近年来,我国东北地区的水土流失状况加剧,由此导致生态系统功能退化,沉积物运移、河流淤积,从而制约当地农业生产的可持续发展,并造成严重的环境问题。因此,探明影响东北黑土区水土流失的因素,减少农田坡耕地水土流失程度,对提高区域水土资源利用效率和维持良好生态环境具有重要的意义。本文立足于中国东北部松嫩平原,通过在黑土区坡耕地添加生物炭处理,探究在季节性冻融条件下,生物炭对坡面水沙运移过程及坡面所发生的细沟侵蚀水力动力机制的影响,试验设置1.8、3.6、5.4、7.2°四个坡度,分别添加两种生物炭含量处理:生物炭含量6 kgm-~2(B6处理)与12 kg·m-~2(B12处理)及空白对照组:生物炭含量0 kg·m-~2(B0处理),在2018、2019年同一时期(春季解冻期)进行人工模拟降雨试验,测定和计算细沟内水流流速和水流水深、雷诺数、弗劳德数、细沟内水流阻力系数等参数,分析生物炭对坡面水沙运移过程及发生细沟侵蚀的水力动力参数的影响变化,主要得出以下结论:(1)试验结果表明经过一年和两年的季节性冻融,施加生物炭能有效减少坡面径流量,减缓径流速度。其中:经过一年季节性冻融后,B6与B12处理的坡面径流速率减少幅度分别为19.1%～27.9%与24.4%～29.5%,第二年后,其减少幅度较第一年有所减弱;施加生物炭后坡面径流含沙浓度减小,与第一年相比第二年B6与B12处理不同坡面含沙浓度的变化范围分别减少了5.5%～14.8%和3.3%～13.6%;冻融条件下施加生物炭对坡面细沟侵蚀量影响较大,经过冻融作用的第二年,B6与B12处理分别减少不同坡面细沟侵蚀量在25.1%～35.1%与31.7%～51.4%之间。(2)坡面中细沟水流流态大多属于紊流与临界流,B6和B12处理的坡面细沟水流的弗劳德数Re均随时间历时的增加而减小,其临界侵蚀动力值,在2018与2019年临界剪切力、临界径流功率与临界单位径流功率分别为0.403 Pa、0.098 m·s-~1、0.002 N·m-~1;0.497 Pa、0.124m·s-~1、0.003 N·m-~1,可见,增加历时时间与季节性冻融次数后能够促进生物炭控制坡面水沙运移过程及细沟的发展。(3)经过两年冻融作用,不同坡度施加生物炭后,土壤流失速率与生物炭含量、坡度等影响因子呈现显著相关关系,通过逐步回归分析,建立了模型1:Dr=-1.709+4109.894φ,(R~2=0.861)(基于单位水流功率与土壤流失速率);模型2:Dr=-12.763+2184.619φ+8.366S,(R~2=0.907)(基于单位水流功率和坡度与土壤流失速率);模型3为:Dr=-6.039+1072.131φ+12.246S-1.470B,(R~2=0.938)(基于单位水流功率、坡度和生物炭含量与土壤流失速率),经过精度检验和分析,模型3为最优的土壤流失预测方程。综上所述,通过对东北黑土区坡耕地进行试验和数据分析,得出施加生物炭对降低坡面水土流失效果具有积极的作用,预期研究成果对于缓解东北黑土区水土流失与耕地退化、制定科学合理的水土流失治理策略具有重要的理论和实践价值。