基质是一种低密度多孔隙的松散物质体系。基质扣除固体体积之外的部分是基质的总孔隙，基质总孔隙体积占基质总体积后就是基质的总孔隙度。
基质孔隙度是除了pH值、电导率、养分、缓冲性和润湿性质之外的最重要的基质性质。严格地说，基质制备的第一件大事就是基质孔隙、基质结构的等物理特性的构建，第二件大事才是基质的pH值、电导率、养分、缓冲性和润湿性等化学性质的调制。
1，基质孔隙划分的理论依据
土壤学研究土壤孔隙采用毛管孔径法研究土壤不同孔隙空气容量和水分有效性。但土壤孔隙非常复杂，难以精确测量，所以土壤学又采用能量学方法研究不同孔隙的吸力。基质科学则直接提出了不同基质孔隙的吸力划分界限。按基质孔隙对水分吸力不同，把水吸力在0-1千帕之间的基质孔隙定义为空气孔隙，把水吸力在1-5千帕之间的基质孔隙定义为有效水孔隙，把水吸力在5-10千帕之间的基质孔隙定为缓效水，把水吸力大于10千帕的基质孔隙定义为无效水。
之所以采用吸力方法研究基质孔隙度特性，是因为植物种植在基质中，植物根系要从基质中吸收水分，而植物根系对水的吸力和基质对水吸力的大小决定植物根系吸水效率的高低。如果植物根系从基质中吸水力，大于基质的吸水力，植物就可以吸收到基质中的水分。如果基质对吸水力大于植物根系的吸水力，基质中就是有再多的水分，植物也没有足够力量吸收到基质中的水分。
为了理解基质水吸力与基质水分有效性关系，我们可以将风干0-5毫米均质泥炭粉末装入透明玻璃管中，直立放入有1-2厘米水层的开放容器中。因为基质对水具有吸力，容器中的水分就会玻璃管中泥炭吸引，湿润锋线就会逐渐上行。湿润锋线每提升1厘米，相当于付出吸水力100帕，将润湿锋线提升10厘米，相当于付出吸水力1千帕，将湿润锋线升高50厘米高，相当于泥炭对水的吸力达到5千帕，将湿润锋线升高到100厘米，相当于泥炭对水的吸力达到10千帕。当湿润锋线超过100厘米，则泥炭对水的吸力已经超过了10千帕了。
基质科学用数学函数表达基质吸力与基质水分上升高度的关系：
Pa=mgh
式中：Pa=基质水吸力，单位，巴；m=水量，单位，千克；g=重力加速度，单位，9.8米/秒2；h=湿润锋线上升高度，单位，米。
从基质水吸力计算公式可见，在水量相同情况下，基质将水分润湿锋线升高越多，所需要付出的吸力越大。反过来说，基质对水分吸力越小，湿润锋线上升的高度越小。
从上图和从生产实践也可以发现，在采用潮汐床从容器底部对基质进行灌溉时，越靠近底部，基质的含水量越高，甚至接近饱和。随着湿润锋线高度升高，基质中水分含量逐渐降低。这说明基质吸力与基质湿润锋线高度的数学函数是符合生产实际的。在靠近底部水层时，因为基质吸水需要的能量较小，基质大小孔隙都可以吸收到足够的水分。而随着湿润锋线高度的增加，基质孔隙稍大的吸力已经不能足以吸收提升湿润锋线了，只有吸力更大的小孔隙才能够吸收水分，提高湿润锋线。基质颗粒越细，润湿锋线越高，但基质中的含水量也随之降低，其他孔隙完全被空气占据了。
2，基质的空气孔隙度
基质完全被水饱和，基质不需要吸水，此时的基质对水的吸力为0。
将基质中水位即湿润锋线从水面0厘米提升到10厘米处，所需基质的吸水力为1千帕，与地球对水向下的拉力相等。因为从水面到10厘米处基质孔隙对水的吸力都小于1千帕，所以基质中的水分所受基质吸力小于地球引力的重力作用，基质中的水分就会挣脱基质吸力渗漏出基质，水分渗漏后腾空的容积被空气占据，这时的气体空隙就定义为基质的空气孔隙，基质空气孔隙占基质总体积的百分比就是基质的空气孔隙度。
当然，基质在存放和使用过程中，随着植物根系吸收和基质表面蒸腾蒸发，基质中的水分会逐渐减少，水分减少空气就乘虚而入充填水分留下的空间，增加基质的空气容积。但此时的空气容积是随时变动的，不能作为代表基质本质特征的空气孔隙。所以世界各国的基质空气孔隙测定统一采用了1千帕吸力下流出水分的体积作为基质空气孔隙容积。
3，基质有效水孔隙度
从上图可以看到，在基质将湿润锋线从10厘米提升到50厘米时，基质水吸力也从1千帕增加到5千帕。基质对水的吸力在1-5千帕之间时，这种吸力小于植物根系对水的吸水。就是说，植物根系水的吸力大于基质对水的吸力，所以这部分水很容易被植物吸收，故称为有效水，也就是土壤学中的毛管松束缚水。基质有效水所占据的孔隙就是基质有效水孔隙，有效水孔隙容积占基质总容积的百分比就是基质有效水孔隙度。
基质的有效水是基质栽培中植物可以吸收利用的主要水分。基质制备中要千方百计增加基质的有效水孔隙，降低基质无效水孔隙。增加方法就是扩大较粗基质颗粒原料比例，减少较小基质原料比例。理想的基质有效水应该达到基质的30-35%。
4，基质缓效水孔隙度
从附图又可以看到，当基质将水分湿润锋线从50厘米提高到100厘米时，基质对水的吸力已经从5千帕上升到10千帕了。基质吸水力在5-10千帕之间时，与植物根系对水的吸力大体相当，植物根系吸收这部分水分时，需要付出比有效水更大的能量，当然在基质缺水时还是可以被植物根系吸收，所以称为缓效水，土壤学上称之为紧束缚水。缓效水所占据的孔隙称为缓效水孔隙，缓效水孔隙容积占基质总容积的百分比称之为缓效水孔隙度。
基质有效水和缓效水都属于基质可以利用的水分，都是需要认真对待。
5，基质无效水孔隙
从附图还可以看到，当基质将湿润锋抬高到100厘米以上时，基质对水的吸力就大于10千帕了。大于10千帕吸力下的基质水分主要存于10微米以下的颗粒空隙中，植物根系吸水力都小于10千帕，所以这部分水分不可能被植物利用，故称之为无效水。无效水所占据的孔隙称为无效水孔隙，无效水孔隙容积占据基质总容积的百分比称之为无效水孔隙度。
基质无效水是基质完全不能利用的水分，应该尽可能减少，以避免基质过湿，限制氧气进入基质，不利根系氧气吸收，降低植物根系活力。
从以上分析可以看到，基质的水吸力不同，形成不同大小的空气孔隙度，吸持不同类型和不同有效性的水分。基质制备和使用管理实际上就是研究如何扩大基质有效水孔隙，减少无效水孔隙的过程。
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