呂凱，段穎丹，吳伯志

降雨強(qiáng)度和秸稈覆蓋對坡耕地烤煙降雨入滲特征的影響

呂凱，段穎丹，吳伯志*

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，昆明 650201）

【】探討不同降雨強(qiáng)度下秸稈覆蓋對降雨入滲的影響，為提高坡耕地雨水資源利用效率及土壤侵蝕的防治提供理論依據(jù)。以烤煙為供試材料，采用人工模擬降雨法，分析了不同降雨強(qiáng)度（40、80和120 mm/h）、秸稈覆蓋量（0、3 750、7 500、15 000 kg/hm2）和葉面積指數(shù)條件下降雨入滲率的變化特征。隨著降雨時(shí)間延長，降雨入滲率呈下降趨勢，并逐漸趨于穩(wěn)定，且秸稈量越高，入滲率趨于穩(wěn)定的時(shí)間越短。平均入滲率隨降雨強(qiáng)度和秸稈量的增加而上升，且不同降雨強(qiáng)度間存在顯著性差異。當(dāng)無秸稈覆蓋時(shí)，烤煙冠層可以顯著增加降雨入滲率；而當(dāng)秸稈覆蓋量達(dá)到7 500 kg/hm2和15 000 kg/hm2時(shí)，烤煙冠層覆蓋會不利于降雨入滲。平均入滲率分別與降雨強(qiáng)度和秸稈量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與葉面積指數(shù)相關(guān)性不顯著。降雨強(qiáng)度、秸稈覆蓋和烤煙冠層覆蓋均是影響坡耕地降雨入滲的關(guān)鍵因素。在相同降雨強(qiáng)度下，雖然秸稈覆蓋或烤煙冠層均可有效提升降雨入滲率，但當(dāng)兩者共同作用時(shí)，秸稈覆蓋為主要影響因素。

秸稈覆蓋；烤煙；葉面積指數(shù)；入滲率；坡耕地

0 引 言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，云南省坡耕地面積達(dá)348.45×104hm2，占總耕地面積的57.39%，其中水土流失強(qiáng)烈至劇烈程度坡耕地面積占比高達(dá)66.84%?？緹熓窃颇现饕慕?jīng)濟(jì)作物之一，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展起到了較好地促進(jìn)作用。近年來，由于區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的改善，烤煙“上山”現(xiàn)象日益突出，烤煙多種植于坡地，且多為順坡壟作，從而導(dǎo)致雨季坡地水土流失嚴(yán)重，土地生產(chǎn)力持續(xù)降低。已有研究表明，秸稈和作物冠層覆蓋均可以有效增加雨水入滲，降低地表徑流，減少土壤侵蝕[1-5]。因此，開展不同降雨強(qiáng)度下秸稈覆蓋與烤煙冠層對坡耕地降雨入滲特征的研究，對降低土壤侵蝕，提升水分利用效率具有重要意義。

降雨入滲是雨水、地面水、土壤水和地下水相互轉(zhuǎn)化的重要過程[6]，也是影響作物水分利用效率的關(guān)鍵因素[7]。秸稈和作物覆蓋增加降雨入滲率的主要原因在于覆蓋削弱了雨滴動能，減少了濺蝕和結(jié)皮率，維持了土壤良好的孔隙度，從而增加了降雨入滲和土壤含水率[1,8-10]。白永會等[11]研究結(jié)果表明秸稈覆蓋使入滲率提升了約3倍；Khan等[12]和張翼夫等[13]研究結(jié)果也表明秸稈覆蓋可以顯著提升雨水入滲率。對于作物冠層而言，吳佳等[14]認(rèn)為初始入滲率、穩(wěn)定入滲率、平均入滲率和累積入滲量均與葉面積指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系；馬波等[15]研究發(fā)現(xiàn)，大豆生育期內(nèi)降雨穩(wěn)定入滲速率平均較裸地提高了109%，這與廖綿清等[16]在花生和苧麻等作物上的研究結(jié)果類似。由此可見，目前的研究成果多基于有無秸稈覆蓋或有無作物覆蓋等條件下，而針對不同秸稈量及秸稈覆蓋與作物共同作用下的降雨入滲特征的變化則鮮有報(bào)道?；诖?，茲以烤煙為對象，采用室內(nèi)模擬降雨法，研究不同降雨強(qiáng)度條件下秸稈覆蓋量和烤煙葉面積指數(shù)對降雨入滲特征的影響，以期為坡耕地土壤侵蝕防治及提升土壤水分利用效率提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

