巴西南部大西洋森林生态脆弱区土地利用变化与水牛践踏对土壤健康的影响研究

本研究针对巴西南部大西洋森林生态脆弱区，探讨土地利用方式（原生植被NV、半粗放放牧SEG、集约放牧IG）及水牛践踏对土壤物理结构、水力特性及碳氮硫循环的影响。通过对比不同管理年限的土壤样本，发现集约管理（IG20）更利于维持土壤质量，而半粗放放牧（SEG）虽提升碳氮硫含量但严重破坏土壤结构。研究成果为脆弱生态区土地可持续管理提供科学依据。

　　

在巴西南部圣保罗州的大西洋森林生物群落中，生态环境脆弱性日益凸显，土地利用方式的转变与畜牧业活动对土壤健康的影响已成为亟待解决的科学问题。随着农业扩张和畜牧业发展，原生植被被大量替代为牧场，水牛等牲畜的践踏行为可能导致土壤结构退化、水力特性改变及养分循环失衡，进而影响区域生态系统的稳定性。这一背景下，深入研究不同土地利用模式及管理实践对土壤质量的影响，对于制定生态保护与农业可持续发展策略具有重要意义。

本研究由Rodrigo Batista Pinto等学者开展，发表于《Geoderma Regional》。研究人员通过对比四种情景（原生植被NV、30年半粗放放牧SEG、20年集约放牧IG20及1年集约放牧IG1）下土壤的物理、水力与化学性质，系统评估了土地利用转换和放牧管理对水文形态土壤（hydromorphic soils）的影响。关键实验技术包括土壤物理性质分析（如容重（bulk density）、穿透阻力（penetration resistance）和宏孔隙度（macroporosity）测定）、水力特性检测（如饱和导水率（saturated hydraulic conductivity））以及化学指标量化（总碳、总氮、总硫含量测量）。所有样本均来源于巴西圣保罗州大西洋森林生态脆弱区的河岸带（riparian areas）。

土壤物理与水力特性变化

原生植被（NV）转为牧场后，无论管理年限与方式，均导致土壤容重和穿透阻力显著上升，宏孔隙度与饱和导水率（saturated hydraulic conductivity）下降，表明土壤结构压实和功能退化。长期集约管理（IG20）的土壤结构退化程度较轻，接近NV状态；而半粗放放牧（SEG）对土壤结构破坏最严重，所有物理与水力指标均显著恶化。

土壤化学性质响应

尽管SEG管理下土壤物理结构受损，但其总碳、总氮和总硫含量高于其他情景，提示长期半粗放放牧可能通过有机质积累促进养分固存，但代价是土壤物理功能退化。集约管理（IG20）则显示出更好的综合土壤质量维持能力。

管理实践的综合影响

集约放牧系统（IG20）在河岸带土壤质量维护方面表现优于原生植被（NV），但这种差异不能完全归因于放牧活动，可能涉及其他环境因子或管理细节。半粗放放牧（SEG）虽有利于养分积累，但需警惕其引发的土壤退化风险。

研究结论强调，集约管理（如IG20）更有利于在生态脆弱区实现土壤保护与农业生产的平衡，而半粗放放牧（SEG）虽能提升土壤养分却需配套措施缓解结构退化。这一发现为热带地区河岸带生态管理提供了实践依据，凸显了协调土地利用强度与生态可持续性的必要性。讨论部分指出，未来研究需进一步量化牲畜践踏（trampling effects）与植被恢复的交互作用，以优化土壤健康评估框架。