紫色土是三峡库区的主要种植土壤,由于其特殊的土壤性质和地理特性,水土流失状况严重,使得西南紫色土区坡耕地成为长江流域农业面源污染物的重要策源地。在自然降雨过程中产生的农业径流势必会造成农地或农业区域的面源污染过程。面源污染负荷进入径流是物质流失的过程,但径流在进行输移的连续过程中,水中污染负荷也会和下垫面物质有一个动态交换的过程。因而在面源污染防治过程中,考虑从不同环境单元和受体之间的物质交换来进行控制具有重要意义。针对西南紫色土区坡耕地种植方式和特点,本研究着眼于地块单元,模拟设计地块内部用于辅助排水的农地生态草沟(T),以农地地块内传统的土质沟道(CK)为对照,借助模拟冲刷试验,探究辅助排水沟道过流时农地生态草沟土壤及养分流失的过程,对比分析农地生态草沟对于污水径流中面源污染负荷的削减效果,发现径流冲刷不可避免的会使得泥沙和土壤养分有所流失,但由于在排水沟道中植草会使得农地生态草沟下垫面发生改变,一方面会对沟道土壤有较明显的保护作用,另一方面,由于农地生态草沟对污水径流中面源污染物有一定的截留、吸附作用,最终农地生态草沟在削减径流泥沙含量、COD及氮磷负荷时也具有一定的效果。本研究通过交互性试验分析了不同坡度比降、不同冲刷流量等条件下沟道土壤流失和径流过程,主要结果如下:(1)冲刷试验后,沟道内土壤中有机质的含量相较于冲刷前均有所降低,降幅在0.54%~42.18%,相较CK,农地生态草沟在较大冲刷流量(4.5L/min)沟道土壤有机质有更强的保护作用。在设计冲刷流量为3L/min时,沟道土壤中全氮、硝态氮以及铵态氮含量的变化率均大于零,相对于CK,能比较显著保护土壤中的氮素,其中土壤硝态氮分别升高32.87%和20.94%;但当设计冲刷径流流量为4.5L/min时,农地生态草沟相较CK,沟道土壤中铵态氮的含量有所下降,下降比例分别为68.33%和38.87%,这表明在冲刷过程中T对土壤中氨态氮素的控制改善能力可能要弱一些。农地生态草沟对于沟道表层土壤中全磷控制作用和壤铵态氮类似,明显受到冲刷流量的控制,在设计冲刷流量为3L/min时T对沟道表面土壤全磷含量的控制能力要强于流量为4.5L/min时。(2)冲刷造成了各个粒级土壤颗粒比例的变化和土壤质地类型的变化,相较于CK,农地生态草沟由于植被覆盖保护减少了粘粒的流失,运用农地生态草沟作为农地地块内的辅助排水沟道,能够显著保持沟道土壤中粘粒的含量,控制沟道土壤在冲刷作用下的粗化作用。当坡度为5°时,农地生态草沟土壤分散系数较低,T-3和T-4.5分别为64.21%和63.28%,低于供试土壤,沟道种植狗牙根后根系对于土壤的固持作用以及植被覆盖对于土壤流失的控制作用,这些都能最终反映在对土壤微团聚体的改善作用上。当坡度比降上升到10°时,坡度对于土壤流失的控制作用增大,但较小粒级的土壤颗粒仍旧处于脆弱且容易流失的状态,故冲刷后沟道土壤微团聚体分散系数表现出下降的趋势,但其下降程度有限。(3)农地内辅助排水沟道有无定植草本对径流进行机械拦截对沟道的冲刷效果有极大影响,T使得径流初始流速降低了46%~82%,使得沟道冲刷时稳定流速降低了45%~71%,与此同时,冲刷流量设计为4.5L/min的试验组其产沙量要高于冲刷流量设计为3L/min的试验组,在各个坡度下,不同处理下径流平均径流含沙量大小规律表现为T-3<T-4.5<CK-3<CK-4.5,在CK组的对照下,T在不同冲刷流量下平均含沙量均有所减小,在过水时T将会在降低径流沿程流速的同时降低冲刷产生的50%~70%泥沙流失量,并削减12.88%~38.76%的污水径流泥沙。(4)农地生态草沟中径流养分变化也表现的是径流中物质沉降吸附和沟道土壤养分流失最终的结果。坡度比降为5°时,农地生态草沟对于污水径流中COD负荷具有一定的削减作用(削减率为8.86%~14.00%),但当生态草沟坡度比降为10°时生态草沟反而增加了径流中的COD污染负荷。分析不同坡度和不同设计冲刷流量下农地生态草沟对污水径流中总氮的去除效率,发现大多数情况下T对径流中的总氮负荷具有削减效果(削减率在2.46%~33.39%)。对于磷素来说,农地生态草沟对于冲刷造成的颗粒态磷素流失具有绝对的控制作用,但和氮素流失类似,植物的滞缓径流的作用也会使得矿质态磷素的流失量有所增加。