引言
沉积物的产生与输运是流域动力学中的关键地貌过程。此外，清晰地了解河流沉积物负荷的动力学特征对于受损河流系统的可持续修复至关重要。影响流域沉积物通量的因素多种多样，包括地质、地形和土壤性质等物理属性（Charlton, 2008; Huggett and Shuttleworth, 2022）、气候变化（Chalov et al., 2023; Luppichini et al., 2024）以及人类活动（Syvitski and Kettner, 2011; Syvitski et al., 2022）。在人类活动范畴内，显著的代表包括采矿（Abe et al., 2019; Dethier et al., 2023）、土地利用和土地覆盖（LULC）变化（Syvitski and Kettner, 2011; Murphy, 2020）、河流筑坝（Syvitski et al., 2005; Dethier et al., 2022; Syvitski et al., 2022）以及土地保护计划的实施（Chen et al., 2015; Minella et al., 2018; Xiong et al., 2018）。
在土地保护计划的背景下，保护性农业（CA）提供了有效减少土壤流失的措施，特别是在易受侵蚀的农业景观中（Rodríguez et al., 2022）。保护性农业的核心原则——如限制土壤扰动和保持地表有机残留物——有助于维持土壤结构和韧性。常用的技术包括等高耕作、梯田和无耕（NT）农业，这些方法都有助于降低侵蚀风险。中国黄土高原是保护性实践有效控制土壤侵蚀的最显著案例之一。自20世纪50年代以来，该地区逐步引入了大量措施（Rustomji et al., 2008），导致黄河在1956年至1969年与2000年至2012年之间的沉积物负荷减少了86.4%（Han et al., 2019）。在相邻的美国，1992年至2012年间，137个采样站中近一半的年均悬浮泥沙浓度（SSC）出现了显著下降（Murphy, 2020）。一些下降出现在城市或农业用地不断扩张的流域中，表明保护措施在减少泥沙入河方面已取得实效（Murphy, 2020）。自20世纪80年代以来，随着保护性农业原则的传播，巴西在土壤保护实践方面经历了重大转变（Freitas and Landers, 2014）。因此，巴西南部地区（BSR）排水来自农地的主要河流在1984年至2024年间SSC出现了显著下降（Montanher et al., 2025）。
虽然土地管理实践调节着沉积物的可用性，但沉积物输运在很大程度上受气候变率控制，例如与厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）相关的气候变率。众多研究将ENSO事件与河流和沿海环境中沉积物通量的波动联系起来（Aalto et al., 2003; Restrepo and Kjerfve, 2004; Tote et al., 2011; Hestir et al., 2013; Liu et al., 2017; Foucher et al., 2023）。ENSO是全球年际气候变率的主要来源（Glantz, 1996）。厄尔尼诺和拉尼娜事件引发降雨的显著变化，进而影响河流系统中的径流、沉积物产生和输运。南美洲与ENSO有着强烈的关联，其中厄尔尼诺通常与亚马逊和东北地区的干旱相关，而热带西海岸和大陆东南部地区则经常出现降雨量大幅增加的情况（Cai et al., 2020）。在巴西南部地区（BSR），厄尔尼诺事件通常与降水量增加相关（Grimm et al., 1998）。已有研究记录了这些事件期间沉积物负荷升高的情况，例如注入帕托斯潟湖的河流（Jung, 2017）以及在伊瓦伊河，在1982/1983和1997/1998年厄尔尼诺事件期间记录了显著的增加（Leli et al., 2011）。
尽管已有许多研究探讨了ENSO对水文和沉积物动力学的影响，或者保护性农业对土壤侵蚀的作用，但很少有研究利用连续的多十年记录评估气候变率和长期农业保护实践的综合作用对沉积物通量的影响。这一局限在巴西南部尤为明显，该地区自20世纪80年代以来已广泛采用保护性农业。本研究关注巴西南部地区的皮拉波河（Pirapó River），这是一条具有局部和区域意义的小型至中型河流。与在大河流域——大陆或全球尺度上开展的研究相比，针对小型河流沉积物负荷的研究受到的关注较少（Sun et al., 2022）。此外，由于皮拉波河流域内没有大型水坝——仅在2010年代建成了一座小型水坝——它为评估土壤侵蚀驱动因素与河流沉积物通量之间的联系提供了理想的场所。大型河流中的沉积物通量经常因筑坝而改变（Dethier et al., 2022; Syvitski et al., 2022），尤其是在巴西——一个拥有大量水坝的国家（Pereira, 2021）——这模糊了丘陵坡面上的沉积物产生过程与其在河流系统中的输运之间的直接关系。
本研究旨在分析皮拉波河过去四十年的水文沉积学行为特征，并确定驱动沉积物负荷的主要气候和土地管理因素。利用新编译的数据集，我们估算了41年（1981年至2022年）的悬浮泥沙输运（SST）时间序列，从而对沉积物动力学及其潜在控制因素进行详细评估。我们提出了两个指导性假设：（i）农业实践方式的变化导致了皮拉波河SSC和悬浮泥沙负荷的长期下降；（ii）ENSO——特别是厄尔尼诺事件——在解释沉积物通量的年际变率方面起着关键作用。
