激发效应(Priming effect，PE)是指外源有机物质进入土壤后，引起土壤有机碳(SOC)短期内的周转变化，是调节陆地生态系统碳循环的重要过程。这一过程会因土壤性质、外源有机物质数量、养分有效性等多种因素的不同而发生改变。生物炭稳定的化学性质和极低的微生物可利用性使其能够长期留存与土壤中，从而发挥碳汇功能、抵消气候变化带来的负面影响。除了其自身难以分解，生物炭输入还可以改变SOC分解，引起土壤有机碳分解的激发效应从而影响土壤碳库储量。由于生物炭的特殊性质导致其引起的激发效应存在不同的调控机制，目前人们对其仍没有充分的了解。火烧采伐迹地和全球气候变化背景下，森林火灾引起的土壤中生物炭输入增加，同时氮沉降加剧导致土壤氮有效性的增加，这些变化如何影响土壤有机碳分解的激发效尚未可知。 鉴于此，本研究以三种不同森林类型的土壤为研究对象，通过室内模拟添加生物炭和无机氮的培养实验，结合13C同位素示踪技术，探究(1)土壤性质对生物炭引起的SOC分解激发效应的影响，(2)生物炭所引起的SOC分解激发效应对氮有效性提高的响应(3)生物炭添加量对SOC分解激发效应的影响，以及他们的影响机理，主要的研究结果如下: (1)理化性质不同的土壤对生物炭添加确实存在不同的响应。本研究中，生物炭添加引起落叶阔叶混交林(DF）土壤的微弱正激发效应(3.1％)，引起常绿阔叶林(EF)土壤的强烈正激发效应(40.9％)，引起常绿针叶林(CF)土壤的负激发效应(-17.4％)，这一巨大差异是由森林土壤性质，尤其是土壤全碳含量不同引起的，全碳含量越高的土壤中，生物炭的输入会引起更大的激发效应。 (2)氮添加对生物炭引起的SOC分解激发效应根据土壤和培养阶段不同而存在差异。DF土壤中，随着氮水平增加，激发效应强度显著减小，方向也由正到负，从3.1％到-13.9％。EF土壤中，随着氮添加水平增大，生物炭在培养前期有促进SOC分解的趋势，但不显著;而在培养后期，抑制了SOC分解;整个培养期间氮添加有降低生物炭所引发的正激发效应强度的趋势。CF土壤中，在培养前期随着氮添加水平增大氮添加促进了SOC分解，而培养后期则没有影响;整个培养期间氮添加没有影响生物炭引起的SOC分解负激发效应。经过一年的培养，生物炭添加改变了碳平衡，造成土壤碳库的增加，增加量从34.6到58.2g C kg-1SOC不等;氮添加对不同森林类型土壤碳库的增加表现出显著的促进作用(DF、EF)和无影响(CF)。 (3)生物炭添加量对SOC分解激发效应的影响与土壤性质和培养阶段有关。在培养前期，添加生物炭均引起SOC分解的正激发效应，且随生物炭添加量的增加正激发效应的强度越强。而在培养中后期，各土壤对不同生物炭添加水平表现出不同的响应。整个培养期间随着生物炭添加量的增加，激发效应有增强的趋势，并由负转正。总体来看，在培养中后期低剂量的生物炭添加（生物炭添加量小于SOC的20％）更容易抑制SOC分解，或者对SOC分解存在较小的促进作用;而高剂量的生物炭添加会在更长时间内对SOC分解存在更强烈的促进作用。 在本研究中，我们发现生物炭添加引起的激发效应对SOC分解的影响由于土壤性质的不同（尤其是土壤碳含量）存在巨大的差异。即使同一区域相同林型的土壤，对生物炭添加的响应也会由于养分条件不同存在巨大的差异。同时生物炭引起的SOC分解激发效应与生物炭添加量、养分有效性以及培养时间之间存在交互作用，这表明生物炭性质和微生物活动变化对激发效应的共同调控，强调了研究生物炭对SOC分解激发效应的影响时，深入探究生物炭在各个不同培养阶段作用的重要性。尽管生物炭具有高度稳定和多孔的性质，其添加也会在较长的时间内促进土壤有机碳的分解。但是这种促进作用下，生物炭输入仍然有利于土壤碳库增加。长期来看，氮添加对生物炭引起的激发效应存在抑制作用、或无影响，这一过程的发生同样有利于土壤碳库增加。本文通过对不同阶段生物炭引发激发效应的机理研究，表明了生物炭在长期施用下对土壤碳固持的显著作用，并且氮添加也有利于碳固持的发生。
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