黄土高原是我国土壤侵蚀最为严重的地区之一,1999年“退耕还林（草）”工程的实施,生物土壤结皮得以广泛发育,其覆盖率可达到70%以上,对减少该区土壤侵蚀具有重要作用。有关生物结皮对坡面产流产沙过程的影响已有研究,但由于生物结皮类型导致的土壤侵蚀差异仍缺乏系统研究;此外,生物结皮发育过程对坡面产流产沙的影响也不清楚。基于此,本研究以黄土高原退耕后广泛发育的生物结皮为研究对象,设置藻结皮、苔藓结皮和自然演替生物结皮3个处理,采用接种培育生物结皮和模拟降雨的方法,系统研究藻结皮、藓结皮和自然演替生物结皮发育特征及其对土壤性状的影响,明确坡面产流产沙对生物结皮类型及发育过程的响应特征,量化坡面产流产沙与生物结皮特征及土壤性状间的相互关系,揭示生物结皮发育过程对坡面土壤侵蚀的作用机制,为黄土高原植被恢复水土保持效益提供理论基础。取得主要结论如下:（1）生物结皮发育可显著增加盖度、厚度和生物量。经过5个月（176天）的生长发育,藻结皮、藓结皮和自然演替生物结皮处理结皮盖度、厚度和生物量分别是其生长初期（29天）的1.90～8.86、5.51～8.70和1.98～17.29倍。且随发育时间的增加,三种处理结皮盖度、厚度和生物量均呈指数函数增长（R~2（?）0.81,P＜0.01）。藻结皮和自然演替生物结皮处理结皮生长58天后逐渐演替为藓结皮;藓结皮处理盖度、厚度和生物量在生长前132天均不同程度高于藻结皮和自然演替生物结皮处理,而后三种生物结皮盖度、厚度和生物量无显著差异。（2）结皮生长发育可以显著提高地表粗糙度和土壤粘结力。经过176天的培育,藻结皮、苔藓结皮和自然演替生物结皮处理地表粗糙度分别较裸地增加了4.25、4.58和4.62倍,粘结力增加了72.47%、75.59%和75.59%。且随结皮生长天数的增加,三种处理地表粗糙度及土壤粘结力呈指数函数增长（R~2（?）0.66,P＜0.01）。结皮生长特征变化是影响土壤性状的主要因素,随结皮盖度、厚度和叶绿素的增加,地表粗糙度和土壤粘结力呈现指数函数增长（R~2（?）0.74,P＜0.01）。此外,相同培育时间下,藓结皮对地表粗糙度及土壤粘结力的作用强于藻结皮。（3）生物结皮发育过程可显著影响坡面流流型流态,增加径流阻力系数和水流剪切力。藻结皮、藓结皮和自然演替生物结皮处理坡面径流均为层流;结皮生长前58天径流均为急流,之后均为缓流。随着生长天数的增加,藻结皮、藓结皮和自然演替生物结皮处理坡面径流流速均呈现指数函数降低（R~2（?）0.82,P＜0.01）,阻力系数和水流剪切力均呈指数函数增加（R~2（?）0.85,P＜0.01）。且随结皮盖度、厚度及生物量的增加,径流流速呈指数函数减小（R~2（?）0.73,P＜0.01）,阻力系数呈指数函数增加（R~2（?）0.73,P＜0.01）。（4）生物结皮生长发育可有效缩短坡面初始产流时间,促进坡面产流。经过176天的培育,藻结皮、藓结皮及自然演替生物结皮处理初始产流时间较裸地分别减少了60.90%、65.79%和69.92%,径流量分别增加了16.19%、21.92%和12.98%。随结皮生长天数的增加,藻结皮、藓结皮及自然演替生物结皮处理初始产流时间均呈降低趋势,其中自然演替生物结皮呈指数函数降低（R~2=0.71,P＜0.01）;径流量除生长92天相对较高外,其他生长阶段均无显著差异。（5）生物结皮发育过程可降低土壤细沟间可蚀性指数,减少坡面产沙。经过176天的培育,藻结皮、藓结皮及自然演替生物结皮处理细沟间可蚀性指数较裸地分别减少了96.65%、97.32%和98.24%,泥沙量分别减少了96.34%、97.03%和98.14%。随结皮生长天数的增加,藻结皮及苔藓结皮处理细沟间可蚀性指数指数呈指数函数减小（R~2（?）0.78,P＜0.05）;三种生物结皮处理产沙量呈减少趋势,藓结皮处理产沙量在生长前132天均不同程度低于藻结皮和自然演替生物结皮处理,而后三种处理产沙量无显著差异。（6）生物结皮发育特征变化及其对土壤性状及坡面水动力学特性的改变可以显著影响坡面产沙过程。随着结皮盖度和叶绿素的增加,产沙量呈现指数函数减少（R~2（?）0.71,P＜0.05）。随着地表粗糙度及土壤粘结力的增加,产沙量也呈指数函数减少（R~2（?）0.73,P＜0.05）。随着径流流速的减小,产沙量呈指数函数下降（R~2=0.71,P＜0.05）。通过进一步回归分析,土壤粘结力、结皮盖度和坡面径流量可以较好的模拟产沙量（R~2=0.69,NSE=0.56）。