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来源：土壤环境生态（2025年10月30日）

原文标题

TITLE

Advancing the mechanistic understanding of the priming effect on soil organic matter mineralisation

摘要

Abstract

1. 激发效应是贡献于土壤生态系统碳平衡的关键机制。自1926年发现以来的近100年研究，已产生了丰富的科学出版物以识别所涉及的驱动因素和机制。一些综述文章总结了已获得的知识；最后一篇主要综述发表于2010年。此后，关于参与激发效应的土壤微生物群落以及激发效应+碳固存机制的知识已得到显著更新。

2. 本文综述了当前关于土壤激发效应的知识，以阐述新见解在多大程度上可以提高我们理解和预测土壤碳库演变的能力。我们提出了一个框架，以统一国际科学界在此主题上出现的不同概念和术语，报告近期发现并确定关键研究需求。

3. 70%关于土壤激发效应的研究发表于过去10年，说明了对激发效应的重新关注，这可能与对土壤碳在气候变化和粮食安全问题中的重要性的日益关切有关。在不同研究中提出的用于解释激发效应的所有驱动因素和机制中，有些名称不同但实际上指的是同一对象。这总体上为激发效应的机理理解引入了’人为的’复杂性，我们提出了一个共同的、共享的术语。尽管仍存在知识空白，但在揭示激发效应的非生物机制、以及酶的作用和所涉及的微生物参与者的身份方面，已经取得了一致的进展。然而，只要机制未被完全理解，将激发效应纳入土壤有机质动态的机理模型仍然具有挑战性。与此同时，当校准稳健时，有可用的经验替代方案能准确再现观测结果。

   

4. 基于当前的知识状态，我们提出了不同的情景，描述了在气候变化条件下激发效应可能在多大程度上影响生态系统服务。

主要图表

Main Figures and Tables

图1 | 根据（1）新鲜有机质在易分解性与难分解性方面的质量以及碳氮比，和（2）土壤溶液中矿质氮的可用性，激发效应发生机制的出现情况。每个激发效应过程根据其参与者的碳利用效率和目标土壤有机质库的周转率，在碳增益或损失尺度上进行评估。基本上，新鲜有机质的易分解部分和有效氮将有利于偏好底物利用、残体再循环、埋藏效应和化学计量分解引发的激发效应，这可能导致碳增益和氮并入新形成的生物量。新鲜有机质的难分解化合物将有利于营养挖掘和特定于低碳利用效率参与者的非生物介导的激发效应，可能导致土壤有机质的碳损失以及氮从低周转库向较快周转库的再循环。在新鲜有机质强烈分解过程中产生的碳酸氢根离子/氢离子也可能引发非生物介导的激发效应，导致矿物结合有机质因未知碳利用效率的微生物种群作用而损失碳。

图2 | 矿物结合有机质及其激发效应。矿物结合有机质非生物介导激发效应的概念示意图

图3 | 激发效应模型的制约因素。模型机制的详细程度通常取决于所考虑的尺度，较小尺度采用更具机理性的模型，较大尺度采用更具经验性的模型。目标也取决于尺度，在小尺度上开发的模型通常旨在理解激发效应，而在较大尺度上开发的模型旨在量化其影响。

图4 |全球变化对植物诱导激发效应的影响：描述全球变化对植物诱导激发效应、土壤有机质动态及四种相关生态系统服务/负服务影响的主要三种情景。

图5 | 植物对土壤有机质动态的控制：植物通过其碳输入和可溶性养分吸收来调节高低碳利用效率微生物的活性，从而调整可溶性养分的微生物供应以适应其需求的机制。