灌溉排水工程设计，要测定土壤物理性质。土壤的物理性质是由物理力量引起的土壤特性、过程或反应。它决定着土壤内部水分、空气和热量状况，决定着耕作时农具与土壤之间的相互作用及耕作效果，决定着对灌溉排水的要求。因此经过测定掌握土壤的物理性质，是设计灌排工程进行土壤管理所必需的。需要测定的项目有土壤容重、比重、孔隙度、结构、机械组成、粘着力、膨胀、收缩、安全角和土壤空气、温度、水分常数（吸湿系数、最大分子持水量、毛管含水量、饱和含水量、凋萎系数）等。

容重 指自然结构情况下的容重，其大小与土壤质地、结构、有机质含量、土壤紧实度以及耕作措施等有关。土壤容重可用来衡量土壤结构的紧密程度、通气状况，或用于将土壤水分含量由重量换算为体积比。常用的测定方法有环刀法、蜡封法和γ射线法。

比重 其大小与土壤的矿物组成和有机质含量有很大关系。测定比重有助于了解组成矿物的特性。根据比重可以计算出土壤孔隙度和其它土壤物理性指标。通常采用比重瓶法测定比重。

孔隙度 由于土壤颗粒的胶结、垒结，在土粒间形成土壤孔隙，孔隙度通常以单位土壤体积孔隙所占的百分数表示。测定孔隙度可以了解土壤结构状况、通气性、透水性，以及对作物根系生长和根部的呼吸作用受不受限制等。土壤的孔隙度又可分为毛管孔隙和非毛管孔隙。毛管孔隙是借毛管引力作用能够保持水分的孔隙，一般直径为0.1～0.001毫米，如小于0.001毫米，使土壤水分受土壤分子吸力作用保持于土壤中不能自由移动，不属毛管水范畴。非毛管孔隙即指通气孔隙，为总孔隙与毛管孔隙之差值。孔隙度的测定方法较多，可分为：仪器测定法和计算法。一般总孔隙度不直接测定，而是由容重及比重两项数值计算而得，毛管孔隙的测定可用石蜡法、磨片显微镜法和计算法。

土壤结构 指土壤颗粒团聚的性质和程度。根据其在水中稳定的程度又可分水稳性与非水稳性两种，水稳性的土壤结构对土壤肥力具有重要影响。表层土壤团聚体在降雨或灌溉后的稳定性，将决定土壤是否板结或结壳，板结或结壳将影响到水分的渗漏和幼苗的出土。而从粒径上来说，又可分为两种：大于0.25毫米的团聚体的为大结构，小于0.25毫米的为微结构。大结构的测定可分为人工筛分法（又分干筛及湿筛两种）和机械筛分法。微结构的测定法与颗粒分析测定法相同，只是在样品处理时不需要加入分散剂。

土壤机械组成 指土壤的固相部分，由不同粒径的土壤颗粒组成，称土壤机械组成。它决定着土壤的一系列重要的土壤物理化学性质。如孔隙度、持水量、渗透性、水分运动、空气状况以及热状况等等。土壤机械组成不仅是重要的土壤肥力指标，而且也是研究土壤发生分类、设计水利工程、土工建筑等不可缺少的基本资料。其测定方法有吸管法、比重计法、手摸目测法和土壤粒级分析仪测定法。

土壤颗粒成分分级标准和土壤颗粒组成分类（也叫质地分类）标准各国不同，介绍如下：

中国的土壤颗粒成分和颗粒组成的分类。

表1 土壤颗粒成分分级标准

表2 土壤颗粒组成分类及质地命名

表3 10～1毫米粒径砾质颗粒含量分类表

国际制和美国制的分类标准

表4 土壤颗粒成分分类表

在美国的粒级分类中，凡粒径＜0.005毫米颗粒的含量大于50%者，属于粘土类，在国际制中，凡粒径＜0.002毫米颗粒含量大于45%者属于粘土类。

苏联制的分类标准

表5 苏制土壤颗粒成分分类表

表6 苏制土壤质地分类表^*

＞1毫米粒径砾质颗粒含量分类（苏制）

土壤粘着力 土壤在湿润状态下粘着农具、车轮等物件的能力。粘着力的大小与土壤机械组成、结构、有机质含量以及土壤水分状况有密切关系。粘质、无结构、有机质含量低的土粘着力强，反之则弱。土壤湿度在一定的范围内随着水分含量的增加而粘着力增加，但到饱和含水量时则急剧下降。粘着力决定土壤最适宜耕作的时间，否则不但影响耕作质量，而且增加运行费用。粘着力的测定，可用粘着仪进行，其单位为克/厘米²。

