《Sustainability》：Soybean Expansion in the MATOPIBA Region of Piauí, Brazil (1985–2024): Native-Vegetation Conversion, Overlap with Legally Protected Areas, and Implications for Sustainable Land Governance
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监测农业扩张是否侵占原生植被和法定保护地，是评估大宗商品边疆可持续性的核心。本研究利用年度30 m土地覆盖图，重建了巴西皮奥伊州MATOPIBA地区1985—2024年间四十年的大豆扩张过程，并量化其与农村环境登记制度（CAR）保护工具及严格保护保护区的重叠情
监测农业扩张是否侵占原生植被和法定保护地，是评估大宗商品边疆可持续性的核心。本研究利用年度30 m土地覆盖图，重建了巴西皮奥伊州MATOPIBA地区1985—2024年间四十年的大豆扩张过程，并量化其与农村环境登记制度（CAR）保护工具及严格保护保护区的重叠情况。该区域占该州领土的32.6%，却占皮奥伊州原生植被总损失的41.1%。2024年大豆面积中，仅有23.7%是在单个年度步长内由原生植被直接转换而来，但其中98.9%在1985年时仍覆盖原生植被，且从植被清除到首个大豆种植季的中位间隔为三年：在先前已清除土地上扩张，很大程度上是在此前数个种植季刚清除的土地上扩张。解决申报之间的重叠后，受保护工具覆盖的面积从表观上的区域40.2%降至唯一面积34.5%。大豆与已申报法定保护区（Legal Reserves）、永久保护区域（Permanent Preservation Areas）、未登记土地以及乌鲁苏伊-乌纳生态保护区（Uru?uí-Una Ecological Station）存在重叠，其中一处6001 ha的复杂地块占该保护区面积的4.6%，并已通过10 m影像确证。上述结果表明存在有待核实的潜在不合规情况，而非已裁定的违规行为，并支持以原生植被丧失日期作为无毁林供应链筛查的锚定依据。
**论文解读：皮奥伊MATOPIBA大豆扩张四十年——原生植被转换、保护地重叠与土地治理启示**
**一、研究背景与问题**
大豆是全球最重要的饲用蛋白来源之一，2000—2019年间南美大豆种植面积翻了一番以上，成为全球扩张最快的产区。巴西于2020年成为全球最大大豆生产国和出口国，2024年大豆占其全国作物总面积的65%，核心产区位于塞拉多（Cerrado）生物群系。塞拉多是地球上物种最丰富的稀树草原，约半数原生覆盖已被清除，受保护程度远低于亚马孙。田间观测和模拟研究均表明，原生植被转为农田会降低蒸散发和水循环，减少河流径流，并加剧区域增温和降雨紊乱，从而反噬农业生产本身。因此，可持续生产的核心问题不是大豆是否扩张，而是向何处扩张、以何种土地覆盖为代价、在何种治理框架下进行。
MATOPIBA地区是由马拉尼昂、托坎廷斯、皮奥伊和巴伊亚四州首字母构成的前沿区域，于2015年被正式划定，是巴西最活跃的大豆扩张边疆。既有研究多聚焦四州整体或巴伊亚、托坎廷斯和马拉尼昂部分，而皮奥伊段虽拥有最显著的增长轨迹之一，却缺乏精细尺度的空间重建。已有证据显示，大豆扩张直接毁林比例下降，但扩张到已清除土地仍可能通过置换效应间接推动植被丧失。同时，欧盟零毁林产品法规（EUDR）以2020年12月31日后无毁林为门槛，但其森林定义将大量塞拉多稀树草原和灌丛草地排除在覆盖范围之外。国内层面，巴西森林法通过农村环境登记制度（CAR）运作，但CAR是自我申报性登记，边界未经州环境机构验证，登记本身并未遏制毁林。皮奥伊MATOPIBA占该州32.6%的领土，却贡献了全州41.1%的原生植被毛损失。在此背景下，亟需以30 m分辨率重建该区域1985—2024年大豆扩张与原生植被损失的时空过程，并量化大豆与保护工具的几何重叠。
**二、研究目标与方法概要**
研究人员利用MapBiomas项目第10版（Collection 10）1985—2024年30 m年度土地覆盖图，对皮奥伊MATOPIBA的33个市进行像素级时间序列重建。数据源为Landsat系列影像，在Google Earth Engine平台生成。研究人员未对农业类别做任何聚合，直接使用产品中的专属大豆类别（代码39）。土地覆盖被归并为九个组，原生植被定义为森林形成与非森林自然形成之和。年度转换矩阵在逐相邻年份间计算，并额外对2024年大豆像素实施逐像元轨迹重建，定义首个持续大豆季，记录其与原生植被丧失的间隔。保护工具数据来自全国农村环境登记系统2025年4月快照，仅限有效登记，并参照已有研究对重复和无效几何进行层级化处理。保护区边界取自ICMBio官方图层和州环境秘书处。所有面积基于原生地理网格按纬度解析计算，避免重投影伪影。不确定性分析包括土地覆盖分类精度、保护层单像素侵蚀测试，并采用10 m分辨率Sentinel-2表面反射率对关键结果进行独立验证。此外，研究采用八邻域连通性定义斑块，并计算莫兰指数和局部空间关联指标。
