将森林转化为农田会导致土壤健康状况下降，而覆盖物（如地膜）并不能缓解这一现象

《Canadian Journal of Soil Science》：Conversion from forest to agriculture leads to soil health decline, which is not mitigated by mulching

森林开垦过程中使用残留木屑覆盖土壤（mulching）对土壤健康的影响研究表明，近10年传统清理和覆盖木屑的农业用地土壤健康评分均显著低于原始森林，但两者间无统计学差异。土壤有机碳、水分和团粒结构是主要下降指标，可能与开垦后温湿度变化加速有机质分解有关，而木屑覆盖未能有效缓解上述问题。

　　随着全球气候变化的加剧，加拿大北部的森林向农业用地的转变正在加速，并且这一趋势可能会进一步向北扩展。传统的土地转换方式通常包括清除可利用的树木、剩余的木质生物质以及部分表层土壤，以备耕作或放牧使用。然而，这些做法往往导致土壤有机质储量显著下降，并对土壤健康造成负面影响。在加拿大安大略省北部的Rainy River地区，一些农民在土地转换过程中选择将残留的木材作为覆盖物（mulch）直接混入土壤中，这种做法不仅有助于加快土地进入农业生产状态，还可能有助于保留原本会被移除的有机质。本研究旨在探讨这一实践是否对土壤健康具有积极影响。

研究选取了来自九个参考森林、九个在过去十年内进行过覆盖物处理的农田、九个在过去十年内采用传统方式转换的农田，以及九个已用于农业生产超过五十年的农田土壤样本。研究团队评估了十三种土壤响应变量，并计算了一个综合的土壤健康评分，以衡量土地转换对土壤质量的影响。结果显示，土地转换对五种土壤响应变量以及土壤健康评分产生了显著影响。具体而言，森林土壤的土壤健康评分为86，而农业用地的评分下降至78。然而，无论是覆盖物处理还是传统转换方式，对土壤健康评分或响应变量的影响均不显著，说明土壤健康的变化主要与土地转换本身有关，而不是处理方式。

在土地转换的最初十年内，土壤响应变量发生了显著变化。例如，土壤水分、土壤碳含量、碳氮比、湿团聚体稳定性和水持容量等指标在森林土壤与农业土壤之间表现出明显差异。这些变量的变化趋势表明，森林土壤在这些方面具有更高的稳定性与质量。然而，研究发现，覆盖物处理并没有对这些指标产生显著的改善效果，这可能与覆盖物的量、处理方式以及土壤环境的变化有关。例如，覆盖物可能在短时间内被微生物分解，或者由于土壤的物理和化学环境改变，导致其对土壤有机质的贡献有限。

土壤健康评分的下降与传统土地转换方式密切相关，这与之前的研究结果一致。例如，Benalcazar等人（2022）的研究表明，土地转换后土壤健康评分在十年内迅速下降。此外，研究团队还发现，虽然覆盖物处理可能有助于增加土壤有机碳含量，但其对土壤健康评分和响应变量的影响并不显著。这可能是因为覆盖物处理并未显著改变土壤的长期碳储量或有机质的积累速率。此外，研究还指出，覆盖物处理并未显著改善土壤的物理性质，如土壤结构和团聚体稳定性，这可能是由于覆盖物的分解速度较快，或者其在土壤中的分布不够均匀。

在讨论部分，研究团队进一步分析了土地转换对土壤响应变量的影响机制。他们指出，森林向农业用地的转换通常会导致土壤温度和水分条件的变化，从而促进土壤有机质的分解。例如，清除森林冠层后，土壤暴露在阳光下，温度上升，水分条件改变，这些因素都会加速有机质的降解过程。此外，农田中常见的排水系统（如地膜排水）和耕作活动也会对土壤有机质的稳定性产生影响。尽管覆盖物处理可能在短期内有助于保留有机质，但其在土壤中的分解速度可能与传统处理方式相当，甚至更快，因此未能对土壤健康产生持续的积极影响。

研究团队还对比了不同地区和环境下的土地转换实践。例如，在亚马逊地区，覆盖物处理（chop and mulch）已被证明可以提高土壤有机碳含量，但在短期内效果有限。而在温带气候区，如瑞士，将木屑作为农业改良剂可以显著改善土壤有机碳含量和水持能力。然而，本研究的地点位于加拿大北部，其气候条件与瑞士更为相似，但覆盖物的处理方式有所不同。例如，本研究中使用的覆盖物是经过破碎处理的，而瑞士研究中使用的木屑则为未破碎的。这种处理方式的差异可能影响了覆盖物在土壤中的分解速度和分布情况。

此外，研究团队还探讨了土壤健康评分的计算方法。他们采用了Bagnall等人（2023）推荐的三种指标：土壤有机碳含量、土壤碳矿化潜力和湿团聚体稳定性。这些指标能够较为全面地反映土壤的健康状况，并且具有较高的敏感性和信息量。研究结果显示，土壤健康评分的下降主要与土地转换过程中的土壤有机质流失有关，而覆盖物处理未能显著改善这一状况。因此，研究团队认为，尽管覆盖物处理可能在某些方面有助于土壤有机质的保留，但其对土壤健康的整体影响并不显著。

研究还指出，土壤健康评分的计算方法需要进一步优化，以确保其能够准确反映不同土地转换方式对土壤质量的影响。例如，当前的评分方法主要依赖于表面土壤的测量，而忽略了更深层土壤中的有机质变化。因此，未来的土壤健康评估可能需要结合更深层土壤的采样和分析，以获得更全面的数据。此外，研究团队还建议，应进一步探讨覆盖物处理过程中木质生物质的量、分解速率以及对土壤微生物群落的影响，以便更准确地评估其对土壤健康的潜在贡献。

在结论部分，研究团队总结道，土地转换对土壤健康产生了显著的负面影响，特别是在土壤水分、碳含量和团聚体稳定性方面。尽管覆盖物处理可能在某些情况下有助于保留有机质，但其对土壤健康的整体改善作用并不明显。因此，研究团队认为，未来的研究需要更深入地探讨覆盖物处理的细节，以及如何在不同气候和土壤条件下优化这一实践，以实现更有效的土壤健康管理。同时，研究团队也强调了土地转换过程中对土壤有机质和碳储量的保护的重要性，特别是在气候变化背景下，农业扩张可能对土壤健康产生深远影响。因此，寻找更可持续的土地转换方式，如覆盖物处理，可能在一定程度上缓解传统方式对土壤的破坏。然而，目前的研究结果表明，这一实践的效果仍需进一步验证，特别是在长期尺度上对土壤健康的影响。