坡地是我国重要的土地资源，是构成我国农业土地资源的主要部分。我国是个多山国家，以坡耕地为主要利用方式的耕地面积约占全国耕地面积的2/5，而粮食产量占全国粮食总产量的1/5-1/3。山地生态系统往往较为敏感，坡地水土流失、土壤退化、地质灾害等成为制约山区农业发展的主要因素。紫色土坡地是长江上游最重要的耕地资源，集中分布在四川盆地（分布面积达16万km2）。紫色土坡地土层浅薄，多石质，基岩埋深较浅，仅40-100cm，土壤孔隙度高，土壤饱和导水率高，水力特性的空间变异性大，是水土流失易发的一类土壤。另一方面，紫色土以幼年性和富盐基性为突出特征，其土壤降雨产流和水分变化过程有其特殊性，对紫色土坡地土壤水分的时空分布特征及动态研究，分析坡地产流动态变化规律，可为揭示丘陵山区的流域水文循环特征、农业化学物质的迁移、归宿与污染负荷提供基本的水分运移机理认识。本文依托中科院盐亭紫色土农业生态试验站，首先对试验区所在的盐亭万安小流域进行土壤采样调查与水力特性分析，建立了该地区紫色土的土壤传递函数。选择典型的紫色土坡耕地为研究对象，建立可同步观测坡耕地土壤水分-水势和地表流、壤中流和地下径流的自动监测系统。通过连续自动观测和野外调查，针对典型降雨事件，分析紫色土坡耕地土壤水分变化和产流的变化基本规律，并对影响因素进行了初步分析。论文的主要研究结果和结论如下：（1）利用西南丘陵区嘉陵江水系万安小流域的土壤基本性质，应用多元线性逐步回归法，建立了该区域紫色土土壤水力特性预测的点估计模型和参数估计模型。对建立的三种不同变量的点估计模型的验证分析表明，增加土壤田间持水量和萎焉系数为变量的模型，不同基质势下土壤含水量预测相关系数较高，该模型的预测效果最好。而饱和导水率的点估计模型预测效果不理想，相关系数R仅为0.514。建立的参数估计模型拟合结果表明，不同基质势下土壤含水量的拟合值普遍低于实测值，各参数的估计模型相关系数R较低，在0.5～0.87之间，拟合效果较差。（2）野外张力入渗试验结果表明，坡耕地表层土受人为耕作影响较大，土壤孔隙度较大，特别是坡耕地大孔隙（对应于近饱和条件下的导水孔隙）较丰富。张力入渗法测得的饱和导水率更为可靠，实验精度高于环刀土样的室内降水头法测定结果。紫色土水分特征曲线vG参数估算表明，紫色土有效含水量较低，土壤持水性能较差。野外实测土壤水分特征曲线形状为对数曲线状。（3）通过分析降雨过程坡耕地土壤水分变化的基本数据，揭示了坡耕地土壤水分对降雨的响应特征。对10月份土壤水分变化趋势的分析表明，土壤含水量受降雨影响较大，但是变幅不大，含水量绝对值表现为坡上<坡中<坡下。不同深度土壤水分变化对降雨的响应变化也不同，表现为随深度递增，含水量变化越不明显。除降雨外，土壤水力特性在不同坡位、不同深度的差异也是影响土壤水分运动的因素。（4）对2012年9月、10月典型降雨事件坡耕地地下径流量变化的分析表明，地下径流对降雨的响应具有明显的延迟效应，响应时间约为8小时。不同雨强的降雨事件中产生的地下径流系数（即占降雨量的比例）也不同，对于大降雨事件，径流量约占降雨量的53.6%，而对于小降雨事件，径流量仅占1.6%。除与降雨量有关外，土壤初始含水量也是影响其重要因素之一。（5）针对典型降雨事件，坡耕地水量平衡计算表明，径流在形成过程中，土壤含水量变化明显大于实测的土壤含水量变化，可能原因有：①并未考虑泥岩层的持水性能与含水量变化；②泥岩下方的砂岩尽管基质透水性差，但也有裂隙存在。因而，以地下径流估算渗漏水量可能导致结果偏低。