川中丘陵区因石料缺乏,运输成本等问题,多采用生物埂坡面防护措施。六棱型预制网格式生物埂护坡技术,充分利用工程措施与植物措施的优点,有效降低水土流失现状,并改善农田生态系统。植物作为防治水土流失最积极的因素,在六棱型网格式生物埂内改善土壤结构和养分含量与分布。为明确紫色土丘陵区生物埂优势植被类型及土壤分离能力水动力学参数特征。本文选取麦冬、韭菜、毛豆3种生物埂类型,以单一网格式裸坡为对照,测定土壤颗粒特征及有机质含量,并采用500cm~3环刀野外采取原状土。通过室内模拟细沟水槽(长4 m,宽0.12m,深0.1 m)冲刷试验,在3个坡度(15°,20°,25°)、5个流量(39.86,59.98,79.67,100.45,121.16 L/min)完全组合条件下,探究坡面流水动力学特性及不同植物生物埂下的土壤分离能力,并对数据进行科学统计(毛豆土壤分离能力数据无效被剔除),将土壤分离能力与水动力学参数进行耦合分析,得到水动力学参数拟合土壤分离能力的数学函数,同时对细沟可蚀性进行定量研究。主要结论如下:(1)同一土层生物埂内,不同植被覆盖下的土壤同一颗粒径级范围多差异显著,护埂植被可以有效改善土壤质地。毛豆、韭菜土壤机械组成与微团聚体分形维数较大,改善土壤结构效果较优。分形维数与细砂粒含量极显著负相关,与细粉粒、粗黏粒、细黏粒极显著正相关,其对不同粒径颗粒反映程度不同,机械组成分形维数对细砂粒反映程度最大,土壤微团聚体分形维数对细黏粒反映程度最大。土壤机械组成与微团聚体随土层增加,土壤砂粒含量降低,黏粒含量增加,土壤颗粒以细砂粒与粗粉粒为主。不同植物生物埂条件下,土壤有机质含量存在差异性,土壤有机质含量随土层增加而降低,毛豆有机质含量最高。有机质含量与土壤机械组成分形维数极显著正相关,土壤有机质作用使土壤颗粒细化,改善土壤性质。(2)水流流态雷诺数Re与流量呈极显著幂函数正相关,水流流型弗汝德数Fr与坡度呈极显著幂函数正相关;水流阻力与坡度流量关系均不显著,表现出波动变化。水流阻力与弗汝德数线性负相关,与雷诺数关系存在临界坡度,其介于20°~25°之间,小于20°水流阻力与雷诺数负相关,大于25°正相关。平均水深、曼宁系数与水深比均与流量幂函数相关,坡度作用相对较弱。水流剪切力、水流功率、过水断面单位能量与坡度及流量均正相关,流量作用略高于坡度,单位水流功率与坡度呈幂函数正相关,坡度作用远大于流量。(3)生物埂各植被类型下土壤分离能力平均值大小表现为麦冬(2.24 kg/(s·m~2))>对照(1.34 kg/(s·m~2))>韭菜(1.09 kg/(s·m~2)),土壤分离能力与坡度及流量呈幂函数正相关。麦冬土壤分离能力显著大于韭菜与对照(P<0.05),对照土壤分离能力与韭菜差异不显著,麦冬土壤分离能力均值分别是韭菜和对照的2.04、1.67倍,对照土壤分离能力均值是韭菜的1.23倍。(4)不同植物生物埂下土壤分离能力与平均流速、雷诺数、水流剪切力、水流功率、单位水流功率及过水断面单位能量均呈极显著幂函数正相关,与曼宁系数与水深比n/h呈极显著幂函数负相关,其中水流剪切力(R~2=0.75)与水流功率(R~2=0.73)相比其他水动力学参数与土壤分离能力幂函数关系式R~2均值更高,水流剪切力、水流功率是描述土壤分离能力的较优水动力学参数。(5)土壤可蚀性系数中平均流速、雷诺数、曼宁系数与水深比、水流剪切力、水流功率、单位水流功率及过水断面单位能量均与零差异极显著(P<0.01),均可以较好的描述土壤可蚀性。曼宁系数与水深比、Darcy-Weisbach阻力系数水力学临界值与零差异极显著(P<0.01),其临界值均表现为对照最大,韭菜最小,植被覆盖下的土壤不易发生土壤分离,韭菜相对麦冬对生物埂土壤有较好的保护作用。(6)土壤分离能力随砂粒含量增加而显著增加,随粉粒及黏粒含量增加而显著减少,土壤分形维数与砂粒含量负相关,与粉粒及黏粒含量正相关,土壤分离能力与分形维数亦负相关。土壤分离能力与粉粒含量及土壤有机质含量有较高的相关性系数,逐步回归分析确定土壤分离能力与土壤机械组成中粉粒百分比含量及有机质含量线性方程:D_c=-0.148 SOM-0.071Silt+6.160(R~2=0.854,P=0.003)。