基于DEM与LULC数据整合的圭亚那流域侵蚀-沉积脆弱性评估及生态调控策略

本研究针对圭亚那流域侵蚀与沉积风险问题，通过整合数字高程模型(DEM)和土地利用/覆被(LULC)数据，量化分析了降雨侵蚀力(21,433.29–32,200.22 MJ mm ha?1 h?1 yr?1)、土壤类型(Plinthic Acrisols vs Orthic Ferralsols)与地形坡度(89.16%平坦区)的交互作用，揭示西南部高侵蚀风险区的形成机制，并提出基于生态工程的综合治理方案，为热带地区土壤保育提供科学依据。

　　

在热带地区，强烈的降雨事件和人类活动正加速土壤侵蚀进程，圭亚那作为典型的高降水量国家(年降雨量20,809.02–31,262.35 mm)，其独特的Plinthic Acrisols（富含黏土的淋溶土）与复杂地形组合使得流域管理面临严峻挑战。传统单一指标的评估方法难以捕捉侵蚀过程的时空异质性，亟需多源数据融合的创新研究框架。

发表于《HydroResearch》的这项研究开创性地将30米分辨率数字高程模型(DEM)衍生的坡度数据与Land Use/Land Cover (LULC)分类系统耦合，构建了首个覆盖圭亚那全境的侵蚀风险评估模型。通过RUSLE（修正通用土壤流失方程）框架量化发现：高降雨区与强侵蚀力(R=32,200.22 MJ mm ha^?1 h^?1 yr^?1)存在显著空间重叠，尤其在西南部陡坡带(>15°)形成"降雨-土壤-地形"三重胁迫；土壤类型分析显示Plinthic Acrisols的黏粒含量使其渗透性差，径流系数较Orthic Ferralsols（典型铁铝土）高47%。

关键技术包括：1) SRTM DEM数据空间分析提取坡度参数；2) Sentinel-2遥感影像监督分类获取LULC数据；3) 克里金插值法生成降雨侵蚀力面；4) 土壤采样验证实验室测定黏粒含量。

【主要结果】

1. 降雨侵蚀力空间分异：揭示北部沿海与西南山区存在两个侵蚀力极值中心，最大差值达10,766.93 MJ mm ha^?1 h^?1 yr^?1
2. 土壤-坡度协同效应：89.16%平坦区因Orthic Ferralsols的稳定结构呈现低风险，而5°–15°坡度的Plinthic Acrisols耕地侵蚀速率超容许值3.8倍
3. LULC调控机制：森林覆盖使侵蚀模数降低62%，但西南部金矿开采区扰动使沉积物产出量骤增214%

结论指出，实施"地形-土壤-植被"协同治理策略可降低关键区30%侵蚀量：1) 陡坡带优先布局次生林恢复；2) 农耕区推广contour plowing（等高耕作）与terracing（梯田）；3) 矿区建立沉积物截留系统。该研究为小尺度热带流域精细化治理提供了可推广的技术范式，其DEM-LULC耦合框架尤其适用于数据稀缺地区。