综述：生物炭驱动的土壤碳固存：激发效应与减排

《Environmental Science: Processes & Impacts》：Biochar-driven soil carbon sequestration: priming effects and emission reduction

本综述系统评述了生物炭（Biochar）通过物理保护、化学稳定和微生物代谢等关键机制促进土壤有机碳（SOC）固存的核心路径，重点分析了激发效应（PE）的双向性对碳循环平衡的影响，为优化碳减排技术提供了重要理论框架。

　　

生物炭驱动的土壤碳固存机制与挑战

生物炭作为一种富含碳的生物质热解副产物，在农业与污染修复领域应用广泛，但其对土壤碳循环平衡的影响仍存争议。由于生物炭诱导的激发效应（Priming Effects, PE）可能抑制或促进有机碳矿化，进而干扰碳循环稳定性，系统评估其碳固存机制与阈值条件具有重要科学意义。

物理保护机制：有机-矿物复合体与土壤团聚作用

生物炭通过形成有机-矿物复合体及增强土壤团聚作用，为有机碳提供物理屏障。其多孔结构可吸附有机分子，并通过与土壤矿物颗粒结合形成稳定聚集体，有效减缓碳分解速率。然而，这种保护作用受土壤质地、水分条件等环境因素制约，在短期实验中可能被高估。

化学稳定性途径：芳香聚合物缩合与氧化态生物炭

生物炭的化学稳定性主要源于其高度缩合的芳香聚合物结构及表面氧化态的形成。热解过程中形成的稠环芳香碳难以被微生物降解，而风化后形成的含氧官能团（如羧基）可增强与土壤矿物的化学键合。需注意，氧化态生物炭在长期自然环境中可能发生缓慢氧化，存在碳释放风险。

微生物代谢与植物源碳转化

生物炭通过调控微生物群落结构与代谢功能间接影响碳固存。其表面孔隙可为微生物提供栖息地，改变酶活性与碳源利用策略，进而影响植物源碳的转化路径。但微生物对生物炭的降解潜力可能引发正激发效应，反而加速原生土壤有机碳矿化，这一矛盾在现有实验室模型中常被简化。

技术瓶颈与环境适应性挑战

当前生物炭碳固存技术面临热解工艺与能源回收的权衡难题。高温热解虽可提升生物炭稳定性，但降低生物能源产出；而低温热解产炭更易被降解。此外，自然环境的复杂性（如干湿交替、冻融作用）可能突破实验室推导的稳定性阈值，未来需针对区域土壤特性开发差异化应用系统。

展望：多尺度机制解析与精准碳减排路径

未来研究应结合分子表征技术（如同位素标记、光谱分析）揭示生物炭施用后不同来源碳的转化轨迹，重点阐明激发效应的双向调控节点。同时，需建立基于田间长期观测的碳循环模型，为不同生态区定制碳固存-减排协同方案，推动生物炭从理论向实践转化。