生物质炭科学技术提出的背景是热解炭的化学稳定性而有利于土壤固碳，这是提高土壤肥力额外的生态系统人类服务价值，成为提出生物质炭应对气候变化的重大理论基础。但是，大量的短期试验观察到土壤微生物呼吸的升高（例如Zimmerman et al.2011）, 使学术界对生物质炭土壤固碳潜力的争议不断。其焦点问题是生物质炭中碳组分与微生物活性的消长关系。南京农业大学农业资源与生态环境研究所潘根兴教授土壤学团队郑聚锋博士等，采用了同种秸秆（小麦）同样条件（中温热解）生物质炭，设计了新鲜（出厂取样）和老化（施用已6年土壤中分离）等量生物质炭和新鲜小麦秸秆提取液的水稻土有机质矿化培养试验 （恒温25℃,9周）。结果表明，无秸秆提取液存在下，与无炭添加相比，新鲜生物质炭提高了总矿化量29%而老化生物质炭降低了总矿化量39%；有秸秆提取液存在与无秸秆提取液比较，无炭添加的土壤中总矿化量提高约25%，添加新鲜生物质炭提高了近45%，但是老化生物质存在下矿化量没有显著变化（附图，上）。磷脂肪酸谱系微生物群落分析表明，新鲜秸秆提取液和新鲜生物质炭存在下刺激了微生物生长，但真菌群落优势度下降，而老化生物质炭下真菌群落优势度提高(附图，下)。因此，新鲜有机质添加下有机质矿化的升高联系于土壤微生物活性变化，新鲜有机质优先刺激了细菌生长及其碳基质利用。当然，老化生物质对新鲜秸秆提取液有机物的捕获也可能阻抑了细菌对其的接触和利用。因此，供试稻田土壤中，新鲜有机质及生物质可能短期刺激微生物对有机碳的矿化，但一旦存在于土壤中，其长期效应表现为对新鲜有机物的捕获和真菌趋向优势的微生物群落调适，反而可能促进作物来源有机质的固定。这解释了该团队在2016-2019间报道的生物质炭不增加野外土壤呼吸、降低碳基质利用和促进土壤固碳的观察结果。这一认识也为通过管理改进和提升土壤固碳效率，快速增加土壤有机碳库提供了基础理论支撑。

相关研究链接：Liu Z, Zhu M, Wang J, et al. The responses of soil organic carbon mineralization and microbial communities to fresh and aged biochar soil amendments. GCB Bioenergy. 2019;00:1–13. https://doi.org/10.1111/gcbb.12644. DOI: 10.1111/gcbb.12644.