhì)芽孢桿菌（PGBM）、添加保水劑（SAP）和空白對(duì)照（CK）處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。通過(guò)室內(nèi)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)生物炭施加量在65 t/hm2時(shí)，土壤水分含量最高；枯草芽孢桿菌和膠質(zhì)芽孢桿菌添加量在20 t/hm2時(shí)，土壤速效養(yǎng)分，如速效磷等含量最高；保水劑添加量為20 t/hm2時(shí)，土壤水分含量最高。因此，野外實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生物炭施加量為65 t/hm2，枯草芽孢桿菌、膠質(zhì)芽孢桿菌和保水劑施加量均為20 t/hm2。生物炭購(gòu)自陜西億鑫生物能源科技開(kāi)發(fā)有限公司，原材料主要為蘋果枝，在500℃高溫?zé)o氧條件下裂解，粒徑為0.02～2.00 mm，pH值為8.98，有機(jī)碳含量306.25 g/kg，全氮含量8.97 g/kg，比表面積為60～150 m2/g?？莶菅挎邨U菌、膠質(zhì)芽孢桿菌和保水劑均購(gòu)自濟(jì)南金華峰輝生物科技有限公司，其中枯草芽孢桿菌有效活菌數(shù)大于等于2.0×1010CFU/g，膠質(zhì)芽孢桿菌有效活菌數(shù)大于等于5.0×1010CFU/g，由于枯草芽孢桿菌與膠質(zhì)芽孢桿菌是固態(tài)形式，因此施用前與紅糖、麥麩1∶1混合均勻后，加30%的水，在25℃條件下發(fā)酵24 h。保水劑為腐殖酸型保水劑，外觀為棕黃色顆粒狀以及粉末狀，不溶于水，在水中膨脹，形成抗壓凝膠狀，其吸水倍數(shù)為300～500倍，吸水能力在13～14 kg/m2。

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)地形，將樣地選在同一水平梯田上，共選取15棵長(zhǎng)勢(shì)相似、平均樹(shù)高2.5 m、冠幅半徑2.3 m、樹(shù)齡為15年的盛果期紅富士蘋果樹(shù)作為研究對(duì)象，其他修剪等田間管理措施一致。為使改良劑更好發(fā)揮作用，2019年4月中旬，在距離樹(shù)干1.5 m處，人工開(kāi)挖深60 cm、寬60 cm的環(huán)狀土槽，將改良劑與開(kāi)挖土壤混合均勻后，分層填入土槽中，空白對(duì)照（CK）處理僅開(kāi)挖回填不施加任何材料，實(shí)驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行2年，第一年添加以后，后面不再添加改良劑。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不再添加其他任何肥料，其他管理措施如除草，修剪均和當(dāng)?shù)毓芾泶胧┮恢隆?/p>

1.3 測(cè)定指標(biāo)與計(jì)算方法

本研究主要測(cè)試土壤理化性質(zhì)及果樹(shù)生長(zhǎng)方面的指標(biāo)。果樹(shù)生長(zhǎng)指標(biāo)主要在果樹(shù)開(kāi)花期、新稍期、膨大期及成熟期進(jìn)行測(cè)定。

土壤樣品均于2020年10月（蘋果成熟期），在環(huán)狀土槽內(nèi)采用土鉆法收集，取樣深度為60 cm，自深度20 cm處共取3層土樣，每層3個(gè)重復(fù)，各指標(biāo)值為3個(gè)重復(fù)的平均值。土壤容重采用環(huán)刀法進(jìn)行測(cè)量；土壤飽和導(dǎo)水率使用Guelph2800K 1型滲透儀測(cè)定。土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定。土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮等土壤養(yǎng)分指標(biāo)根據(jù)《土壤農(nóng)化分析》第三版相關(guān)方法進(jìn)行測(cè)定。土壤團(tuán)聚體的測(cè)定采用濕篩法。

