黄土高原地区水上流失问题严重,在该区域开展水土养分随地表径流迁移模拟研究对指导和改善当地生态环境具有重要的现实意义。本文基于野外人工模拟降雨试验,研究了降雨条件下黄土坡面坡长、植被类型和植被生长阶段对水土养分流失特征及坡面水流动力学特征的影响,同时建立混合层深度与坡长和植被因子之间的关系,揭示坡地不同控制措施对坡面水土养分流失过程的影响机制,为黄土高原水土保持研究提供依据。主要得到以下结论:(1)降雨条件下,坡面产流时间随坡长的增加呈幂函数减少趋势;坡面径流量随坡长增大而增大,但单位面积径流率则逐渐减小;当坡长由5m增加到10m、15m、20m时,坡面产沙总量分别是5m的2.06倍、3.53倍、4.61倍。相同坡长条件下径流养分流失量表现为:铵态氮>硝态氮>水溶性磷;随着坡长增加,坡地单位面积径流铵态氮和水溶性磷流失量增加;当坡长由5m增加到20m时,泥沙中铵态氮流失量增加了 2.9～4.7倍,硝态氮增加了 3.6～8倍,磷流失量增加1.47～3.35倍。坡面平均流速随坡长增加呈线性增长趋势;径流深随坡长增加呈幂函数增加趋势;坡长越长,坡面水流剪切力越大,坡面侵蚀越严重;水流阻力系数随坡长增加呈幂函数降低趋势;当坡长由10m增加到15m时,坡面流态逐渐由缓流变为急流。(2)植被不同生育期的地表径流量、径流养分浓度、养分流失量都随着植被生育期的延续而降低,其中成熟期累积径流量较幼苗期降低13.7%～86.3%,铵态氮流失总量降低62.5%～94%,水溶性磷流失总量降低69.5%～94.1%。植被类型不同,坡面径流过程差异明显,7月份毛苕子和小冠花的径流率和坡面产沙量最小,豆子、红三叶最大,其中累积径流量约为毛苕子的2.89倍;小冠花对坡面养分的保持效果最佳,其他植被的铵态氮流失量约为小冠花的1.39～5.94倍,磷流失量为小冠花的2.21～7.58倍。成熟期豆子处理的累积径流量、铵态氮流失量和水溶性磷流失量均最大,其中累积径流量约为小冠花的6.79倍。随着各类植被地上、地下生物量的增加,坡地单位面积产流量、养分流失量均逐渐降低,指数函数能够较好地反映地上、地下生物量与径流铵态氮、水溶性磷养分流失总量之间的关系(R2>0.7)。(3)有效混合深度和等效混合深度均随坡长的增加呈幂函数增加趋势,但随着植被地下生物量的增加呈指数函数减小趋势;有效混合深度模型在模拟吸附性较强的水溶性磷土壤初始含水量、植被地下生物量之间函数关系;有效混合深度模型在模拟吸附性较强的水溶性磷随径流流失过程时拟合效果较好(R2>0.95),而对铵态氮拟合效果还有待提高;等效混合深度模型能够很好的拟合铵态氮和磷的变化过程(R2>0.94)。