南方红壤区土地利用方式对土壤水分入渗特性的影响

冯凯悦; 李进林; 韦杰; 黄平; 朱绪超; 高磊; 马雪莹

doi:10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.029

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南方红壤区土地利用方式对土壤水分入渗特性的影响

试验研究

- 南方红壤区土地利用方式对土壤水分入渗特性的影响
- Effects of land use patterns on water infiltration in red soil region of southern China
- 水土保持通报 2025年45卷第5期页码：135-143
- 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：
  
  冯凯悦（1999—），女（汉族），山西省运城市人，硕士研究生，研究方向为土壤侵蚀与水土保持。Email：feng_kirakira@163.com。
  李进林（1991—），男（汉族），重庆市人，博士，助理研究员，主要从事土壤侵蚀与水土保持研究。Email：chinlin_lee@sina.com。
- 基金信息：
  
  中国科学院前瞻战略科技先导专项课题“红壤结构改良与季节性干旱适应原理及技术”(XDA0440202);国家自然科学基金项目“土壤结构对红壤农田小流域水文过程影响的模拟研究”(42077012);“土壤结构调节红壤干热复合灾害的潜能与机制”(42477323)
- DOI：10.13961/j.cnki.stbctb.2025.05.029
  中图分类号： S152.7
- CSTR：32312.14.stbctb.2025.05.029.
- 收稿：2025-05-12，
  
  修回：2025-06-26，
  
  纸质出版：2025-10-10
- 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

苟俊菲，张林星，石海龙，等 . 喀斯特槽谷区岩层倾向对土壤入渗特性的影响［J］. 水土保持学报， 2023 ， 37 （ 4 ）： 83 - 93 .

Gou Junfei ， Zhang Linxing ， Shi Hailong ， et al . Effects of rock strata dip on soil infiltration characteristics in karst trough valley area ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 37 （ 4 ）： 83 - 93 .

张平仓，程冬兵 . 南方坡耕地水土流失过程与调控研究［J］. 长江科学院院报， 2017 ， 34 （ 3 ）： 35 - 39 .

Zhang Pingcang ， Cheng Dongbing . Process and regulation of soil and water loss of slope farmland in south China ［J］. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute ， 2017 ， 34 （ 3 ）： 35 - 39 .

范亚琳，刘贤赵，高磊，等 . 不同培肥措施对红壤坡耕地土壤有机碳流失的影响［J］. 土壤学报， 2019 ， 56 （ 3 ）： 638 - 649 .

Fan Yalin ， Liu Xianzhao ， Gao Lei ， et al . Effects of fertility-building practices on soil organic carbon loss with sediment in sloping cropland of red soil ［J］. Acta Pedologica Sinica ， 2019 ， 56 （ 3 ）： 638 - 649 .

宋月君，黄炎和，杨洁，等 . 南方典型土壤坡面产流产沙过程对PAM的响应［J］. 农业机械学报， 2017 ， 48 （ 8 ）： 279 - 287 .

Song Yuejun ， Huang Yanhe ， Yang Jie ， et al . Response of runoff and sediment to PAM in typical soil slopes of south China ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery ， 2017 ， 48 （ 8 ）： 279 - 287 .

Ju Xinni ， Gao Lei ， She Dongli ， et al . Impacts of the soil pore structure on infiltration characteristics at the profile scale in the red soil region ［J］. Soil and Tillage Research ， 2024 ， 236 ： 105922 .

卢佳宇，王辉，欧阳赞 . 低盐再生水灌溉对亚热带红壤水力特性及微观结构的影响［J］. 农业工程学报， 2022 ， 38 （ 18 ）： 103 - 112 .

Lu Jiayu ， Wang Hui ， Ouyang Zan . Effects of low-salinity reclaimed wastewater irrigation on the hydraulic properties and microstructure of subtropical red soil ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2022 ， 38 （ 18 ）： 103 - 112 .

赵学强，潘贤章，马海艺，等 . 中国酸性土壤利用的科学问题与策略［J］. 土壤学报， 2023 ， 60 （ 5 ）： 1248 - 1263 .

Zhao Xueqiang ， Pan Xianzhang ， Ma Haiyi ， et al . Scientific issues and strategies of acid soil use in China ［J］. Acta Pedologica Sinica ， 2023 ， 60 （ 5 ）： 1248 - 1263 .

金慧芳，史东梅，宋鸽，等 . 红壤坡耕地耕层质量特征与障碍类型划分［J］. 农业机械学报， 2019 ， 50 （ 12 ）： 313 - 321 .

Jin Huifang ， Shi Dongmei ， Song Ge ， et al . Cultivated-layer quality characteristics and obstacle types division of red soil sloping farmland ［J］. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery ， 2019 ， 50 （ 12 ）： 313 - 321 .

