红星农场隶属于黑龙江农垦省北安分局,地势为南高北低,中部和西部均为缓坡且坡长较长。该地区水资源补给主要是降雨,地表水利用率低,存在季节性干旱、渍涝与水土流失并存的问题。水土流失将导致坡耕地黑土层逐年变薄,地力减退,土壤肥力下降,作物产量明显下降等不良结果,因此该地区农业生产受到降雨制约和水土流失严重的问题。针对以上问题,于2013年5月至9月在红星农场径流小区内选取了鼠道(SD)、鼠道+暗管(SA)、鼠道+垄向区田(SQ)、鼠道+暗管+垄向区田(SAQ)四种不同措施处理模式,并设顺坡耕作方法设计对照小区,即常规处理(CK)。研究了不同水土保持技术模式对不同土层深度、不同坡位的土壤水分、土壤容重、土壤持水性能等土壤性质指标的影响。以及多年水土流失治理后土壤团聚体、土壤有机质和土壤三相比的变化。并对不同技术模式条件下的表层土壤水分进行了模拟研究,提出了适合本地区的土壤水分预测模型。研究结果表明:(1)“鼠道+暗管+垄向区田”组合措施的除渍和保水效果均为良好。其他几种模式的除渍效果也优于常规。无论是坡上还是坡下,土壤水分的变异系数按数值大小的排列为SAQ>SA>SD>SQ>CK。且这5种措施的土壤含水量变异系数Cv和土层深度的关系为土层越深,其变异系数值越小。即表层土壤含水量的变异系数比深层大。(2)各措施处理土壤容重均随着土层深度的增加而呈逐渐增大,但不同的组合模式之间容重变化有差异。从不同措施处理的土壤容重平均值来看,“鼠道和垄向区田组合”、“鼠道”、“鼠道和暗管组合”,“鼠道、垄向区田和暗管”组合较常规分别减少了2.28%、1.54%、2.29%、3.37%。(3)从土壤水分特征曲线可以看出,“鼠道+暗管+垄向区田”组合的持水性能最好,各措施处理的持水性能依次为鼠道、暗管和垄向区田组合模式(SAQ)、鼠道和暗管组合模式(SA)、鼠道和垄向区田组合模式(SQ)、鼠道(SD)、常规(CK)。且各措施处理随着土层深度增加,其持水性能越差。(4)通过六年的水土流失治理后,不同处理措施下的土壤有机质含量和常规处理比较发现,“鼠道、暗管和垄向区田”组合模式”的治理效果最佳。所研究的4种水土保持措施及组合均对土壤有机质有正面作用。差别程度因措施的不同而不同。“鼠道+暗管+垄向区田”组合模式”的有机质含量高于“鼠道+垄向区田”组合模式”,“鼠道+暗管”组合模式”的有机质高于“鼠道”处理。(5)将计算得到的土壤团聚体稳定性评价指标进行对比研究发现,不同的处理措施对土壤团聚体的稳定性亦产生了一定影响,和常规处理比较,其他4种水土保持模式的土壤团聚体稳定性均较高。其稳定性由大到小依次为“鼠道+暗管+垄向区田”>“鼠道+暗管”>“鼠道+垄向区田”>“鼠道”>“常规”。四种措施均可有效减少水土流失。有机质含量高的处理措施,其土壤团聚体稳定性也较好。但二者却并不是显著的相关关系。(6)不同处理的固相容积的体积随土层的加深而逐渐增大,而空气体积随耕层的加深而呈现下降的趋势,“鼠道”、“鼠道+垄向区田”、“鼠道+暗管”、“鼠道+垄向区田+暗管”模式的土壤固相容积均明显小于常规。说明各措施处理均有改善土壤通透性的作用。(7)将GM(1,1)-AR模型和AR模型模拟出的预测值对比,这两种方式得到的预测值相差不大,且都能较准确的模拟和预测土壤含水量。GM(1,1)-AR模型和AR模型这两种方法均可以用来描述水分的具体动态变化,在水分预测上有实际意义,可将其应用和推广。不同坡耕地综合治理技术模式的耕层土壤水分采用AR法模拟的预测值相对误差分别为7.9%(CK)、9.7%(SD)、7.22%(SQ)、5.87%(SA)、3.6%(SAQ);采用GM(1,1)-AR法模拟的预测值相对误差分别为2.77%(CK)、4.9%(SD)、4.7%(SQ)、1.6%(SA)、1.69%(SAQ)。二者平均相对误差相差3.53%。基于小波分解的GM(1,1)-AR模型的拟合和预测效果最优,但是该模型需要对数据拆分分别进行预测,运算过程繁琐,预测结果需要叠加处理,没有AR模型简便,GM(1,1)-AR模型的运算难度明显高于AR模型。在实际应用中,应对具体情况选择适合的预测模型。