土壤水分状况是影响土壤物理性质的重要因素之一,在土壤物理学中占据主导地位,而测定土壤水分运动特征及其参数又成为其定量研究的基础。本文在借鉴国内外基于负水头的土壤水分运动特征理论与参数推求方法研究成果的基础上,采用理论分析与室内外试验相结合的研究方法,通过张力入渗仪对不同负水头条件下四种土壤的水分垂直一维运动特征进行了研究,同时比较分析了基于负水头推求田间土壤水分运动参数的方法。通过理论与试验研究,主要取得以下研究成果:(1)借助通过简单入渗理论确定非饱和土壤水分运动特性的思想,假设土壤水分运动特性可用Gardner和Gardner-Russo模型描述,结合土壤水动力学理论推导出负水头条件下的土壤水分垂直一维入渗模型。由理论推导可知,在负水头条件下的土壤水分垂直一维入渗过程中,入渗率和湿润锋运移距离倒数成线性关系;累积入渗量和湿润锋运移距离成正比关系;入渗时间和湿润锋运移距离成抛物线关系。(2)对黄土高原4种典型土壤进行了不同负水头条件下的室内垂直一维入渗试验,比较分析了不同负水头条件下累积入渗量、湿润锋运移距离、入渗率和入渗时间之间的相互关系。对Philip入渗模型和Kostiakov入渗公式在负水头条件下的适用性进行了验证,并对本文推导出的描述负水头条件下土壤水分垂直一维入渗各参量间的理论关系进行分析论证。研究结果表明,上述理论关系均能很好地描述负水头条件下的土壤水分垂直一维入渗特征。(3)对田间塿土进行了不同负水头条件下的田间垂直入渗试验,比较分析了不同负水头条件下累积入渗量、入渗率和入渗时间之间的相互关系。对Philip入渗模型和Kostiakov入渗公式在负水头条件下的适用性进行了验证,并用幂函数分析论证了入渗率和入渗时间之间的相互关系。研究结果表明,上述理论关系均能很好地描述田间塿土在负水头条件下的水分垂直运动特征。(4)通过不同方法,采用实测张力入渗仪数据计算田间塿土的吸渗率,比较结果显示,Haverkamp方法和Smiles方法均可用于计算田间塿土的吸渗率,尤其是Haverkamp方法,其土壤吸渗率S的相对误差最小。(5)通过不同方法,采用实测张力入渗仪数据计算田间塿土的非饱和导水率,比较结果显示,MP方法、NR方法和反推参数法均可用于田间塿土导水率的确定。但MP方法、NR方法计算得到的非饱和导水率结果均较实测饱和导水率值小,故反推参数法更适用于田间塿土非饱和导水率的推求。