土壤水在非饱和状态下，土壤毛管孔隙中的水分在毛管压力和重力的作用下，向毛管形成的弯月面的圆心方向移动，也就是向土壤中含水率较低的方向运动。作物吸收利用的土壤水，大部分是毛管水。毛管水的含量和运动直接关系到作物的生长和土壤改良，它和作物生长的关系极为密切。

土壤是一个多孔体，土颗粒间的孔隙可以看成是一束不同直径的毛管。当水与毛管壁接触时，由于管壁对水分子的吸附力大于水分子之间的内聚力，在毛管中可以形成凹形的弯月面。由于表面张力的作用，力图减小弯月面的表面积，在弯月面上产生朝向弯月面圆心方向的附加压强P（亦称毛管压强），致使弯月面下的压强小于大气压强，故附加压强为负压，其值为：

土壤毛管水运动

式中 P为附加压强，用帕表示；σ为水的表面张力，与温度有关，用牛/米表示；α为弯月面与毛管壁的夹角，称接触角；d为毛管直径，用米表示。

土壤中的孔隙是不规则和不均匀的。由式（1）可以看出：一定的毛管压强，则水分保持在某一相应直径的孔隙中，这个孔径不是孔隙的真正直径，而是相应该压强下的实效孔径。或称当量孔径。可由式（1）换算得：

土壤毛管水运动

式中 d为实效孔径，用米表示；P为用帕表示的毛管压强。

式（2）在温度为4℃，α为零度时推得。从式（2）可知，孔隙直径（实效孔径）小于或等于d的孔隙为充水孔隙，也是毛管水运动的通道。孔隙直径大于d的孔隙均为空气占有，称为充气孔隙。

毛管水保持在不同孔径的孔隙中。毛管压强分布不匀，就形成了毛管压梯度，驱使水分向压强较低处运移。毛管水运动的通量为：

土壤毛管水运动

式中 q为毛管水运动通量，以厘米/秒表示；K为毛管传导度，可由泊索叶定律K＝求得；gradP为毛管压强梯度，它等于，为无因次数。ρ为水的密度，用克/厘米³表示。g为重力加速度。μ为水的动力粘滞度，用帕·秒表示。△P为两断面间毛管压强差；l为两断面间的距离，用厘米表示。

土壤中的自由水面，在毛管压强作用下，毛管孔隙内的水面就上升，直到上升后的液柱高度形成的静水压强等于毛管压强时为止。静止后的水柱上升高度为

土壤毛管水运动

综合式（3）、（4）可以看出，毛管水运动都与孔隙大小（d）有关。土壤的质地、结构和紧密的程度，又直接影响着孔隙的大小和分布。在砂土中，孔隙大，则毛管上升高度低，上升速度快。在粘土中则相反，上升高度大而速度非常缓慢，甚至要数年才能稳定。壤土介于以上两者之间（如图）。

土壤中水分毛管上升高度和速度示意图