土质道路侵蚀是黄土地区山坡广泛存在的一种极其严重的土壤侵蚀类型，“千年道路变成河”是其侵蚀程度强烈的形象比喻，其严重制约了黄土地区的生态与经济发展。开展“黄土山坡植物路防蚀效应模拟试验研究”可为根治土质道路侵蚀、促进黄土地区水土保持与生态建设提供重要科学依据，并进一步促进坡面侵蚀理论发展。 本论文基于野外调查观测资料，采用室内人工降雨及人工放水降雨组合模拟试验的方法进行实验模拟，结合土壤侵蚀学、土壤物理学、水文学、植物学等学科的理论与方法，在研究揭示黄土山坡土质路与植物路侵蚀过程的基础上，对比分析植物路相对于土质路侵蚀过程差异及减水减沙效果，阐明了黄土山坡植物路防蚀效应。主要研究结论如下： 1．分析了土质路与植物路产流过程：(1)土质路与植物路降雨产流径流率皆随雨强增大及降雨历时增长而增加。土质路径流率在雨强较小时，变化较平缓，雨强大于2.0mm.min-1 时，波动较大，呈多峰过程；植物路径流率随降雨历时变化很小，降雨初期，随降雨过程的继续而增大，很快其变化趋于平缓且基本上呈一水平直线；(2)土质路与植物路降雨产流流速随降雨历时、雨强及坡度的增加而增大。不同雨强条件下，土质路降雨开始后的20min 是多数不同雨强产流流速随降雨历时增长而急剧增大的临界点，其后流速变化逐渐趋于平缓，植物路从开始产流到降雨后的5～10min，流速随降雨历时延长急剧增大，而后逐渐趋于平缓且保持不变；不同坡度条件下，土质路降雨开始后的15min 是流速随降雨历时增长而急剧增大的临界点，其后流速变化逐渐趋于平缓，植物路从开始产流到降雨15min 之间，流速随降雨历时的延长而较快增大，其后变化不大，基本呈水平直线且保持到降雨结束；(3)土质路与植物路次降雨径流深对雨强及坡度的响应差异较大，前者随雨强的增大呈幂函数增加，随坡度的增大呈指数函数增加；后者则随雨强和坡度的增大呈显著的线性函数增加。 2．研究了土质路与植物路侵蚀过程：(1)土质路与植物路降雨产流含沙量在不同雨强条件下，产流开始时都很高，但都很快下降并随降雨历时的延长而逐渐趋于相对稳定的延续过程，土质路含沙量在三个小雨强条件下，25min以后基本稳定，其随降雨过程的变化均可用幂函数方程描述，两个大雨强条件下15min以后就基本稳定，植物路含沙量30min后很稳定，三个小雨强条件下其随降雨过程的变化均可用幂函数方程描述；(2)土质路与植物路降雨侵蚀率在不同雨强条件下，前者的变化过程总体可分为三个阶段：降雨20min之前及40min后，侵蚀率随降雨过程的变化较大，20～40min之间侵蚀率随降雨过程变化基本稳定，后者在三个小雨强条件下，开始产流时稍高并随降雨过程的继续而下降，并基本上都在降雨15min以后趋于稳定，两个大雨强条件下，产流开始都很高，但都很快下降，也在降雨15min左右以后开始变的平缓，三个较大雨强条件下植物路侵蚀率随降雨过程的变化均可用对数函数相关方程进行描述； (3)土质路与植物路侵蚀强度对雨强及坡度的响应，前者均可用幂函数方程描述，综合响应可用二元线性相关方程描述，后者均可用幂函数方程描述，综合响应也可用二元线性相关方程描述。 3．探讨了土质路与植物路放水降雨组合产流产沙过程：(1)土质路与植物路放水降雨组合产流流速随降雨历时的变化差异较大，前者呈分段式变化，多数放水流量下都经历两次先增大后减小的过程；后者从产流开始到降雨后的5min左右快速增大，其后基本一直保持平稳恒定的延续过程；(2)土质路与植物路放水降雨组合侵蚀率，前者从开始产流到降雨后5min各放水流量时的侵蚀率都急剧增大，三个小放水流量时，降雨5min后变化过程基本稳定，放水流量为11.5×10-5m3.s-1时，变化过程经历两次先增大又减小的过程，三个较大放水流量条件下的侵蚀率随降雨过程的变化均可用对数函数相关方程进行描述；后者各放水流量的侵蚀率总体开始产流时都大，并随降雨历时延长基本都呈下降趋势，四个较大放水流量条件下的植物路侵蚀率随降雨过程的变化均可用对数函数相关方程进行描述；(3)土质路与植物路放水降雨组合侵蚀强度对放水流量的响应皆可用幂函数方程描述。 