**三、主要结果**
**3.1 法定保护区：申报面积与唯一面积**。CAR申报的法定保护区（RL）和永久保护区域（APP）分别合计2790061 ha和1097431 ha，但申报多边形彼此重叠。消除重叠后，RL唯一面积为2234197 ha（占申报总和的80.1%），APP仅288035 ha（占26.2%）。三者并集为2846023 ha，占区域面积34.5%，远低于简单加总所得的40.2%。四个严格保护单位与区域重叠，其中乌鲁苏伊-乌纳生态保护区（129859 ha）和兰格尔州立公园（38756 ha）完全位于区域内。
**3.2 大豆扩张与原生植被损失，1985—2024**。2024年大豆面积943763 ha，占区域11.4%。2014—2017年净增398539 ha，占2024年面积的42.2%，此后增速骤降，2024年净增仅7279 ha。毛扩张累计1377773 ha，433814 ha退出大豆，净面积仅为毛面积的七成。原生植被从1985年7999765 ha（96.9%）降至2024年6217535 ha（75.3%），净损失1782230 ha（22.3%）。年度毛损失平均57768 ha，2024年仍达136266 ha。原生植被直接转大豆累计248426 ha，仅占毛损失的11.0%和净损失的13.9%。该区域占皮奥伊州领土32.6%，却贡献全州41.1%的毛损失和59.6%的净损失。大豆高度集中于六个市，吉尼系数0.804，莫兰指数0.545，存在由十一个市构成的连续空间集群。
**3.3 2024年大豆面积的来源**。从逐年年际转换看，直接转换占2024年大豆面积的26.3%；从两端端点比较看，98.9%的大豆土地在1985年时带有原生植被。轨迹分析显示，23.7%的大豆面积直接由原生植被进入大豆，76.0%经由中间类别但此前曾有原生植被，仅0.3%从未有过。首个大豆季前类别中，其他临时作物占70.3%，森林形成占23.6%。原生植被丧失与首个大豆季之间的中位间隔为3年，均值3.3年；71.2%的面积在3年内进入大豆，仅12.1%等待超过5年。
**3.4 与CAR保护工具的重叠**。2024年大豆与申报RL重叠12521 ha，与申报APP重叠1125 ha，两者并集13588 ha（占大豆面积1.4%）；另有14576 ha（1.5%）位于未登记土地上。RL内2137个斑块中85.0%小于1 ha，但仅占重叠面积的3.0%；97个大于10 ha的斑块集中91.3%的面积。APP和未登记土地呈现同样格局。侵蚀一个像素的敏感性测试中，RL保留87.4%、保护区保留98.4%，但APP仅保留68.5%。
**3.5 严格保护单位内耕地**。在乌鲁苏伊-乌纳生态保护区内检测到6001 ha大豆，占该单位区域面积的4.62%；在纳斯森特斯-里奥帕纳伊巴国家公园内检测到314 ha（0.12%），其余两个单位未检出。生态站内的占据形态为单一连续田块复合体（6000 ha），2013—2017年间建立并持续种植至2024年。Sentinel-2 10 m影像验证显示，田块在生长季峰值NDVI达0.65，收获后降至0.15—0.21，而周边森林形成始终不低于0.48，证明检测并非分类伪影。两保护区周边已登记地产覆盖其大部分周界，且在单位内部也申报了RL和APP。
**四、讨论总结**
讨论指出，年际转换法得到的23.7%直接转换比例掩盖了与原生植被丧失的紧密关系；中位3年的间隔说明所谓“已清除土地上扩张”实为紧接着清除后的扩张，该间隔部分源于分类器对大豆类别的低估延迟，但两种解释均指向同一结论：该区域大豆土地几乎全部在不久前仍是原生塞拉多。CAR自我申报性质导致申报多边形大量重叠，唯一面积远低于申报之和，合规指标不应以未消除重叠的申报面积作分母。重叠斑块集中于少数田块尺度侵入，为定向核查提供了依据，但APP因线性几何对边界误差高度敏感，估计应视为指示性。乌鲁苏伊-乌纳生态站内的6001 ha农田持续十余年，法律意义上不可容忍，反映的是未解决的土地占用问题，且登记制度被用作权属主张工具。研究提出三点治理含义：以原生植被丧失日期而非首次种植日期作为零毁林供应链筛查锚点；将登记验证视为限制性步骤并优先核查少量田块尺度重叠；将保护区内土地权属正规化作为保护的前提条件。局限包括MapBiomas分类误差、CAR自申报性质、保护区边界版本差异以及研究结论不推广至整个MATOPIBA四州区域。
**五、研究结论**
本研究在30 m尺度上重建了皮奥伊MATOPIBA大豆扩张四十年，首次量化了大豆与CAR保护工具和严格保护区的重叠。主要结论为：第一，该区域是州内原生植被损失不成比例的核心区（以32.6%领土贡献41.1%毛损失和59.6%净损失），大豆与植被丧失的关系比年际转换更紧密——98.9%的大豆土地1985年时仍有原生植被，中位间隔仅3年；第二，消除申报重叠后，法定保护工具覆盖面积从表观40.2%降至34.5%，自我申报登记面积不应直接作为合规分母；第三，大豆与法定保护区和永久保护区域重叠面积虽小但集中于少量田块尺度斑块，属待核实的潜在不合规而非裁定违规，其中APP估计对边界误差最敏感；第四，两个严格保护单位内存在耕地，乌鲁苏伊-乌纳生态站内6001 ha连续农田已由独立10 m影像确证，其意义在于表明该绝对禁止直接利用自然资源的保护区类别中存在未解决的土地权属问题。综上，应以原生植被丧失日期而非首次检测到种植日期作为零毁林供应链筛查的锚点，以登记验证作为环境治理的限制性优先步骤，并将保护区内土地权属正规化作为有效保护的前提。所提出的指标可基于公开数据逐年复算，适用于持续监测而非仅作诊断。