試驗(yàn)于2017年5―9月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水資源與節(jié)水灌溉重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。該區(qū)域?qū)俦本暤途暥葋啛釒Ц咴降丶撅L(fēng)氣候，年平均氣溫為15 ℃，年均日照時(shí)間2 200 h，無霜期240 d以上，年降雨量1 035 mm，5―10月降雨量占全年的85%，且雨水較集中，其中大雨和暴雨較多。坡耕地為該區(qū)域主要的農(nóng)業(yè)土地資源，土壤類型主要為紅壤和紫色土，小春作物主要為小麥、油菜和蠶豆等，大春作物則以玉米、馬鈴薯、烤煙和蔬菜等為主。

1.2 試驗(yàn)裝置與材料

模擬降雨裝置由南京南林電子科技有限公司制造，降雨高度9 m，降雨強(qiáng)度變化范圍15～150 mm/h，降雨均勻度大于85%。徑流小區(qū)采用自制可調(diào)節(jié)坡度（0°～30°）的土槽，長度、寬度和深度分別為160、80和30 cm，土槽下端上方和底部分別設(shè)置有導(dǎo)流管，用于地表徑流收集。土槽內(nèi)填裝土壤類型為砂質(zhì)紅壤，填裝前在土槽底鋪墊透水粗棉布。供試土壤養(yǎng)分狀況為[17]：有機(jī)質(zhì)量23.60 g/kg，全氮量0.15 g/kg，全磷量0.08 g/kg，全鉀量0.15 g/kg，堿解氮量37.29 mg/kg，速效磷量20.36 mg/kg，速效鉀量83.30 mg/kg，pH值為6.66。供試烤煙為當(dāng)?shù)刂髟云贩NK326，秸稈類型為當(dāng)年收獲小麥。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)試驗(yàn)區(qū)域多年的降雨侵蝕力特征[18]（以大雨和暴雨侵蝕為主）以及氣象部門對降雨強(qiáng)度劃分，降雨強(qiáng)度設(shè)計(jì)為40、80和120mm/h，分別模擬大雨、暴雨和特大暴雨；秸稈覆蓋量設(shè)置4個(gè)梯度，分別為0 kg/hm2（SM0）、3 750 kg/hm2（SM3 750）、7 500 kg/hm2（SM7 500）和15 000 kg/hm2（SM15 000）。分別于烤煙移栽后的第45 d（旺長期）、75 d（現(xiàn)蕾期）和110 d（成熟末期，葉片采收完畢）進(jìn)行模擬降雨。每次降雨試驗(yàn)前，將土槽推入室內(nèi)在40 mm/h雨強(qiáng)下降雨30 min進(jìn)行水分平衡，室內(nèi)放置24 h。正式試驗(yàn)前，對降雨強(qiáng)度進(jìn)行率定，當(dāng)開始產(chǎn)流時(shí)，每間隔5 min測定1次徑流，單次降雨歷時(shí)60 min以上，重復(fù)3次。

在土槽內(nèi)橫坡起壟2行，壟體寬40 cm，土槽上端和下端壟溝寬均為20 cm，中間壟溝為40 cm。每壟種植烤煙2株，共計(jì)種植4株，株距和行距分別為40 cm和80 cm，種植完成后將土槽置于室外。由于試驗(yàn)區(qū)域烤煙多種植于緩坡地，故將土槽坡度調(diào)至7°?？緹熡?017年5月1日移栽，氮（N）、磷（P2O5）和鉀（K2O）肥施用量分別為105、135和300 kg/hm2（煙草專用復(fù)合肥、鈣鎂磷肥和硫酸鉀混合施用），6月10日完成揭膜，培土后采用風(fēng)干分切約5 cm長小麥秸稈分別對土槽壟體和壟溝進(jìn)行均勻覆蓋。雜草采用人工方式清除，烤煙團(tuán)棵期發(fā)生輕微蚜蟲危害，采用20%啶蟲脒粉劑4 000倍液噴施防治，烤煙后期生長未受影響。其余種植和管理措施按照當(dāng)?shù)乜緹熒a(chǎn)習(xí)慣進(jìn)行。

