在亚热带人工林中，通过全面焚烧后施用木炭，可以增强土壤碳的稳定性

《Forensic Science International: Synergy》：Soil carbon stability is enhanced by charcoal deposition after broadcast burning in a subtropical plantation forest

亚热带松树林低强度广播焚烧后七年，通过炭 manipulation 实验发现自然炭显著提升0-10cm土层微生物生物量碳（MBC）和碳管理指数（CPMI），促进SOC向稳定细小团聚体（<0.05mm）分配，而10-20cm土层效应不显著。自然炭通过增强微生物活动及SOC物理保护机制，有效缓解火对土壤碳稳定性的长期负面影响。

　　在森林生态系统中，火灾是一种普遍存在的扰动因素，其影响深远且复杂。随着全球气候变化的加剧，许多地区的野火频率和强度正在上升，而人为控制的燃烧也被广泛用于森林管理，以降低灾难性火灾的风险、提升森林健康状况以及处理林间残留物。然而，尽管火灾对土壤碳循环的直接影响已经被广泛研究，但其长期遗留效应，尤其是火灾产生的木炭（charcoal）对土壤有机碳（SOC）稳定性的影响，仍然缺乏深入探讨。本研究聚焦于木炭在火灾后对土壤碳稳定性的具体作用，尤其是在亚热带森林种植园中的表现。

火灾不仅通过直接燃烧导致植物材料和有机质的损失，还通过一系列间接机制对土壤碳含量和稳定性产生深远影响。火灾后，土壤中残留的木炭成为了一个重要的研究对象，因为它具有高度的化学稳定性，能够长期存在于土壤中。木炭是由植物材料在燃烧过程中未完全氧化而形成的，其结构具有高度芳香性，这使其对微生物分解具有天然的抵抗力。因此，木炭被认为是土壤碳长期储存的关键因素之一。此外，木炭还通过改变土壤的物理特性，如水分保持能力和通气性，间接影响土壤碳的循环过程。它还能刺激微生物活性，调节有机碳的稳定化和周转速率，并通过其高比表面积和强吸附能力，有效减少溶解性有机碳（DOC）的迁移和生物可利用性。这些特性使得木炭不仅在短期内对土壤碳动态产生影响，而且在长期中可能发挥重要作用。

然而，目前关于自然沉积木炭对土壤碳稳定性影响的研究仍显不足，尤其是在火灾后的长期动态变化方面。本研究通过一个为期七年的田间木炭操控实验，系统地评估了火灾及其遗留效应——木炭对土壤碳稳定性的影响。实验设计包括四种处理方式：完全移除可见木炭（C0）、保留木炭（C1）、将移除的木炭添加到独立的地块（C2）以及未燃烧的对照组（UB）。通过对0–10厘米和10–20厘米深度的土壤样本进行分析，研究者探讨了木炭对土壤有机碳分组、微生物生物量碳（MBC）、碳池管理指数（CPMI）、土壤团聚体稳定性和有机碳在不同团聚体粒径分类中的分布的影响。

研究结果表明，木炭对溶解性有机碳（DOC）在两个深度的影响均不显著。然而，木炭在不同深度对微生物生物量碳（MBC）和碳池管理指数（CPMI）以及小粒径团聚体中的有机碳分配产生了显著影响。在0–10厘米深度，C2和UB土壤的CPMI和小团聚体中的有机碳分配显著高于C0土壤（p < 0.05），而在10–20厘米深度则未观察到明显差异。相比之下，MBC在10–20厘米深度的C2和UB土壤中显著高于C0土壤（p < 0.05）。这些结果表明，木炭对土壤碳稳定性的促进作用可能与土壤深度密切相关，且在表层土壤中表现更为显著。

值得注意的是，尽管初始火灾事件对土壤碳的影响在七年后依然存在，但研究发现，火灾产生的木炭能够在一定程度上缓解这些负面影响，从而增强土壤碳的稳定性。具体而言，木炭通过促进微生物对有机碳的同化作用，以及通过将有机碳分配到更稳定的团聚体中，提升了土壤碳的长期储存能力。这种作用机制可能与木炭的物理和化学特性有关，例如其高比表面积和吸附能力，使其能够作为有机碳的载体，从而减少其在土壤中的迁移和分解。

此外，木炭对土壤结构的影响也值得关注。木炭颗粒可能嵌入微团聚体中，或者作为团聚体形成的核，通过物理方式保护其中的有机碳。这种团聚体的稳定性有助于减少有机碳的损失，并促进其长期留存。然而，自然沉积的木炭与人工添加的生物炭在芳香性和疏水性等方面存在差异，这可能影响其对土壤结构和碳分配的具体作用。因此，尽管木炭在促进土壤碳稳定方面具有潜力，但其在不同生态系统中的具体表现仍需进一步研究。

研究还发现，火灾对土壤理化性质的改变具有显著影响。例如，火处理后的土壤在田间持水量和铵态氮含量方面均低于未燃烧对照组（UB）。这表明，火灾不仅改变了土壤中的碳动态，还可能对氮等其他养分循环产生影响。然而，这些变化在不同深度上表现出一定的差异，这可能与土壤结构、有机质输入、微生物活动和热量传递等因素有关。因此，深入理解这些差异对于制定有效的火灾后土壤管理策略至关重要。

本研究的结果具有重要的实践意义。首先，它表明在亚热带森林种植园中，火灾产生的木炭可以通过促进微生物活性和增强土壤团聚体的稳定性，有效提升土壤碳的长期储存能力。其次，研究还揭示了木炭在不同深度对土壤碳动态的影响存在差异，这提示我们在进行火灾后土壤管理时，需要考虑土壤深度的分层特性。最后，本研究为未来关于火灾对土壤碳影响的研究提供了新的视角，即不仅需要关注火灾本身的直接效应，还应重视其遗留效应——木炭在土壤碳循环中的作用。

总之，火灾对土壤碳的影响是多方面的，而木炭作为火灾的持久遗产，在促进土壤碳稳定性方面可能发挥关键作用。通过本研究，我们进一步认识到木炭在火灾后土壤碳动态中的重要性，并为未来的研究和实践提供了有价值的参考。这些发现不仅有助于我们更全面地理解火灾对土壤碳的影响机制，还为制定科学合理的火灾后土壤保护和碳管理策略提供了理论依据。