便携式垫层系统减轻微型林业履带车所致土壤扰动的效应研究

本研究通过模拟实验揭示，即便轻量化微型林业履带车（MFC）在潮湿土壤作业仍引发显著压实与结构破坏，而便携式垫层系统（PMS）可有效缓解但无法完全消除负面影响。转向操作导致的剪切力会形成裂隙结构，虽可能提升导气性（Ka）与饱和导水率（Ks），但实质为土壤退化表征。研究强调MFC作业需结合PMS以保护森林土壤生态功能。

　　

Highlight

土壤表面变形与土壤压力

微型林业履带车（MFC）行驶导致土壤表面发生不同程度变形（表3）。使用垫层系统（PMS）时变形程度较轻，且随通行次数增加呈以下顺序加剧：PMS 5< PMS 10< Track 1< Track 5。未受保护土壤表面产生更深的车辙与塑性变形，表明PMS有效分散压力。单次通行（Track 1）在10 cm深处仍可传递25 kPa压力，而PMS使压力降至5 kPa以下。转向操作引发剧烈剪切力，导致20 cm深度出现高达80 kPa的压力峰值。

MFC通行对土壤特性与功能的影响

重型机械林业作业常导致深层车辙（Horn等，2007）。本研究中型履带车（MFC）虽质量仅为前述转载机的11.5%，但5次通行（Track 5）仍产生平均3.5 cm车辙（表3）。这种高强度影响源于动态载荷与机械振动，尤其转向操作导致垂直裂隙延伸至40 cm深，显著改变孔隙结构。尽管宽粗孔隙（wCP）增加可能提升导气性（K_a）与饱和导水率（K_s），但实质为结构破坏的体现，而非土壤改良。PMS使用虽不能完全阻止退化，但5次通行的影响仅相当于无PMS时的单次通行，且10次通行未引发进一步恶化。

结论

研究表明即使轻量型MFC也会通过动态载荷对土壤结构造成有害改变，尤其转向操作引发的剪切力与振动会导致表层松动和裂隙形成。这些变化虽可能提升部分水力特性，但本质是土壤功能退化的标志。因此，应避免在潮湿未扰动土壤上使用MFC，且必须配合PMS以减轻生态影响。