土壤有機(jī)碳和土壤全氮儲(chǔ)量參照梁愛(ài)珍、Ellert[9,10]等人的方法計(jì)算。

式中：MSOC/TN為土壤有機(jī)碳或者全氮儲(chǔ)量，t/hm2；Msoil為單位面積土壤質(zhì)量，t/hm2；SOCC(TNN)為土壤有機(jī)碳或者全氮含量，g/kg；ρs為土壤容重，t/hm3；T為土壤深度，m。

在果樹(shù)不同生育期測(cè)量新梢、果徑等生長(zhǎng)指標(biāo)，在生育期結(jié)束后用根鉆法獲取土壤根系分布情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 改良劑對(duì)果園土壤理化性質(zhì)的影響

表1為施加不同改良劑后不同土層土壤理化性質(zhì)。由表1可以看出，與對(duì)照相比，施加改良劑對(duì)土壤pH和土壤容重有一定影響，其中施用PGBS和PGBM可以有效提高土壤pH，但施用SAP后土壤pH有所降低。PGBS和SAP處理在一定程度上降低了土壤容重。其次，與對(duì)照相比，施用改良劑均顯著影響了土壤導(dǎo)水率、土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量、土壤全氮、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮以及土壤團(tuán)聚體含量。BC處理的土壤導(dǎo)水率平均提高了2.48倍，在0～20 cm提升最為明顯，SAP處理平均提升72.45%，在40～60 cm提升為最低。與對(duì)照相比，BC處理的土壤有機(jī)碳提升最為顯著，平均高達(dá)3.70倍；其次是PGBM、SAP及PGBS處理，分別平均提升0.44、0.36、0.13倍。

表1 不同土層土壤理化性質(zhì)特點(diǎn)Tab.1 Characteristics of soil physical and chemical properties in different soil layers

土壤全氮含量受不同改良劑的影響遠(yuǎn)小于土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，BC、PGBS、PGBM及SAP處理土壤全氮含量較對(duì)照平均提升88.86%、30.05%、25.35%和49.38%；土壤硝態(tài)氮平均提升1.70、1.29、1.49和1.50倍。土壤銨態(tài)氮受不同改良劑的影響也較為顯著，BC、PGBS、PGBM及SAP處理較CK平均提升高達(dá)29.01、12.75、22.60及2.37倍。BC和PGBS處理對(duì)土壤團(tuán)聚體影響較為顯著，分別平均提升1.41和1.42倍，而不同改良劑對(duì)土壤速效磷和速效鉀的影響在不同土層表現(xiàn)有所不同。

2.2 改良劑對(duì)果園土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的通徑分析

土壤有機(jī)碳含量受土壤中多種因素的影響，且不同因素之間也存在一定影響。本研究為探究不同層次各因素的因果關(guān)系，以有機(jī)碳儲(chǔ)量及其他土壤理化性質(zhì)和速效養(yǎng)分進(jìn)行逐步回歸分析，首先將土壤pH、土壤容重、土壤導(dǎo)水率、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效鉀、速效磷及土壤團(tuán)聚體分別定義為：X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8，Y為土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量。為避免由于各評(píng)價(jià)指標(biāo)性質(zhì)及量綱不同，且不同指標(biāo)間相差較大而帶來(lái)的影響，將所有指標(biāo)用log函數(shù)轉(zhuǎn)換后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)逐步回歸分析結(jié)果，不同影響因素與土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量的因果關(guān)系見(jiàn)圖1。由圖1可以看出，8個(gè)影響因素中，土壤pH、土壤導(dǎo)水率、硝態(tài)氮對(duì)土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)量有直接影響。土壤容重、銨態(tài)氮、速效鉀及土壤團(tuán)聚體對(duì)土壤有機(jī)碳的儲(chǔ)量起著間接影響。

圖1 不同影響因素構(gòu)成的因素層次圖Fig.1 Factor hierarchy diagram of different influencing factors

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，同一層影響因素之間的顯著相關(guān)性見(jiàn)表2，說(shuō)明第一層影響因素與土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量成正相關(guān)，第二層影響因素與第一層影響因素呈正相關(guān)。

表2 同一層次性狀顯著相關(guān)Tab.2 The characters at the same level were significantly correlated

