文献综述
生物质炭（biochar）是由生物质在无氧或缺氧条件下经高温裂解炭化生成的一类高度芳香化、难熔性、多孔固态物质（Antal et al., 2003）。据报道，生物质炭不但能够改良土壤、提高土壤肥力，还能够固定土壤中的碳、氮，降低温室气体排放。因此，生物质炭在减缓全球变暖中发挥着重要作用（Ahmad et al., 2014；Nelissen et al., 2014；Tang et al., 2013；孔丝纺等，2015）。
土壤有机碳是影响土壤肥力和作物产量高低的决定性因子（Hamer et al., 2004）。生物质炭富含碳素并且有着较大的孔隙度，同时具有较为稳定的化学性质。生物质炭添加到土壤中，会在较长的时间范围内影响有机碳矿化。以下将从生物质炭的性质入手，综述生物质炭对土壤有机碳分解产生激发效应的相关研究结果及机制，为生物质炭在农林生产实践中的应用提供参考，并且指出生物质炭研究中目前尚不明确的问题。
- 生物质炭的性质
生物质炭中的主要元素为C、H、O、N，其中碳的含量最高，此外N、P、K、Ca、Mg的含量也较高。生物质炭一般呈碱性，原因在于生物质炭在热解过程中，作为制备原料的植物在体内积累的碱基被浓缩，从而使生物质炭呈碱性（Yip et al., 2010）。生物质炭具有丰富的孔隙结构，按生物质炭孔径的大小可将其孔隙分为小孔隙（lt; 0.9 nm）、微孔隙（lt; 2 nm）和大孔隙（gt; 50 nm）（Downie et al., 2009）。大孔隙可以影响土壤的通气性和保水能力，同时也为微生物提供了生存和繁殖的场所；小孔隙可以影响生物质炭对分子的吸附和转移（袁金华等，2011）。低温条件下制备的生物质炭孔隙度较低，吸附能力相对较弱，原因在于低温加热过程中产生的挥发性有机物会残留在生物质炭表面，堵塞部分孔隙。
生物质炭对环境的功能取决于其特殊的理化性质。用于制备生物质炭的原料以及具体的制备条件如烧制温度、炉内氧气含量和烧制时间会对生物质炭的性质产生明显的影响（Lua et al., 2004；Gundale et al., 2006；Amonette et al., 2009）。例如，高温条件下制备的生物质炭比低温下制备的生物质炭有更高的孔隙度，吸附能力也较强（Yu et al., 2006）。
2. 生物质炭对土壤有机碳分解的激发效应
生物质炭本身富含碳素，因而施加到土壤中会改变土壤碳库的组成，并且影响土壤碳循环。有研究发现，生物质炭施加到土壤中后会增强土壤有机碳和生物质炭本身的矿化过程，产生正激发效应，加速土壤有机碳的损失，导致土壤有机碳含量下降，使土壤变得更加贫瘠（陈颖等，2018）。Major等（2010）研究表明，施加生物质炭后土壤有机碳的矿化作用明显增强，而这部分矿化释放的CO2主要来源于生物质炭自身的易分解碳。Wardle等（2008）在3个北方森林中长达10年的实验表明，木材制备的生物质炭可以促进森林土壤有机碳的分解，这与土壤微生物活性的增强有关。Troy等（2013）研究发现，添加云杉木质生物质炭和水稻秸秆生物质炭均能显著提高土壤微生物的呼吸速率和活性，增加了CO2释放量，但是增加的CO2的来源尚不明确，可能来自不稳定生物质炭的矿化作用，也可能来自增强后的本底土壤有机质矿化作用。
虽然目前许多研究已经证实生物质炭对土壤有机碳能产生正激发效应，但是也存在相反的报道。有研究表明，生物质炭施加到土壤中后可能会减缓土壤有机碳的矿化速率，对土壤有机碳的矿化产生抑制作用，即负激发效应。Herath等（2015）在510 d的培养试验中发现玉米秸秆生物质炭对淋溶土有机碳矿化产生负激发效应。Purakayastha等（2016）将在400和600 ℃下以C3植物为原料制备的生物质炭（稻壳和小麦秸秆）和以C4（玉米秸秆和柳枝稷）植物为原料制备的生物质炭分别添加到松软土（Mollisols）和老成土（Utisols）中，培养60 d后，发现600 ℃小麦秸秆生物质炭和玉米秸秆生物质炭都对本底土壤有机碳的矿化产生了显著的抑制作用，促进了土壤的固碳作用。Lu等（2014，2015）使用C4植物（玉米）为原料制备生物质炭，在黄河冲积物发育而来的潮土上开展控制实验，发现单独施加生物质炭会抑制本底土壤有机碳的分解，如果同时施加氮肥则在培养后期（11-30天）明显加快了本底有机碳的分解。
3. 生物质炭输入产生激发效应的机制
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