橡胶种植扩张对复杂山地流域土壤侵蚀与沉积物产量的影响：基于SWAT模型的泰国上黎河流域研究

推荐：本研究针对泰国上黎河流域(ULRB)橡胶种植扩张引发的土壤侵蚀问题，采用SWAT模型定量评估了2009-2019年间土地利用变化对土壤侵蚀(SE)和沉积物产量(SY)的影响。研究发现陡坡(>15°)橡胶种植区侵蚀风险增加10.51%，揭示了地形与土地利用的协同效应，为热带山地流域可持续管理提供了科学依据。

　　

在东南亚地区，橡胶种植园的快速扩张已成为引发环境问题的关键因素。泰国作为全球主要橡胶生产国，其东北部上黎河流域(Upper Loei River Basin, ULRB)近年来经历了显著的农业转型，传统作物被橡胶 monoculture（单一栽培）替代，特别是在陡峭的山地地形中。这种土地利用变化对流域水文过程和土壤稳定性构成了严峻挑战，可能加剧土壤侵蚀、增加沉积物产量，进而影响下游水生生态系统和水利基础设施。然而，关于橡胶种植扩张如何与复杂地形相互作用影响流域尺度土壤侵蚀动态的研究仍存在显著空白。

针对这一科学问题，朱拉隆功大学(Chulalongkorn University)水资源工程系的研究团队开展了系统性研究。通过整合多源空间数据和长期观测资料，运用土壤和水评估工具(Soil and Water Assessment Tool, SWAT)模型，定量评估了2007-2020年间橡胶种植扩张对ULRB土壤侵蚀和沉积物产量的影响。研究成果发表在《Journal of Industrial and Engineering Chemistry》上，为热带山地流域的可持续管理提供了重要科学依据。

研究采用了三个关键技术方法：1)基于30米分辨率SRTM DEM（数字高程模型）和1:50,000比例尺土地利用数据的SWAT模型构建；2)利用2009-2020年水文和沉积物观测数据进行的模型校准与验证；3)通过空间显式分析评估30个子流域在不同坡度条件下橡胶扩张与侵蚀响应的关系。

研究结果揭示了多个重要发现：

3.1 历史土地利用变化

2009-2019年间，ULRB橡胶种植面积激增24.08%，主要取代了农田(减少14.48%)和森林(减少4.32%)。空间分析显示，约50-95 km²的新种植区位于坡度>15°的北部下游子流域。

3.5 土壤侵蚀风险空间分布

橡胶扩张后，流域内"极高"侵蚀风险区面积增加7.98%，主要分布在西部和东部。子流域1、6和9成为新热点，侵蚀速率达2000-2800吨/km²/年。

3.7 侵蚀与沉积物产量变化

尽管流域平均侵蚀略有下降，但陡坡橡胶种植区(如子流域30)沉积物产量激增至934吨/km²/年。SY/SE（沉积物产量与土壤侵蚀比）分析显示，坡度>50%的区域输送效率提高60%。

3.8 地形与橡胶扩张的交互作用

坡度>15%的区域橡胶扩张使SE与坡度相关性从R²=0.23升至0.72，证实地形放大了土地利用变化的影响。

讨论部分强调了三个关键科学意义：首先，研究首次量化了ULRB橡胶扩张的侵蚀效应，发现10.51%的高风险区扩张，填补了该区域研究的空白。其次，揭示了坡度>15%的地形与橡胶种植的协同效应，为"敏感区"划定提供了科学依据。最后，提出的坡度敏感型管理策略（如15°禁种线）可直接指导政策制定。

该研究的创新性在于将过程模型与空间显式分析结合，突破了以往定性评估的局限。研究结果不仅适用于ULRB，也为东南亚类似山地流域的土地利用规划提供了范式。特别是提出的地形-土地利用交互框架，可推广应用于评估其他经济作物扩张的生态环境影响。未来研究可进一步耦合社会经济模型，探索可持续橡胶种植的平衡点。