1.4 觀測指標(biāo)與方法

在土槽下端的上方導(dǎo)流管處套接引流軟管至帶蓋集水桶，用于收集徑流，并計(jì)算出單位面積和單位時(shí)間內(nèi)徑流深。

由于降雨試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行，且降雨時(shí)空氣濕度較大，故葉片截留和蒸發(fā)水量較小，可忽略不計(jì)。根據(jù)水量平衡原理，入滲率（mm/min）=降雨強(qiáng)度（mm/min）× cos–徑流強(qiáng)度（mm/min），其中為7°。

每次降雨試驗(yàn)前，測量烤煙整株葉片的最大長度和寬度，參照邵惠芳等[19]方法計(jì)算出葉面積指數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Office Excel 2016和SPSS 24軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，其中多重比較采用鄧肯法，相關(guān)分析采用Pearson方法（雙側(cè)）。作圖采用Origin 2018 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨入滲過程特征

烤煙不同生育期降雨入滲率的變化過程如圖1所示。由圖1可知，隨著降雨歷時(shí)的延長，入滲率逐漸下降并趨于穩(wěn)定；隨著秸稈覆蓋量的增加，降雨入滲率上升，入滲率穩(wěn)定時(shí)間縮短，且入滲率隨降雨歷時(shí)的波動越小。這主要是因?yàn)橛晁霛B使土壤水分逐漸達(dá)到飽和狀態(tài)，從而降低了入滲率。在無秸稈（SM0）和較少秸稈（SM3 750）覆蓋條件下，入滲率隨烤煙生育期后移先上升后下降；而當(dāng)秸稈覆蓋量為7 500 kg/hm2和15 000 kg/hm2時(shí)，二者的入滲率較接近。這主要是由于不同生育期煙株冠層覆蓋差異所致。80 mm/h和120mm/h降雨強(qiáng)度下試驗(yàn)結(jié)果與上述結(jié)果類似。

2.2 不同因素對降雨入滲率的影響

2.2.1 降雨強(qiáng)度

不同降雨強(qiáng)度下各處理降雨平均入滲率的結(jié)果見圖2（圖柱上不同小寫字母分別表示0.05水平上的差異顯著性）。在不同的烤煙生育期和秸稈覆蓋量條件下，平均入滲率均隨降雨強(qiáng)度增加而上升，且不同降雨強(qiáng)度下入滲率差異顯著（<0.05），其中80mm/h和120 mm/h降雨強(qiáng)度條件下平均入滲率分別為40 mm/h的1.91倍和2.83倍（圖2）。這主要是由于降雨強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)地表匯集的雨水越多，地表徑流向下的壓力越大，促進(jìn)了雨水的入滲；其次，隨著降雨強(qiáng)度增加，雨滴到達(dá)地表沖擊力越大，促進(jìn)了土壤孔隙中水分向下運(yùn)動，從而也提升了雨水入滲。由此可見，降雨強(qiáng)度是影響降雨入滲率的主要因素之一。

圖1 不同條件下降雨入滲過程變化—以40 mm/h降雨強(qiáng)度為例

圖2 不同降雨強(qiáng)度下各處理降雨入滲率的變化

2.2.2 秸稈覆蓋量

不同秸稈量覆蓋下降雨平均入滲率的變化如圖3所示。由圖3可知，與無秸稈（SM0）相比，秸稈覆蓋處理（SM3 750、SM7 500和SM15 000）平均入滲率分別提高了82.69%、87.06%和93.69%，且有秸稈處理入滲率均顯著高于無秸稈（< 0.05），這說明秸稈覆蓋可以提升降雨入滲率。這主要是因?yàn)榻斩捀采w降低了雨滴對表層土壤沖擊力和地表結(jié)皮，維持了良好的土壤孔隙度，從而增強(qiáng)了土壤入滲性能。隨著秸稈量增加，平均入滲率呈上升趨勢；在相同生育期和降雨強(qiáng)度條件下（除成熟末期120 mm/h降雨強(qiáng)度），各處理間降雨入滲率差異達(dá)到顯著水平（< 0.05），由此可見秸稈覆蓋量越高，越有利于增加降雨入滲。

