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由于成土过程、土壤侵蚀以及人类活动等因素的影响，黄土高原地区常常会有碎石(直径＞2mm并＜76mm的颗粒)覆盖表土和土壤中夹杂砾石层的现象。碎石的出现不仅是土壤退化的标志，还会改变土壤的某些物理和化学性质，进而影响地表水文过程、土壤水分运动及有效性。由于含碎石土壤取样的困难以及土壤中碎石分布的非均匀性，大部分研究将土壤概化成质地和颗粒组成均一的介质，导致对含碎石土壤中发生的水土过程的了解依然相当有限。论文研究选择地处黄土高原水蚀风蚀交错带的六道沟小流域(北纬38°46-38°51′，东经110°21′-110°23′)，在室内模拟实验和野外定位观测的基础上，对流域典型地段碎石分布、含碎石土壤中的水分运动及有效性进行了模拟和田间研究，取得以下主要结论：
1、坡顶、沟谷谷底和沟谷边缘是流域内碎石集中分布的地段。流域碎石空间分布是侵蚀和地形综合作用的结果。碎石盖度和尺寸与坡度之间存在临界关系，在临界坡度之下，碎石盖度和尺寸随坡度的增加而减小，超过临界坡度盖度和尺寸随坡度的增加而增大。沟谷地段的表土碎石盖度和尺寸呈周期性的单峰分布。
2、碎石对入渗的影响与碎石类型有关。对于形状规则的硬质碎石来说，碎石对入渗的影响存在临界效应。对于形状不规则、质地较软且具吸水性的碎石来说，入渗随碎石质量含量(0-50％间)的增加而降低，土壤饱和水力传导度与碎石质量含量之间也有类似的关系。在土壤总水分相等的条件下，碎石能够降低土壤蒸发深度。
3、坡面土壤水分状况和动态变化与土壤中砾石层的位置以及根系吸水有关。对不同下垫面的土壤水分动态变化分析发现，不具砾石层的土壤水分条件最差，尤其是表层和深层的土壤水分含量；裸地以及具砾石层的土壤水分条件好于不具碎石的土壤。撂荒坡地上部及中下部土壤水分沿深度呈“S”型分布，中上部和底部土壤水分则呈倒“S”型变化。碎石对表层土壤水分的时空变化几乎没有影响。
4、模拟小区中含碎石的土壤层水分较为活跃，不含碎石的土壤层水分相对稳定。含碎石的土壤层平均水分含量要低于不含碎石的土壤层，尤其是在降雨量相对集中的8月最为明显。碎石质量含量在20％以下，土壤水分储量有增加的趋势，超过此含量土壤水分储量反而降低。由于增加的土壤水分储量只占到该期间降雨量的很小一部分，不同碎石处理土壤中柠条的耗水量与碎石含量之间没有明显的关系。
5、柠条土壤水分有效性试验结果表明，碎石含量为30％的土壤，水分有效性可以分为三个区域：土壤水分在25-700％田间持水量之间变化，土壤水分有效性基本不变：低于25％田间持水量，土壤水分有效性明显下降；土壤水分在70％田间持水量以上，柠条蒸腾速率明显增加。
六道沟小流域碎石集中分布是侵蚀、地形及人类活动因素叠加的结果。增加植被覆盖尤其是坡顶植被，减少机具和畜类对土壤的踩踏，停止陡坡耕作是减少碎石分布和土壤退化的有效措施；在植被建造中，应综合考虑碎石对入渗和蒸发的影响，当土壤中碎石质量含量在20％之下时，不去除土壤中的碎石反而有利于增加土壤水分，促进植被生长和恢复；此外，当含碎石土壤水分含量在25-70％田间持水量之间变化时，其对柠条具有同样的有效性，因而此时不必进行人工灌溉，以节约和合理利用当地水土资源。