土壤在吸水或释水过程中含水量与水势（或吸力）的关系曲线。又称土壤持水曲线。它是一种十分重要的土壤物理性质，通常在实验室测定之（图1）。在吸水过程中，水势随含水量的增加而增加，在脱水过程中，水势随含水量的减少而下降。当水分能态以吸力表示时，它和含水量的关系与水势和含水量的关系相反。因为，水势和吸力的绝对值相同，而水势（基质势）是负值，吸力（基质吸力）是正值。根据水分特征曲线可以计算土壤的б水容量及土壤的孔隙分布等参数。

图1 土壤水分特征曲线

土壤持水量和水势的关系取决于土壤比表面大小和孔隙的大小及数量。颗粒组成、胶体种类以及团聚状况不同的土壤，持水曲线也不同。在土壤吸力低时，水分的保持主要取决于毛管作用和孔径分布，持水曲线主要受土壤结构的影响；土壤吸力高时，吸附作用逐渐增强，持水曲线受土壤质地和比表面的影响较大。一般说，粘粒含量愈高，在任何吸力段的土壤含水量都较大，持水曲线的坡度变化较小。温度对水势也有影响，这种影响在水势低时比较显著。

持水曲线的斜率，即C_e＝dθ/dS。式中C_e为比水容量，θ为土壤含水量，S为土壤吸力。它表示单位吸力变化时，单位质量土壤可释出或吸入的水量。因脱水和吸水过程的水分特征曲线是不同的，故比水容量亦因土壤干、湿过程的历史而不同。在不同的吸力下，土壤比水容量不同，一般随着吸力的增加而迅速减小。比水容量的大小，关系到土壤水对植物的有效程度，它是计算土壤水扩散率的一个重要参数。

因土壤水分含量变化过程不同（即由湿到干或由干到湿）而产生的S-θ非单值关系。一定吸力下平衡的土壤含水量，在脱水过程中的较吸水过程中的要高（图1）。土壤从完全饱和的A点开始脱水，曲线沿箭头所指达到风干的点D，再由D点开始重新吸水至饱和，曲线又沿着另一条轨迹回到A点。这样得到两条不同的水分特征曲线。前一条为脱水曲线，后一条为吸水曲线，前者高于后者。以后如再发生干湿过程，在土壤没有完全干燥时就开始吸水，或在土壤没有完全饱和时就开始脱水，就会出现另外的小滞后圈（扫描曲线），它们只能落在原先两条曲线形成的圈AD—DA范围以内。这个圈即大滞后圈，AD、DA线为其限定曲线，滞后现象一般在粗质地土壤中和在低吸力范围内时最为明显。滞后现象产生的原因有多种解释：①孔隙一般呈不规则形，孔隙与孔隙之间由狭小的通道联系起来，从而产生所谓“墨水瓶”效应，或称瓶颈理论（图2）；②接触角作用，即前进的弯月面（吸水）较后退的弯月面（脱水）有较大的接触角，也就是有较大的曲率半径，故在一定含水量下，脱水过程中的吸力较吸水过程中的高；③被包围的空气存在，降低了新湿润土壤的含水量，妨碍达到真正的平衡，加强了滞后作用；④膨胀、收缩或老化现象，它们根据样品脱水或吸水而使土壤结构发生不同的变化。空气的逐渐溶解，或溶解在土壤水中的空气逐渐释放，也能对吸水或脱水系统中的吸力—含水量关系产生不同的作用。

图2 “墨水瓶”效应决定着在一个不同宽度孔隙中水的平衡高度

在上述这些解释中，瓶颈理论特别有意义。按瓶颈理论认为，土壤充水孔隙之间通常由狭窄的通路联接。孔隙本身可比拟为“瓶腔”，狭窄的通路可比拟为“瓶颈”。设“瓶腔”的半径为R，吸力为S_R，“瓶颈”的半径为r，吸力为S_r。在脱水过程中，要使充水孔隙中的水排出去，瓶颈首先要脱水，因此吸力必须要达到S_r。在吸力为S_R时，因其强度不足（S_R＜S_r），瓶颈不能排水，水仍积聚在瓶腔中。在吸水过程中，瓶腔充水不受瓶颈的阻碍，吸力降至S_r时，瓶颈首先充水，再降至S_R时，瓶腔接着充水。因此在脱水和吸水过程中，虽然吸力都接近S_r，但瓶腔的水分状况不同。这就是在同一吸力下，脱水过程的含水量总是比吸水过程高的原因。