朱秀端 . 不同措施对南方典型坡地利用模式下土壤侵蚀特征的影响［J］. 福建农业学报， 2022 ， 37 （ 9 ）： 1230 - 1236 .

Zhu Xiuduan . Functional models for soil erosion prevention on typical slope land in southern China ［J］. Fujian Journal of Agricultural Sciences ， 2022 ， 37 （ 9 ）： 1230 - 1236 .

Zhang Yue ， Zhao Dongfeng ， Zheng Qinmin ， et al . Evaluating the effects of temperature on soil hydraulic and mechanical properties in the collapsing gully areas of south China ［J］. Catena ， 2022 ， 218 ： 106549 .

宋鸽，史东梅，朱红业，等 . 不同耕作措施对红壤坡耕地耕层质量的影响［J］. 土壤学报， 2020 ， 57 （ 3 ）： 610 - 622 .

Song Ge ， Shi Dongmei ， Zhu Hongye ， et al . Effects of tillage measures on quality of cultivated-layer in red soil slope farmland ［J］. Acta Pedologica Sinica ， 2020 ， 57 （ 3 ）： 610 - 622 .

白永会，查轩，吴伟成，等 . 不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响［J］. 水土保持通报， 2023 ， 43 （ 2 ）： 9 - 15 .

Bai Yonghui ， Zha Xuan ， Wu Weicheng ， et al . Effects of different vegetation restoration types on permeability and water holding capacity of degraded granite red soil ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 43 （ 2 ）： 9 - 15 .

Peng Youliang ， Fei Liangjun ， Jie Feilong ， et al . Effects of bio-organic fertilizer on soil infiltration， water distribution， and leaching loss under muddy water irrigation conditions ［J］. Agronomy ， 2023 ， 13 （ 8 ）： 2014 .

白力鑫，何丙辉，李天阳，等 . 长期施肥与耕作对紫色土坡耕地产流产沙的影响［J］. 水土保持学报， 2024 ， 38 （ 1 ）： 31 - 39 .

Bai Lixin ， He Binghui ， Li Tianyang ， et al . Effects of long-term fertilization and tillage on the production of runoff and sediment on purple soil slope cropland ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2024 ， 38 （ 1 ）： 31 - 39 .

张洪江，付晓，马思文，等 . 重庆四面山不同作物农田土壤根系分布与水分入渗特征［J］. 中国水土保持科学（中英文）， 2023 ， 21 （ 3 ）： 137 - 144 .

Zhang Hongjiang ， Fu Xiao ， Ma Siwen ， et al . Root distribution and water infiltration characteristics of agricultural soils with different crops in the Simian Mountain of Chongqing ［J］. Science of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 21 （ 3 ）： 137 - 144 .

何平生，李进林，贺秀斌，等 . 三峡水库消落带泥沙淤积层水肥特性高程梯度分异［J］. 水土保持学报， 2025 ， 39 （ 2 ）： 209 - 217 .

He Pingsheng ， Li Jinlin ， He Xiubin ， et al . Elevation-based differentiation in moisture and nutrients of sedimentary layer in the water-level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir， China ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2025 ， 39 （ 2 ）： 209 - 217 .

吕德鹏，张思毅，贺斌，等 . 粤北红壤丘陵区不同土地利用方式下土壤大孔隙与水分入渗特征研究［J］. 土壤通报， 2023 ， 54 （ 6 ）： 1290 - 1298 .

Lv Depeng ， Zhang Siyi ， He Bin ， et al . Characteristics of soil macropore and water infiltration under different land use in hilly red soil region of northern Guangdong ［J］. Chinese Journal of Soil Science ， 2023 ， 54 （ 6 ）： 1290 - 1298 .

王道祥，李建兴，王建文，等 . 耕作模式对红壤坡耕地典型作物不同生育期土壤入渗特性的影响［J］. 贵州师范大学学报（自然科学版）， 2024 ， 42 （ 4 ）： 44 - 52 .

Wang Daoxiang ， Li Jianxing ， Wang Jianwen ， et al . The influence of tillage measures on soil infiltration characteristics at different growth stages of typical crops in red soil slopes farmland ［J］. Journal of Guizhou Normal University （Natural Sciences）， 2024 ， 42 （ 4 ）： 44 - 52 .

康金林，杨洁，刘窑军，等 . 初始含水率及容重影响下红壤水分入渗规律［J］. 水土保持学报， 2016 ， 30 （ 1 ）： 122 - 126 .

Kang Jinlin ， Yang Jie ， Liu Yaojun ， et al . Impacts of soil initial water content and bulk density on infiltration law of red soil ［J］. Journal of Soil and Water Conservation ， 2016 ， 30 （ 1 ）： 122 - 126 .

