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为解决欧盟沟壑侵蚀地理分布认知不足及预测方法缺乏的问题，研究人员基于 LUCAS 2022 调查开展沟壑侵蚀监测研究。他们开发并验证了 GE-LUCAS v1.1 模型，明确了侵蚀模式，该成果有助于支持土壤健康指标评估与政策监测。
在广袤的欧洲大陆，土壤侵蚀问题一直是环境保护与农业可持续发展道路上的 “拦路虎”。其中，沟壑侵蚀因其强大的破坏力，对土壤结构、土地生产力和生态平衡造成了严重威胁。以往，人们对欧盟地区沟壑侵蚀的分布规律和形成机制了解有限，传统的监测手段也难以满足精准预测和有效防治的需求。在这样的背景下，开展一项全面深入的沟壑侵蚀监测研究迫在眉睫。
来自意大利罗马第三大学（Roma Tre University）、瑞士巴塞尔大学（University of Basel）、比利时鲁汶大学（KU Leuven）等多个研究机构的研究人员联合行动。他们借助 LUCAS 2022 调查数据，展开了一项旨在监测欧盟地区沟壑侵蚀的研究。研究人员通过实地考察与遥感影像解译相结合的方式，对大量样本点进行分析，最终成功开发并验证了 LUCAS 沟壑侵蚀模型（GE-LUCAS v1.1）。这一模型的诞生意义非凡，它为估算未监测区域的沟壑发生概率提供了有力工具，同时也为后续土壤健康指标的评估以及相关政策的制定提供了关键支持。该研究成果发表在《Scientific Data》杂志上。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是数据收集，通过实地（49.8%）和遥感影像解译（50.2%）对 399,591 个 LUCAS 样本点进行观测，获取包括沟壑存在与否、类型、方向、长度、宽度和深度等多方面的数据；二是空间插值，利用随机森林（RF）模型对 GE-LUCAS v1.1 记录进行训练，实现对欧盟和英国地区沟壑发生概率的空间连续插值，从而对不同区域的沟壑侵蚀风险进行预测。
下面来看具体的研究结果：
- 沟壑侵蚀现状：在 LUCAS 2022 监测的 399,591 个位置中，共发现 3,116 个位置存在沟壑侵蚀，占比约 0.8%。其中，西班牙（n=1,148，37%）是发现沟壑侵蚀最多的国家，尤其是安达卢西亚地区（n=441，14%）。从土地利用类型来看，灌木地（~2.3%）、裸地（~2%）的沟壑发生率较高，而耕地（0.38%）较低。在生物地理区域方面，地中海地区的沟壑观测频率最高（~2.5%），其次是阿尔卑斯地区（~1.6%）。此外，研究还发现沟壑更易出现在特定土壤质地的区域，如黏土（~9.7%）、粉质黏土（-8.2%）等12。
- 模型预测能力：研究人员利用随机森林（RF）模型对沟壑发生概率进行预测。经检验，该模型的准确率达到 0.78，F1 分数为 0.78，曲线下面积（AUC）为 0.87，5 折交叉验证的平均 AUC 为 0.86。特征重要性分析表明，植被属性（如归一化植被指数 NDVI 相关指标）、地形属性（如地形崎岖度指数、坡度等）、土壤属性（如 USLE 土壤可蚀性因子）和降雨动态（如 9 月 USLE 降雨侵蚀力因子）是影响沟壑发生概率的重要因素3。
- 数据资源与验证：研究产生的 GE-LUCAS v1.1 数据存储在 Figshare 和欧洲土壤数据中心（ESDAC），包含多种常用格式。通过对随机选择的样本点进行交叉检查，评估了沟壑测绘和空间化的准确性。结果显示，存在一定程度的遗漏误差（5.6%）和潜在的低估情况45。
研究结论和讨论部分指出，GE-LUCAS v1.1 模型代表了对欧洲沟壑侵蚀模式理解和检测的重要进展。然而，研究也存在一些局限性，例如短暂性沟壑在数据中的代表性不足、缺乏沟壑扩张和侵蚀速率数据、类别不平衡问题以及获取高概率无沟壑数据的困难等。针对这些问题，研究人员建议未来采用分层随机监测方法，增加监测位置数量，并更频繁地进行评估，以更好地监测欧洲的沟壑侵蚀情况。这项研究不仅为我们深入了解欧盟地区的沟壑侵蚀提供了丰富的数据和理论支持，也为后续的土壤保护和可持续土地管理工作指明了方向，具有重要的科学价值和实践意义。
