不同水分条件下添加白云石对酸性水稻土有机碳矿化的影响

吴宏涛，胡金丽，徐 鹏，周香君，马 啸，胡荣桂

不同水分条件下添加白云石对酸性水稻土有机碳矿化的影响

吴宏涛1,2，胡金丽3，徐 鹏3，周香君2，马 啸2，胡荣桂3※

（1. 湖北师范大学污染物分析与资源化技术湖北省重点实验室，黄石 435002； 2. 湖北师范大学城市与环境学院，黄石 435002；3. 华中农业大学资源与环境学院，武汉 430070）

施用石灰改良酸性土壤是常用的农艺措施之一。施用石灰影响土壤理化性质，进而影响土壤有机碳（Soil Organic Carbon，SOC）矿化。而SOC矿化与土壤肥力保持和有机碳库的大小存在紧密联系。因此，明晰施用石灰对酸性土壤有机碳矿化的影响具有重要的理论和现实意义。该研究以2种母质的酸性水稻土为对象，在50%、90%和130%土壤最大田间持水量（Water Holding Capacity，WHC）条件下添加和不添加白云石，再进行为期45 d的室内培养试验，探讨白云石和水分对SOC矿化的影响。研究结果表明，添加白云石显著影响2种土壤有机碳矿化速率，但白云石添加和水分的交互作用不显著。土壤含水量较低时（50% WHC），2种土壤有机碳矿化均受到抑制。在较高土壤含水量情况下（90%～130% WHC），白云石添加和水分的共同作用对SOC矿化的影响因土壤质地不同而异，淹水条件下（130% WHC）棕红壤有机碳矿化量高于湿润条件（90% WHC），而红壤中的情况正好相反。白云石添加和水分均显著影响SOC累计矿化量，但二者交互作用仅在棕红壤中显著。添加白云石后，2种土壤pH值随着水分含量的增加而提高；土壤含水量较低时（50% WHC），土壤pH值即可达到或接近目标值（pH值6.5）。这些结果表明，在评估施用白云石对SOC矿化的影响时，需要考虑土壤含水量和土壤本身的性质，以便为农业生产实践中合理施用白云石提供指导和建议。

土壤水分；有机碳；水稻土；矿化；白云石；酸性土壤

0 引 言

中国稻田种植面积广，约占全国耕地面积的25.8%[1]。长期集约耕作、大量氮肥施用以及酸沉降导致中国大部分稻田酸化严重[2]，对生态环境、粮食安全和人体健康构成严重威胁。土壤酸化已成为中国农业环境领域面临的突出问题之一。

施用石灰（如石灰石、熟石灰或生石灰等）是一种广泛应用的、改善土壤酸度和防控土壤重金属污染的农艺措施[3-5]。近来年，因白云石具有同时补充Ca和Mg的优势，其在酸性土壤改良方面越来越受到重视和关注[6]。施用石灰除了可以改良土壤外，还会影响其他土壤过程，如土壤有机碳（Soil Organic Carbon, SOC）矿化[7]，从而对土壤肥力保持、碳库大小、大气CO2浓度和全球气候变化等产生强烈影响[8-9]。然而，关于施用石灰对SOC矿化影响的研究结论往往相互矛盾。Haynes等[10]指出，施用石灰通过改变土壤结构对SOC起到保护作用，从而抑制SOC矿化；此外，土壤微生物对碳的需求可能随着pH值的升高而降低，从而减少SOC矿化量[11]。相反，Marcelo等[12]和Ahmad等[13]研究表明，施用石灰可促进SOC矿化。Page等[14]指出当向微生物呼吸未受酸度影响的土壤施用石灰后，SOC矿化未受到明显影响。以上这些相互矛盾的结果可能是由场地条件，土壤质地、初始pH值和水分含量，氮素有效性以及石灰用量等差异造成的[15]。

