土壤水分的多少是决定农业干旱发生的基本要素之一，由于农作物生长发育所需的水分主要来自土壤，因此对土壤水分运移规律的研究是黄土高原研究的主要内容。本研究分析不同耕作方式、不同覆盖条件下梯田土壤水分的垂直变化情况，并应用Hydrus-1D模型对黄土高原丘陵区梯田和坡耕地土壤水分进行动态变化模拟。获得如下主要研究成果：(1)小麦在条播、全膜覆土、全膜不覆土下的土壤含水量变化范围分别为8.89～14.96%、8.29～16.43%、8.17～16.33%。条播、全膜不覆土小麦梯田土壤水分垂直变化可分为三个层次：速变层、过渡层、供给层，其土层深度分别为0～40cm、40～80cm、80～100cm，而全膜覆土的土壤水分垂直变化仅分为速变层和供给层，其土层深度分别为0～20cm、20～100cm。(2)玉米在穴播、顶凌全覆膜、早春揭膜、春季全覆膜、秋季全覆膜、半膜、二膜下的土壤含水量变化范围分别为9.53～18.05%、11.70～22.52%、11.77～22.42%、11.48～22.05%、10.57～21.79%、8.81～21.53%、10.51～22.40%。不同覆盖条件下玉米梯田的土壤水分垂直变化分为三个层次：速变层、过渡层、供给层，其土层深度分别为0～40cm、40～60cm、60～100cm。(3)在1.45mm/min降雨强度下，在23min时拔节期的小麦坡耕地产生径流,水平梯田在整个过程中没有产生径流。降雨历时为10min时，在土层深度为0cm～15cm，梯田土壤含水量比坡耕地多0.13%～1.65%，在土层深度为30cm～200cm，梯田和坡地都没有下渗。降雨历时为20min、30min时，在土层深度为0cm～20cm，梯田的土壤含水量比坡耕地的分别多0.05%～2.22%、0.01%～2%。(4)不同耕作措施、不同覆盖方式的梯田中，小麦和玉米在生育期内土壤水分状况变化都可以分为三个阶段，即缓慢蒸发阶段、快速失墒阶段和蓄水增墒阶段。但两者各阶段的划分时间段不一样，小麦的时间分别为10～翌年3月，4～5月，6月；玉米的时间分别为4～5月，6～7月，8～10月。(5)小麦和玉米在土层深度为0～200cm的梯田地，土壤水分垂直变化可分为四层，即速变层、过渡层、供给层和缓变层，小麦的土层深度分别为0～40cm、40～80cm、80～150cm、150～200cm；玉米的土层深度分别为0～40cm、40～60cm、60～100cm，100～200cm；小麦和玉米在土层深度为0～200cm的坡耕地，土壤水分垂直变化可分为四层，即速变层、过渡层、供给层和缓变层，小麦的土层深度分别为0～20cm、20～90cm、90～120cm、120～200cm；玉米的土层深度分别为0～40cm、40～60cm、60～90cm、90～200cm。而土壤水分随着时间的变化，可将其分成两个阶段：缓慢失墒阶段和剧烈变化阶段。在土壤水分缓慢失墒阶段，春小麦包括春季化冻-播种（3月中旬～4月上旬）和秋季收割-结冻前（8月下旬～10月中旬）阶段；夏玉米包括春季化冻-播种（1～4月）和冬季结冻阶段（11～12月）。在土壤水分剧烈变化阶段，春小麦包括快速失墒（4月中旬～6月上旬）和蓄水增墒阶段（6月中旬～7月）；夏玉米包括蓄水增墒（6月上旬～7月中旬）和快速失墒阶段（8月～10月上旬）。