云杉（Picea asperata）是川西亚高山针叶林典型的代表树种，云杉林在维持区域气候、保持水土和保护生物多样性等方面发挥巨大作用。但由于种植密度大、树种单一、缺乏科学管理，导致云杉人工林普遍存在生产力低、土壤肥力降低、自然更新困难等问题。林窗式疏伐是一种模拟自然林窗形成的疏伐方式，能有效改善低效人工林结构，保持林下生物多样性，影响养分循环，但关于其地下过程的认识仍然不充分。因此，本研究选择川西亚高山30年生的云杉人工密林为研究对象，模拟自然林窗的形成，布置扩展面积分别为小(74m2)、中(109m2)、大(196m2)3个大小等级的林窗（此林窗式疏伐试验建立于2008年底），探索不同疏伐强度对土壤结构、持水性能、碳氮含量和微生物活性等生态功能的影响，结合微气候、林下植被发育和根系等监测，试图揭示驱动土壤主要生态功能变化的因素，筛选出合适的疏伐方案，为低效人工林的经营管理提供理论依据。主要研究结果及结论如下:　　(1)林窗式疏伐对土壤结构及持水性能的影响取决于疏伐年限、林窗大小及土层深度。疏伐初期（1年），林窗的形成对0-10cm层土壤的孔隙状况及持水性能没有显著影响;与疏伐1年相比，疏伐8年后各处理、各土层的土壤容重均降低，孔隙度均增加，持水性能均提高;疏伐8年后，小林窗显著降低了0-10cm层土壤容重，增加其总孔隙度和非毛管孔隙度，中、大林窗的影响不显著;疏伐8年后，林窗的形成对土壤持水性能的影响不显著。相关分析表明，细根生物量、土壤有机质含量和水占孔隙比是影响土壤物理结构及持水性能的主要因素。因此，随着疏伐年限增加，显著改善了各林窗的土壤结构及持水性能，小林窗效果最佳。　　(2)疏伐8年后，林窗的形成对0-10cm层土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量影响不显著，小林窗降低了10-20cm和20-40cm层土壤SOC和TN含量。但林窗的形成增加了土壤速效态碳氮含量，表现为小林窗0-10cm层土壤的DOC含量较对照高40.86％，大林窗提高了各土层的NO3--N含量和DON含量。相关分析表明，微生物生物量、土壤酶活性、细根生物量和土壤结构是影响土壤碳氮含量的主要因素。因此，疏伐能提高土壤碳氮的有效性，且土壤速效态碳氮含量对疏伐的响应较土壤碳氮总量更加灵敏。　　(3)疏伐8年后，林窗的形成提高了0-10cm和10-20cm层土壤的微生物生物量，且小林窗的促进作用最明显，大林窗次之;林窗的形成对20-40cm层土壤的微生物生物量总体呈降低作用，而大林窗的降低作用最弱;疏伐对土壤酶活性的影响更复杂，但总体表现为增加0-10cm层土壤酶活性，降低20-40cm层土壤酶活性。相关分析表明，土壤容重、孔隙度、细根生物量及养分含量是影响微生物生物量及酶活性的主要因素。综合分析表明，林窗式疏伐提高了0-10cm层土壤微生物生物量，增加了土壤酶活性，且小林窗对0-10cm层土壤提高作用最显著。　　综上，云杉人工林小林窗的形成能显著改善表层土壤结构，进而影响土壤持水性能，且能增加土壤微生物生物量及土壤酶活性，进而有效改善土壤速效养分，促进了土壤生态功能的可持续，这些结果为低效云杉人工林的经营管理提供了理论依据。因此，从目前的土壤生态功能检测与研究结果来看，川西亚高山云杉人工林改造中小林窗（扩展面积为74～109m2）最有利于土壤结构及生态功能的提高与改善。