根據(jù)影響因素構(gòu)成圖和各因素之間的相關(guān)系數(shù)得到影響因素間的直接/間接通徑系數(shù)如表3所示，可以看出對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量影響較大的因素為：土壤pH、土壤導(dǎo)水率、硝態(tài)氮，且土壤pH起負(fù)作用。土壤容重、銨態(tài)氮、速效鉀及土壤團(tuán)聚體通過(guò)影響土壤pH和土壤導(dǎo)水率對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量起間接作用。

表3 影響因素間的直接/間接通徑系數(shù)Tab.3 Direct/indirect path coefficient between influencing factors

2.3 改良劑對(duì)果樹(shù)生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

圖2為果樹(shù)不同時(shí)期生理指標(biāo)變化及產(chǎn)量變化。由圖2可知，改良劑對(duì)新梢長(zhǎng)度沒(méi)有顯著影響；與CK相比，各處理生長(zhǎng)初期果徑?jīng)]有顯著差異，在生長(zhǎng)中期除PGBS處理與CK沒(méi)有顯著差異，其它處理比對(duì)照均明顯增加。而且，施用改良劑后，尤其是生物炭，蘋果產(chǎn)量有了顯著提升。

由圖2（c）可以發(fā)現(xiàn)在不同土層深度，不同處理與CK對(duì)比，根系密度差異顯著。尤其在0～20 cm土層深度，BC處理較CK處理提升了3.05倍。在20～40 cm土層深度，添加不同添加劑處理均與CK表現(xiàn)出顯著差異。在40～60 cm土層深度，除PGBM處理與CK沒(méi)有顯著差異，其他處理均與CK表現(xiàn)出顯著差異。隨著土層深度加深，BC處理在20～40 cm，40～60 cm土層根系密度有所降低，其他處理并沒(méi)有表現(xiàn)出明顯降低趨勢(shì)。

圖2 果樹(shù)不同時(shí)期生理指標(biāo)變化及產(chǎn)量Fig.2 Changes of physiological indexes in different periods and yield of fruit trees

2.4 不同改良劑使用后的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)分析

不同改良劑施入蘋果園后，主要投入包含農(nóng)機(jī)費(fèi)用、材料費(fèi)、田間管理人工費(fèi)等（表4）。由表4可知，不同處理投入的差異主要表現(xiàn)在改良劑費(fèi)用以及添加改良劑所需要的人工費(fèi)方面，其它費(fèi)用基本相同。不同改良劑的成本費(fèi)和添加所需人工費(fèi)投入一次，可以使用5年，在計(jì)算投入時(shí)需要折算為每1年的，因此從投入的角度來(lái)看，施用改良劑的處理均會(huì)因?yàn)楦牧紕┑牟牧腺M(fèi)和施加時(shí)所需的人工費(fèi)而導(dǎo)致投入成本增加，PGBS處理和PGBM處理相同，BC處理和SAP處理基本一樣。

表4 不同處理成本投入Tab.4 Different treatment cost inputs

表5為進(jìn)行不同處理后的經(jīng)濟(jì)效益分析。由表5可知，施加改良劑以后相比對(duì)照均較大幅度地提高了蘋果產(chǎn)量，進(jìn)而提高了果園的經(jīng)濟(jì)收益，經(jīng)濟(jì)效益從大到小依次為BC、PGBS、PGBM、SAP處理。但由于投入成本較高，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)于對(duì)照處理有所降低。通過(guò)計(jì)算改良劑的改良效益發(fā)現(xiàn)除BC處理外，其它幾種改良劑均為負(fù)收益。尤其是在廢棄樹(shù)枝有效利用的前提下，隨著生物炭制備技術(shù)逐漸成熟，使得生物炭成本可進(jìn)一步降低，因此生物炭的效益還有較大提升空間。

