火灾对生态系统的影响在表面上无可置疑是破坏性的，但是从生态意义上讲，它可能起着积极的作用。作为一种调节生态系统的管理手段，火至少从中石器时代开始就被利用。而且，它很有可能早在这之前就被开发作为一种驱赶猎物的打猎技术。但是火到底对生态系统，特别是对土壤有什么影响，现在知之甚少。木炭，作为火的一种产物，在火灾中大量地产生。木炭一般被认为是对土壤的一种惰性添加物，它对土壤的物理影响往往大于化学影响。然而，众所周知，木炭能吸附有机分子，例如酚，而这些被木炭吸附的有机分子在土壤生态中是非常重要的化&物。在最近出版的一期《生态学》中，有学者指出土壤木炭由于其特殊的物理——化学特性，能够对高纬度针叶林火灾后的植被和生态演替产生深远的影响。

大多数针对火灾影响土壤的研究着重于以下的一些方面 :营养物质从生物量和枯枝落叶层中的释放；土壤表层中有机物的损失；由此而造成的盐基交换量的损失；以及由于盐基离子冲刷入土壤而造成的p H值上升等。火灾后，对营养物质相对要求较高的植物（例如：柳兰）侵入土壤能证明土壤肥力的暂时提高。由火灾引发的北方森林土壤表层（或枯枝落叶层）中有机物质的消耗也能导致更多的种子萌芽和促进幼苗生长，因为缺少土壤表面的枯枝落叶层能使它们更容易地吸收到土壤中的矿物元素。同时，由生物量和枯枝落叶层燃烧所产生的木炭颗粒能被风吹散，并冲刷入土壤，特别在山谷地区，这种现象较为明显。

还有些调查了木炭在土壤剖面中的物理效应。他们发现在火灾后，土壤的水分渗透、水分保持和孔隙度都发生了变化。实际上，微小的、相对惰性的木炭颗粒增大了土壤的持水性，并能使砂质土壤几乎表现出与粘质土壤相同的性质。这一点对山谷地区有特别重要的生态意义，因为火灾后土壤物理特性的改变可造成土壤排水能力的下降和湿地群落的发展。木炭在土壤剖面中的再分布甚至可能为泥炭形成提供必要的渍水条件。

我们还知道，土壤生物也受到火灾的影响。大火燃烧后，微生物种群经常受到刺激而产生更新的活动。在大火燃烧的过程中，土壤剖面上会出现很陡峭的温度梯度，因此大火对微生物活动的影响经常归因于化学物质从土壤中向外部环境冲刷和与燃烧有关的额外碳化合物产生。在大火发生以前，一些有机化学物质（例如：单宁酸）抑制了微生物种群的生长，因而限制了土壤中微生物发挥其有用的功能，例如硝化作用。而且，这些有机化学物质对微生物的抑制作用还被认为是使演替过程（导致更高级生物量生态系统的发展）受到阻碍的一种机制。火灾可能通过燃烧掉这些有机化合物来解除这种抑制作用，从而允许新的土壤化学和植被发展。因为这些化学物质对很多生态系统都能造成强烈的生态效应，不论是间接通过土壤微生物，还是对植物和幼苗产生直接影响，所以火灾的这种解除抑制的效应很可能是非常广泛的。

有关学者提出了一种不同的火灾影响生态系统的途径，他们认为火灾能使生态系统从由分泌植物和微生物抑制剂的植物所造成的化学物质的支配状态下解放出来，他们认为木炭吸附了酚类抑制性化合物（包括单宁酸），并且通过这种途径刺激了植物和微生物的活动。他们对瑞典的一块森林区进行了研究，在那儿欧洲赤松的冠层下面生长有丰富岩高兰的矮小灌木下层林木。因为岩高兰能产生酚类化合物，所以它是一种易燃植物。这种植物能阻碍幼小树苗的生长，并影响菌根的功能。

从一系列地点收集土壤样品，并从土壤剖面上手工分离出木炭颗粒后，作者把一部分从干岩高兰叶中获取的水提取物与木炭放在一起振荡。然后，通过使用白杨树种子的生物分析法，他们测试了剩余溶液，发现从刚燃烧过的地点上取得的木炭具有很高的降低岩高兰提取物抑制萌芽能力的作用；而从较长时间以前燃烧过的地点上获得的木炭，其有效性就大大降低。例如，从一个100年都未发生过火灾的地点上取得的木炭的有效性比刚燃烧产生的木炭降低将近8倍。

这些学者还使用了特别由燃烧岩高兰茎产生的木炭。他们显示：通过逐步加入含植物毒素的提取物，最后能使木炭对酚类化合物呈饱和状态。这可以解释长时间以前燃烧过的地点的土壤木炭有效性下降的原因。但是，把已饱和的木炭与新鲜的、生物活性很高的腐殖质放在一起培养，能通过微生物对酚类化合物的降解作用而重新恢复木炭的有效性。

[Nature，1996年11月28日]