由于长期农业管理措施所引起的土壤退化严重影响了土壤质量和功能，进而威胁食品安全、阻碍生物多样性保护及引起气候变化。微生物群落参与了许多土壤过程，包括碳、氮及磷循环，进而促进土壤养分转化，有助于土壤肥力和功能的提升。微生物丰度、群落结构组成及多样性的改变可作为反应土壤质量的微生物指标。因此，研究微生物群落对长期农业管理措施的响应对评估土壤养分转化过程（有机质降解、养分循环和生态系统自我调节）至关重要，同时对农业政策具有重要的指导意义。除此之外，大多数研究指出环境因子可显著改变微生物群落，但驱动机质及群落演替时长并不明确。传统的机理研究主要集中于环境因子随处理的变化，而本研究更注重在定向驯化条件下，原生土壤中微生物群落组成演替到与成熟土壤中相近时的时限，例如向干旱贫瘠的土壤中加入水分和养分。
生物炭是生物质在高温缺氧条件下生成的热解产物，比土壤有机质中大多数形式的碳更为稳定，有利于长期条件下土壤碳汇、土壤肥力的提升、缓解气候变化和改善土壤养分平衡，在生物地球化学中发挥着巨大的作用。然而，关于生物炭固碳的持久程度，以及它是否会影响天然土壤有机质的降解仍然存在很大争议。“激发效应”是在输入外源有机质后，提高天然土壤有机质的矿化速率的过程。由于外源有机质的增加而导致的天然土壤有机质降解的增强被称为“正激发效应”，外源有机质的输入导致天然土壤有机质的降解的减缓被称为“负激发效应”。生物炭与土壤有机质的矿化是具有相互作用的，并且这种相互作用随土壤有机质类型的不同而发生变化。因此，探明生物炭与土壤有机质的交互作用机制，了解热解有机质矿化速率及其对天然土壤有机质（SOM）稳定性的潜在影响，为全球碳循环及全球气候变化的研究提供理论依据，具有深刻的现实意义。尽管前人已有很多有关于生物炭对土壤有机质激发效应影响机理的研究，大多都是在生物炭与土壤均匀混合条件下，探究生物炭及土壤性质对土壤有机碳激发效应的影响，很少有研究考虑到土壤-生物炭界面微域内的空间变异性，也就是说，在实际条件下并非所有的炭都与土壤直接接触。因此，我们需要更多的关注炭际微域内的土壤有机碳的矿化过程。“炭际微域（charosphere）”的概念的概念类似于根际微域，是指生物炭周边的特殊区域。在这种炭际微域内的土壤pH、孔隙度和其他特征都不同于生物炭和土壤本身。本研究采用将土壤与生物炭分离的方法，评估生物炭及不同距离间隔下土壤有机碳组分结构的变化以及土壤微生物多样性的影响，同时利用平面光极技术原位观测生物炭的施用对炭际微域内土壤O2、pH的实时动态变化，更深入的了解生物炭对炭际微域内土壤有机碳激发效应的机理，对揭示生物炭与土壤有机质的交互作用机制具有重要意义。