土壤膨胀 与土壤粘土矿物类型、粘粒含量等有密切关系；特别是当土壤胶体中有强水解性的一价阳离子存在时，膨胀量显著增大。膨胀性能将显著地影响土壤的渗透性能，从而影响农业生产。其测定项目有膨胀热、膨胀压力、土壤膨胀水分的体积及重量，以及土壤体积等。膨胀度以%表示

土壤收缩 土壤失水后能够缩小本身体积的性能。土壤收缩性能与土壤粘粒含量、矿物组成、交换性阳离子种类、孔隙比、土壤结构、外压力、土壤含水量及空气的相对湿度大小等一系列因素有关。土壤的收缩，不仅会引起土壤龟裂，并使植物根系断裂，而且也是造成土壤侵蚀的原因之一。测定方法：将测定膨胀度的样品放入烘箱，烘干后测定其体积即得收缩度。收缩度以%表示。

土壤安全角 无凝聚性的土壤（即充分风干松散的土壤），在堆积时，天然坡面与水平面形成的最大倾角叫安全角。它是修筑土坝、堤防、排灌渠系、确定边坡系数的依据。土壤安全角的大小与土壤机械组成、结构、以及有机质含量有关。其测定方法有干测法和湿测法。

土壤空气 是土壤的重要组成部分。是植物根部及好气性土壤微生物氧气的来源，为了使农作物能正常发育，必须了解土壤空气的容量，透气性，空气的组成及其变化规律。

空气容量 空气和水共同占据着土壤的孔隙，所以干土状态时的空气容量大致与总孔隙量相等，为最大的空气容量。反之，当水分充满孔隙时，则土壤中只有溶解性空气存在。所以，在考虑灌水定额时，必须注意空气水的比例，不是灌的越多越好。空气容量测定方法：测定土壤的容重和总孔隙度，再测出当时的土壤含水率，然后按下式换算即得：

被水占据的孔隙度＝土壤含水量（重量%）×容重。

土壤通气孔隙度＝总孔隙度-被水占据的孔隙度。

土壤透气性 空气和气体通过土壤的速度称为土壤的透气性。土壤透气性是土壤肥力的综合指标之一，可以反映土壤质地、结构以及土壤松紧度等基本物理性状。其测定方法有常压测定法和压力计法。

土壤空气组成 与大气中的组成不同，主要有CO₂、CO、O₂、H₂、N₂、SO₄、Cl₂、H₂S、NH₃、CH₄等。与植物生长比较密切的有CO₂、O₂、H₂S、CH₄及N₂。其测定方法有极谱式氧气分析仪、红外线吸收CO₂和CO分析仪、热导式气体分析仪和气相色谱仪。

土壤温度 与植物生长发育关系极为密切，同时亦影响着土壤中生物过程及理化过程的进行。尤其是在经常受冷害的北方地区和灌区，加强对土壤温度的研究，有助于确定农作物最适宜的播种期，以便人为定向改善温度状况。其测定方法，可采用地温计，地温计又分：水银温度计、电温度计（温差电偶、电阻温度计）以及半导体点温度计。在华北、东北、西北地区，冬季土壤还有不同程度的冻结问题，这不仅影响越冬作物的生长和土壤的理化性质，而且亦影响了水利、土木工程建筑的质量和寿命。因此，了解和研究土壤结冻及解冻是非常必要的。其测定方法有土钻测定法和结冻仪测定法。

土壤水分常数测定，见土壤水分常数。

土壤含水量观测，见土壤含水率。