为兼顾黄土高原土壤侵蚀控制和供水安全,需寻找节水、高效的侵蚀治理模式,需定量区分不同土地利用结构对小域径流和产沙的影响,尤其在小流域尺度,从而为指导流域综合治理提供科技支持。为此,利用甘肃平凉纸坊沟小流域1955-2003年的治理措施与年降水量、径流深、产沙模数等监测数据开展研究。将小流域治理进程划分出1955-1964、1965-1976、1977-1985、1986-2003年4个治理年段,其中前3个年段以修建淤地坝和梯田等工程措施为主,在第4年段开始注重林草恢复。区分了人类活动和降水变化对年径流变化的影响,分析了年降水-年径流、年径流-年产沙模数的关系及其变化,建立了年径流系数和年产沙模数随土地利用结构变化的多元线性关系,定量评价了不同土地利用结构对小流域年径流深和年产沙模数的影响和其水土保持减沙生态用水效率。研究表明：在1955-2003年间,年降水虽无明显变化,但年径流却显著减少,从20世纪50年代的59.1 mm降到21世纪初的12.2 mm,降幅达72.4%。以1955-1964年段为基准期,估算了不同时期人类活动和降水变化对年径流变化的贡献,表明除干旱年段的降水对年径流减少贡献明显外,其它年段的径流变化主要是由人类活动引起的,且其绝对贡献量呈逐渐增大趋势。在1955-2003年,随水土保持治理等人类活动加强,小流域年径流深显著减少,年产沙模数也明显减少。与基准年段(1955-1964年)相比,小流域治理使年径流量与年降水量的相关性逐渐降低,这可从降水产流能力和径流拦蓄能力两方面解释。降水产流能力在第2、3年段因植被破坏而提高,在第4年段因植被恢复而大幅降低；因工程治理而增加的径流拦蓄能力随淤地坝建设和梯田的建设与功能退化经历了“增加-降低-消失”的变化。为排除年径流量变化的干扰,按年段分析了产沙模数与年径流深的关系。在前3个年段,产沙模数与年径流深的相关性及单位径流深的产沙量变化不大,表明工程治理虽减少径流却未明显降低径流的产沙能力；但第4年段的林草面积增加使径流的产沙能力下降很大。拟合了小流域年径流深随年降水量和土地利用变化,以及年产沙模数随年径流深和土地利用变化的多元线性回归方程,表明林地和梯坝地消减年径流深,其中林地消减强度为梯坝地1.48倍；径流主要来自草地与坡耕地和其他2个地类,其中草地径流率是坡耕地和其它的1.8倍。林地和草地具降低产沙模数的作用,其中林地作用强度是草地2.5倍；产沙来自梯坝地与坡耕地和其它这2个地类,尤其梯坝地贡献高出坡耕地和其它达一倍。将流域面积10%的坡耕地和其他地类转为林地、草地、梯坝地后,年径流变化分别为-9.6、+4.2、-8.1 mm,产沙模数变化分别为-6367.0、-2532.4、+300.5t/km2/a。植被措施的治理效果寿命长于工程措施。林地减沙效果好,但耗水最多,虽然其生态用水的减沙效率最高；草地减沙效果和用水效率虽低于林地,却能促进或维持小流域产流；梯坝地减少径流作用稍低于林地,其泥沙影响主要为拦截泥沙而不是降低侵蚀产沙,但其拦沙能力会随库容淤积及梯田损毁而逐渐降低甚至丧失,且用水效率最低。综合来看,干旱缺水地区要满足节水、高效的水土保持治理要求,应尽可能多恢复草地覆盖,既能持久减沙,又能增加或维持产流,且生态用水减沙效率较高。