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生物炭(Biochar,BC)是一类具有高度芳烃化结构的碳质材料,因其较强的抗化学氧化和微生物降解特性,被作为一种有效的提高土壤固碳能力的技术受到广泛关注。但是,由于受制备原料和热解条件等因素的影响,生物炭的特性通常表现出高的异质性,导致其添加到土壤中后自身的稳定性和对土著土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)矿化的影响仍存在很大的不确定性。前期研究表明,土壤内源矿物通过介导生物炭与土壤有机质(Soil organic matter,SOM)之间的相互作用,在增强生物炭稳定性和抑制土著SOC矿化方面具有积极的作用。那么,选择富含矿物的生物炭,增强外源矿物输入是否能够提高生物炭改进土壤的固碳能力,目前研究还尚不明确。因此,本研究以胶州湾滨海湿地丰富的芦苇秸秆为原始材料,在不同热解温度(300℃和500℃)、矿物离子类型(Ca和Fe)和改性方法(原料预处理和生物炭后处理)条件下,制备一系列未改性生物炭和矿物离子改性生物炭;选取胶州湾滨海湿地土壤为研究对象,设计为期90d的室内土壤矿化培养实验;系统研究不同有机质(芦苇秸秆和生物炭)添加条件下,SOC矿化动态变化特征、土壤团聚特性、SOC在不同粒级团聚体中的分布以及土壤微生物群落演变等方面的变化规律,深入探究矿物离子改性生物炭对SOC影响的内在机制。以期为建立高效的、可持续的滨海湿地土壤“碳汇”功能修复技术提供科学理论依据。主要研究结论如下:(1)经矿物离子改性后,生物炭的主要理化特性发生了显著的变化:与未改性生物炭相比,矿物离子改性生物炭显著提高了产率、灰分和阳离子交换量(Cation exchange capacity,CEC),而显著降低C、N和H含量,pH,比表面积,孔体积和溶解有机碳(Dissolved organic carbon,DOC)含量等(p<0.05);Fe离子改性生物炭的pH降低效果最为显著,降低至1.65～1.83;矿物离子改性生物炭成功负载大量的Ca或Fe矿物质,使其表面官能团种类和数量更加丰富,具有良好的芳烃化结构。(2)SOC矿化动态监测结果表明:SOC矿化过程主要分为前期的快速矿化阶段和后期的缓慢矿化阶段;CRBC500和所有Fe离子改性生物炭处理的矿化速率(Rm)和累积矿化量(Cm)均显著低于空白对照处理,这可直接表明它们对土著SOC的矿化具有潜在的负激发效应;与芦苇秸秆处理相比,所有生物炭处理(包括未改性的和矿物离子改性的)都表现出显著低的Rm和Cm,表明将芦苇秸秆转化为生物炭有利于SOC的改善。(3)土壤团聚特性指标测定结果表明:矿物离子改性生物炭显著提高了水稳定大颗粒团聚体(>0.25 mm)的比重和土壤团聚体稳定性(p<0.05);同时,矿物离子改性生物炭显著提高了土壤总有机碳(Total organic carbon,TOC)在1～0.25 mm粒级大颗粒团聚体中的分布(p<0.05)。上述结果证实矿物离子改性生物炭通过其表面丰富的矿物质和含氧官能团,促使土壤水稳定性大颗粒团聚体(>0.25 mm)的形成,进而加强SOC在团聚体中的物理保护,从而降低其矿化。(4)土壤微生物群落测定结果表明:矿物离子改性生物炭处理下的土壤微生物群落丰富度和多样性显著降低(p<0.05);微生物从以偏好不稳定碳的菌种变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主导的群落结构向以偏好顽固碳的厚壁菌门(Firmicutes)为主导的群落结构转变。微生物群落结构的上述转变,将更加有利于SOC的长期固存。结合冗余分析(RDA)结果表明,矿物离子改性生物炭中高的稳定碳和低的不稳定碳(如溶解有机碳)输入,以及土壤pH的显著降低(尤其是Fe离子改性生物炭处理),是导致上述微生物群落结构变化的重要机制。