生物质炭在土壤固碳作用中的研究已被广泛报道。底物碳源作为进入土壤中的重要“新碳”，其在含生物质炭土壤中矿化分解、与土壤有机质矿化的交互作用等碳周转过程仍不清楚，相关机制研究至今仍无统一结论。关于生物质炭如何通过对土壤化学性质、土壤物理结构及微生物群落结构的影响决定外源底物的矿化，仍有待深入研究。因此，针对含生物质炭土壤中碳过程（底物矿化、有机质激发作用）及其机制这一科学问题，通过采集中国不同生态系统、不同时空尺度下火烧（含残留生物质炭）或人工生物质炭添加的土壤，开展室内培养试验，研究底物类型及土壤性质等对含生物质炭土壤中底物矿化的影响，并结合高通量测序与X-ray CT扫描等技术，分析生物质炭对微生物群落结构以及土壤孔隙结构的改变，综合探究含生物质炭土壤中底物矿化的物理与生物学机制，得到以下结论:　　(1)通过对不同生态系统土壤理化性质与底物矿化差异的相关性分析，发现土壤的碳氮比与底物累积矿化量（14天）呈显著负相关。因此，本底土壤碳氮比可能是决定底物在含生物质炭土壤中矿化作用的重要基础性质。　　(2)通过对不同火烧历史中不同土壤层次底物矿化量的分析发现，在时间尺度上，底物在火烧年限为12年的森林土壤中的累计矿化量要显著高于火烧年限为28年的土壤;在空间尺度上，随着土壤深度的增加，底物在土壤中的累计矿化量逐渐减少，底物对腐殖质层土壤有机质具有最大激发量(3362mg C kg-1soil)与激发速率(387.8μg C g-1soil d-1)。利用高通量测序发现:火烧年限为28年的森林土壤具有较高的变形菌门丰度和较低的底物累计矿化量。结合高通量测序及相关分析，发现变形菌门可能是底物在含生物质炭土壤中矿化量增加的关键微生物类型。　　(3)通过探究底物在长期不同比例生物质炭施用土壤中的矿化差异，结合X-ray CT扫描技术，结果发现:低(BL)、中(BM)、高(BH)三种不同比例的生物质炭加入土壤10午后显著改变了土壤中孔隙的连通性，且连通性大小呈现BM＞BH＞BL的趋势;底物在土壤中的累计矿化量同样呈现BM＞BH＞BL的趋势，与土壤孔隙的连通性有很好的相关性(r＜-0.7，P＜0.01)。因此，土壤孔隙连通性的变化可能是底物在含生物质炭土壤中矿化差异的主要原因之一。　　(4)通过探究不同梯度底物在火烧土壤中的矿化差异，结合运用X-ray CT扫描与高通量测序技术发现，火烧增加了土壤通气孔(＞80μm)的孔隙率，并与Firmicutes(厚壁菌门)（r=-0.777，P＜0.001）及Actinobacteria(放线菌门)的丰度（r=-0.782，P＜0.001）负相关，与Chloroflexi（绿弯菌门）相对丰度(r=0.444，P＜0.001)正相关。此外，三种梯度底物矿化量与微生物类型具有一定的相关性，如蔗糖（与放线菌门相关性:r=-0.567，P＜0.05）、玉米粉（与放线菌门相关性:r=-0.924，P＜0.001;与绿弯菌门相关性:r=0.230，P＜0.001）、玉米秸秆(与放线菌门相关性:r=-0.863，P＜0.001;与厚壁菌门相关性:r=-0.944，P＜0.001)，表明不同底物矿化的关键微生物类型存在异同。综上，生物质炭可能通过改变土壤物理结构及土壤微生物的群落组成，进而影响底物在含生物质炭土壤中的矿化过程。