倒木对森林土壤中溶解有机碳的影响取决于基岩类型、树种和小气候

倒下的树仍然很重要的原因

走进任何一片森林，你都会看到倒伏的树干正慢慢回归为土壤。这些死木不仅仅是过去生长的残余：它们在森林储存碳和应对气候变化中起着主动作用。本研究提出了一个看似简单但影响深远的问题：当树木在地面腐烂时，它们向土壤泄出多少碳？这种释放又如何受下伏岩石类型、树种以及环绕原木的小范围气候的影响？

地下的隐秘碳流

随着木材分解，其中一部分碳以二氧化碳的形式呼出到空气中，而另一部分则溶解于水，作为溶解有机碳（DOC）进入土壤。由于这些溶解的碳可以被锁存在更深的土层中较长时间，它可能帮助森林在地下储存碳。研究者在德国森林中追踪了倒伏的欧洲山毛榉和挪威云杉原木下约2.5年的这一隐性碳通道。他们将原木附近采集的土壤水与没有明显死木的邻近对照地点的水进行比较，并在从林下表层到30厘米矿质土的多个深度进行取样。

不同岩石，不同土壤响应

研究小组在两种地质对比鲜明的地点开展工作：一种为硅质基岩（片麻岩），另一种为含钙基岩（石灰岩）。这些母质决定了土壤化学性质，进而影响溶解碳在矿物表面的吸附或被微生物分解的程度。总体而言，两处地点的土壤水中，倒木下的DOC浓度都高于对照地块。最显著的提升并非出现在表层，而是在约15厘米的上部矿质土层，原木下的DOC在该深度几乎可达到周围土壤的两倍。岩石类型之间的差异在这一中层深度最为明显，硅质基岩地点的增幅尤为显著。向下到30厘米时，DOC水平趋于下降，倒木与对照之间的差异缩小，表明更深的土层会截留或加工大量进入的碳。

山毛榉原木比云杉输送更多养分到土壤

并非所有原木的表现都相同。在硅质基岩地点比较树种时，山毛榉死木显著成为溶解碳的更强来源，而云杉则弱得多。在山毛榉原木下，上部矿质土层的DOC猛增——可达到邻近对照土壤的数倍，而云杉原木在相同深度通常几乎没有可测的增加。这些差异可能反映了木材结构、化学成分以及分解木材的真菌群落的不同。阔叶树种如山毛榉通常被能够分解纤维素和木质素的真菌占据，这加速了腐朽并释放出更多可溶性碳。针叶树如云杉常见的真菌分解速度较慢，因而对下层土壤水的影响更弱且更迟缓。

原木下微气候的细微变化

倒伏的树干还会改变其下方土壤的小气候。埋设在15厘米深处的传感器显示，原木下的土壤较邻近对照地略微更凉且更干燥，尽管差异不大。即便如此，溶解碳对温度和水分的响应在有死木存在时也发生了变化。在对照地块，更温暖的土壤往往与表层更高的DOC一致，这与有机物更快被微生物分解相符。在原木下，这一模式变弱甚至反向，暗示死木下方的微生物在温度升高时可能更积极地消耗DOC。水分的影响较为一致：在较深处，较高的土壤含水量通常会稀释两种处理中土壤水中的DOC浓度。

对森林地下碳储存意味着什么

综合来看，研究结果表明倒木对土壤碳的影响高度依赖环境背景。倒木确实作为溶解碳输送到森林土壤的长期来源，这一额外输入在至少30厘米深度的上部矿质层中清晰可见。但效应的大小强烈依赖于下伏岩石、产木的树种、土壤深度以及局部的温湿条件。从实际角度看，在某些土壤类型上，阔叶原木比针叶原木更能将碳引导到矿质土层中，可能增强地下的长期碳储存。希望通过利用倒木来增强土壤碳储量的森林管理者，需要考虑的不仅是地面上保留多少木材，还要考虑这些木材来自哪些树种以及下方是什么类型的土壤。

引用: 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

关键词: 倒木, 森林土壤, 碳循环, 溶解有机碳, 山毛榉与云杉