邱德勋，尹殿胜，穆兴民，等 . 聚丙烯酰胺施用量、初始含水率和容重对土壤水分入渗特性的影响［J］. 土壤通报， 2022 ， 53 （ 2 ）： 333 - 340 .

Qiu Dexun ， Yin Diansheng ， Mu Xingmin ， et al . Effects of polyacrylamide application amounts， initial water contents and bulk densities on soil infiltration characteristics ［J］. Chinese Journal of Soil Science ， 2022 ， 53 （ 2 ）： 333 - 340 .

朱芸，杜晨曦，孙蕾，等 . 大别山北麓林下间作茶叶对改善土壤水分入渗的影响［J］. 农业工程学报， 2024 ， 40 （ 19 ）： 72 - 82 .

Zhu Yun ， Du Chenxi ， Sun Lei ， et al . Impacts of intercropping tea trees under forest on soil water infiltration in the northern of Dabie Mountains ［J］. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering ， 2024 ， 40 （ 19 ）： 72 - 82 .

Zhang Siyi ， He Bin ， Hao Beibei ， et al . Quantification of red soil macropores affected by slope erosion and sediment using computed tomography ［J］. Vadose Zone Journal ， 2023 ， 22 （ 6 ）： e20276 .

张冠华，易亮，丁文峰，等 . 三峡库区苔藓生物结皮对土壤水分入渗的影响［J］. 应用生态学报， 2022 ， 33 （ 7 ）： 1835 - 1842 .

Zhang Guanhua ， Yi Liang ， Ding Wenfeng ， et al . Effects of moss biocrust on soil water infiltration in the Three Gorges Reservoir Area， China ［J］. Chinese Journal of Applied Ecology ， 2022 ， 33 （ 7 ）： 1835 - 1842 .

王移，曹龙熹，樊剑波，等 . 红壤坡地耕作措施对土壤入渗过程的影响机制［J］. 四川师范大学学报（自然科学版）， 2020 ， 43 （ 1 ）： 108 - 114 .

Wang Yi ， Cao Longxi ， Fan Jianbo ， et al . The mechanism of tillage practices in affecting infiltration on slope farmland of the red soil region ［J］. Journal of Sichuan Normal University （Natural Science）， 2020 ， 43 （ 1 ）： 108 - 114 .

亢晨波，郭汉清，张垚，等 . 复垦区不同土地利用类型土壤入渗特征及其影响因素［J］. 中国水土保持科学， 2023 ， 21 （ 5 ）： 71 - 80 .

Kang Chenbo ， Guo Hanqing ， Zhang Yao ， et al . Soil infiltration characteristics and influencing factors of different land use types in reclaimed areas ［J］. Science of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 21 （ 5 ）： 71 - 80 .

张佳怡，王轶浩，余龙飞，等 . 酸沉降减弱背景下重庆城郊马尾松林结构特征及土壤性质变化特征［J］. 生态学报， 2024 ， 44 （ 23 ）： 10745 - 10756 .

Zhang Jiayi ， Wang Yihao ， Yu Longfei ， et al . Structural characteristics and soil properties changes of Pinus massoniana forest in the suburbs of Chongqing under the background of weakened acid deposition ［J］. Acta Ecologica Sinica ， 2024 ， 44 （ 23 ）： 10745 - 10756 .

周云，白英辰，姚兰，等 . 鄂西南5种典型林分枯落物与土壤的持水性能［J］. 水土保持通报， 2023 ， 43 （ 2 ）： 77 - 86 .

Zhou Yun ， Bai Yingchen ， Yao Lan ， et al . Litter and soil water-holding capacity of five typical forest stands in southwest Hubei Province ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation ， 2023 ， 43 （ 2 ）： 77 - 86 .

Vinatier F ， Rudi G ， Coulouma G ， et al . Dynamics of quasi-steady ponded infiltration under contrasting plant cover and management strategies ［J］. Soil and Tillage Research ， 2024 ， 237 ： 105985 .

黄尚书，钟义军，何绍浪，等 . 耕作深度对红壤坡耕地季节性干旱期土壤水分变化特征的影响［J］. 土壤通报， 2023 ， 54 （ 1 ）： 39 - 45 .

Huang Shangshu ， Zhong Yijun ， He Shaolang ， et al . Effects of tillage depth on characteristics of soil moisture in red soil sloping farmland under seasonal drought ［J］. Chinese Journal of Soil Science ， 2023 ， 54 （ 1 ）： 39 - 45 .

Xu Yangguang ， Luo Li ， Guo Wenzhao ， et al . Vegetation roots-induced changes of loess infiltration： Greatly promoting lateral flow ［J］. Catena ， 2025 ， 250 ： 108803 .

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