土壤水分是调控SOC矿化的主要因素之一。土壤水分通过影响有机碳生物有效性和氧的迁移来控制SOC矿化。通常，SOC矿化速率随着土壤含水量的增加而增加，直至水分含量达到85%充水孔隙度，并随着土壤含水量进一步增加而降低[16]。土壤水分的提高有助于SOC的溶出和团聚体的分散，进而提高土壤溶解性有机碳（Dissolved Organic Carbon, DOC）的含量[17]。但是，当土壤水分饱和后，随着水分的进一步提高，O2逐渐成为SOC矿化的主要限制性因素[18]。施用石灰提高土壤的pH值，从而提高有机质的亲水性并促进其脱附，也可使DOC含量增加[12]；这部分增加的DOC可能影响有机碳生物有效性和O2对SOC矿化的限制性关系。但是，目前对于不同水分条件下施用石灰会对SOC矿化产生何种影响尚不明确。

综上所述，施用石灰和土壤水分变化均对SOC矿化产生影响，但土壤水分变化是否影响石灰对SOC矿化的效应尚不清楚。国内大面积的酸性稻田将来可能通过施用石灰来改良[2]，这可能对SOC矿化和气候变化产生深远影响。另外，中国稻田水分含量在水稻种植前后存在较大变化[19]，对SOC矿化也会产生影响。通常，不同母质的土壤其物化和生化性质也存在差异，不同母质的土壤对外源添加物的响应可能也存在差异。因此，弄清土壤在不同水分含量时施用石灰对SOC矿化的影响具有重要的科学意义。为此，本研究选取了中国热带和亚热带地区较为常见的2种母质的酸性水稻土，通过室内培养试验，设置不同土壤水分条件，分析白云石添加对SOC矿化的影响，以期为白云石在酸性土壤改良中的应用提供依据和指导。

1 材料与方法

1.1 土壤和白云石

供试土壤分别采自湖北省蕲春县（30°09′26.3″N，115°22′55.4″E）和赤壁市（29°50′00″N，114°09′37″E）稻田。由于两地水稻土翻耕深度接近20 cm，采样取表层0～20 cm范围内的土壤。两处稻田的作物栽培方式分别为中稻-再生稻、油菜-中稻轮作。采自蕲春县的土壤母质为花岗片麻岩，土壤类型为棕红壤，采自赤壁市的土壤母质为第四纪红土，土壤类型为红壤。在土壤进行均质化前，先剔除土壤中植物的叶和根、石头等。随后，将采集的土壤风干并磨细过2 mm筛、备用。土壤的理化性质见表1所示。2种土壤均呈酸性，其中棕红壤的酸度（pH值5.2）显著高于红壤（pH值5.5）。此外，棕红壤的SOC和总氮（Total Nitrogen，TN）含量均显著高于红壤。红壤黏粒含量显著高于棕红壤。根据中国土壤质地分类，2种土壤分别为粉土和粉黏土。

表1 土壤基本理化性质

注：数据表示为均值±标准差（=3）。同一列数字后不同字母表示不同土壤之间存在显著差异（‐检验，<0.05）。

Note: Data are presented as mean ± standard deviation (=3). Different letters in a column indicate significant differences between soils (-test,<0.05).

试验所用的白云石采购自河北省行唐县某矿粉加工厂，粒径<0.15 mm。白云石的无机碳、CaO和MgO含量分别为(9.55±0.30)%、(30.5±0.5)%和(22.0±0.5)%，pH值（1:2.5水）为10.0±0.1。

1.2 试验设计

添加去离子水将2种风干土水分含量调节为40%土壤最大田间持水量（Water Holding Capacity，WHC），土壤于25 ℃、避光预培养7 d，以激活土壤微生物活性。随后，分别取200和100 g土壤（干基，分别用于土壤和气体取样）至1 L培养瓶中作进一步处理。试验对2种土壤均设置添加和不添加白云石的2组处理，根据预试验结果，白云石的添加量设置为3 g/kg（分别相当于5.7、7.2×103kg/hm2），每组处理均设3个土壤水分水平，即50%、90%和130% WHC（分别记为L、M和H），分别与稻田干燥、湿润和淹水时的土壤水分状态相对应。通过添加去离子水达到预设的土壤水分水平（对于H处理，土壤以上水层厚度约4 mm）。处理后的土壤于25 ℃、避光培养45 d。每个处理设置3个重复。培养期间，培养瓶瓶口均采用带小孔的保鲜膜覆盖，保证既可进行气体交换，又减少水分损失。

