土壤变湿（吸湿）过程的含水率随吸力的变化落后于变干（脱湿）过程的现象。图1为反映这一现象的曲线，称土壤水分滞后曲线，土壤水分保持和运动的一些现象，往往需用滞后现象解释。滞后现象对于土壤保水是有利的，但滞后作用增加了分析水分运动的困难。特别在土壤剖面上湿润和干燥相继出现时，同一已知含水率，可对应几个不同的平衡状况，因而要考虑土壤剖面的干湿过程。随着科学技术的发展，目前在土壤水分运动的数值模拟计算中，已考虑滞后作用。在非饱和土壤导水率与含水率或吸力的关系中，也能观察到土壤水分的滞后作用，但一般比较小。

图1 土壤水分滞后曲线

土壤水分滞后现象 土壤吸水过程吸力与含水率的关系和脱水过程吸力与含水率的关系曲线，是两条不重合的曲线，即表明土壤易吸水而不易脱水。与一定吸力相平衡的土壤含水率在脱湿（干燥）过程较吸湿（湿润）过程为大，如图1中某一吸力S₁对应的脱湿时含水率θ₁大于吸湿时含水率。由饱和（吸力为零）开始脱湿至相当大的吸力（实际上一般测至1.5兆帕以上）的脱湿曲线（dm）称为主脱湿线，重新吸湿至饱和，所形成的吸湿曲线（W_m）称为主吸湿线。这两条曲线所形成的封闭圈称为滞后圈（或滞后环）。土壤在以后的干湿过程中所形成的吸力与含水率的关系线都将落在滞后圈内。滞后圈是土壤吸力与含水率关系最大可能的变化范围。当部分湿润的土壤开始变干，或部分脱湿的土壤重新湿润时，吸力和含水率关系顺着一些中间曲线，由一条主线移到另一条主线，这些中间曲线可顺序称为初级脱湿（d₁）或初级吸湿（w₁），次级脱湿（d₂）或次级吸湿（w₂），统称扫描曲线。土壤中湿润和干燥周期性变化所形成的扫描曲线可以在主线之间形成变化环。因此，吸力和含水率的关系随着土壤干湿变化是很复杂的。

土壤水分滞后作用的原因 目前较普遍的解释是墨水瓶效应，接触角的作用和其他原因。墨水瓶效应即认为由于土壤孔隙间的几何形状的不均一性，使土壤中大小孔隙串连在一起，形成如墨水瓶似的肚大口小的剖面（图2）。大孔隙半径为R，小孔隙半径为r。如果最初是饱和的（图2（a）），这个孔隙只有在吸力超过S_r（≈（σ系表面张力）时，大孔隙中的水才能通过小孔隙排出。但当该孔隙重新湿润时（图2（b）），则吸力只须达到S_R（≈），孔隙就充水。由于R＞r，所以S_r＞S_R。因此，在同样的含水率条件下，脱水过程对应的吸力高于吸水过程，也即表现出滞后作用。这就是说脱水过程取决于联系通道的小孔隙半径r，而吸水过程取决于大孔隙的半径R。接触角的作用，土壤在脱湿过程，水分沿固体表面后退，其接触角为ψ₁，在吸湿过程，水分沿固体表面推进，其接触角为ψ2。液体向固体推进时的接触角大于后退时的接触角，即ψ₂＞ψ₁。吸力可用毛管上升高度公式S＝（符号同前）估算。因为cosψ₂＜cosψ₁，所以在同一含水率下，脱湿过程中吸力值要大于吸湿过程的吸力值。其他原因，例如：由于空气被截留在土壤中，进一步降低了新湿润土壤的含水率；土壤的膨胀、收缩，使土样结构产生变化；空气在土壤中被溶解或溶解在土壤中的空气又被释放出来等等。这些因素都使得在土壤变干或变湿过程中，吸力与含水率作用不能保持单值关系，因而增加了滞后作用。实践表明，沙性土壤的滞后现象比粘性土壤明显得多。这是因为沙性土壤孔隙粗细不均匀程度较粘性土壤更甚的缘故。

图2 墨水瓶效应