2.2.3 葉面積指數(shù)

烤煙移栽后45 d（旺長期）、75 d（現(xiàn)蕾期）和110 d（成熟末期，葉片采收完畢）各處理葉面積指數(shù)分別為2.8～3.6、6.5～7.6和0。不同葉面積指數(shù)下各處理降雨平均入滲率的變化如圖4所示。由圖4可知，在無秸稈覆蓋（SM0）條件下，在相同降雨強(qiáng)度下無冠層覆蓋處理平均入滲率均顯著低于有冠層覆蓋（< 0.05），這說明烤煙冠層覆蓋可以有效增加降雨入滲率。而當(dāng)有秸稈覆蓋（SM3 750、SM7 500和SM15 000）時(shí)，現(xiàn)蕾期（=6.5～7.6）平均入滲率整體顯著高于旺長期（=2.8～3.6）（<0.05），這進(jìn)一步說明增加烤煙冠層覆蓋度有利于提升降雨入滲。當(dāng)秸稈覆蓋量為7 500kg/hm2和15 000 kg/hm2時(shí)，無冠層覆蓋（成熟末期）處理在80 mm/h和120 mm/h降雨強(qiáng)度條件下平均入滲率均顯著高于有冠層覆蓋（旺長期和現(xiàn)蕾期）（<0.05），這與無秸稈覆蓋條件下（SM0）的結(jié)果相反。由此可見，當(dāng)秸稈覆蓋量較大時(shí)，烤煙冠層覆蓋會降低降雨入滲，這可能是由于烤煙對降雨再分配的影響所致。

圖3 不同秸稈量降雨入滲率的變化

圖4 不同葉面積指數(shù)下降雨入滲率變化

表1 降雨入滲率與影響因子的相關(guān)系數(shù)

注“**”代表0.01水平的相關(guān)顯著性。=108。

Note “**” represents significant correlation at 0.01 level.

2.3 降雨入滲率影響因子的相關(guān)性分析

降雨平均入滲率與降雨強(qiáng)度、秸稈量和葉面積指數(shù)等因子的相關(guān)系數(shù)見表1。由表1可知，平均入滲率分別與降雨強(qiáng)度和秸稈量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與葉面積指數(shù)的相關(guān)系數(shù)較小。進(jìn)一步說明在這3種因素組合條件下，降雨入滲主要受降雨強(qiáng)度和秸稈量影響，而葉面積指數(shù)則對其影響較小。降雨平均入滲率的回歸方程為f=-0.241+ 0.012+3.526 × 10-5+ 0.015（< 0.001），、分別為降雨強(qiáng)度和秸稈量。

3 討 論

本研究結(jié)果表明，入滲率隨降雨時(shí)間呈下降趨勢，并逐漸趨于穩(wěn)定，這與胡堯等[20]研究結(jié)果基本一致。已有研究表明，土壤初始含水率越高，入滲率趨于穩(wěn)定的時(shí)間越短[21-22]，而本研究中，試驗(yàn)開始前均進(jìn)行土壤含水率平衡，土壤初始含水率對入滲率的影響可忽略不計(jì)。土壤孔隙度是決定入滲率大小的關(guān)鍵因素[23]，在降雨入滲過程中，隨著雨滴沖擊力對表層土壤的擾動，土壤團(tuán)聚體會逐漸崩解，堵塞土壤表層孔隙，形成結(jié)皮，降低土壤入滲率[24]，而秸稈覆蓋可以有效增加地表糙度，降低雨水對表層土壤直接沖擊，維持土壤孔隙度，從而使單位時(shí)間內(nèi)雨水入滲量增加，土壤含水率到達(dá)飽和狀態(tài)的時(shí)間縮短，使入滲率快速趨于穩(wěn)定。這應(yīng)該是導(dǎo)致本研究中秸稈覆蓋量越大，入滲率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間越短的原因。

