Влияние валежника на растворённый органический углерод в лесных почвах зависит от типа породы, вида деревьев и микроклимата

Почему поваленные деревья всё ещё важны

Пройдитесь по любому лесу — и вы увидите стволы, лежащие на земле и постепенно возвращающиеся в почву. Эти куски мёртвой древесины — не просто хвост прошлого роста: они активно влияют на то, как леса аккумулируют углерод и реагируют на изменение климата. В этом исследовании ставится на первый взгляд простой, но важный вопрос: когда бревна разрушаются на земле, сколько углерода они отдают в почву и как это зависит от типа материнской породы, вида дерева и микроклимата вокруг бревна?

Скрытые потоки углерода в почве

По мере разложения древесины часть её углерода выделяется в атмосферу в виде диоксида углерода, а другая часть растворяется в воде и перемещается в почву в форме растворённого органического углерода (РОУ, DOC). Поскольку этот растворённый углерод может фиксироваться в глубоких слоях на длительное время, он может способствовать запасанию углерода в почве. Исследователи отслеживали этот скрытый путь углерода в течение 2,5 лет под валежником из европейского бука и ели в немецких лесах. Они сравнивали почвенную воду, собранную рядом с бревнами, с водой из близких участков без видимого валежника и брали образцы на нескольких глубинах — от лесной подстилки до 30 сантиметров в минеральной почве.

Разные породы — разная реакция почвы

Команда работала на двух геологически контрастных участках: один на силикатной породе (гнейс), другой на карбонатной породе (известняк). Эти материнские породы формируют химический состав почвы, что в свою очередь влияет на то, как растворённый углерод адсорбируется на минеральных поверхностях или разлагается микробами. В целом концентрации РОУ в почвенной воде были выше под валежником, чем на контрольных участках на обоих площадках. Наибольшее увеличение наблюдалось не на поверхности, а в верхнем минеральном горизонте на глубине около 15 сантиметров, где РОУ под бревнами мог почти удваиваться по сравнению с окружающей почвой. Различия между типами пород были наиболее заметны именно на этой промежуточной глубине, с особенно крупными приростами на силикатной площадке. Глубже, на 30 сантиметре, уровни РОУ, как правило, снижались, и контраст между валежником и контролем уменьшался, что говорит о том, что более глубокие слои почвы удерживают или перерабатывают большую часть поступающего углерода.

Буковые бревна подпитывают почву сильнее, чем еловые

Не все бревна вели себя одинаково. При сравнении видов деревьев на силикатной площадке буковый валежник выделялся как значительно более сильный источник растворённого углерода по сравнению с елью. Под буковыми бревнами РОУ в верхнем минеральном горизонте резко возрастал — в несколько раз выше, чем в близких контрольных почвах — тогда как еловые бревна давали мало или вовсе не давали измеримого повышения на тех же глубинах. Эти различия, вероятно, отражают отличия в строении и химии древесины, а также в составе грибов, разлагающих древесину. Лиственные породы, такие как бук, обычно колонизируются грибами, способными разрушать как целлюлозу, так и лигнин, что ускоряет разложение и высвобождение более растворимого углерода. Хвойные, например ель, часто населяются грибами, разлагающими древесину медленнее, что приводит к более слабому и замедленному воздействию на почвенную воду под ними.

Тонкие сдвиги в микроклимате под бревнами

Поваленные стволы также слегка изменяют микроклимат почвы под ними. Датчики, погружённые на глубину 15 сантиметров, показали, что почвы под бревнами были немного холоднее и суше, чем близкие контрольные участки, хотя различия были умеренными. Тем не менее реакция растворённого углерода на температуру и влажность изменилась в присутствии валежника. На контрольных участках более тёплые почвы чаще совпадали с повышенным РОУ вблизи поверхности, что согласуется с ускоренным микробным разложением органики. Под бревнами эта зависимость ослабевала или даже обращалась, намекая на то, что микробы под валежником могут активнее потреблять РОУ по мере повышения температуры. Влияние влажности было более однозначным: на больших глубинах более высокий водный режим почвы обычно разжижал концентрации РОУ в обоих вариантах.

Что это значит для накопления углерода в лесах

В совокупности результаты показывают, что влияние валежника на почвенный углерод сильно зависит от контекста. Поваленные бревна действительно служат долговременными источниками растворённого углерода для лесных почв, и этот дополнительный ввод заметен в верхних минеральных слоях как минимум до 30 сантиметров. Но величина эффекта сильно варьирует в зависимости от материнской породы, вида дерева, глубины почвы и локальной температуры и влажности. Практически это означает, что лиственные бревна на определённых типах почв, по-видимому, направляют в минеральные почвы больше углерода, чем хвойные, что потенциально усиливает долгосрочное хранение углерода в почве. Лесным менеджерам, стремящимся использовать валежник для увеличения запаса почвенного углерода, стоит учитывать не только количество оставляемой древесины, но и из каких видов она и каких типов почвы под ней лежат.

Цитирование: Rubin, L., Nowack, R., Lang, F. et al. Deadwood effects on dissolved organic carbon in forest soils depend on bedrock type, tree species, and microclimate. Sci Rep 16, 13647 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-50174-1

Ключевые слова: валежник, лесные почвы, углеродный цикл, растворённый органический углерод, бук и ель