(1)토양수분의 형태
토양 내의 액상인 토양수는 토양수증기, 화합수, 흡습수, 모세관수, 중력수로 구분되며, 식물이 이용할 수 있는 수분은 모관수와 중력수이다.
① 결합수
㉠ 점토광물의 구성요소로 되어 있는 수분으로 pF 7.0(10,000bar) 이상으로 작물에 이용되지 못한다.
㉡ 100~110(105)°C로 가열해도 토양에서 분리시킬 수 없는 비분리 되는 수분이다.
② 흡습수
㉠ 건토를 공기 중에 두면 분자 간 인력에 의해서 토양입자의 표면에 수증기가 응축, 피막상으로 흡착된 수분으로, pF 4.5~7.0(31~10,000bar)의 범위이다.
㉡ 100~110(105)°C 가열시 분리되는 수분으로, 작물의 흡수압은 5~14기압이므로 작물이 거의 흡수ㆍ이용할 수 없다.
③ 모관수
㉠ 표면장력에 의해 지하수가 모관공극 통하여 공급되고, 모세관 상승으로 토양공극 내에서 중력에 저항하여 유지·보유되는 수분으로 pF 2.7~4.5(1/3~31bar)로서 작물이 주로 이용하는 유효수분이다.
㉡ 토양의 모관수량은 온도, 염료 함량, 토성, 구조 등에 따라 다르며, 토양입자의 주위나 소공극 및 대공극의 토양용액 가까이에서 액상의 피막으로 존재하며 이를 내부 모관수와 외부 모관수로 구분한다.
④ 중력수 : 중력에 의해서 비모관 공극을 통해 스며 내려가는 수분으로 pF 0~2.7(1~1/3bar)로서 작물에 직접 이용되는 일은 드물다.
(2) 토양공기
(1) 토양의 용기량
토양 중에서 공기로 차 있는 공극량, 즉 비모관 공극량과 비슷하다. 따라서 토양의 전 공극량이 증대하더라도 비모관 공극량이 증대하지 않으면 용기량은 증대하지 않는다.
① 토양공기의 용적은 전 공극용적에서 토양수분의 용적을 감한 것이다.
② 최소용기량은 토양수분 함량이 최대용수량에 달할 때이다.
③ 토양의 용기량이 증대하면 처음에는 작물 생육도 촉진되나, 어느 한계를 넘으면 오히려 생육이 나빠진다.
④ 작물의 최적용기량은 대체로 10~25%이다.
㉠ 10%：벼, 양파, 이탈리안라이그래스 등
㉡ 15%：귀리, 수수 등
㉢ 20%：보리, 밀, 순무, 오이, 커먼베치 등
㉣ 24%：양배추, 강낭콩 등
(2)토양공기의 지배요인
① 토성 : 일반적으로 사질인 토양이 비모관공극이 많고, 토양의 용기량이 증대한다. 토양의 용기량이 증대하면 산소의 농도가 증대한다.
② 토양구조 : 식질토양에서 입단형성이 조장되면 비모관공극이 증대하여 용기량이 증대한다.
③ 경운 : 심경을 하면 토양의 깊은 곳까지 용기량이 증대한다.
④ 토양수분 : 토양의 함수량이 증대하면 용기량이 적어지고, 산소의 농도가 낮아지며, 이산화탄소의 농도가 높아진다.
⑤ 유기물 : 미숙유기물을 시용하면 산소의 농도가 낮아지고, 이산화탄소의 농도가 현저히 증대한다. 완숙유기물을 시용하면 가스교환이 좋아지므로 이산화탄소의 농도가 별로 증대하지 않는다.
⑥ 식생 : 식물이 생육하고 있는 토양은 뿌리의 호흡에 의해서 이산화탄소의 농도가 나지보다 현저히 높아진다.