供气体取样的处理与上述处理方法相同。培养期间，每2 d通过称取培养瓶的质量、补加去离子水的方法对土壤含水量进行质量调整，以保持土壤水分稳定。

1.3 气体采样和分析

培养期间，前10 d每天采集一次气样，第11～14天每2 d采集一次气样，第15～35天每3～4 d采样一次气样，第36～45天每5 d采集一次气样。采样时，先将瓶口保鲜膜移除，保持瓶内外气体交换20 min；随后用橡胶塞封住瓶口，采用Shaaban等[20]的采样方法分别于密闭后0和1 h采用注射器采集培养瓶顶空部位气体30 mL各一份。

气样及时采用安装有火焰离子化检测器的气相色谱仪（Agilent 7890A）进行浓度测定。CO2排放通量按照杜丽君等[21]的方法进行计算。CO2累计排放量为其每天排放量的累加。

1.4 土壤采样和分析

土壤样品采集于培养的第1、3、10、17、24和45天。土壤样品主要用于分析pH值、NH4+-N、NO3−-N、DOC和微生物生物量碳（Microbial Biomass Carbon，MBC）等指标。土壤pH值采用玻璃电极法测定（土水比1:2.5）。土壤矿质氮由 1 mol/L KCl浸提，浸提液中的NH4+-N和NO3−-N浓度分别采用苯酚次氯酸盐法[22]和双波长法[23]（220 nm 和275 nm）测定。土壤DOC采用去离子水提取（土水比1:5），随后用0.45m滤膜过滤，滤液采用TOC分析仪（Elementar，Vario TOC，德国）测定有机碳含量。土壤MBC采用氯仿熏蒸法测定[24]（换算系数取k=0.45）。

1.5 统计分析

采用两因素方差分析评价至培养结束时白云石添加、水分及二者交互作用对CO2累计排放量影响的显著性。利用皮尔逊相关分析评价土壤变量与CO2通量之间的关系。采用路径分析进一步揭示CO2通量和土壤pH值、DOC、MBC等变量间的关系。采用线性混合模型评价白云石添加、水分、培养时间及彼此间交互作用对培养期间土壤pH值、NH4+-N、NO3−-N、DOC、MBC和CO2通量影响的显著性，白云石添加、水分和培养时间均设定为固定因子。统计分析均采用IBM SPSS Statistic 20.0进行，显著性水平为=0.05。图片均采用Origin Pro 2017绘制。

2 结果与分析

本研究在培养期间对土壤CO2和CH4排放均进行了检测，但在所有处理中均未发现明显的CH4排放或吸收。

2.1 SOC矿化速率及矿化量

由表2可知，添加白云石显著影响2种土壤有机碳矿化速率。与未添加白云石的土壤相比，添加白云石显著增加了2种土壤有机碳矿化速率，且SOC矿化速率在培养初期达到峰值，而后逐渐降低（图1a，1b）。无论是否添加白云石，M和H处理的SOC矿化速率都高于L处理。两因素方差分析结果表明，添加白云石和水分均对SOC矿化量有显著影响，但二者交互作用仅在棕红壤中显著（表3），且添加白云石对2种土壤有机碳矿化量的影响各异（图1c，1d）。添加白云石仅显著增加了棕红壤H处理的SOC矿化量；而添加白云石显著增加了红壤各处理的SOC矿化量。此外，在未添加白云石时，2种土壤M和H处理的SOC矿化速率在培养期间经历了先增加后降低过程。

表2 棕红壤和红壤中被测变量固定效应检验结果

注：D, W,分别表示添加白云石、水分处理，培养时间。ns表示效应不显著（>0.05）。下同。

Note: D, Wandrepresent dolomite addition, water content treatment, and incubation time, respectively. ns represents that the effect is not significant. Same as below.

