本文采用了人工模拟降雨与分析相结合的方法,以坡耕地上大豆作物为对象,重点研究了其冠层、茎秆和叶片对降雨的截留作用,冠下土壤水分入渗特征及产流产沙和养分流失规律等,取得了以下主要结论:(1)大豆冠层对降雨的再分配作用显著。大豆为一年生作物,在其生长过程中,地上部分生物量随时间不同而变化巨大。大豆全生育期内,其叶面积指数变化在0～15之间,对消减降雨动能、保持水土起到了积极的作用。大豆茎秆流量在其全生育期内占降雨量比例的变化范围为2.76%～32.15%,平均为16.77%,约为13.72mm。冠层截留量在其生长旺盛期可达到0.87mm,全生育期内平均为0.40mm。穿透雨量所占比例较大,约占降雨量66.14%～112.72%,平均为92.31%,且行间雨量略大于株间。大豆叶面积对降雨的再分配影响明显,随叶面积增加,叶面积指数增大,其茎秆流、截留雨量增加,穿透雨相应降低。由于冠层的截留机制,使降雨以茎秆流、穿透雨等形式进入地表径流,大大消减了降雨动能,减少了击溅侵蚀。大豆覆盖下坡耕地击溅侵蚀量约为0.58kg/km2,较裸地降低了73.15%,由此说明冠层对地表土壤的保护作用。(2)随着作物的生长发育,坡面土壤入渗速率的变化趋势存在较大分异。模拟降雨试验结果表明,大豆作物植被覆盖下的坡面土壤平均入渗率较裸地明显增加。在其全生育期内,坡面降雨入渗速率较裸地提高了4.35%～71.79%,有效减少了坡面径流量。大豆对坡面入渗影响显著,随着作物叶面积指数的增加,土壤的平均入渗率也有所增加。而利用双环法测得大豆根部土壤稳定入渗速率随叶面积指数增加呈现降低的趋势。但与裸地比较,其稳定入渗速率提高了7.52%,依然体现出大豆对入渗的提高作用。(3)室外人工模拟降雨试验结果表明,大豆覆盖下的坡耕地侵蚀产流产沙量均小于裸坡。在其全生育期内,产沙量平均约为3800.55kg/hm2,径流量约为193.52m3/hm2,场降雨产沙模数约为258.25t/km2。随着大豆叶面积指数的增大,坡面侵蚀产流产沙量呈下降趋势,水土保持效益愈加显著。(4)大豆生长对坡面养分流失影响较大。其中有机质、碱解氮、速效磷流失量较裸坡高;全氮、全磷、速效钾流失量随较小但是波动较大。侵蚀泥沙各养分含量均随大豆的生长发育呈现下降趋势,说明大豆减少坡面侵蚀产沙的同时也相应减少了泥沙养分的含量。而大豆根系的固氮作用,使可溶性氮离子含量增加,对径流中氮含量有一定影响,使径流中氮素浓度产生波动,呈现不规律变化。(5)总结估算出大豆作物覆盖因子值。参考USLE中C值估算方法,将野外模拟降雨大豆田、裸坡侵蚀产沙量经计算得出种植单一大豆作物坡耕地的作物年C值为0.51,说明大豆作物的水土保持作用较为显著。经对大豆叶面积指数与C值回归分析得知两者具有较高的相关性,因此得出大豆作物C值与叶面积指数的模型,用以描述大豆作物防止坡面土壤侵蚀。