表5 不同處理經(jīng)濟(jì)效益Tab.5 Economic benefits of different treatments

3 討論

3.1 土壤改良劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

生物炭、根際促生菌和保水劑作為常用的土壤改良劑，施入土壤以后均可對(duì)土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生影響[11-13]。前人研究表明，生物炭由于自身含有較高的有機(jī)質(zhì)、氮磷鉀等養(yǎng)分，施入土壤后會(huì)迅速提升土壤中有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮等速效養(yǎng)分，加之生物炭具有較大的比表面積，對(duì)改善土壤水穩(wěn)性結(jié)構(gòu)、提升水穩(wěn)性大團(tuán)聚體比例起到促進(jìn)作用[14]。本研究也發(fā)現(xiàn)施加生物炭處理與對(duì)照相比顯著提升了土壤導(dǎo)水率，這主要是因?yàn)樯锾康奶砑?，改變了土壤孔隙分布結(jié)構(gòu)，增加了土壤孔隙，進(jìn)而導(dǎo)致土壤導(dǎo)水率增加。除此之外，生物炭自身含有的含氧官能團(tuán)對(duì)土壤水分的吸持也有一定影響[15]，當(dāng)然這主要取決于土壤質(zhì)地和生物炭種類。本研究中，添加生物炭后，生物炭中含氧官能團(tuán)促進(jìn)了土壤團(tuán)聚體形成（表1），增加了土壤有效孔隙和過(guò)水?dāng)嗝?，促進(jìn)水流通道形成[16]，進(jìn)而提高了土壤導(dǎo)水率。有機(jī)碳含量以及土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量均有所增加，其中土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量提升最為顯著，這也與諸多研究結(jié)果一致[17]。不同原材料制備的生物炭在改良土壤時(shí)表現(xiàn)出的效果不一，有研究表明添加秋葵秸稈炭、水稻秸稈炭、廢棄食用菌基質(zhì)炭和稻殼炭為原料的生物炭均可顯著提高土壤pH[18]，也有研究指出隨著生物炭用量的增加，土壤速效養(yǎng)分呈先增加后減少的趨勢(shì)[19]。本研究中與對(duì)照比較，生物炭處理對(duì)土壤pH和速效鉀、速效磷的影響均不顯著，這可能主要與添加量和生物炭類型有關(guān)。有研究表明施用PGBS或PGBM以后，土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀等養(yǎng)分提升較為顯著，速效磷高達(dá)3.42倍[20,21]，但本研究中提升效果不明顯。這主要是因?yàn)檠芯繀^(qū)域處于黃土丘陵區(qū)，干旱缺水使得土壤水分含量較低，難以有效發(fā)揮PGBS或PGBM的菌活性，進(jìn)而對(duì)土壤酶、土壤微生物等微環(huán)境影響微弱，因此對(duì)土壤養(yǎng)分及理化性質(zhì)影響不顯著。

SAP可以通過(guò)自身豐富的羧基等活性官能團(tuán)，有效吸附土壤中的氮磷鉀等元素，進(jìn)而促進(jìn)作物生長(zhǎng)[22]。本研究中SAP處理較對(duì)照相比，土壤導(dǎo)水率、土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量及硝態(tài)氮含量提升較為顯著。增加土壤導(dǎo)水率的原因主要在于SAP自身具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)中大量羧基、酰胺基等親水基團(tuán)能夠與水分子結(jié)合形成氫鍵，起到吸附水分的作用[23]，當(dāng)土壤水分較為充足以后，就可以改善土壤微環(huán)境，進(jìn)而促進(jìn)土壤養(yǎng)分的富集和循環(huán)，由此達(dá)到提高土壤水分且影響作物養(yǎng)分吸收的作用。