入滲率隨降雨強(qiáng)度和秸稈覆蓋量的增加而上升，且呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，這與前人研究結(jié)果類似[25-28]。秸稈覆蓋之所以可以有效降低坡耕地徑流和土壤侵蝕，增加土壤含水率，主要原因之一是增加了降雨入滲所致。在本研究區(qū)域內(nèi)，烤煙成熟采收時(shí)間多為7―9月，隨著葉片逐漸采收，地表覆蓋度不斷降低，且此階段降雨較多[18]，土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)較高，而秸稈覆蓋則可以有效彌補(bǔ)因烤煙成熟期冠層覆蓋度降低所帶來的土壤侵蝕風(fēng)險(xiǎn)，這對于坡耕地烤煙水土保持和可持續(xù)生產(chǎn)具有重要意義。本研究還發(fā)現(xiàn)烤煙冠層覆蓋可以有效提升降雨入滲能力，這與吳佳等[14]和廖綿清等[16]研究結(jié)果基本一致；但在有秸稈覆蓋條件下，有無冠層覆蓋處理降雨入滲率存在一定差異，尤其是當(dāng)秸稈量達(dá)到7 500 kg/hm2和15 000 kg/hm2時(shí)，烤煙冠層覆蓋不利于降雨入滲。造成上述現(xiàn)象的原因可能是：①當(dāng)無秸稈覆蓋時(shí)，降雨經(jīng)烤煙冠層再分配后，將動能較大的雨滴通過葉片（葉尖和葉緣）和莖稈以引流的方式轉(zhuǎn)化為動能相對較小的穿透雨和莖稈流，有效降低了雨滴對土壤的直接沖擊，降低了表層土壤結(jié)皮的幾率；再者，隨著葉面積指數(shù)增加，烤煙冠層對壟溝和壟體的覆蓋度越大，雨滴直接穿透冠層到達(dá)地表的數(shù)量越少，進(jìn)一步降低了對土壤孔隙度干擾，從而增加了土壤入滲性能；②當(dāng)秸稈覆蓋量較大時(shí)，在無冠層覆蓋條件下，雨滴下降后能均勻分布并降落至秸稈，有利于增加降雨入滲面積，從而增加降雨入滲；而當(dāng)秸稈和冠層覆蓋同時(shí)存在時(shí)，降雨經(jīng)冠層再分配后，主要轉(zhuǎn)化為莖稈流和穿透雨（葉片引流部分），而這兩部分雨水到達(dá)地表后在土壤表層局部迅速匯集，變相降低了雨水的入滲面積，從而降低了降雨入滲能力。

本研究采用人工模擬降雨法，探討了降雨強(qiáng)度、秸稈量和葉面積指數(shù)對烤煙不同生育期降雨入滲的影響，這對進(jìn)一步研究秸稈和作物冠層覆蓋降低坡耕地土壤侵蝕的機(jī)制提供了一定理論依據(jù)，同時(shí)對于坡耕地烤煙生產(chǎn)的可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義。但關(guān)于秸稈覆蓋和烤煙冠層對降雨入滲能力的共同作用機(jī)制仍需進(jìn)一步深入探究，以便為提升坡耕地雨水利用效率和土壤侵蝕防治提供更為系統(tǒng)的理論依據(jù)。

4 結(jié) 論

1）降雨強(qiáng)度、秸稈覆蓋和烤煙冠層覆蓋均是影響坡耕地雨水入滲的關(guān)鍵因素。降雨平均入滲率與降雨強(qiáng)度和秸稈量極顯著正相關(guān)，當(dāng)降雨強(qiáng)度為80、120 mm/h時(shí)，平均入滲率較40 mm/h分別提高了0.91倍和1.83倍；與無秸稈覆蓋相比，秸稈覆蓋處理降雨平均入滲率增加了82.69%～93.69%。

2）在相同降雨強(qiáng)度下，秸稈覆蓋或烤煙冠層均可有效增加降雨入滲，其中秸稈覆蓋還能縮短入滲率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間。當(dāng)秸稈覆蓋和烤煙冠層共同作用時(shí)，秸稈覆蓋是影響降雨入滲率的主要因素，而冠層覆蓋的作用則相對較弱。因此，在坡耕地烤煙生產(chǎn)過程中可以采用秸稈覆蓋以增加雨水入滲，提升土壤含水率，降低土壤侵蝕。

[1] PROSDOCIMI M, JORDáN A, TAROLLI P, et al. The immediate effectiveness of barley straw mulch in reducing soil erodibility and surface runoff generation in Mediterranean vineyards[J]. Science of the Total Environment, 2016, 547: 323-330.

