黄土高原是水土流失最严重地区之一，如何准确的预测水土流失和土壤养分流失
是面临的一个艰巨的任务。以物理过程为基础的WEPP 模型可模拟侵蚀产沙的时空
分布状况，能够提供可视化图片资料。既方便人们阅读分析，又可以结合土壤养分空
间分布状况指导人们有针对性地改变特定区域的土地利用方式，以便达到减少径流和
泥沙的目的。因此，探讨和分析WEPP 模型在黄土高原的适用性具有重要的意义。
本文研究区域为神木六道沟流域的一个支流域，采用野外试验调查与室内分析相
结合的研究方法完成。在分析不同尺度养分空间分布获取基础数据和WEPP 模型运
行所需要的部分参数基础上，针对黄土高原的特殊条件下对WEPP 模型数据库建立
以及在不同尺度上的适用性进行研究，主要取得了如下结论：
（1）坡面养分空间变化 人工小区苜蓿对0-10 cm 土壤有机质、硝态氮和全氮
的影响主要表现在覆盖度大于40 %的小区。当深度在20 cm 时，植被对土壤有机质
的影响明显降低。土壤中的铵态氮和全磷含量变化不大。自然条件下长芒草坡面根系
主要分布在0-50 cm 土层，并且随深度的增加而减少，可以用指数函数来模拟。0-50
cm 的土壤养分与根长密度的关系可以用线性函数来表示。与裸地对照，长芒草覆盖
对土壤有机质、全氮、硝态氮影响非常明显，特别是对0-20 cm 土壤的有机质、全氮、
硝态氮影响显著，而对全磷和铵态氮的影响主要表现在表层。不同土地利用类型坡面
全氮、有机质、全磷、硝态氮和铵态氮含量不同，林地、灌木林地和沟道的全磷、全
氮和有机质含量要高于草地和农地。
（2）小流域范围养分空间分布 表层养分在空间均表现出强变异，特别是全氮
和铵态氮。其中有机质、全磷和铵态氮可以用高斯模型来描述，全氮和硝态氮可以用
指数模型描述。小流域内1 m 厚土壤有机碳、全氮和硝态氮主要分布在草地和灌木林
地，同时沟道所占比例也比较大。农地1 m 厚土层有机碳、全氮和硝态氮含量占总量
不大，但是其比例要比农地面积占总面积的比例大。全磷和铵态氮不同于其他养分，
黄土高原小流域土壤养分分布及WEPP 模型模拟研究
IV
主要分布在草地、灌木和沟道。
（3）坡面WEPP模型适应性分析 WEPP模型对降雨量模拟结果较好，2003-2008
年每个月份降雨平均值与模拟值变化相同只是4 月和8 月份模拟值稍高。人工小区径
流量和侵蚀量的模拟值与实测值基本吻合。自然小区模拟径流量与实测值较吻合，但
侵蚀量模拟值与实测值的差别要比人工小区大。通过纳什模型效率充分说明WEPP
模拟精度均高于平均值。配对T 检验可以看出所有的双尾显著性概率均大于显著水平
0.05，说明实测值和模拟值之间没有显著的差异。人工小区养分流失状况模拟值与实
测值比较吻合，自然小区的模拟效果较差，但是通过纳什模型效率检验得出所有小区
的不同养分流失纳什模拟效率均高于0。由以上分析得出WEPP 可以用来模拟估算黄
土高原坡面尺度的水土流失和养分流失状况。
（4）小流域WEPP 模型适应性分析 侵蚀量较大的区域多分布在海拔比较高，
植被比较稀少的区域。从侵蚀强度分布看，此模型能够较好的模拟不同土壤类型和土
地利用类型的侵蚀强度趋势分布。但是从模拟侵蚀量上看精度不够。小流域实际一年
的径流量为83 m3，其泥沙含量为0.097 t/m3，每年侵蚀泥沙为8.057 t，侵蚀强度为
0.288 t/ha·yr。但是，无论是径流量还是侵蚀量模拟值均高于实测值。小流域内通过实
地监测和室内分析得到每年流失有机质38.432kg、全氮4.014kg、全磷3.205kg、硝态
氮0.102kg、铵态氮0.716kg。流失量模拟值高于实测值。
关键词：WEPP 模型；黄土高原；土壤养分；空间变异