坡面土壤侵蚀演变过程及机理历来是土壤侵蚀研究的重点,直接影响到土壤侵蚀预报模型的建立和发展。由于土壤侵蚀过程中复杂多变的内外界环境的影响和研究手段的相对局限性,对特别是自然条件下的坡面侵蚀过程的定量描述仍需进一步的研究。本研究通过在野外天然降雨条件下的径流小区中分层分段布设多种稀土元素,结合室内人工模拟降雨试验结果,定量分析了22°陡坡坡面下自然降雨过程中的坡面侵蚀产沙特征,并且进一步研究了坡面片蚀向细沟侵蚀演变的过程,以期为黄土高原土壤侵蚀预报模型的建立提供基础数据和技术支撑。另外,针对黄土高原近年来短时间、大规模、高速度的流域生态环境治理以及植被快速恢复的情况,利用不同下垫面撂荒地侵蚀小区进行坡面水沙效应动态过程监测,分析小区域单元内不同植被对产流产沙的影响,研究不同地类坡地产流产沙规律,为定量评价林草措施的水土保持效益,国家退耕还林(草)政策的后评估提供科学依据。1.天然降雨情况下坡面径流量、含沙率和侵蚀率的相关性及变化趋势在野外天然降雨条件下,坡面径流量与侵蚀率之间有很好的相关性,其相关系数为0.84-0.94,说明坡面侵蚀率的变化趋势与径流量基本吻合;径流量与含沙率的相关性不明显,这些也从侧面反映了不同时刻坡面的流失率不同。坡面的径流量、含沙率及侵蚀率基本符合随雨强增大及降雨时间延长而增大的规律,坡面累积侵蚀量降雨初期缓慢增加,当降雨进行到一定时间,片蚀向细沟侵蚀演变时,坡面累积侵蚀量出现激增点。2.研究了坡面不同侵蚀方式的演变过程受观测年度气候因素制约,在坡面产流初始阶段,片蚀是坡面侵蚀的主要方式,已经观测的数据表明三次降雨中片蚀分别占坡面总侵蚀量的71%、48%、49%,表明坡面侵蚀仍处于片蚀-细沟侵蚀演变的初期阶段,这和以前的研究结果相符;同时可以看到细沟侵蚀量在不断增大,表明随着降雨的进行坡面侵蚀逐渐由片蚀为主过渡到片蚀向细沟侵蚀转变阶段。3.分析了次降雨情况下坡面不同部位相对侵蚀量的空间变化对次降雨条件下坡面不同部位的侵蚀泥沙来源研究表明:在可观测到的降雨时段内,片蚀为坡面侵蚀的主要方式,相对侵蚀量为总侵蚀量的70%左右,但是无论片蚀绝