[2] LABRIèRE N, LOCATELLI B, LAUMONIER Y, et al. Soil erosion in the humid tropics: A systematic quantitative review[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2015, 203: 127-139.

[3] 付興濤, 張麗萍. 紅壤丘陵區(qū)坡長對作物覆蓋坡耕地土壤侵蝕的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2014, 30(5): 91-98.

FU Xingtao, ZHANG Liping. Impact of slope length on soil erosion of sloping farmland with crop in red soil hilly region[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2014, 30(5): 91-98.

[4] 肖繼兵, 孫占祥, 蔣春光, 等. 遼西地區(qū)坡耕地壟膜溝種對土壤侵蝕和作物產(chǎn)量的影響[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 49(20): 3 904-3 917.

XIAO Jibing, SUN Zhanxiang, JIANG Chunguang, et al. Effect of technique of ridge film mulching and furrow seeding on soil erosion and crop yield on sloping farmland in Western Liaoning[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2016, 49(20): 3 904-3 917.

[5] 王健, 馬璠, 孟秦倩, 等. 基于Green-Ampt模型分析坡地種植玉米對降水的促滲作用[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2018, 37(11): 99-105.

WANG Jian, MA Fan, MENG Qinqian, et al. Using the Green-Ampt Model to analyze enhanced infiltration in slope corn field in the Loess Plateau[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2018, 37(11): 99-105.

[6] 趙西寧, 吳發(fā)啟. 土壤水分入滲的研究進(jìn)展和評述[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào), 2004, 19(1): 42-45.

ZHAO Xining, WU Qifa. Developments and reviews of soil infiltration research[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2004, 19(1): 42-45.

[7] 尹洪濤, 陳國慶. 不同降雨模式對夏玉米干物質(zhì)生產(chǎn)和水分利用效率的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2014, 33(2): 141-143.

YIN Hongtao, CHEN Guoqing. Effect of different rainfall patterns on dry matter production and water use efficiency of summer maize[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2014, 33(2): 141-143.

[8] JORDáN A, ZAVALA L M, GIL J. Effects of mulching on soil physical properties and runoff under semi-arid conditions in southern Spain.[J]. Catena. 2010, 81(1): 77-85.

[9] MUNZ S, PR?GER A, MERKT N, et al. Leaf area index, light interception, growth and steviol glycoside formation of Stevia rebaudiana Bertoni under field conditions in southwestern Germany[J]. Industrial crops and product, 2018, 111: 520-528.

[10] LACOMBE G, VALENTIN C, SOUNYAFONG P, et al. Linking crop structure, throughfall, soil surface conditions, runoff and soil detachment: 10 land uses analyzed in Northern Laos[J]. Science of The Total Environmen,2018, 616: 1 330-1 338.

[11] 白永會, 查軒, 查瑞波, 等. 秸稈覆蓋紅壤徑流養(yǎng)分流失效益及徑流剪切力影響研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2017, 31(6): 94-99.

BAI Yonghui, ZHA Xuan, ZHA Ruibo, et al. Effects of straw mulching on soil erosion benefits and runoff shear force under simulated rainfall[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2017, 31(6): 94-99.

[12] KHAN M, GONG Y, HU T, et al. Effect of slope, rainfall intensity and mulch on erosion and infiltration under simulated rain on purple soil of south-western Sichuan province, China[J]. Water, 2016, 8(11): 528-545.

[13] 張翼夫, 王慶杰, 胡紅, 等. 華北玉米秸稈覆蓋對砂土、壤土水土保持效應(yīng)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2016, 47(5): 138-145.

ZHANG Yifu, WANG Qingjie, HU Hong, et al. Effect of maize straw mulching on water and soil conservation in sandy soil and loam soil of North China[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(5): 138-145.

