碳基质利用法最初仅被用于菌种鉴定。1989年，Biolog公司根据细菌代谢的氧化还原反应过程推出了适于环境、临床细菌鉴定的Biolog Microstation自动鉴定系统。1991年，Biolog微孔板首次被用于描述土壤微生物群落的功能特征，由于碳基质利用法具有灵敏度高、分辨力强、无须分离纯种微生物、操作简便快速等优点而得以广泛应用，已成为研究环境微生物群落代谢功能多样性的重要工具，可获得环境样品中有关微生物群落总体活性与代谢功能的相关信息，涉及土壤、水、污泥等方面，如不同类型土壤、不同土地利用类型土壤、不同植被的根际土壤、退化土壤、受污染土壤以及湿地土壤等微生物群落功能多样性的比较，被用于评估植物对重金属污染土壤、养殖场土壤、曝气废水处理反应器的修复效果等。但它仍然是一种以培养为基础的方法, 存在选择培养问题，显示的代谢多样性类型也不一定反映整个土壤微生物群落的功能多样性。

碳基质利用法通过微生物对多种碳底物的不同利用类型来反应微生物群落的代谢功能多样性。在微生物群落功能多样性分析中所用到的微平板主要有革兰氏阴性板（GN）、生态板（ECO）、酵母菌鉴定板（FF）、丝状菌鉴定板（YT）、SPF1、SPF2和可自配底物的MT板等。其中革兰氏阴性板、生态板和MT板用于分析细菌生物群落代谢功能多样性，其原理为：通过直接接种环境样品至微孔板中并在一温度下进行培养，微生物利用微孔板中的碳源而发生氧化还原反应，产生的电子使四唑染料还原变为紫色，在分光光度计590纳米下读取吸光值来表征颜色变化，其颜色的深浅可以反映微生物对碳源的利用程度。Biolog的微孔板含96个孔，其中革兰氏阴性板板中95个孔中加入了95种单一碳源和四唑染料，另外一个未加碳源的孔中加水作为对照。后来出现的生态板对碳源进行了简化，每板包含31种碳源和水空白，每32个孔为一个重复，共计三次重复。酵母菌鉴定板、丝状菌鉴定板、SPF1和SPF2均为真菌板，由于真菌不能还原细菌板中的四唑染料，无法通过颜色变化对其进行鉴别，因此通常利用微平板孔中的浊度变化来评价真菌的活动，并加入原核抗生素以抑制细菌的生长。通常利用分光光度计在750纳米下读数来表征浊度变化。

对于碳基质利用法读取的大量数据多采用孔平均吸光值（AWCD）、主成分分析和聚类分析法等进行处理，展示不同微生物群落产生的不同代谢多样性类型；还可用于计算不同环境样品的香农^[注]指数、香农均匀度、辛普森^[注]指数、麦金图史^[注]指数和麦金图史均匀度。此外，也可对其不同碳源利用类型进行分析比较，以了解不同环境或处理方式下微生物碳代谢活性。