黄土丘陵沟壑区地形破碎,植被覆盖率低,暴雨频发,土壤抗蚀性差,水土流失问题十分严重。在干旱半干旱地区,植被恢复与建设受到水分条件制约,水土保持效果难以达到理想状态。如何在水资源承载力范围内合理配置植被格局尤为紧迫。针对黄土高原水土流失严重等问题,覆被格局的优化应从其减水减沙效益出发,研究不同覆被格局的土壤侵蚀效应,同时,构建指标体系表征不同覆被格局的土壤侵蚀效应,为科学合理配置覆被格局提供理论支持。本文较为系统的研究了不同覆被类型下土壤理化性质、入渗性能和抗冲性的差异,研究了植被恢复和结皮发育形成的坡面土壤空间异质性;结合坡面不同覆被格局和坡面土壤空间异质性,通过野外放水模拟冲刷实验,讨论了不同覆被格局的产流产沙特性;针对坡面覆被格局的定性描述较为单一,难以表征坡面覆被格局的复杂特征,讨论了利用不同格局指数表征坡面覆被格局的条件和推荐指数;最后,讨论了利用格局指数表征覆被格局土壤侵蚀的有效性。主要结论如下:(1)在黄土丘陵沟壑区,植被恢复和演替过程中,坡面土壤由于立地条件不同会产生空间异质性。随着植被恢复和结皮发育,土壤有机质和水稳性团聚体显著增加,土壤容重显著减小。随着植被恢复土壤入渗性能和抗冲性增加,随着结皮发育土壤入渗性能减小,抗冲性增强。土壤有机质和水稳性团聚体增加均与土壤抗冲性呈正相关;土壤容重和土壤抗冲性呈负相关。铁杆蒿群落冠层下土壤和结皮发育的土壤的抗冲性分别为裸地的3.22倍和1.56倍。铁杆蒿群落下土壤和结皮发育的土壤的入渗性能分别为裸地的1.21倍和84.1%。(2)坡面不同覆被格局均有较好的减水减沙效益,其减水减沙效益的强弱与覆被面积直接相关,植被覆盖度越大,减水减沙效果越好。与全裸格局小区相比,坡上聚集、坡中聚集、坡下聚集和全坡聚集格局的减沙效益分别为43.75%、50.51%、48.84%、71.04%。消除不同覆被格局要素面积不同的影响,仅考虑覆被格局的影响,相对的坡中聚集的减水减沙效益最大。在不同侵蚀营力条件下,不同覆被格局的表现并不完全一致;且随着侵蚀营力增大,产沙量也随之增大,但侵蚀营力进一步增大后,其产沙量可能并不会随之增大。(3)本文通过统计学的因子分析降维思想,对18种格局指数进行分类,讨论其表征覆被格局的有效应。当斑块占比发生显著改变时,PLAND、CIRCLE-MN、CLUMPY、SPLIT、NLSI五个指标相互独立性较高,信息冗余小,能够全面描述格局信息;当斑块占比相近时,PLAND、CLUMPY、NLSI、FRAC MN、MESH五个指数能够全面描述格局信息。综合来看,在进行格局分析时,PLAND、CIRCLE-MN、CLUMPY、SPLIT、NLSI、CLUMPY 和 MESH 指标可以比较全面的表征格局信息,而冗余信息相对较小。(4)在分析格局指数是否能够反映土壤侵蚀过程时,在“源”、“汇”两类景观类型,格局指数与土壤侵蚀状况表征变量的相关系数符号相反。用覆被格局指数指数解释不同覆被格局的土壤侵蚀差异时,在类型水平上有一定的有效性。景观类型聚集指数(MESH)与分割指数(SPLIT)比其它指数在指示景观格局的侵蚀产沙效应时更有效。尽管格局指数在类型水平上具有一定的有效性,但受制于土壤侵蚀的复杂性和格局指数的局限性,用格局指数预测土壤侵蚀仍存在不确定性。覆被格局在一定时间段内相对稳定,但侵蚀动力变化却比较大,土壤侵蚀具有临界性,如何进一步将侵蚀动力因子引入,才能更好解释土壤侵蚀过程。