[14] 吳佳, 王林華, 李占斌, 等. 黃土高原主要秋作物坡地降雨入滲特征參數(shù)研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2014, 28(6): 115-119.

WU Jia, WANG Linhua, LI Zhanbin, et al. Characteristics of soil infiltration parameters in autumn-crop slope farmlands of Loess Plateau[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2014, 28(6): 115-119.

[15] 馬波, 劉雨鑫, 吳發(fā)啟. 植大豆對坡耕地徑流侵蝕產(chǎn)沙的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2012, 26(4): 32-36.

MA Bo, LIU Yuxin, WU Qifa. Effect of soybean plants on runoff erosion sediment on slope land[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2012, 26(4): 32-36.

[16] 廖綿清, 李靖, 黃欠如, 等. 低丘紅壤坡耕地苧麻與花生水土保持效果對比研究[J]. 土壤, 2011, 43(4): 657-661.

LIAO Mianqing, LI Jing, HUANG Qianru, et al. A comparative study on soil and water conservation of ramie and peanut fields in red soil sloping land[J]. Soils, 2011, 43(4): 657-661.

[17] 歐陽鋮人, 吳伯志, 吳開賢, 等. 玉米間作馬鈴薯及起壟的水土保持效應(yīng)[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2018, 31(9): 1 802-1 810.

OUYANG Chengren, WU Bozhi, WU Kaixian, et al. Effect of ridging on soil erosion under maize and potato intercropping in Southwest China[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2018, 31(9): 1 802-1 810.

[18] 趙平偉, 郭萍, 李成武, 等. 云南不同量級降雨下的降雨侵蝕力特征分析[J]. 長江流域資源與環(huán)境, 2015, 24(12): 2 135-2 141.

ZHAO Pingwei, GUO Ping, LI Chengwu, et al. Characteristic analysis of rainfall erosivity at each level in Yunnan Province[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2015, 24(12): 2 135-2 141.

[19] 邵惠芳, 劉志宏, 崔登科, 等. 基于氮素效應(yīng)的烤煙葉面積指數(shù)動態(tài)模擬[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 25(9): 1 276-1 286.

SHAO Huifang, LIU Zhihong, CUI Dengke, et al. Dynamic simulation of leaf area index of tobacco based on nitrogen effect[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2017, 25(9): 1 276-1 286.

[20] 胡堯, 侯雨樂, 李懿. 模擬降雨入滲對岷江流域紅壤坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2016, 30(2): 62-67.

HU Yao, HOU Yule, LI Yi. Effect of infiltration under simulated rainfall on the runoff and sediment yield of red soil slope in the Minjiang River Valley of Sichuan[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2016, 30(2): 62-67.

[21] 劉目興, 聶艷, 于婧. 不同初始含水率下粘質(zhì)土壤的入滲過程[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(3): 871-878.

LIU Muxing, NIE Yan, YU Jing. The infiltration process of clay soil under different initial soil water contents[J]. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(3): 871-878.

[22] 曾辰, 王全九, 樊軍. 初始含水率對土壤垂直線源入滲特征的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2010, 26(1): 24-30.

ZENG Chen, WANG Quanjiu, FAN Jun. Effect of initial water content on vertical line-source infiltration characteristics of soil[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2010, 26(1): 24-30.

[23] 徐勤學(xué), 李春茂, 陳洪松, 等. 喀斯特峰叢坡地灌木林地與梯田旱地土壤水分入滲特征[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2018, 34(8): 124-131.

XU Qinxue, LI Chunmao, CHEN Hongsong. Characteristics of soil moisture infiltration in shrub land and terraces dryland in Karst peaks hillslopes[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2018, 34(8): 124-131.

[24] LIU H, LEI T W, ZHAO J, et al. Effects of rainfall intensity and antecedent soil water content on soil infiltrability under rainfall conditions using the run off-on-out method[J]. Journal of Hydrology, 2011, 396(1): 24-32.

[25] 唐濤, 郝明德, 單鳳霞. 人工降雨條件下秸稈覆蓋減少水土流失的效應(yīng)研究[J]. 水土保持研究, 2008, 15(1): 9-11.

