针对目前坡面浅沟侵蚀的产生及发育过程研究不足的现状,本论文以黄土为研究对象,在室内模拟降雨条件下采用稀土元素示踪技术,主要研究了坡面产流产沙过程,量化了坡面侵蚀形式的变化过程,分析了土壤类型和降雨动能对坡面侵蚀形式变化的影响以及瓦背型地貌浅沟侵蚀过程。所得的研究结果为浅沟侵蚀发生地区尤其是黄土高原地区坡耕地土壤侵蚀治理提供科学参考。主要研究结论如下:(1)研究了不同降雨强度、不同土壤类型和不同降雨动能条件下坡面产流和产沙过程。坡面产流率和产沙率均随着累积降雨量的增加呈现先增加后平稳波动的变化规律,部分实验最后阶段出现逐渐减小的趋势。降雨强度、土壤类型和降雨动能对坡面产流和产沙均具有较大影响。(2)量化了坡面侵蚀形式的变化过程。位于沟坡表面的Eu示踪层降雨初期开始出现产沙,随后在雨滴打击和径流共同作用下逐渐下切至其他各层。安塞黄绵土在405 mm降雨过程中十个示踪层(共50 cm)均先后出现明显产沙,而杨凌塿土和长武黑垆土坡面最下面三层(每层各6 cm,共18 cm)一直未出现明显产沙。片蚀产沙量随着累积降雨量的增加呈现先增加再波动减小的变化趋势。其贡献率则呈现复杂变化,在降雨初期提供主要泥沙贡献,随后在细沟发育过程中逐渐减小至平稳阶段,并在浅沟出现后呈现进一步减小的变化趋势。细沟侵蚀产沙量随着累积降雨量的增加呈现先快速增加后波动稳定至浅沟侵蚀发生后略有减小,随后细沟产沙量持续增加至最大值后处于波动稳定后再减小的变化趋势。细沟在降雨初期贡献率较小,随后快速增加到较大值并处于稳定波动至浅沟出现后再逐渐减小至平稳波动。浅沟产沙量随着累积降雨量的增加呈现先增加后波动稳定至降雨结束,或先增加后波动稳定再减小的变化趋势。浅沟贡献率自出现后逐渐增加至稳定波动状态。根据三种侵蚀类型产沙贡献率的变化规律,将坡面侵蚀过程分为以下五个阶段:片蚀阶段(片蚀贡献率大于80%)、细沟发育阶段、细沟侵蚀稳定阶段(细沟贡献率大于70%、片蚀贡献率小于20%)、浅沟侵蚀发育阶段和浅沟侵蚀稳定阶段(浅沟贡献率50%-70%,细沟贡献率20%-40%,片蚀贡献率小于5%)。(3)分析了土壤类型和降雨动能对坡面侵蚀形式变化的影响。土壤类型和降雨动能对坡面侵蚀形式变化具有重要影响。不同土壤类型的团聚体稳定性差异较大,随着土壤团聚体稳定性的增加,除细沟发育阶段外,其他各阶段持续时间均随着团聚体稳定性的增加而增加。随着降雨动能的增加,对细沟发育阶段及细沟稳定阶段的沟道发育起促进作用,对浅沟发育阶段的影响较为复杂,在整体上促进沟道发育。侵蚀过程中<0.002mm粒级和0.002-0.02 mm粒级富集明显。随着土壤团聚体稳定性增加,更多的<0.002 mm粒级和0.002-0.02 mm粒级以>0.05 mm粒级团聚体的形式搬运出坡面。降雨动能主要对片蚀阶段泥沙分选具有较大影响,而对其他侵蚀阶段泥沙分选影响不大。土壤类型和降雨动能均对沟宽具有影响较大,黄绵土坡面沟深最大,塿土和黑垆土坡面沟深差别不大。整个降雨过程中,降雨动能对沟深的影响较小。(4)研究了瓦背型地貌浅沟侵蚀过程。瓦背型浅沟径流率均随着累积降雨量的增加存在着先快速增加后慢速增加再趋于波动稳定的变化趋势,而产沙率则呈现先增加后平稳波动再减小的趋势。沟坡部位产沙量随着累积降雨量的增加呈现先慢速增加后快速增加至最大值再波动减小的变化规律。沟坡部位产沙贡献率先处于稳定波动变化,随后逐渐增加至最大值再减小到较小值,随后稳定波动且略有减小。沟底部位产沙量随着累积降雨量的增加呈现先快速增加后慢速增加至最大值,之后出现稳定波动再逐渐减小的变化现象。沟底部位产沙贡献率先处于稳定波动变化,随后逐渐减小至最小值再增加达到较大值,而后稳定波动且略有增加。瓦背型地貌的在整个降雨过程中沟底部位产沙贡献率均大于沟坡部位产沙贡献率。随着累积降雨量的增加,沟坡部位和沟底部位产沙贡献率共出现了三个明显拐点,根据这三个拐点可以将瓦背型地貌浅沟侵蚀过程大致分为四个阶段:沟底沟道下切阶段;沟坡快速坍塌阶段;沟坡坍塌减缓阶段;沟道稳定阶段。