1 土壤水分
1.1 土壤水分類型
土壤水分常以三種形式存在于土壤中，束縛水。緊緊吸附在土粒表面，不能流動，也很難為作物根系吸收的水分叫束縛水。土粒越細(xì)，吸附在土粒表面的束縛水越多；毛管水。土粒之間小于0.1mm的小孔隙叫毛細(xì)管，毛細(xì)管中的水可以在土壤中上下、左右移動，是供作物吸收利用的主要有效水。因此，毛管水對作物生長發(fā)育最為重要；重力水。是土粒之間大于0.1mm大孔隙中的水分。由于受重力作用只能向下流動，所以叫重力水。在水稻田中，重力水是有效的水分。在旱田中，重力水只能短期被植物利用，如較長期地充滿著重力水（即地里積水），則土壤空氣缺乏，對作物生長非常不利。
1.2 土壤水分的有效性
土壤水分并不能全部被作物吸收利用，束縛水和重力水都是不能被作物利用的無效水，只有毛管水是能被作物利用的有效水。當(dāng)土壤中只存在著束縛水時，因作物不能利用，而表現(xiàn)出萎蔫，這時的土壤含水量叫萎蔫系數(shù)。隨著土壤水分的增加毛細(xì)管中開始充水，當(dāng)土壤中毛細(xì)管全部充滿水時的含水量，叫田間持水量。土壤有效水的數(shù)量是田間持水量減去萎蔫系數(shù)的數(shù)值。
土壤有效水含量的多少，主要受土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、有機(jī)質(zhì)含量的影響。砂土和黏土有效水都低于壤土。具有團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤毛細(xì)孔隙增加，有效水含量高。
2 土壤養(yǎng)分
2.1 土壤養(yǎng)分的有效性
根據(jù)作物吸收土壤養(yǎng)分的難易，可把土壤養(yǎng)分分為兩類。一類是速效態(tài)養(yǎng)分叫有效養(yǎng)分，另一類是遲效態(tài)養(yǎng)分又叫潛在養(yǎng)分。速效態(tài)養(yǎng)分以離子、分子狀態(tài)存在于土壤溶液中和土壤膠鑿表面上，能夠直接被作物吸收利用。遲效養(yǎng)分存在于土壤礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)中，難溶于水而不能被作物直接吸收利用，需經(jīng)化學(xué)作用和微生物作用，分解成可溶性的速效養(yǎng)分才能被吸收。理想的土壤，不但要求養(yǎng)分種類齊全，含量高，而且要求速效和遲效各占一定比例，使養(yǎng)分能均衡持久地供給作物利用。
2.2 土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化
2.2.1 土壤中氮的轉(zhuǎn)化
各類土壤中一般全氮含量約為0.05%-0.2%。其中絕大多數(shù)為遲效的有機(jī)態(tài)氮，而速效無機(jī)態(tài)氮只占全氮含量的1%-3%。有機(jī)態(tài)氮主要存在于蛋白質(zhì)和腐殖質(zhì)等有機(jī)化合物中，它們在微生物的作用下，經(jīng)水解和氨化作用形成銨態(tài)氮，可直接被作物吸收利用。在通氣良好的條件下，銨態(tài)氮經(jīng)過細(xì)菌的硝化作用，氧化成硝態(tài)氮，供植物吸收利用。但硝態(tài)氮不能被土壤膠體吸附保存，因而容易隨水流失。當(dāng)土壤通氣不良時，又可經(jīng)反硝化作用變成氮氣揮發(fā)，造成氮素?fù)p失。因此，氮素化肥應(yīng)深施，以防止銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化再還原成氮氣而揮發(fā)損失。旱田作物注意中耕松土，能防止硝態(tài)氮因缺氧而還原成氮氣揮發(fā)。
2.2.2 土壤中磷的轉(zhuǎn)化
土壤中的磷大多數(shù)是遲效性磷，速效性磷很少。遲效的磷素化合物要在適宜條件下，經(jīng)過磷細(xì)菌的作用轉(zhuǎn)化成水溶性或弱酸性的速效磷，這個過程稱為磷的釋放。反過來，土壤中水溶性或弱酸溶性的速效磷又可轉(zhuǎn)化為難溶性遲效磷，這個過程稱為磷的固定。土壤中磷的固定過程使速效磷減少，釋放過程使速效性磷增多。磷素的釋放與固定，難溶與易溶，遲效與速效在一定條件下都可互相轉(zhuǎn)化。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)采取有效措施，如增施有機(jī)肥、磷肥與有機(jī)肥混合施用、磷肥與生理酸性化肥混施、集中施，可減少固定，提高磷的有效率。
2.2.3 土壤中鉀的轉(zhuǎn)化
土壤中鉀素含量雖不少，但大部分是遲效的礦物態(tài)鉀，有效鉀的含量很少。遲效性鉀不溶于水，不能被作物直接吸收。通過有機(jī)酸及鉀細(xì)菌的作用，可以轉(zhuǎn)化成速效性鉀，供植物吸收。土壤中施用鉀細(xì)菌肥料、酸性肥料和有機(jī)肥料，都能提高鉀的有效率。
3 土壤空氣
土壤空氣存在于土壤孔隙中。由于作物根系、土壤微生物和其它動物不斷的進(jìn)行呼吸，吸收氧氣吐出二氧化碳和水汽，同時土壤空氣流通比地表的大氣流通緩慢，因而與大氣成分比較，土壤空氣中氧氣少，二氧化碳和水汽多。
土壤空氣能提供作物根系和好氣微生物呼吸所需要的氧氣。在通氣良好的土壤環(huán)境中，作物根系發(fā)達(dá)，吸收水分和養(yǎng)分的能力增強(qiáng)，好氣微生物活動旺盛，有機(jī)質(zhì)分解快，土壤中有效養(yǎng)分增加；相反，在土壤通氣不良，氧氣不足時，就會影響作物根系生長和微生物活動，同時還會增加土壤有毒物質(zhì)（一氧化碳、硫化氫等）的積累，引起黑根、爛根、死根，影響作物產(chǎn)量。
土壤水分和土壤空氣都占據(jù)土壤孔隙，水多氣就少，水少氣就多，所以可以通過控制土壤水分來改變土壤通氣性。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，水稻田實行淺灌、濕潤、間歇灌水的方法，旱田利用中耕松土等手段，都是加強(qiáng)土壤通氣性的措施。
4 土壤溫度
土壤溫度是指土壤的冷熱程度，它與作物生長發(fā)育的關(guān)系極為密切。各種作物發(fā)芽和根系生長都有一個適宜的土溫范圍，高于或低于這個范圍，作物就不能正常生長，甚至?xí)斐伤劳觥Ｍ寥罍囟冗�影響土壤微生物的活動和有機(jī)質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化，影響土壤中各種化學(xué)反應(yīng)的速度和土壤水分的運行。
決定土壤溫度的主要因素是太陽輻射。太陽輻射強(qiáng)的地區(qū)，土壤接受的熱量多，土溫高。一般說，高緯度地區(qū)土溫低于低緯度地區(qū)，冬季土溫低于夏季土溫，地勢高的土溫低于平原區(qū)的土溫，北坡土溫低于南坡土溫。此外，土壤質(zhì)地、土壤含水量和土壤腐殖質(zhì)含量等因素也影響土壤溫度。
