1.2 实验原理
土壤是孔隙介质的典型代表。水在土壤中的运动、保持、赋存的规律，一方面取决于水的物理力学性质，同时也受到土壤介质体性质和结构的制约。按照水在土壤中的存在形式可以将其分为气态水、附着水、薄膜水、毛细水和重力水等，而如果按照水势理论，水在土壤中的存在和运动主要受到重力、基质吸力（毛管作用）、压力（饱和条件）、土壤溶质、温度的作用。
土壤介质与水作用过程中，所表现的容水、持水、给水和透水性能，是土壤与水相关的物理性质。
（1）容水性：土壤能容纳一定水量的性能称为土壤的容水性，在数量上以容水度表示，其值大小也代表了土壤孔隙的总量即孔隙度，是土壤中能容纳的水的体积与土壤总体积之比，即
式中：C为容水度；W为土壤中所容纳的水的体积；V为土壤的总体积（包括孔隙体积）。
（2）持水性：饱和土壤在重力作用下会有部分水量流出，而由于分子力和表面张力的作用，其余水量能保持在土壤空隙之中，土壤保持水分的能力称为持水性。在数量上以持水度来衡量，是土壤在重力作用下土壤孔隙中所保持的水的体积与土壤总体积之比，即
式中：Sr为土壤的持水度；Wr为在重力作用下保持在土壤空隙中的水的体积。
在农业和林业上，大多将土壤的持水度表示为田间持水量，该指标对于分析计算田间有效水量非常重要。(https://www.daowen.com)
（3）给水性：饱和土壤在重力作用下能自由排出一定水量的性能，称为土壤的给水性。在数量上以给水度来衡量，是土壤在重力作用下能排出的水的体积与土壤总体积的比值，即
式中：Sv为土壤的给水度；Wv为在重力作用下饱和土壤排出的水的体积。
因为Wr+Wv=W，则
由式（1.4）和式（1.5）可以看出，容水度为持水度与给水度之和；给水度等于容水度减去持水度。因为容水度在数量上与孔隙度相等，所以常通过测定土壤的孔隙度和持水度来确定给水度。
农业生产上将在重力作用下能在土壤中流动的水称为重力水，对于灌溉来讲，重力水如果流出作物生长主根系范围（一般会划定一个计划湿润层指标）以下，就属于深层渗漏损失。该部分损失量往往也作为灌溉回归水的主要计算量。土壤容水度可以采取对土壤进行饱和的方法来测定，而土壤持水度也可以采取对饱和土壤进行重力疏干法测定，可参考《土工试验规程》（SL 237—1999）[1]。
（4）透水性：土壤允许水通过的性质称为土壤的透水性，土壤的透水性能主要取决于土壤孔隙的大小和连通程度以及土壤对水的吸持作用，在孔隙透水、孔隙大小相等的前提下，孔隙度越大，能够透过的水量越多。衡量土壤透水性的数量指标为渗透系数，渗透系数越大，土壤的透水性越强。
土壤透水性指标的测定在第4章和第5章有专门介绍，由于黏性土壤对水的吸持力比沙性土壤对水的吸持力大，在一定的大孔隙中，虽然同样存在重力水，但是该部分水从两种土壤中排出的过程不一样，重力水从黏土中排出的过程相对比较长，因此，本章主要以沙性土壤为例介绍土壤容水度和给水度的实验方法和步骤。