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黄土高原位于我国西北内陆地区，总面积640000km2，约占全国陆地总面积的6.7％。作为中华文明的发源地之一，自古以来黄土高原就维系着数以万计民众的生活供给。该区域生态环境状况一直以来备受政策制定者和科学家的关注。近些年，通过退耕还林还草等一系列治理措施，黄土高原生态状况逐渐好转，但该区域整体生态环境状况依然脆弱。 小流域是黄土高原综合治理的基本单元，在此基础上进行土壤水分过程的研究对于整个黄土高原水土保持和生态恢复具有直接指导意义。土壤水分是黄土高原生态恢复和植被建设的关键因素，同时它对土壤侵蚀、径流形成、物质运移等一系列土壤水分过程均有影响。土壤饱和导水率与降雨入渗能力密切相关，它是影响土壤水文过程的重要参数。因此，充分认识小流域土壤水分与饱和导水率的时空变化特征对于模拟土壤水分过程具有重要的科学意义和实际应用价值。 考虑到黄土高原干旱少雨的气候特点，基于土壤水分和饱和导水率时空变异的科学研究，通过对小流域土壤水分、土壤容重和饱和导水率在月际尺度上的连续观测。利用经典统计学、地统计学等方法对黄土高原表层土壤水力性质时空变化特征进行探宄，并对土壤储水量的时间稳定性以及黄土高原典型植被下的土壤水分时空变异特征进行分析。主要研究成果包括以下几个方面: (1)在小流域内通过连续采集表层未扰动土壤，揭示了表层0-5cm土壤容重和饱和导水率的时空变化特征以及主要控制因素。表层土壤容重比饱和导水率的变化范围、幅度均较小，且呈正态分布，变异程度为弱变异，饱和导水率呈偏态分布，变异程度中等，两者均呈中等程度空间依赖性。土壤质地是影响容重和饱和导水率相关性的重要因子。容重和饱和导水率在月际尺度上的变异主要受太阳辐射、降水量、蒸散速率、植物生长、生物扰动等因素共同作用。指数模型可以较好的模拟容重和饱和导水率的空间分布。 (2)小流域内0-1.5m深度，土壤储水量与降水量显著正相关，随深度的增加，降水对深层土壤水分的补给存在一定滞后性。土壤储水量的空间变异强度随深度呈增大趋势，而时间变异强度随土层深度增加表现为降低趋势。 (3)小流域0-5m土壤剖面内储水量存在时间稳定性。基于传统的代表性样点寻求方法，结合时间稳定性指标(ITS)和平均偏移误差绝对值(MABE)两个指标，发现小流域尺度的代表性样点可以准确反映小流域储水量平均状况。在此基础上，利用代表性样点评估了年际尺度5m剖面土壤储水量的平衡深度区间为3.4至3.7m。 (4)指数模型可以较好的反映不同土层土壤储水量、相对差分标准差(SDRD)以及平均绝对偏移误差(MABE)的空间分布。土壤储水量总体呈明显的西低东高态势，而随深度增加，3-5 m区间土壤储水量以“水库”形式分布于小流域内，而SDRD和MABE的空间分布表明，小流域4-5m深度的大部分样点为时间稳定性点（SDRD和MABE小于5％）。 (5)在立地条件基本一致的情况下，同种植被类型下土壤含水量在0-5m深度的垂向变化趋势具有较高一致性，而不同植被类型下（杏树、杨树、沙蒿、柠条），上层土壤含水量(0-40 cm)变异较大，下部(40-500 cm)变异较弱，杏树地土壤含水量的变化趋势最稳定，杨树地和沙蒿地次之，柠条地最为剧烈。