研究黑土区坡面侵蚀影响因素将为黑土区侵蚀防治和黑土资源保护提供重要的
科学依据。本文以吉林省榆树市典型黑土区坡面土壤为研究对象，以降雨和汇流两种
侵蚀动力为切入点，采用模拟降雨和上方汇流试验相结合的研究方法，阐明侵蚀动力
条件（降雨能量、降雨强度和上方汇流）和地表条件（坡度、坡长、土壤结皮和翻耕
深度）对黑土区坡面侵蚀过程的影响，揭示黑土区坡面侵蚀的水动力学机理。主要研
究结论如下：
（1）分析了降雨能量、降雨强度和汇流强度对黑土区坡面土壤侵蚀的影响。与
消除降雨能量的试验条件相比，有降雨能量试验条件下的坡面径流量仅增加了
12.8%~39.7%，而坡面侵蚀量则增加了 1.7~1.9 倍。降雨强度由 50 mm h −1 增加到 100
mm h −1 时，坡面径流量和侵蚀量分别增加了 1.4~12.4 和 4.2~6.1 倍。汇流强度对坡面
侵蚀过程的影响受坡面侵蚀方式的影响。当坡面以片蚀为主时，汇流强度由 50 L min −1
增加到 150 L min −1 ，坡面侵蚀量无显著性变化，而当汇流强度由 150 L min −1 增加到
300 L min −1 ，坡面侵蚀量呈明显增加趋势。而当坡面以细沟侵蚀为主时，坡面侵蚀量
随汇流强度的增加而呈明显的增加趋势；与汇流强度 50 L min −1 相比，汇流强由 100 L
min −1 增加到 300 L min −1 时，坡面侵蚀量增加了 6.2~61.7 倍。
（2）剖析了降雨和汇流两种侵蚀动力条件下地形因子和地表条件对坡面侵蚀特
征的影响。降雨侵蚀动力条件下，坡长由 5 m 增加到 10 m 时，在相同降雨强度和坡
度试验条件下，坡面径流量和侵蚀量分别增加了 0.1~3.1 和 2.1~2.9 倍；坡度由 5°增
加到 10°时，在相同降雨强度和坡长试验条件下，坡面侵蚀量增加了 0.4~0.9 倍。汇
流侵蚀动力条件下，汇流强度由 50 L min −1 增加到 300 L min −1 时，坡度由 5°增加到
10°引起坡面侵蚀量增加了 2.6~201.0 倍。地表结皮对坡面侵蚀的影响受降雨强度、坡
度和坡长的综合影响。翻耕深度由 5 cm 增加到 20 cm 时，坡面侵蚀量变化受降雨强
度和坡度的综合影响；而汇流侵蚀动力条件下坡面侵蚀量变化随翻耕深度的变化受坡
面侵蚀方式的影响。
（3）分析了降雨和汇流两种侵蚀动力条件下影响黑土区坡面侵蚀的主要因素。
降雨侵蚀动力条件下影响坡面侵蚀的主要因素是坡长；并建立了坡面侵蚀量与坡长、
降雨强度—坡长交互作用的经验关系式。汇流侵蚀动力条件下影响坡面侵蚀的主要因
素是汇流强度—坡度交互作用；建立了坡面侵蚀量与汇流强度—坡度交互作用的经验
关系式；汇流侵蚀动力条件下坡面侵蚀量与径流量相关关系受侵蚀方式的影响较为明显。
（4）探究了降雨侵蚀动力条件下的坡面侵蚀的水动力学机理。随降雨强度、坡
度和坡长的增加，径流流速、雷诺数和弗汝德数均呈增加趋势，而 Darcy-Weisbach
阻力系数则呈减少趋势。土壤结皮的存在使得坡面 Darcy-Weisbach 阻力系数降低了
25.6%~40.3%。翻耕深度由 5 cm 增加到 20 cm 时，坡面平均流速降低了 36.8%~40.2%，
Darcy-Weisbach 阻力系数则分别增加了 1.5~1.8 倍。降雨侵蚀动力条件下坡面侵蚀量
与径流剪切力、径流功率以及单位径流功率间无显著的线性关系；而坡面侵蚀量与径
流流速和弗汝德数呈极显著正相关关系，与 Darcy-Weisbach 阻力系数呈显著负相关
关系。
（5）探讨了上方汇流侵蚀动力条件下的坡面侵蚀水动力学机理。随汇流强度和
坡度的增大，径流平均流速、雷诺数和弗汝德数均有所增加；Darcy-Weisbach 阻力系
数则逐渐降低。翻耕深度对坡面水力学参数的影响受坡度和汇流强度的综合影响。分
别建立了坡面侵蚀侵蚀量与径流剪切力、径流功率和单位径流功率的关系式。径流流
速和单位水流功率是表征坡面侵蚀的最佳水力学和水动力学参数。
关键词：降雨和汇流；地表条件；侵蚀方式；翻耕深度；典型黑土区