表3 白云石和水分及其交互作用对SOC矿化量影响的显著性分析

在3种水分条件下，SOC矿化量变化显著。棕红壤SOC矿化量随着水分提高而增加（图1c）；未添加白云石时，M和H处理间SOC矿化量无显著性差异，M处理SOC矿化量比L处理高57%，比H处理低3%；添加白云石后，各处理间SOC矿化量存在显著性差异，M处理SOC矿化量比L处理高55%，比H处理低11%。随着水分的增加，红壤SOC矿化量先增加后降低（图1d）；未添加白云石时，M处理的SOC矿化量显著高于L处理，但与H处理间无显著差异，且比L处理高184%；添加白云石后，M处理的SOC矿化量显著高于L和H处理（分别高167%和11%）。

此外，经计算得知，棕红壤各处理的SOC平均矿化速率比红壤相应处理高34%～44%，累计矿化量比红壤高23%～46%。

2.2 培养期间土壤理化性质的变化

由表2可知，添加白云石、水分和二者交互作用均显著影响2种土壤pH值。添加白云石提高了各水分条件下2种土壤的pH值（图2a，2b）。添加白云石的土壤pH值基本在培养的前1～3 d达到峰值，棕红壤L、M和H处理的pH变动范围分别为5.8～6.7、6.2～7.0和6.6～6.8，平均值分别为6.4、6.6和6.8；红壤L、M和H处理的pH值变动范围分别为6.3～6.9、6.6～7.2和6.9～7.1，平均值分别为6.6、6.9和7.0。此外，土壤pH值也随着水分的提高而增加，但在不添加白云石的情况下，总体上各处理pH值在培养期间逐渐降低。

由表2可知，添加白云石和水分均对棕红壤DOC含量有显著影响，但二者交互作用不显著；仅水分对红壤DOC含量有显著影响。添加白云石增加了棕红壤DOC含量，尤其是在培养的前17 d；不管是否加入白云石，DOC含量均随着土壤水分的提高而增加（图3a）。添加白云石对红壤DOC含量无显著影响，但其在培养的前10 d仍在一定程度上增加了DOC含量；不管是否加入白云石，DOC含量均随着土壤水分的提高而增加（图3b）。此外，棕红壤各处理DOC含量高于红壤相应处理。

由图4可知，2种土壤的MBC含量随着水分含量的提高而显著增加，添加白云石及其与水分的交互作用对2种土壤MBC含量均无显著影响（表2）。培养后的第24天各处理MBC含量达到峰值。

由表2可知，水分对2种土壤NH4+-N和NO3−-N含量有显著影响，但添加白云石及其与水分的交互作用均不显著。在不添加白云石时，2种土壤L和M处理的NH4+-N含量要高于H处理（图5a，b）。在添加白云石后，棕红壤L处理后期的NH4+-N含量要高于M和H处理，而红壤H和M处理后期的NH4+-N含量要高于L处理；L和M处理中的NO3−-N含量均增加，而H处理中的NO3−-N含量无显著变化（图5c，d）。不管是否加入白云石，各水分条件下土壤中NO3−-N含量大小关系为：L>M>H，且L处理中NO3−-N含量显著高于另外两个处理。另外，棕红壤各处理NH4+-N含量总体上高于红壤相应处理。

2.3 影响CO2排放的主要因素

2.3.1相关性分析

由表4可知，2种土壤DOC含量均与pH值显著正相关，CO2通量均与DOC含量显著正相关。红壤NH4+-N含量与CO2通量显著正相关。

2.3.2路径分析

由图6可知，路径分析采用的模型表现出较好的拟合效果，并分别解释了棕红壤和红壤中79%和78%的CO2通量的总方差。路径分析结果还表明，pH值对2种土壤DOC含量有显著的、直接影响，但对MBC含量无影响。DOC含量对土壤CO2通量有显著的、直接影响。pH值对土壤CO2通量无直接影响。MBC含量对土壤CO2通量无影响。

表4 变量间的皮尔逊相关系数

注：*，< 0.05；**< 0.01。

Note: *,< 0.05; **< 0.01.

