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针对当前土壤物理参数研究的尺度问题，通过野外采样和室内分析相结合的方法研究了坡面，小流域以及区域三个不同尺度下土壤水分，土壤颗粒组成，饱和导水率及水分特征曲线等参数，并分析了不同尺度下各个参数的变异特征，及对各尺度下同一参数进行了比较研究。取得了以下主要结论：
(1)苜蓿地和林地土壤水分含量的季节变化较农田和荒草地更为剧烈；在水分消耗期，补偿期，稳定期剖面土壤水分含量均为：农田＞荒草地＞林地＞苜蓿地；表层土壤水分含量是符合正态分布的随机变量，线性有基台模型适用于描述其分布特征。小流域农坡地和草坡地土壤水分含量自坡上向下均呈波浪状递增趋势；区域含水量的研究发现，内蒙采样点土壤剖面含水量除了在距表层50 cm处小于陕西采样点外，其余土层的含水量均大于陕西采样点，两个区域采样点土壤剖面水分变异均属于中等变异。
(2)小流域土壤颗粒0.005～0.001 mm，0.01～0.005 mm和1～0.25 mm粒径属于高变异的项目。＜0.001 mm和0.25～0.005 mm粒径属于低变异项目。在全步长变化域内，0.005～0.01 mm，0.25～0.05 mm和0.25～1 mm粒径均以线性模型最佳，空间相关距离均为3.48 m。＜0.001 mm粒径的C0/(C0+C)值为50％；区域土壤颗粒0.005～0.001mm和1～0.25 mm粒径属于高变异项目，＜0.001 mm粒径的变异系数为0.46，是中等变异项目。0.001～0.005 mm粒径以指数函数模型为最佳，其决定系数最小，为0.459，其余粒径的空间变异均以球状模型最佳，决定系数均较大。各粒径的C0/(C0+C)值均大于50％，0.25～1 mm粒径的空间相关距离较大为8.41m，其它粒径空间变异的相关距离较小。
(3)坡地四种土地利用方式下土壤饱和导水率均是表层最大，随土层深度的加深呈逐渐减小的趋势，剖面土壤饱和导水率的均值大小依次为林地＞苜蓿地＞荒草地＞农田。坡地表层土壤饱和导水率变异系数为0.37，为中等变异；小流域饱和导水率的值介于9.13×10-4 cm/s～0.174×10-4 cm/s之间，均值为1.57×10- 4cm/s，变异系数为0.95，为强变异，土壤饱和导水率存在明显的块金效应，并且随滞后距离的增加半方差变大。区域土壤饱和导水率最大值为10.612×10-4 cm/s，最小值为0.019×10-4 cm/s，均值为1.164 ×10 -4cm/s，符合正态分布的随机变量，指数模型适用于描述研究农牧交错带区域土壤表层饱和导水率各向同性的分布特征。
(4)坡地4种土地利用方式下土壤剖面饱和导水率与土壤含水量之间的相关性依土壤水分条件而异：水分补偿期，剖面土壤饱和导水率与土壤含水量分别在滞后其空间距离0～40 cm和0～50 cm土层内呈显著正相关；水分稳定期，两者的相互正相关范围均在滞后空间距离0～60 cm土层内；土壤水分消耗期，农田和荒草地饱和导水率与水分含量呈正相关，影响范围分别在滞后其空间位置0～60 cm和0～80 cm土层内，林地和苜蓿地则呈负相关，相互影响范围均在滞后其空间范围0～60 cm土层内。饱和导水率和水分含量从坡顶到坡脚均呈现波浪式变化，饱和导水率大的采样点土壤水分含量低，反之则高。
(5)小流域土样分属于粉砂粘壤土、粘壤土、粉砂壤土、壤土、砂质粘壤土、砂壤土、壤质砂土，砂土质地。土壤颗粒分形维数均值为2.931。不同质地拟合的分形维数大小顺序为：D砂土＞D壤质砂土＞D砂质壤土＞D砂质粘壤土＞D壤土＞D粉砂壤土＞D粘壤土＞D粉砂质粘壤上。土壤颗粒含量与分形维数的分布存在明显的相近值聚集现象，土壤颗粒分形维数与土壤中各粒级的重量分布均显著负相关；农牧交错带区域土样分属10类土壤质地，土壤颗粒分形维数值较为分散，均值为2.893，土壤分形维数与各粒径均负相关，相关系数均比小流域弱。拟合的分形维数由大到小依次为：D砂土＞D壤质砂土＞D砂壤土＞D砂质粘壤土＞D壤土＞D粉砂壤土＞D粘壤土＞D粉砂质粘壤土＞D粘土＞D粉砂质粘土。
(6)小流域土壤颗粒组成模型拟合中，Fredlund模型拟合效果最差，三参数的Skaggs(S3P)总体拟合效果最佳；对于8种质地的土壤，S1P模型，Weibull模型和Skaggs(S3P)三个模型的拟合效果都比较理想，拟合效果最差的Fredlund模型，对粉砂质粘壤土的拟合效果最差；区域土壤颗粒模型拟合中，同样三参数的Fredlund模型拟合效果最差，而三个参数的Skaggs(S3P)模型，一参数的Skaggs(S1P)模型和二参数的Weibull模型拟合效果相对较好。
(7)van Genuchten模型对小流域粘质土壤水分特征曲线的拟合效果要好于轻、中壤土壤。相同水吸力条件下，Van Genuchten模型对各质地土壤水分特征曲线的拟合值与实测值基本吻合，并可准确预测土壤进气吸力这一重要参数，且模型中参数θr和θs随土壤粘粒含量增加呈增加趋势。区域土壤质地粘粒含量愈多，在同一土壤吸力条件下其土壤含水率愈大，其反映在土壤水分特征曲线坡度上，表现为粘质土壤的曲线比砂质土壤的曲线变化较为平缓。