3.2 影響土壤有機(jī)碳固碳的主要因素

本研究發(fā)現(xiàn)土壤pH、土壤容重、硝態(tài)氮對(duì)土壤有機(jī)碳含量起到直接作用，這是因?yàn)橥寥纏H直接影響各種元素存在的形態(tài)、有效性及元素離子形態(tài)[24]。土壤pH對(duì)土壤有機(jī)碳的固定起負(fù)作用，這也與之前研究結(jié)果一致，土壤堿性越高，土壤微生物活性就越低，使得土壤有機(jī)碳周轉(zhuǎn)下降，不利于土壤有機(jī)碳的積累[25]。土壤導(dǎo)水率受土壤有機(jī)碳的影響，反過(guò)來(lái)有機(jī)碳的積累和固定也受土壤導(dǎo)水率的影響[26]，當(dāng)土壤導(dǎo)水率增大時(shí)，更利于土壤水分入滲，進(jìn)而改變土壤微環(huán)境，促進(jìn)土壤酶及微生物的活性，進(jìn)而提高土壤有機(jī)碳的周轉(zhuǎn)。土壤硝態(tài)氮對(duì)有機(jī)碳的固定也有積極效應(yīng)，但表3中決策系數(shù)僅為0.002，說(shuō)明土壤硝態(tài)氮的含量對(duì)有機(jī)碳固定的影響作用有限。但是添加自生有機(jī)碳含量較高的生物炭后，導(dǎo)致土壤C/N較高，因此需要土壤中積累更多的氮，由此促進(jìn)了土壤中碳氮平衡。而且由圖1發(fā)現(xiàn)，土壤容重、銨態(tài)氮、速效鉀以及土壤團(tuán)聚體通過(guò)影響土壤pH與土壤導(dǎo)水率，進(jìn)而影響了土壤有機(jī)碳的固定，這主要是因?yàn)槿葜嘏c土壤結(jié)構(gòu)和孔隙密切相關(guān)，而兩者又對(duì)土壤導(dǎo)水率有直接影響。土壤團(tuán)聚體的含量和分布情況直接影響土壤溶液的遷移運(yùn)動(dòng)，而土壤銨態(tài)氮、速效鉀等化學(xué)組分影響土壤溶液中元素間電子傳遞過(guò)程，進(jìn)而影響土壤溶液酸堿性，從而對(duì)土壤有機(jī)碳的固定起到間接作用。

3.3 不同土壤改良劑的經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

近年來(lái)，土壤改良劑作為提升土壤有機(jī)碳及土壤水分快速且有效的措施之一，而被廣泛應(yīng)用在農(nóng)田中[27]，但施用改良劑的投入成本和經(jīng)濟(jì)效益也應(yīng)該是被考慮的因素之一。本研究中通過(guò)對(duì)比不同改良劑施用以后的投入成本和經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)現(xiàn)投入成本主要差異表現(xiàn)在改良劑購(gòu)買以及施用改良劑需要的人工費(fèi)用上。從經(jīng)濟(jì)收益角度可以看出，施加不同土壤改良劑以后均提高了蘋果產(chǎn)量，促進(jìn)果園增加經(jīng)濟(jì)收益，但是除添加生物炭處理以外，其它改良劑添加以后，導(dǎo)致的蘋果增產(chǎn)效益難以補(bǔ)償施用改良劑的成本。因此建議將生物炭作為改良果園土壤的有效改良劑之一。

4 結(jié)論

（1）在黃土高原旱作果園中，施用生物炭后，土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量提升最為明顯；施加生物碳、枯草芽孢桿菌、膠質(zhì)芽孢桿菌以及保水劑土壤全氮含量較對(duì)照平均提升88.86%、30.05%、25.35%和49.38%；土壤硝態(tài)氮平均提升1.70、1.29、1.49和1.50倍。土壤銨態(tài)氮平均提升高達(dá)29.01、12.75、22.60及8.50倍。生物碳和枯草芽孢桿菌對(duì)土壤團(tuán)聚體影響較為顯著，分別平均提升1.41和1.42倍。

（2）土壤pH、土壤導(dǎo)水率及硝態(tài)氮直接影響土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量，且土壤pH起負(fù)作用。土壤容重、銨態(tài)氮、速效鉀及團(tuán)聚體通過(guò)影響土壤pH和土壤導(dǎo)水率間接影響土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量。

（3）施加土壤改良劑以后對(duì)蘋果新稍、果徑、根系分布及產(chǎn)量均有一定影響。尤其施加生物炭后，在0～20 cm土層深度根系密度較對(duì)照提升3.05倍，且產(chǎn)量明顯提升。通過(guò)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)分析施加生物炭改良經(jīng)濟(jì)效益為正，達(dá)到1 149.26元/hm2。因此建議將施用生物炭作為改良果園土壤、提高蘋果產(chǎn)量的有效途徑之一。