3 讨 论

在本研究中，CO2的释放可能来源于微生物对SOC的矿化作用和白云石的化学溶解过程，其中，白云石化学溶解过程释放CO2主要受土壤pH值（土壤酸度）的影响。由路径分析结果可知，DOC含量对2种土壤CO2通量有显著的、直接影响，但pH值对土壤CO2通量无直接影响，表明微生物作用在土壤CO2排放中起主导作用，非生物作用（白云石自身溶解）对CO2排放的贡献可以忽略不计。

3.1 不同水分条件下添加白云石对SOC矿化的影响

添加白云石对SOC矿化有显著影响。3种水分状况下添加白云石均导致2种土壤有机碳矿化量增加，说明添加白云石促进SOC矿化。白云石添加对SOC矿化的促进作用主要归因于土壤pH值的提升，从而增加了土壤DOC含量。底物含量的增多对SOC矿化速率有促进作用[25]。pH值、DOC和CO2通量三者间彼此的显著正相关关系进一步证实了这一点。相反，也有文献报道，施用石灰对SOC矿化无影响或有抑制作用[26-27]。这些相互矛盾的结论可能与石灰施用量有关[28]。Guo等[29]研究表明，较高的CaCO3添加量（7.5 t/hm2）导致土壤呼吸速率降低了8%，而较低的添加量（2.25 t/hm2）未显著影响土壤呼吸速率。

水分对2种土壤有机碳矿化的影响存在差异。水分是SOC矿化最为关键的调控因子之一[30-31]。通常，当土壤含水量较低时，土壤孔隙水连通性较差，有机碳传递受阻，SOC生物有效性和矿化度随之降低[32]；土壤未达饱和时，土壤含水量增加有利于可溶性基质（如有机碳和营养元素）向微生物细胞扩散，从而提高微生物活性，并促进SOC矿化[33]，这可能是本研究中2种土壤湿润状态下SOC矿化量显著高于干燥状态下的原因。在淹水或厌氧条件下，溶解氧可能成为限制有氧呼吸的主要因素[18]，导致SOC矿化速率降低。这可能是红壤在130% WHC含水量下（淹水状态）的有机碳矿化量低于90% WHC含水量下（湿润状态）的原因。然而，此时棕红壤中的情形却刚好相反。研究结果表明，淹水条件下棕红壤有机碳矿化量高于湿润条件。李忠佩等[34]也发现了类似的结果。导致这种现象的原因可能与淹水增加了棕红壤DOC含量有关。淹水促进土壤团聚体分散和SOC释放，增加DOC含量，从而增加SOC矿化速率[35]。另一个可能的原因是在淹水条件下，棕红壤中的微生物为了获取必需的能量需要比湿润状态分解更多的有机物，导致更高的SOC矿化速率[36]。

研究结果还表明，在未添加白云石时，2种土壤在湿润和淹水状态下有机碳矿化速率在培养的0~5 d内逐渐增加。导致这一结果的原因可能是：土壤水分的大幅增加（由40% WHC分别增至90%、130% WHC）有助于SOC的溶出，增加了DOC含量（图3），但土壤pH值在此阶段仍较低且逐渐增加（图2），微生物活性也随着pH值的增加而逐渐增强，从而加速了SOC的矿化。

3.2 土壤性质对有机碳矿化的影响

培养期间，棕红壤各处理的有机碳矿化量均高于红壤相应处理，这可能与2种土壤本身的理化性质差异有关。棕红壤有机碳含量显著高于红壤，且培养期间前者DOC含量也高于后者，表明棕红壤可以提供更多的碳底物供微生物利用，从而产生更高的有机碳矿化量。此外，相关分析结果表明，红壤中CO2通量与NH4+-N显著正相关，但在棕红壤中呈负相关且不显著。该结果也可能与2种土壤本身的性质差异有关。红壤TN含量显著低于棕红壤，导致其氮矿化产生的NH4+-N含量低于棕红壤；另外，红壤黏粒含量显著高于棕红壤，黏粒含量高的土壤对NH4+-N吸附能力更强，从而降低了土壤NH4+-N的生物有效性。常可等[37]对红壤吸附NH4+-N的研究表明，土壤粒度越小，其对NH4+-N的吸附作用越强。以上两个方面可能导致红壤NH4+-N含量相对缺乏，对SOC矿化产生限制作用。

