(1)土壤水的形态

天然条件下土壤中各点的含水率因位置和时间而异。为了区分不同含水率土壤的水分所具有的不同特征，许多研究土壤水的学者，把土壤中所含水分按其特征区分为若干类型，即对土壤里的水分进行形态分类。

关于土壤水的形态分类问题，从以往的一些分类方法看，都大同小异。所有的分类方法的共同之处在于都是按土壤中的水分存在形态和土壤中所承受的作用力的性质及大小来分类的。土壤中水分所承受的作用力常概括为吸附力、吸着力、毛管力和重力。因此存在于土壤中的液态水常可区分为以下4种形态［148］:

1)吸湿水。单位体积的土壤具有的土壤颗粒表面积很大，因而具有很强的吸附力，能将周围环境中的水汽分子吸附于自身表面。这种束缚在土粒表面的水分称为吸湿水。当周围的水汽饱和时，土壤吸湿水量最大，此时相应的含水率称为最大吸湿量或吸湿系数。

2)薄膜水。当吸湿水达到最大数量后，土粒已无足够力量吸附空气中的活动力较强的水汽分子，只能吸持周围环境中处于液态的水分子。由这种吸着力吸持的水分使吸湿水外面的水膜逐渐加厚，形成连续的水膜，故称为薄膜水。薄膜水达到最大值时的土壤含水率称为最大分子持水量。

3)毛管水。土壤颗粒间细小的孔隙可视为毛管。毛管中水汽界面为一弯月面，弯月面下的液态水因表面张力作用而承受吸持力，该力又称毛管力。土壤中薄膜水达到最大值后，多余的水分便由毛管力吸持在土壤的细小孔隙中，称为毛管水。

天然条件下，地下水在毛管力的作用下将沿土壤中的细小孔隙上升，由此将在毛管孔隙中的水分称为毛管上升水。当地下水位埋藏很深时，毛管上升水远远不能到达表层土壤，此时降雨后由毛管力保持在上层土壤细小孔隙中的水分称为毛管悬着水。毛管悬着水达到最大值时的土壤含水率称为田间持水量。

4)重力水。毛管力随着毛管直径的增大而减小，当土壤孔隙足够大时，毛管作用便十分微弱，习惯上称土壤中这种较大直径的孔隙为非毛管孔隙。若土壤的含水量超过了土壤的田间持水量，多余的水分不能为毛管力所吸持，在重力作用下将沿非毛管孔隙下渗，这部分土壤水分称为重力水。当土壤中的孔隙全部为水所充满时，土壤的含水率称为饱和含水率或全蓄水量。

上述最大吸湿量、最大分子持水量、田间持水量和全蓄水量，是将土壤水的数量和形态联系起来的特征含水量，称为水分常数。土壤水的形态分类在国外已广为使用，它在土壤水分的研究和生产应用中起着积极的作用。但是对土壤水分的研究仅仅依据土壤水的形态分类是不够的。首先，土壤水的形态分类在理论上是不严密的。所有类型的土壤水，事实上都处于地球的引力场中，可以说都是重力水;毛细现象的开始和终止的界线也很难明确地划定。其次，土壤水的形态分类仅是一种定性的描述，对于土壤中水分的分布和运动的研究无法定量化。例如，所谓吸湿水是不能以液态水的形式运移的，薄膜水是从膜厚处向膜薄处运移的，然而都不能定量地描述。即使将土壤孔隙假想为一束毛管，并由此来定量研究其中的水流运动，也只能用于一些简单情况下的土壤水分分析，且结果很难代表具有复杂的孔隙通道的土壤中的真实水流。由于土壤水形态分类的这些不足之处，近40多年来在理论上和实践上没有取得更大的进展。与此相反，自20世纪30年代以来，特别是50年代以后，随着近代科学技术的发展，土壤水能态的研究以及在此基础上用数学物理方法定量研究土壤中水分运动，不断地取得新进展。(www.daowen.com)

(2)土壤水的能态

自然界中的物体都具有能量，而且，普遍的趋势是自发地由能量高的状态向能量低的状态运动或转化，最终达到能量平衡的状态。经典物理学认为，任一物体所具有的能量由动能和势能组成。由于水分在土壤孔隙中运移很慢，其动能一般可忽略不计。因此，土水势——土壤水分所具有的势能，在决定土壤水分的能态和运动上就变得极为重要。任两点之间土壤水势能之差，即土水势差，是水分在此两点间运动的驱动力。

土壤水分的势能，不可能、也没有必要确定其绝对数量。为此，可选定一个标准状态，土壤中任一点的土水势大小，可由该点的土壤水分状态与标准参考状态的势能差值来定义。一般取一定高度处、某一特定温度(常温或与所论土壤水温度相同)下、承受标准大气压(或当地大气压)的纯自由水(不含有溶质，不受固相介质作用)作为标准参考状态。

当说到土壤中某一点的土水势时，是指该物理点体积元内单位数量的土壤水分所具有的势能，所以土水势的单位取决于对土壤水分单位数量的规定方式。

1)单位质量土壤水的土水势，单位为J/g。

2)单位容积土壤水的土水势，单位是压强单位Pa及atm，bar。

3)单位重量土壤水的土水势，单位是长度单位cm(或m)。此即通常所说的水头，数值上和以水柱高度表示的压强值相等。

以上3种土水势单位中，常用的是后2种，特别是第3种。