土地利用方式对区域的地表径流、渗漏和蒸发蒸腾产生影响，进而影响土壤深层水分的动态变化。土壤水分速测仪测量出表层土壤含水量数据，这些数据用来预测深层土壤含水量，及早发现土壤水分变化状况以采取措施补救，对改善田间管理、生态环境的修复与重建具有重要指导作用。

             研究进展土壤水分垂直变化规律土壤水分是生态系统重要的影响因子，决定着土壤的演化和土地生产力，制约着植被的形成和发展。土壤水分垂直空间分布和动态变化的研究有利于田间土壤水分的管理和利用，在以往的研究中，对土壤水分垂直分布规律和变化的状况有较深入的认识。不同种植模式土壤水分垂直分布规律的研究有:孔祥旋等(2000)根据土壤物理性质测定和水分定位观测结果，结合当地气候、作物生育特点，得出黄泛平原粗砂潮土农土壤水分垂直变化特点:含水量自上而下渐增，将土壤水分垂直性分布划分为速变层(0一40cm)、活跃层(40一100cm)和稳定层(100cm以下);陈海滨等(2003)对黄土高原沟壑区南缘的油松、刺槐人工林及荒坡的土壤水分动态的研究分油松、刺槐林林地和荒坡土壤水分的垂直动态有着不同的特点，认为林地土壤水分的垂直变化可以分为:土壤水分微弱利用层、土壤水分利用层、土壤水分调节层和土壤水分微调节层。荒坡土壤水分的垂直变化可分为:速变层、活跃层、次活跃层和相对稳定层;崔灵周等(2001)利用定位观测数据，对四川中部丘陵地区不同种植模式下旱地土壤水分变化规律进行了初步研究。结果表明，各种种植模式土壤水分的垂直变化具有明显差别。

            垂直梯度变化表现为增长，并划分出速变层(ocm一20em)和弱变层(20em一50cm)2个差异明显的土壤水分垂直变化层;对青海省旱地土壤水分动态变化规律分析发现，大气降雨对裸地土壤水分的影响十分明显，水平和垂直土壤水分梯度均明显大于草地和作物地;有人研究研究浑善达克沙地不同植被下的土壤水分状况，得出浑善达克沙地的中东段阳坡近裸的流动风沙土10cm一10cm土层整个生长季节内平均含水量较低、波动也比较大，而10cm以下则基本稳定在3%左右，尤其是深层;在研究草地土壤水分动态时发现土壤水分含量与植物耗水关系密切;而研究了林地两次测定的0一30cm的土壤水分，结果发现土壤水分与树木的根系分布无关，而与坡度和相对海拔密切相关。不同降雨情况下土壤水分垂直分布规律的研究有:8年长期坡耕地土壤水分研究表明，坡耕地土壤水分的垂直变化规律主要有以下特征:在干旱季节，10cm一200cm土层水分上下差异不明显，土壤湿度剖面比较均一，几乎无水分梯度变化;在丰水年雨季后，土壤湿度变化一致;等根据连续两年土壤水分是一个重要的环境因子，土壤水分含量随时空的分布和动态变化不仅影响土壤物理性质，制约着土壤中养分的溶解、转移和微生物的活动，还是构成土壤肥力的一个重要因素。因此，研究土壤水分的分布和变化规律，无论在理论上还是生产上都有着重要意义。土壤是一个时空变异的连续体，贮存于土壤中的土壤水分因受降水、植被、入渗、蒸发等因素的制约，也存在空间的分布、联系、变化的不同，即在一定时间范围内，不同时刻的土壤水分之间存在变化、联系、互相影响的关系，称之为土壤水分的空间变异性。国内外许多土壤科学工作者从事土壤水分空间变异性规律方面的研究表明，土壤水分在空间上并不是独立的，不属于纯随机变量。如果空间上某个点在某一时间的含水量很高，那么它就有很大的可能在另一个时刻保持着很高的含水量，即在一定范围内存在空间上的相关性。