相较于湿润条件，2种土壤有机碳矿化对淹水条件的响应各异，这可能与2种土壤质地差异有关。红壤黏粒含量显著高于棕红壤，黏粒含量高的土壤具有更大的表面积与电荷密度，对有机质的吸附能力更强，且可与土壤中大分子有机物质（如腐殖质）形成结构较稳固的无机-有机复合体[38]，从而降低其微生物活性和底物含量，导致淹水条件下红壤有机碳矿化量低于湿润条件。

综上所述，淹水增加了土壤DOC含量，提高了土壤微生物可利用碳含量。然而淹水条件是否导致SOC矿化量高于湿润条件依赖于土壤质地。在田间条件下，影响SOC矿化的因素多而复杂。因此，有必要深入研究淹水条件下SOC矿化量高于湿润条件这一现象。中国南方稻田面积大，由于长期耕作和培肥，形成了大面积具有较高肥力的土壤[34]。如果淹水条件下SOC矿化量高于湿润条件的现象在实际中得到证实，这将从根本上转变人们对湿润和淹水条件下SOC矿化速率和矿化量的认识，并影响到人们对稻田土壤中元素循环和温室气体排放的正确评价。因此，对这种现象的研究具有十分重要的理论和现实意义。

3.3 酸性土壤添加白云石的适宜水分条件

本研究从土壤pH值提升效果和SOC矿化量（土壤碳损失量）两个方面综合评价白云石改良酸性土壤的效果。在土壤pH值6.5左右时植物必需的大多数养分具有最高的有效性[39]，因此，本研究及以往的其它研究将pH值6.5作为石灰改良酸性土壤的目标值[29]。研究结果表明，在50%、90%和130% WHC条件下添加白云石，培养期间棕红壤的平均pH值分别为6.4、6.6和6.8，而红壤的平均pH值分别为6.6、6.9和7.0。可见，在较低水分条件下（50% WHC）添加白云石即可使土壤pH值达到或接近目标值。SOC的固持有利于保持土壤肥力，并对缓解全球变暖具有重要意义[40]。因此，酸性土壤改良过程中还应关注SOC损失问题，尽量减少土壤碳损失量。本研究结果表明，在较高土壤水分条件下（90%和130% WHC）添加白云石，2种土壤碳损失量比低水分条件下（50% WHC）高127%～167%，即在较低水分条件下（50% WHC）添加白云石所带来的土壤碳损失最低。根据上述综合评价可知，当酸性土壤的水分含量较低时（50% WHC）添加白云石较适宜。

4 结 论

添加白云石提高酸性水稻土pH值并增加有机碳库有效性，从而促进SOC矿化。低水分条件下（50% 田间持水量WHC），SOC矿化受到抑制；在较高含水量情况下，水分对SOC矿化的影响因土壤质地不同而异，以花岗片麻岩为母质的棕红壤，黏粒含量较低，其淹水条件下（130% WHC）有机碳矿化量要高于湿润条件（90% WHC），而以第四纪红土为母质的红壤，情况正好相反。在较低水分条件下（50% WHC）添加白云石即可使土壤pH值达到或接近目标值pH值6.5，且此时土壤碳损失最低。因此，在土壤较低水分条件下加入白云石较适宜。本研究结果表明，在施用白云石改良土壤酸性时，既要注意其对SOC矿化的影响，也需要考虑土壤含水量和土壤本身的性质对SOC矿化的影响，从而为农业生产实践中合理施用白云石提供指导和建议。

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Effects of dolomite addition on organic carbon mineralization in acidic paddy soils under different moisture contents

