本发明公开了一种光电混合集成芯片、水土流失监测系统及方法，所述光电混合集成芯包括衬底以及衬底上设置的集成光路和集成电路；激光器发射的激光经由波导组成的马赫曾德干涉仪输入分束合束器；马赫曾德干涉仪的一臂设置有相位调制器；相位调制器用于将信号发生器产生的输入电信号转换为同频的光信号；信号发生器能够产生不同频率的三角波，相位调制器与信号发生器之间设置有开关；分束合束器用于将入射光引导入地面，并将反射光反射入探测器；探测器用于敏感光强；相敏解调电路用于实现相敏解调。本发明提供的光电混合集成芯片可大幅提升检测精度与稳定性，应用于水土流失监测可提高探测分辨率。