土地利用方式對區域的地表徑流、滲漏和蒸發蒸騰產生影響，進而影響土壤深層水分的動態變化。土壤水分速測儀測量出表層土壤含水量數據，這些數據用來預測深層土壤含水量，及早發現土壤水分變化狀況以采取措施補救，對改善田間管理、生態環境的修復與重建具有重要指導作用。

             研究進展土壤水分垂直變化規律土壤水分是生態系統重要的影響因子，決定著土壤的演化和土地生產力，制約著植被的形成和發展。土壤水分垂直空間分布和動態變化的研究有利于田間土壤水分的管理和利用，在以往的研究中，對土壤水分垂直分布規律和變化的狀況有較深入的認識。不同種植模式土壤水分垂直分布規律的研究有:孔祥旋等(2000)根據土壤物理性質測定和水分定位觀測結果，結合當地氣候、作物生育特點，得出黃泛平原粗砂潮土農土壤水分垂直變化特點:含水量自上而下漸增，將土壤水分垂直性分布劃分為速變層(0一40cm)、活躍層(40一100cm)和穩定層(100cm以下);陳海濱等(2003)對黃土高原溝壑區南緣的油松、刺槐人工林及荒坡的土壤水分動態的研究分油松、刺槐林林地和荒坡土壤水分的垂直動態有著不同的特點，認為林地土壤水分的垂直變化可以分為:土壤水分微弱利用層、土壤水分利用層、土壤水分調節層和土壤水分微調節層。荒坡土壤水分的垂直變化可分為:速變層、活躍層、次活躍層和相對穩定層;崔靈周等(2001)利用定位觀測數據，對四川中部丘陵地區不同種植模式下旱地土壤水分變化規律進行了初步研究。結果表明，各種種植模式土壤水分的垂直變化具有明顯差別。

            垂直梯度變化表現為增長，并劃分出速變層(ocm一20em)和弱變層(20em一50cm)2個差異明顯的土壤水分垂直變化層;對青海省旱地土壤水分動態變化規律分析發現，大氣降雨對裸地土壤水分的影響十分明顯，水平和垂直土壤水分梯度均明顯大于草地和作物地;有人研究研究渾善達克沙地不同植被下的土壤水分狀況，得出渾善達克沙地的中東段陽坡近裸的流動風沙土10cm一10cm土層整個生長季節內平均含水量較低、波動也比較大，而10cm以下則基本穩定在3%左右，尤其是深層;在研究草地土壤水分動態時發現土壤水分含量與植物耗水關系密切;而研究了林地兩次測定的0一30cm的土壤水分，結果發現土壤水分與樹木的根系分布無關，而與坡度和相對海拔密切相關。不同降雨情況下土壤水分垂直分布規律的研究有:8年長期坡耕地土壤水分研究表明，坡耕地土壤水分的垂直變化規律主要有以下特征:在干旱季節，10cm一200cm土層水分上下差異不明顯，土壤濕度剖面比較均一，幾乎無水分梯度變化;在豐水年雨季后，土壤濕度變化一致;等根據連續兩年土壤水分是一個重要的環境因子，土壤水分含量隨時空的分布和動態變化不僅影響土壤物理性質，制約著土壤中養分的溶解、轉移和微生物的活動，還是構成土壤肥力的一個重要因素。因此，研究土壤水分的分布和變化規律，無論在理論上還是生產上都有著重要意義。土壤是一個時空變異的連續體，貯存于土壤中的土壤水分因受降水、植被、入滲、蒸發等因素的制約，也存在空間的分布、聯系、變化的不同，即在一定時間范圍內，不同時刻的土壤水分之間存在變化、聯系、互相影響的關系，稱之為土壤水分的空間變異性。國內外許多土壤科學工作者從事土壤水分空間變異性規律方面的研究表明，土壤水分在空間上并不是獨立的，不屬于純隨機變量。如果空間上某個點在某一時間的含水量很高，那么它就有很大的可能在另一個時刻保持著很高的含水量，即在一定范圍內存在空間上的相關性。