4．揭示了土质路与植物路产流产沙关系：(1)降雨产流产沙条件下，土质路基于不同雨强以及不同坡度条件的侵蚀强度皆随径流深的增大迅速增强，两者之间高度相关，相关关系可用线性方程描述；植物路侵蚀强度与径流深之间则呈指数函数关系且高度相关；(2)放水降雨组合产流产沙条件下，土质路基于不同放水流量条件的侵蚀强度随径流深的增大迅速增强，两者之间高度相关，相关关系可用幂函数方程描述； 植物路侵蚀强度与径流深之间则呈线性关系且高度相关。 5．阐明了植物路防蚀效益：(1)在相同条件下植物路的次降雨产流径流深都比土质路的大，当雨强分别是1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm.min-1 时，植物路相对于土质路径流深分别增加了341％、261％、51％、32％、37％，平均增加144.1％，其增加率随雨强的增大而基本上减小，并可用幂函数方程描述；当坡度分别是6°、9°、12°、15°、18°时，植物路相对于土质路径流深分别增加了70％、65％、64％、51％、43％，平均增加58.7％，其增加率随坡度的增大而下降，并可用直线方程描述。(2)在相同条件下植物路的次降雨产流平均流速都比土质路的小，当雨强分别是1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm.min-1 时，植物路相对于土质路平均流速分别减小了2.52％、9.42％、11.83％、21.51％、24.92％，平均减小14.04％，其减小率随雨强的增大而基本上增大，并可用幂函数方程描述；当坡度分别是6°、9°、12°、15°、18°时，植物路相对于土质路平均流速分别减小了36.56％、41.54％、21.39％、11.82％、23.07％，平均减小26.88％，其减小率随坡度的增大其变化可用三次多项式方程描述。(3)在相同条件下植物路的次降雨侵蚀强度都比土质路的小，当雨强分别是1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm.min-1 时，植物路相对于土质路侵蚀强度分别减小3.25％、53.18％、2.79％、90.93％、85.97％，平均减小47.22％，表明植物路相对于土质路起到了较好的防蚀作用，其减小率随雨强的增大先增加最后又减小，并可用抛物线方程描述；当坡度分别是6°、9°、12°、15°、18°时，植物路相对于土质路侵蚀强度分别减小了36.81％、17.61％、16.78％、2.79％、57.22％，平均减小26.24％，其减小率随坡度的增大表现为先下降后上升，并可用抛物线方程描述。(4)在相同条件下植物路的次降雨产流平均含沙量都比土质路的平均含沙量小，当雨强分别为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mm.min-1 时，植物路相对于土质路平均含沙量分别减小了88.47％、89.39％、45.05％、92.38％、91.03％,平均减小81.26％，这从另一个角度表明植物路的减沙作用远大于减水作用，其减小率随雨强的增大呈抛物线规律先递增再递减；当坡度分别为6°、9°、12°、15°、18°时，植物路相对于土质路平均含沙量分别减小了59.68％、50.98％、33.33％、45.05％、53.05％,平均减小48.41％，这从另一个角度也表明植物路的减沙作用大于减水作用，其减小率随坡度的增大呈抛物线规律先递减再递增；在坡度15°、雨强2.0mm.min-1 条件下，整个降雨过程中的任一时刻，植物路的产流含沙量都比土质路的产流含沙量小的多，两种道路产流含沙量的差异在产流初期相对较小，以后相对较大，表明产流初期植物路相对于土质路减水减沙作用的差异较小，以后差异较大，并且是减沙作用大于减水作用。