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带状采伐改造对柳杉人工林土壤生态水文功能的影响

带状采伐；柳杉人工林；土壤入渗速率；团聚体稳定性；优先流

柳杉（Cryptomeria fortunei）是四川省主要的人工造林树种之一，在水土保持和环境改善中发挥着重要的生态作用。然而，长期大规模单一树种造林已导致柳杉人工林土壤结构劣化、生产力下降、生物多样性降低及生态系统服务功能减弱，增加了水土流失风险，制约了其可持续经营。带状采伐作为提升人工林质量、优化林分结构、推动可持续经营的重要措施，有助于调节树种组成、改善光热和水文条件，从而减缓水土流失。然而，目前关于带状采伐对柳杉人工林土壤理化特性、生态化学计量特征及生态水文过程的系统研究仍较缺乏。

本研究以四川省洪雅县国有林场柳杉人工林为研究对象，设置不同带宽（10 m、20 m、30 m）的带状采伐，以未改造林地为对照，通过野外调查和室内分析系统评估带状采伐对土壤团聚体组成、碳氮磷化学计量特征、持水能力、入渗及优先流特征的初期影响。采集各改造带位置（采伐带中心、采伐带边缘、保留带中心）0–40 cm土层土壤样品，测定不同粒径团聚体（5–10 mm、2–5 mm、1–2 mm、0.5–1 mm、0.25–0.5 mm、<0.25 mm）及其碳、氮、磷含量，结合土壤理化性质与根系分布，分析带状采伐对土壤结构、化学计量特征及水文过程的影响机制和主控因子。以样地40%采伐强度（30 m带宽）为例，探讨采伐改造驱动优先流特征变化的关键因素。

结果表明：（1）与对照相比，带状采伐增加了容重、非毛管孔隙度、砂粒含量，降低含水率、毛管孔隙度、总孔隙度、黏粒和粉粒含量、最大持水量及根系密度；随带宽增加，孔隙度和持水能力下降，容重呈先降后升趋势，含水率和根系指标则先升后降。（2）带状采伐显著降低了土壤初始入渗速率和稳定入渗速率（降幅分别为14%–44%和19%–34%），表现为对照 > 20 m > 10 m > 30 m带宽；初始入渗速率受根长密度和容重主导，稳定入渗速率受根重密度和有机质含量驱动。（3）带状采伐提高了大团聚体质量分数、平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD），随带宽增加呈先升后降趋势，以20 m 带宽最优。（4）10 m 带宽采伐显著提高 0–20 cm 土层团聚体 C、N、P 含量，且随带宽增加其含量下降；10 m 、 20 m 带宽下 C/P、N/P 比最高，30 m 带宽C/N 比最高。（5）优先流分析显示，染色面积比随土层深度递减，采伐区显著小于对照区，其发育程度表现为保留带 > 采伐带边缘 > 采伐带中心；改造对水分、溶质迁移影响大于坡位，扰动土柱出流体积百分比低于原状土柱，但峰值浓度更高；容重、砂粒含量和R_0.25显著影响优先流，饱和导水系数与根系富集度密切相关；结构方程模型显示，带状采伐通过调控根系及团聚体稳定性间接调控优先流特征。

综上所述，带状采伐初期显著增加土壤容重、降低孔隙度、持水能力与根系密度，削弱入渗速率和优先流发育，对水土保持功能产生负面影响。20 m 带宽在维持孔隙结构、团聚体稳定性及养分储量方面表现最佳，有助于提升土壤水分和养分维持能力。总体上，带状采伐通过调节土壤理化性质、孔隙特征、根系分布和机械组成，影响入渗、养分动态及优先流过程。因此，合理优化带宽并促进植被恢复，对于缓解采伐扰动带来的水土保持风险、维持人工林土壤质量及水文功能、实现可持续经营具有重要意义。