               在一个试验地中对不同土壤水分测点所测得的土壤含水量，大者仍大，小者仍小，这就是土壤水分的时空相关性。土壤水分相关性的研究，特别是对其量化过程的研究，对提高农田水肥利用效率、改善田间管理、生态环境的修复与重建等具有重要意义。通过土壤水分的空间相关性，来发现和解释土壤科学中土壤水分更深层次发展，同时考虑植被因素，可以避免以前主观片面地把土壤水分分开的研究，有利于我们进一步了解土壤水分时空分布变化规律，丰富土壤水分时空分布理论，揭示研究区域内更多的土壤水分规律，特别对土壤水分的预测具有重要指导意义。土壤水分的预测是土地持续利用、水资源规划与管理、节水农业技术研究的基础，历来受到土壤学家、农学家和水文学家们的重视。在农业上，准确掌握土壤不同层次水分状，对水资源的调配管理、灌溉安排、水分渗漏及化学物质迁移和监测、干旱评估、测产估产都很关键。土壤水分状况的年际变化，事实上关系到农业可持续发展问题，土壤水分的长期动态研究应该引起足够的重视。土壤水分的变化不仅与降水、蒸发、日照时数等气象因子有关，还与土壤类型、土壤质地、作物覆盖程度等多种因素有关。因此，将土壤水分相关性研究与区域环境、田间管理措施相结合，摸清土壤水分相关性及产生的原因，在土壤水分时空相关性的基础上，建立相同条件下不同土壤水分模拟模型，有利于探索全面的、高精度和实用性的土壤水分预测模型，可以更好地预测土壤水分，有利于更加合理地利用我们有限的土地资源和水资源。红壤丘陵是我国红壤区主要地貌景观之一，受东南季风影响，气候温暖，雨量丰沛，水热资源丰富，但时空分布极不均匀，肥土壤水分垂直方向相关性研究和动态预报土壤水分的定点观测数据，对黄土丘陵区不同土地利用类型及其结构与土壤水分的时空关系进行了分析。

              结果表明:在欠水年，土地利用间土壤水分的差异显著，而在丰水年，土地利用间土壤水分的差异不显著。并且表明土壤水分年内季节变化呈现出三峰三谷，垂直梯度变化可归纳为增长型、降低型和波动型用传统的水分监测方法采样速度慢、样点稀疏且耗费大量的人力、物力和财力，最主要的缺陷是难以同时在大面积范围内进行监测，且存在着时间上的滞后性，不能达到实时监测的目的。遥感技术应用于土壤水分研究今年来得到了蓬勃发展。他对传统的研究方法起到了很大的补充作用。以遥感技术进行土壤水分测定和预报的方法，也为解决大范围土壤湿度的实时监测提供了更为快捷的途径。在对土壤水分剖面形态(相应地就有土壤介电常数剖面)分类的基础上，直接根据多个波长的微波的不同反射，反推了土壤剖面含水量，深度可达50一100cm，误差小于0。04创cm3;陈怀亮等 (1999)用遥感资料估算深层土壤水分，表明用遥感得到的表层土壤水分去估算深层土壤水分，一般越往深层，误差越大。遥感手段不容易测出土壤水分垂直变化规律，估算深层土壤水分的深度以不超过 100cm为宜。这种方法的困难之处主要是水分和温度剖面不独立，而它们对微波反射都有影响，微波反射是土壤含水量和温度剖面的函数，而且影响反射的土层深度与微波波长有关。

              数据同化法在土壤水分运动模型中引入数据同化技术，把测量己知的表层含水量数据包含(同化)到水分模型中，其预测结果比单纯的模型更准确。在土壤水分研究中主要应用二种数据同化技术，一是直接更新，直接用观测值替代模型中的状态变量(即含水量)。二是卡尔曼滤波，将一个线性函数加到模型的控制方程中，使模型的预测状态逐渐向观测结果靠近，它是基于模型预测值和观测值协方差的相对大小，对系统状态(含水量)提供一个统计意义上的优化更新。数据同化技术是从气象预报领域借用到土壤水分研究中的，近年得到了一些研究者的重视，其中以walker的工作较为系统。有人在澳大利亚新南威尔士，用达西定律建立了简单的田间水分模型，用实测的表层土壤水分数据分别以1、5、10、20d为间隔对模型进行数据同化。

               结果表明，数据同化之后的结果并没有预期的那样好，其作用只相当于更正了不准确的初始含水量，但在土壤干湿交替阶段数据同化效果明显。美国的等根据表层土壤对水分的吸收建立模型估计土壤含水量。该模型以表层土壤水分含量作为输人数据，此实验与南部大平原水分实验是同时进行的，并把模拟的数据与利用TDR系统在同时间段内的测量数据进行比较，模型每天模拟土壤表层1.0cm一5.6m的土壤水分数据并被实测数据替换，强迫实测数据作为模型的输入数据的过程叫插入数据同化，然后再利用同化前后的研究垂直方向土壤水分的相关性是深入研究土壤水分时空分布的需要，并且土壤水分相关性与水分预测模型结合，有利于更加准确的模拟预测土壤深层含水量。