Effects of land use patterns on water infiltration in red soil region of southern China

Feng Kaiyue; Li Jinlin; Wei Jie; Huang Ping; Zhu Xuchao; Gao Lei; Ma Xueying

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.029

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Effects of land use patterns on water infiltration in red soil region of southern China

Experimental Researches

- Effects of land use patterns on water infiltration in red soil region of southern China
- Bulletin of Soil and Water Conservation Vol. 45, Issue 5, Pages: 135-143(2025)
- 作者机构：
  
  1.重庆师范大学地理与旅游学院，重庆 401331
  2.中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆 400714
  3.中国科学院南京土壤研究所，江苏南京 211135
  4.重庆市规划和自然资源调查监测院，重庆 401147
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.029
  CLC： S152.7
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.05.029.
- Received：12 May 2025，
  
  Revised：2025-06-26，
  
  Published：10 October 2025
- 稿件说明：
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冯凯悦, 李进林, 韦杰，等.南方红壤区土地利用方式对土壤水分入渗特性的影响[J].水土保持通报,2025,45(5):135-143.

Feng Kaiyue, Li Jinlin, Wei Jie, et al. Effects of land use patterns on water infiltration in red soil region of southern China [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(5):135-143.
冯凯悦, 李进林, 韦杰，等.南方红壤区土地利用方式对土壤水分入渗特性的影响[J].水土保持通报,2025,45(5):135-143. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.029. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.05.029..

Feng Kaiyue, Li Jinlin, Wei Jie, et al. Effects of land use patterns on water infiltration in red soil region of southern China [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation,2025,45(5):135-143. DOI： 10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.029. CSTR： 32312.14.stbctb.2025.05.029..

摘要

目的

研究红壤区土地利用方式对土壤水分入渗性能的影响，为该区水土保持与土地利用规划提供科学依据。

方法

使用双渗环测定了林地、灌丛、草地、花生地、玉米地和裸地等6种土地利用方式的土壤的水分入渗特征，并运用Philip模型、Kostiakov模型、Horton模型和Mezencev等4种模型模拟水分入渗过程，比较不同土地利用方式下的土壤水分入渗特征差异，探讨土壤物理性质对土壤入渗性能的影响。

结果

①红壤的初始、平均及稳定水分入渗速率分别为3.50~41.93 mm/min，2.03~28.37 mm/min，1.28~17.15 mm/min，这些水分入渗特征值在不同土地利用方式下的差异均表现为：林地

裸地

灌丛

玉米地

草地

花生地； ②Kostiakov模型模拟红壤入渗过程的效果最佳，在6种土地利用方式中的

为0.91~0.99，而Horton和Mezencev模型分别适合模拟草地和花生地土壤的水分入渗过程，

分别为0.93，0.91，Philip模型模拟红壤水分入渗过程的效果较差； ③影响红壤水分入渗特征值的物理因素包括非毛管孔隙度、自然含水率和黏粒含量，贡献度分别为25.80%~32.30%，19.20%~21.20%和16.30%~20.70%。

结论

不同土地利用方式下的红壤水分入渗性能存在差异，其中，林地土壤的入渗性能较好。建议在水土保持过程中实施农林复合措施，改善红壤区农用地土壤的水分入渗性能。

Abstract

Objective

The impacts of the land use patterns on the water infiltration in red soil regions were studied to provide a scientific basis for soil and water conservation as well as land use planning.

Methods

A double-ring infiltrometer was used to quantify the water infiltration characteristics in red soils under six land use patterns： forest land， shrubland， grassland， peanut cropland， maize cropland， and bare land. Four infiltration models （Philip， Kostiakov， Horton， and Mezencev） were used to simulate infiltration process. The differences in the water infiltration characteristics were compared among the land use types， and the influence of the physical properties of the soil on the water infiltration capacity was systematically investigated.

Results

① The initial， average， and steady infiltration rates of the red soil ranged from 3.50 to 41.93， 2.03 to 28.37， and 1.28 to 17.15 mm/min， respectively. The water infiltration capacity decreased as follows： forest land

bare land

shrubland

maize cropland

grassland

peanut cropland； ② The Kostiakov model most accurately simulated the red soil infiltration processes among the four models， with an

R²

ranging from 0.91 to 0.99 for all land use pattern. In contrast， the Horton and Mezencev models were particularly accurate in modeling the water infiltration of grandland and peanut cropland， with

² values of 0.93 and 0.91， respectively. The accuracy of the Philip model in modeling the water infiltration was relatively low. ③ The key physical factors influencing the water infiltration were the noncapillary porosity， natural moisture content， and clay content， which contributed 25.80% to 32.30%， 19.20% to 21.20%， and 16.30% to 20.70% of the total water infiltration capacity.

Conclusion

The water infiltration capacity of red soils varies widely across different land use pattern， with that under forest land being the highest. Certain agroforestry practices should be implemented to increase the water infiltration capacity of agricultural red soils to conserve soil and water.

关键词

Keywords

references

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