TANG Tao, HAO Mingde, SHAN Fengxia. Effects of straw mulch application on water loss and soil erosion under simulated rainfall[J]. Research of Soil and Water Conservation, 2008, 15(1): 9-11.

[26] 姚寶林, 李光永, 李發(fā)永. 南疆滴灌棉田休閑期土壤入滲特性研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47(22): 4 453-4 462.

YAO Baolin, LI Guangyong, LI Fayong. Soil infiltration characteristics in fallow period of drip irrigation cotton fields in South Xinjiang[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2014, 47(22): 4 453-4 462.

[27] 何子淼, 肖培青, 郝仕龍, 等. 黃丘區(qū)野外草被坡面土壤入滲參數(shù)變化規(guī)律與模擬研究[J]. 水土保持學(xué)報(bào), 2018, 32(2): 74-79.

HE Zimiao, XIAO Peiqing, HAO Shilong, et al. Study on the change and simulation of soil infiltration parameters on the field grass slope in the Loess Hilly Region[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2018, 32(2): 74-79.

[28] 孫媛, 董曉華, 郭梁鋒, 等. 不同降雨條件下土壤水運(yùn)動及再分布模擬研究[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2018, 37(S2): 74-80.

SUN Yuan, DONG Xiaohua, GUO Liangfeng, et al. Simulation of soil water movement and redistribution under varying rainfall intensity conditions[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2018, 37(S2): 74-80.

Effect of Rainfall Intensity and Straw Mulching on Infiltration of Rainfall into Slope Planted with Flue-cured Tobacco

LYU Kai, DUAN Yingdan, WU Bozhi*

(Faculty of Agronomy and Biotechnology, Yunnan Agriculture University, Kunming 650201, China)

【】Water infiltration is an important hydrological process impacting and being impacted by many biotic and abiotic factors and processes. In this paper we experimentally studied how rainfall intensity and straw mulching in separation or coupling impact rainfall infiltration into a slope planted with flue-cured tobacco.【】The experiment was conducted in a slope using a rainfall simulator. We compared three rainfall intensities (40, 80 and 120 mm/h) and four straw mulches (0, 3 750, 7 500 and 15 000 kg/hm2). The infiltration rate and leaf area index () of the tobacco were measured during different growth stages of the tobacco.【】Infiltration rate decreased asymptotically with time in a rainfall event before reaching a constant, and increasing straw mulching reduced the time required for the infiltration to reach steady state. Average infiltration rate was positively related to both rainfall intensity and straw mulching at significant level, but varied between different rainfall intensities at significant level. Canopy could significantly increase average infiltration rate in soil without straw mulching, but it could made water difficult to infiltrate when the soil was mulched with straw at 7 500 kg/hm2and 15 000 kg/hm2.【】Rainfall intensity, straw mulching and canopy are key factors modulating rainfall infiltration into slope planted with flue-cured tobacco. Rainfall infiltration can be enhanced by straw mulching and canopy in separation, while under their coupling, the impact of straw mulching was more significant.

straw mulching; flue-cured tobacco; leaf area index; rain infiltration; slope farmland

S152；S157；S572

A

10.13522/j.cnki.ggps.2019201

1672 - 3317（2020）01 - 0091 - 07

2019-08-28

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)（201503119）；云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（2016YL05）

呂凱（1984-），男，湖北應(yīng)城人。高級工程師，博士研究生，主要從事作物耕作學(xué)與栽培學(xué)研究。E-mail：378632822@qq.com

吳伯志（1960-），男，云南玉溪人。教授，博士生導(dǎo)師，主要從事作物耕作學(xué)與水土保持研究。E-mail：bozhiwu@outlook.com

呂凱, 段穎丹, 吳伯志. 降雨強(qiáng)度和秸稈覆蓋對坡耕地烤煙降雨入滲特征的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2020, 39(1):91-97.

LYU Kai, DUAN Yingdan, WU Bozhi. Effect of rainfall intensity and straw mulching on infiltration of rainfall into slope planted with flue-cured tobacco [J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2020, 39(1): 91-97.

責(zé)任編輯：陸紅飛