進入土壤的水分受到土粒表面的分子引力，研究專員利用土壤水分測定儀以及土壤溫度數據采集器對土壤水分、溫度的測量結果顯示土粒間水和空氣接觸的彎月面上的毛管力和重力的作用，這些力對土壤水分的作用也會隨著土壤含水量的變化而變化。
根據這些力對土壤水分的作用和水分存在狀態，土壤水可分為以下四種狀態。
一、吸濕水
土壤顆粒特別是膠體顆粒表面具有很強的吸附力（分子引力），能將周圍環境中的水分子吸附在自身表面，這種被緊緊束縛在土粒表面的水分稱為吸濕水，亦稱吸著水。據一些文獻介紹，土顆粒對水分子的吸附力，zui里層高達幾千至上萬個大氣壓，zui外層大約為31個大氣壓（一個大氣壓為101325Pa）。吸附水接近固態水的性質，其密度可達1.4~1.7g／cm3。吸附水對溶質沒有溶解能力，導電性能極弱甚至不導電，冰點下降到-78℃，不能呈液態流動，不能被植物吸收。
吸濕水量主要取決于單位質量土壤的表面積、膠體及可溶性物質的數量。土壤質地愈粘重，膠體愈分散，吸附力愈強，吸濕水含量就愈高，土壤吸濕水含量與空氣的相對濕度成正比。當土粒周圍空氣的濕度達到飽和時，土壤吸濕水的含量達到zui大值。這時的土壤含水量稱為zui大吸濕量或吸濕系數。
二、薄膜水
當吸濕水達到zui大值后，分子引力已經不能再吸附空氣中的水分子，但是土粒表面仍有剩余的分子引力可吸引周圍環境中的液態水分子，增加了土壤周圍的水膜厚度，在吸濕水的外層形成一層水膜，稱為薄膜水。薄膜水達到zui大值時的土壤含水量稱為zui大分子持水量。薄膜水的內層緊靠吸濕水，受到的引力約為31個大氣壓，薄膜水的外層受到的引力約為6.25個大氣壓。薄膜水的性質介于吸濕水與自由的液態水之間，水分子因受土粒的引力而排列比較緊，其密度大于1g／cm3，冰點約為-15℃，具有較高的粘滯性和非溶解性。相鄰土粒的接觸處在分子引力的驅動下，水分從水膜厚的土粒表面向水膜薄的土粒表面上移動，但是其運移速度相當緩慢，一般為0.2~0.4mm／h。隨著水膜變厚移動速度逐漸變得更加緩慢。
三、毛管水
土壤顆粒之間形成的空隙，可以近似地看作細小的毛管。當土壤和液態水接觸時，毛管中水氣介面成一彎月面，在此面以下的液態水因表面張力作用承受吸持力，該力稱為毛管力。土壤中依據毛管力保持在土壤孔隙中的水分稱為毛管水。毛管力的大小與土壤孔隙的直徑成反比。一般認為，當土壤孔隙直徑大于8mm時，毛管作用不明顯。當毛管直徑為0.03~0.0006mm時，毛管作用zui明顯。當毛管直徑小于0.0006mm時，土壤孔隙為薄膜水所充填。
通常潛水在毛管力的作用下沿著土壤中細小孔隙上升，由此保持在毛管孔隙中的水分稱為毛管上升水。當潛水位埋深足夠大時，毛管上升水遠遠不能接近或達到表層土鑲，此時降雨或灌溉保持在土壤孔隙中的水分稱為毛管懸著水。形成毛管懸著水的原因主要是土壤細孔隙，即毛管各處的截面的直徑不等，因此在不同位置的彎月面產生的毛管力是不相等的。懸著毛管水實際上是毛管中水分形成的上下彎月面曲率半徑不等引起的毛管力之間的差異造成的。當毛管懸著水達到zui大值時的土壤含水量，稱為田間持水量，此時的毛管力約在0.1~0.3個大氣壓的范圍內。
四、重力水
當土壤含水量超過田間持水量時，多余的水分超過土壤顆粒的分子吸引力和毛管力的作用范圍，在重力作用下將沿著非毛管孔隙下降，這部分水稱為重力水。重力水很少能供植物利用，而且常常會引起肥料流失，抬高地下水位造成土壤鹽漬化或沼澤化。重力水又能補給地下水，增加地下水資源。
