激发效应（Priming Effect）是外源活性碳输入调控土壤有机质分解的关键过程，直接影响陆地碳库对气候变暖的反馈。然而，其调控因素和微生物机制尚存诸多未知。中国科学院地理科学与资源研究所徐兴良研究员团队联合国内外多家单位，围绕这一问题开展了系统研究，取得以下重要进展：

一、揭示气候因子（温度、海拔）与生态演替对激发效应的宏观调控

团队在青藏高原绒布河流域沿海拔梯度（3759–4550 m）采集土壤与沉积物，结合¹³C-葡萄糖添加和变温培养，发现升温增强CO₂激发但抑制CH₄激发，高海拔削弱PE-CO₂而增强PE-CH₄，证实氧化与还原碳路径的平衡决定激发方向（Jin et al. 2026, Global Change Biology）。进一步对草地、幼林和老龄林土壤的研究表明，幼林阶段激发效应最强并导致净碳损失，而草地和老龄林激发较弱且表现为碳固存，揭示了森林演替通过改变微生物功能群调控激发强度与碳平衡（Qiao et al. 2019, Biology and Fertility of Soils）。

二、阐明底物化学计量（内源碳浓度、C:N比、氮形态）对激发效应的精细调控

通过离心提取和真空提取调节内源活性有机碳浓度，发现高浓度内源碳降低分解的温度敏感性（Q₁₀），机制在于促进微生物生长、降低代谢熵（Ma et al. 2025, Applied Soil Ecology）；但内源碳对激发效应的影响并非线性，50%浓度处理的激发效应显著低于其他处理（Zhou et al. 2023, Applied Soil Ecology）。沿凋落物→有机层→矿质土的分解连续体，发现凋落物分解受添加物C:N计量比控制，而矿质土分解受活性碳量主导；NO₃⁻普遍诱导正激发，NH₄⁺效果因底物而异，证明氮形态对激发效应具有特异性调控作用（Liu et al. 2020, Geoderma）。

三、揭示激发效应中微生物群落的差异化驱动与酶系统的温度适应性演替

微生物群落分析表明，细菌主导快速、底物驱动的CO₂激发，真菌则通过解聚有机质间接影响CH₄激发（Jin et al. 2026）。¹³C-PLFA进一步证实，真菌是幼林土壤强激发的主要驱动者，而老龄林中整个微生物群落共同参与（Qiao et al. 2019）。在5个温度（3–31°C）下监测8种胞外酶活性发现，高温下激发由氮获取酶主导逐渐转向碳获取酶，低温下则由碳获取酶经碳/磷获取酶再回归碳获取酶，揭示了微生物酶系统对温度与底物可利用性的适应性演替规律（Liu et al. 2019, Geoderma）。

上述系列研究从环境驱动、底物调控与微生物响应三个层面，系统揭示了激发效应在不同生态场景下的调控机制，为准确预测气候变化下土壤碳动态提供了关键的实验依据。上述研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等资助。

相关成果列表：

1. Jin, P., et al. Microbial controls of primed CO₂ and CH₄ release from soils and sediments under warming and elevation. Global Change Biology, 2026, 32(6): e70961.

2. Qiao, N., et al. Priming alters soil carbon dynamics during forest succession. Biology and Fertility of Soils, 2019, 55: 339–350.

3. Ma, D., et al. Higher endogenous labile organic carbon decreases the temperature sensitivity of soil organic matter decomposition in two subtropical forests. Applied Soil Ecology, 2025, 206: 105816.

4. Zhou, J., et al. Native soil labile organic matter influences soil priming effects. Applied Soil Ecology, 2023, 182: 104732.

5. Liu, M., et al. C:N stoichiometry of stable and labile organic compounds determine priming patterns. Geoderma, 2020, 362: 114122.

6. Liu, Q.Y., et al. Dominant extracellular enzymes in priming of SOM decomposition depend on temperature. Geoderma, 2019, 343: 187–195.