Wu Hongtao1,2, Hu Jinli3, Xu Peng3, Zhou Xiangjun2, Ma Xiao2, Hu Ronggui3※

(1.435002,; 2.,435002,; 3.430070)

Liming is the most widely used for the soil acidity, further to maintain soil pH that is optimal for crop growth. The variation in the soil pH is closely related to the soil organic carbon (SOC) mineralization, thereby to the global climate change. In addition, the moisture is also one of the most crucial environmental factors influencing the SOC mineralization via changing the SOC bioavailability and oxygen transport. In response to exogenous additives, the physicochemical and biochemical properties of soils are normally different with distinct parent materials. It is necessary to clarify the effects of liming and moisture on organic carbon mineralization of acidic soils. In the present study, the acidic paddy soils with two parent materials were used to evaluate the effects of dolomite addition and moisture on the SOC mineralization. Two types of soils were treated with and without dolomite addition under different soil moisture conditions, including 50%, 90%, and 130% of water holding capacity (WHC), and further incubated for 45 days. The results showed that the SOC mineralization rates of two soils were significantly affected by the dolomite addition. Nevertheless, there was no remarkable interaction effect between dolomite addition and moisture. The organic carbon mineralization of two soils was inhibited under a low soil moisture of 50% WHC, whereas, the combined effects of dolomite addition and moisture on the SOC mineralization varied with soil texture under a high soil moisture of 90% to 130% WHC. The amount of organic carbon mineralization from the soil with granite gneiss as parent material (brown red soil) under flooding condition (130% WHC) was higher than that under the moisture of 90% WHC, while the scenario was the opposite from the soil with the Quaternary red earth as parent material (red soil). Furthermore, only the former soil demonstrated a significant interaction effect of dolomite addition and moisture on the amount of SOC mineralization. The effects of dolomite addition, moisture, and their interaction were significant on the pH of two soils. After dolomite addition, the pH value of two soils increased with the increase in moisture content, where a target value (pH value 6.5) was achieved under a low soil moisture condition (50% WHC). The effects of dolomite addition and moisture were significant on the DOC content of brown red soil, but their interaction was not significant. Moreover, only the effect of moisture on the DOC content of red soil was significant. The MBC contents of two soils increased significantly with the increase of moisture content, but the effects of dolomite addition and its interaction with moisture were not significant. In the path analysis, the DOC rather than MBC content of two soils was directly affected by the soil pH value. In addition, the fluxes of CO2emission in the two soils were directly affected by the DOC rather than MBC content. The soil pH had no direct effect on the fluxes of CO2emission in the two soils, indicating that the microbes played a major role in CO2emissions. Therefore, both soil moisture and natural properties can be considered to evaluate the effect of dolomite application on SOC mineralization. The finding can provide a potential promising guidance and proposals for the rational application of dolomite additives in the agricultural production.

soil moisture; organic carbon; paddy soil; mineralization; dolomite; acidic soil

吴宏涛，胡金丽，徐鹏，等. 不同水分条件下添加白云石对酸性水稻土有机碳矿化的影响[J]. 农业工程学报，2021，37(1)：148-157.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.019 http://www.tcsae.org

Wu Hongtao, Hu Jinli, Xu Peng, et al. Effects of dolomite addition on organic carbon mineralization in acidic paddy soils under different moisture contents[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(1): 148-157. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.019 http://www.tcsae.org

2020-09-18

2020-12-20

国家重点研究发展计划项目（2017YFD0800102）；国家自然科学基金项目（41907124）；湖北省自然科学基金项目（2020CFB465）；湖北省教育厅科学技术研究项目（D20202503）；污染物分析与资源化技术湖北省重点实验室（湖北师范大学）资助项目（PA200207）

吴宏涛，博士，主要研究方向为土壤碳氮循环、温室气体排放和酸性土壤改良。Email: hongtao.wu@hbnu.edu.cn

，胡荣桂，教授，博导，研究方向为土壤碳氮循环、农业面源污染、土壤过程与环境效应。Email：rghu@mail.hzau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.01.019

X144

A

1002-6819(2021)-01-0148-10