热带喀斯特漏斗区岩溶石漠化(KRD)精准识别与土壤流失潜力评估研究

本研究针对热带喀斯特漏斗区岩溶石漠化(KRD)加剧和土壤流失问题，通过Karst Rocky Desertification Index (KRDI)图像变换技术和改进版RUSLE模型，首次系统评估了印尼Gunungsewu喀斯特区Seropan地下河流域的KRD分布特征及土壤侵蚀量。研究发现40%研究区存在中度至重度KRD，年土壤流失量达4975.01吨，揭示了陡坡农业活动是主要驱动因素，为热带喀斯特生态修复提供了科学依据。

　　

在风光旖旎的热带喀斯特地区，岩溶石漠化(Karst Rocky Desertification, KRD)正悄然吞噬着这片脆弱的生态系统。印尼Gunungsewu喀斯特区的漏斗状地貌（cockpit karst）因其陡峭的锥形山坡和浅薄的土壤层，成为全球KRD演变的典型样本。随着人口激增（1980-2020年增长87,675人）和农业扩张，当地居民不断开垦锥形山坡的林地，导致土壤侵蚀加剧、基岩大面积裸露。更严峻的是，喀斯特区土壤形成速率极慢，一旦流失需数千年才能恢复，而Seropan地下河作为重要水源地，其水质正因表层土壤过滤功能丧失而面临污染风险。这些问题的解决亟需精准的KRD评估方法和土壤流失量化模型。

针对这一科学难题，印尼加查马达大学的研究团队在《Kuwait Journal of Science》发表重要成果。他们创新性地将Karst Rocky Desertification Index (KRDI)图像变换技术应用于热带喀斯特漏斗区，并结合改进版Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE)模型，首次实现了Seropan流域17.23 km²
范围内KRD的精准制图和土壤流失量化评估。

研究团队采用多技术融合的方法体系：通过Sentinel 2卫星影像提取亮度(B)、绿度(G)和湿度(W)组分构建KRDI指数；利用DEM数据划分干谷、溶蚀平原等4类喀斯特地貌；采用水均衡法确定流域边界；特别在RUSLE模型中引入KRD因子α（取值10-95）以适配喀斯特环境，最终建立土壤流失分级标准（0.5-60 t ha^-1
y^-1
）。

研究结果揭示三大核心发现：

1. KRD空间分异特征
   通过自然断点法将KRDI值（0.51-1.20）划分为6级，显示研究区30%面积为轻度KRD（KRDI 0.77-0.82），而40%达中-重度（KRDI>0.82）。对应分析显示，严重KRD（KRDI>0.94）与锥形山坡（欧氏距离0.577）和灌木林地（距离0.985）显著相关，主要源于坡地开垦后的撂荒。

2. 土壤流失驱动机制
   改进RUSLE模型估算年土壤流失总量4975.01吨，其中43%来自剧烈侵蚀级（15-30 t ha^-1
   y^-1
   ）。地形分析表明，剧烈侵蚀集中发生在坡度>9%、坡长>4.6 m的锥形山坡（距离0.843），其LS因子高达14.27，而Typic hapluderts土壤的K因子（0.191）更易被侵蚀。

3. 人地关系解析
   土地利用与KRD的对应关系清晰：农林复合区对应无/轻微KRD（距离0.117），旱作农田导致轻-中度KRD（距离0.534），而灌木丛与重度KRD密切相关（距离0.322）。历史追溯发现，Gunungsewu喀斯特曾覆盖次生林，但人口压力导致农业向25°以上陡坡扩张，引发恶性循环。

这项研究开创性地构建了热带喀斯特漏斗区KRD评估技术体系，其方法论突破体现在：KRDI指数首次在热带cockpit karst验证适用性；改进RUSLE通过α因子实现喀斯特土壤流失精准估算（误差<0.076²
×α）。实践层面，研究为印尼政府提供了KRD治理的优先区划——建议在占研究区6%但贡献2151.54吨/年土壤流失的剧烈侵蚀区，实施退耕还林与梯田工程。相较于中国广西2001-2020年KRD减少3.9%的成效，本研究警示热带喀斯特区亟需建立跨尺度的生态补偿机制。

文末作者特别指出，阴影干扰和季节变化可能影响KRDI精度，未来需开展多时相验证。这项研究不仅为联合国可持续发展目标(SDG15