对三峡库区紫色土壤水分、养分迁移机制的研究是该地区土壤质量退化和农业非点源污染的重点。研究该地区的紫色土坡地水分养分的迁移规律,对于分析坡地土壤质量退化机理、保护与改善生态环境以及提高旱地农业生产力具有重要的理论价值和生产意义。本文采用室内模拟降雨实验方法,研究了产流过程中坡地水分和养分迁移的特征,得出如下主要研究结论:(1)不同前期含水量条件下对径流、溶质浓度和迁移的研究表明:紫色土土壤的初始含水量越大,产流时刻越早,径流系数越大。也就是降雨量转化为净流量越多,径流对地表土壤的冲刷强度越大,土壤侵蚀越严重,土壤侵蚀量与前期含水量呈近似抛物线变化。紫色土的磷和钾的径流量变化过程与相应径流浓度变化过程相似,存在“转折点”,转折点前溶质的流失量是递减的,转折点之后,磷和钾的流失量是逐渐增大的。这是因为在转折点出发生了细沟侵蚀,坡面的细沟侵蚀加大了磷和钾的流失量,土壤侵蚀成为养分大量流失的重要原因。(2)土壤在地下供水条件下雨强对坡地溶质迁移影响研究表明:雨强与土壤侵蚀量和养分流失量均呈现幂函数关系。83.55mm/h雨强的累积流失量是34.20mm/h雨强的累积流失量的1倍多。前期含水量愈大土壤养分随径流流失的量愈大。径流磷和钾平均含量与前期含水量呈现近似抛物线关系。含水量从5%增加到20%,径流溶质流失量增加1倍。(3)土壤在不同坡度条件下对坡面养分迁移的作用表明:在恒定降雨强度下,初始产流10min,径流量急剧增加,随后增加缓慢,趋于稳定值。随着坡度增加,水土流失程度加剧,径流溶质浓度增高,土壤侵蚀对径流溶质浓度的贡献增大。径流中养分浓度水溶性磷、钾离子和溴离子在开始产流几分钟内,径流浓度很高,随后迅速衰减。经过比较,发现采用以幂函数形式为特征的数学模型能够较好地模拟紫色土非饱和条件下径流溶质浓度变化过程也能够运用幂函数能够较好地描述径流中磷和钾的质量变化过程,但不能拟合初始阶段质量变化过程。径流钾累计流失量和径流溴累计流失量与坡度呈很好线性关系。因此,降低土壤表层养分含量,减少水土流失,是减少径流养分流失的重要途径之一。(4)土壤的施肥方式对径流量和溶质浓度的影响表明:两种施肥方式对坡面径流的产生影响不大,在不同的施肥方式条件下径流的产生和对土壤表面的作用力影响不大,对土壤表面侵蚀而影响的养分流失影响不大。无论表面喷施肥还是表层混施肥,径流溶质浓度迁移过程均呈递减过程从溶质浓度过程曲线来看,采用表面喷施方式的过程曲线与表层混施的过程曲线相似,只是浓度变化范围显然比表层混施的大。地表喷施肥料比表层混施肥料养分流失量,虽然拌施更适合幂函数拟合,但并不影响溶质浓度变化过程曲线,均呈幂函数衰减过程。地表初始溶质浓度是影响溶质流失量的关键,也是模拟径流溶质流失的重要参数。