               在一個試驗地中對不同土壤水分測點所測得的土壤含水量，大者仍大，小者仍小，這就是土壤水分的時空相關性。土壤水分相關性的研究，特別是對其量化過程的研究，對提高農田水肥利用效率、改善田間管理、生態環境的修復與重建等具有重要意義。通過土壤水分的空間相關性，來發現和解釋土壤科學中土壤水分更深層次發展，同時考慮植被因素，可以避免以前主觀片面地把土壤水分分開的研究，有利于我們進一步了解土壤水分時空分布變化規律，豐富土壤水分時空分布理論，揭示研究區域內更多的土壤水分規律，特別對土壤水分的預測具有重要指導意義。土壤水分的預測是土地持續利用、水資源規劃與管理、節水農業技術研究的基礎，歷來受到土壤學家、農學家和水文學家們的重視。在農業上，準確掌握土壤不同層次水分狀，對水資源的調配管理、灌溉安排、水分滲漏及化學物質遷移和監測、干旱評估、測產估產都很關鍵。土壤水分狀況的年際變化，事實上關系到農業可持續發展問題，土壤水分的長期動態研究應該引起足夠的重視。土壤水分的變化不僅與降水、蒸發、日照時數等氣象因子有關，還與土壤類型、土壤質地、作物覆蓋程度等多種因素有關。因此，將土壤水分相關性研究與區域環境、田間管理措施相結合，摸清土壤水分相關性及產生的原因，在土壤水分時空相關性的基礎上，建立相同條件下不同土壤水分模擬模型，有利于探索全面的、高精度和實用性的土壤水分預測模型，可以更好地預測土壤水分，有利于更加合理地利用我們有限的土地資源和水資源。紅壤丘陵是我國紅壤區主要地貌景觀之一，受東南季風影響，氣候溫暖，雨量豐沛，水熱資源豐富，但時空分布極不均勻，肥土壤水分垂直方向相關性研究和動態預報土壤水分的定點觀測數據，對黃土丘陵區不同土地利用類型及其結構與土壤水分的時空關系進行了分析。

              結果表明:在欠水年，土地利用間土壤水分的差異顯著，而在豐水年，土地利用間土壤水分的差異不顯著。并且表明土壤水分年內季節變化呈現出三峰三谷，垂直梯度變化可歸納為增長型、降低型和波動型用傳統的水分監測方法采樣速度慢、樣點稀疏且耗費大量的人力、物力和財力，最主要的缺陷是難以同時在大面積范圍內進行監測，且存在著時間上的滯后性，不能達到實時監測的目的。遙感技術應用于土壤水分研究今年來得到了蓬勃發展。他對傳統的研究方法起到了很大的補充作用。以遙感技術進行土壤水分測定和預報的方法，也為解決大范圍土壤濕度的實時監測提供了更為快捷的途徑。在對土壤水分剖面形態(相應地就有土壤介電常數剖面)分類的基礎上，直接根據多個波長的微波的不同反射，反推了土壤剖面含水量，深度可達50一100cm，誤差小于0。04創cm3;陳懷亮等 (1999)用遙感資料估算深層土壤水分，表明用遙感得到的表層土壤水分去估算深層土壤水分，一般越往深層，誤差越大。遙感手段不容易測出土壤水分垂直變化規律，估算深層土壤水分的深度以不超過 100cm為宜。這種方法的困難之處主要是水分和溫度剖面不獨立，而它們對微波反射都有影響，微波反射是土壤含水量和溫度剖面的函數，而且影響反射的土層深度與微波波長有關。

              數據同化法在土壤水分運動模型中引入數據同化技術，把測量己知的表層含水量數據包含(同化)到水分模型中，其預測結果比單純的模型更準確。在土壤水分研究中主要應用二種數據同化技術，一是直接更新，直接用觀測值替代模型中的狀態變量(即含水量)。二是卡爾曼濾波，將一個線性函數加到模型的控制方程中，使模型的預測狀態逐漸向觀測結果靠近，它是基于模型預測值和觀測值協方差的相對大小，對系統狀態(含水量)提供一個統計意義上的優化更新。數據同化技術是從氣象預報領域借用到土壤水分研究中的，近年得到了一些研究者的重視，其中以walker的工作較為系統。有人在澳大利亞新南威爾士，用達西定律建立了簡單的田間水分模型，用實測的表層土壤水分數據分別以1、5、10、20d為間隔對模型進行數據同化。

               結果表明，數據同化之后的結果并沒有預期的那樣好，其作用只相當于更正了不準確的初始含水量，但在土壤干濕交替階段數據同化效果明顯。美國的等根據表層土壤對水分的吸收建立模型估計土壤含水量。該模型以表層土壤水分含量作為輸人數據，此實驗與南部大平原水分實驗是同時進行的，并把模擬的數據與利用TDR系統在同時間段內的測量數據進行比較，模型每天模擬土壤表層1.0cm一5.6m的土壤水分數據并被實測數據替換，強迫實測數據作為模型的輸入數據的過程叫插入數據同化，然后再利用同化前后的研究垂直方向土壤水分的相關性是深入研究土壤水分時空分布的需要，并且土壤水分相關性與水分預測模型結合，有利于更加準確的模擬預測土壤深層含水量。