广西师范大学学报（自然科学版） ›› 2021, Vol. 39 ›› Issue (4): 158-169.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2020092402

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改良过氧化钙对潜育性水稻土有机碳矿化的影响

胡乐宁1,2, 李双莉1,2, 李杨3, 韦奕庄1,2, 周金玲4, 苏以荣4, 邓华1,2*   

  1. 1.珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室(广西师范大学),广西 桂林 541006;
    2.广西师范大学 环境与资源学院,广西 桂林 541006;
    3.广西壮族自治区环境保护科学研究院,广西 南宁 530022;
    4.中国科学院亚热带农业生态研究所 亚热带农业生态过程重点实验室,湖南 长沙 410125
  • 修回日期:2020-12-15 出版日期:2021-07-25 发布日期:2021-07-23
  • 通讯作者: 邓华(1977—), 女, 湖南永州人, 广西师范大学副教授, 博士。 E-mail: denghua@mailbox.gxnu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(41877035,41671298); 岩溶生态与环境变化研究广西高校重点实验室研究基金(YRHJ15Z017)

Effect of Improved Calcium Peroxide on Organic Carbon Mineralization in Gleyed Paddy Soil

HU Lening1,2, LI Shuangli1,2, LI Yang3, WEI Yizhuang1,2, ZHOU Jinling4, SU Yirong4, DENG Hua1,2*   

  1. 1. Key Laboratory of Ecology of Rare and Endangered Species and Environmental Protection (Guangxi Normal University), Ministry of Education, Guilin Guangxi 541006, China;
    2. College of Environment and Resources, Guangxi Normal University, Guilin Guangxi 541006, China;
    3. Guangxi Zhuang Autonomous Region Academy of Environmental Protection Science, Nanning Guangxi 530022, China;
    4. Key Laboratory of Agro-ecological Processes in Subtropical Region, Institute of Subtropical Agriculture, Chinese Academy of Sciences, Changsha Hunan 410125, China
  • Revised:2020-12-15 Online:2021-07-25 Published:2021-07-23

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摘要： 为探究改良过氧化钙(CaO2)在潜育性水稻土有机碳矿化过程中的作用,选取CaO2为原料,利用溶于乙醇的乙基纤维素对其进行包膜,制得造粒过氧化钙(GAO),把GAO和氧化钙(CAO,含CaO质量分数95.0%)、过氧化钙(PAO,含CaO2质量分数75%)3种物质各设置3种不同含氧量浓度(低浓度0.011 g/kg、中浓度0.111 g/kg和高浓度1.111 g/kg),同时设置空白对照(CK),采用室内培养的方法研究分析其对潜育性水稻土有机碳矿化、可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)及微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)的影响。结果表明:高浓度含氧量条件下,培养期结束后,PAO、GAO相对CK和CAO而言,抑制了潜育性水稻土CO2的排放,PAO处理土壤CO2累计排放量分别比CK和CAO处理降低了50.86%和46.33%,GAO处理土壤CO2累计排放量分别比CK和CAO处理降低22.49%和15.35%;与CK相比,CAO、PAO、GAO的添加促进了潜育性水稻土CH4的排放,其CH4累计排放量分别是CK处理的2.07倍、1.22倍和1.10倍。与CK处理相比,添加中、高浓度氧化剂显著增加了潜育性水稻土MBC和DOC的含量,且添加GAO使土壤MBC含量的高峰期延后,说明GAO因其特殊包膜,有效降低了氧化剂释氧速度,在培养后期仍可有效释氧。本研究表明改良氧化剂GAO在提高潜育性水稻土微生物活性和促进有机碳周转方面具有较好的应用潜力。

关键词: 潜育性水稻土, 氧化剂, 温室气体, 有机碳, 矿化, 微生物量碳

Abstract: In order to explore the role of modified calcium peroxide (CaO2) in the process of organic carbon mineralization in gleyed paddy soil, CaO2 was selected as raw material and coated with ethyl cellulose dissolved in ethanol to prepare granulated calcium peroxide (GAO), set GAO and calcium oxide (CAO, containing 95.0% of CaO mass fraction), calcium peroxide (PAO, containing 75% of CaO2 mass fraction) 3 substances each with 3 different oxygen content concentrations (low concentration 0.011 g/kg, medium concentration 0.111 g/kg and high concentration 1.111 g/kg). At the same time, no substance was added as a blank control (CK), and the method of indoor cultivation was used to study and analyze its effect on the organic carbon mineralization of cultivable paddy soil, the influence of dissolved organic carbon (DOC) and microbial biomass carbon (MBC). The results showed that under the condition of high oxygen concentration, after the incubation period, PAO and GAO inhibited the CO2 emission from the cultivating paddy soil compared with CK and CAO. The cumulative CO2 emission from the soil treated with PAO were reduced by 50.86% and 46.33% compared with CK and CAO treatments, respectively, the cumulative CO2 emissions of soil treated with GAO were reduced by 22.49% and 15.35% compared with CK and CAO treatments, respectively. Compared with CK, the addition of CAO, PAO, and GAO promoted CH4 emissions from cultivable paddy soil. Its cumulative CH4 emissions are 2.07 times, 1.22 times, and 1.10 times that of CK treatment, respectively. Compared with CK treatment, the addition of medium and high concentrations of oxidants significantly increased the content of MBC and DOC in cultivable paddy soil, and the addition of GAO delayed the peak period of soil MBC content, indicating that GAO is due to its special coating effectively reduces the oxygen release rate of the oxidant, and can still effectively release oxygen in the later stage of the culture. This study shows that the improved oxidant GAO has a good application potential in improving the microbial activity of cultivable paddy soil and promoting the turnover of organic carbon.

Key words: gleyed paddy soil, oxidant, greenhouse gases, organic carbon, mineralization, microbial biomass carbon

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