在无土栽培中，对栽培作物生长有较大影响的基质物理性质主要有容重、总孔隙度、持水量、大小孔隙比（气水比）、粒径等。
1.容重
容重指单位体积内干燥基质的重量，用g/L或g/cm3表示。可以取一个一定体积的容器，装满干基质，称其重量，然后用其重量除以容器的体积即得到容重值。由于计算容重时的体积包括了颗粒之间的空隙，因此容重大小主要受基质的质地和颗粒的大小影响。基质的容重反映基质的疏松、紧实程度。容重过大，则基质过紧实，总孔隙度小，通气透水性差，这种基质操作不方便，也影响作物根系生长；容重过小，则基质过于疏松，基质过轻，总孔隙度大，虽具有良好通透性，但浇水时易漂浮，不利于固定根系。
不同基质的容重差异很大（表5-1），同一种基质由于受到压实程度、颗粒大小影响，其容重也存在着很大差异。例如，新鲜蔗渣的容重为0.13g/cm3，经过9个月堆沤分解之后容重为0.28g/cm3。一般认为，小于0.25g/cm3属于低容重基质，0.25～0.75g/cm3属于中容重基质，大于0.75g/cm3的属于高容重基质，而基质容重在0.1～0.8g/cm3范围内作物栽培效果较好。
表5-1 几种常用基质的容重和比重
基质种类 容重（g/cm3近似值） 比重（g/cm3）
土 壤 1.10～1.70 2.54
草 炭 0.05～0.20 1.55
沙 1.30～1.50 2.62
蔗 渣 0.12～0.28 —
蛭 石 0.08～0.13 2.61
树 皮 0.10～0.30 2.00
珍珠岩 0.03～0.16 2.37
松树针叶 0.10～0.25 1.90
岩 棉 0.04～0.11 —
容重对于园艺植物的生产上还有一层经济意义。一个直径30cm的容器，若装填土壤，干重在28～33kg，湿重在40kg左右，从搬运角度看，这是一个不轻的重量。然而，容重过轻，盆栽植物又容易被风吹倒。所以，用小盆栽种低矮植物或在室内栽培时，基质容重宜在0.1～0.5g/cm3；用大盆栽种高大植物或在室外栽培时，则宜在0.5～0.8g/cm3，否则，应采取辅助措施将盆器予以固定。
值得指出的是，基质容重可分别从干容重和湿容重两个角度去衡量。假设珍珠岩和蛭石的干容重都是0.1g/cm3，前者吸水后为自身重的2倍，后者吸水后为自身重的3倍，则湿容重分别为0.2g/cm3和0.3g/cm3。在实际使用中，有时湿容重可能较干容重更为现实些。例如，人工土的干容重为0.01g/cm3，极容易令人直感地认为太轻，不能将植物根系固定住，但从其湿容重能达到0.2～0.3g/cm3来看，与珍珠岩、蛭石相近，就不易产生错觉了。比重（密度）：单位体积固体基质的质量，不包括基质中的孔隙度，指基质本身的体积。
2.总孔隙度
总孔隙度是指基质中持水孔隙和通气孔隙的总和，以相当于基质体积的百分数（%）来表示。总孔隙度大的基质，其空气和水的容纳空间就大，反之就小。总孔隙度可以按下列公式计算：
总孔隙度（%）=（1-容重/比重）×100
如果一种基质的容重为0.1g/cm3，比重为1.55 g/cm3，则总空隙度为：
（1-0.1/1.55）×100=93.55%
总孔隙度大的基质较轻，基质疏松，容纳空气与水的量就大，有利于作物根系生长，但对于作物根系的支撑固定作用的效果较差，易倒伏。例如蔗渣、蛭石、岩棉等的总孔隙度在90%～95%以上；总孔隙度小的基质较重，水、气的容纳量较少，如沙的总孔隙度约为30.5%，不利于植物根系的伸展，必须频繁供液以弥补此缺陷。因此，为了克服单一基质总孔隙度过大或过小所产生的弊病，在实际应用时常将二、三种不同颗粒大小的基质混合使用，可以改善基质的物理性能。
在基质的分类中，大孔隙占5%～30%的基质属于中等孔隙度，小于5%的属低孔隙度，而大于30%的属高孔隙度（这时基质持水量低，容易干燥）。一般来说，基质的孔隙度在54%～96%范围内即可。
3.基质气水比（大小孔隙比）
总孔隙度只能反映在一种基质中空气和水分能够容纳的空间总和，它不能反映基质中空气和水分各自能够容纳的空间。而在植物生长的根系周围，能提供多少空气和容易被利用的水分，这是园艺基质最重要的物理性质。最适宜的基质的总孔隙度状况是同时能提供20%的空气和20%～30%容易被利用的水分。
气水比是指在一定时间内，基质中容纳气、水的相对比值，通常以基质的大孔隙和小孔隙之比来表示，并且以大孔隙值作为1。大孔隙是指基质中空气能够占据的空间，即通气孔隙；小孔隙是指基质中水分所能够占据的空间，即持水孔隙。通气孔隙与持水孔隙的比值称为大小孔隙比。用下式表示：
大小孔隙比=通气孔隙（%）/持水孔隙（%）
通气孔隙一般指孔隙直径在1mm以上，灌溉后的溶液不会吸持在这些孔隙中而随重力作用流出的那部分空间，因此这种孔隙的作用是贮气；持水孔隙一般指孔隙直径在0.001～0.1mm范围内的孔隙，水分在这些孔隙中会由于毛细管作用而被吸持，充满于孔隙内，也称为毛管孔隙，存在于这些孔隙中的水分称为毛管水，这种孔隙的主要作用是贮水，没有通气作用。
大小孔隙比能够反映出基质中气、水之间的状况，是衡量基质优劣的重要指标，与总孔隙度合在一起可全面地表明基质中气和水的状态。如果大小孔隙比大，则说明空气容量大而持水容量较小，即贮水力弱而通透性强；反之，如果大小孔隙比小，则空气容量小而持水量大。一般而言，大小孔隙比在1：2～4范围内为宜，这时基质持水量大，通气性又良好，作物都能良好地生长，并且管理方便。
4.粒径（颗粒大小）
是指基质颗粒的直径大小，用毫米表示。基质的颗粒大小直接影响着容重、总孔隙度和大小孔隙比。同一种基质颗粒越细，容重越大，总孔隙度越小，大小孔隙比越大；反之，颗粒越粗，容重越小，总孔隙度越大，大小孔隙比越小。因此，为了使基质既能满足根系吸水的要求，又能满足根系吸收氧气的要求，基质的颗粒不能太粗。颗粒太粗，虽然通气性较好，但持水性就较差，种植管理上要增加浇水次数；颗粒太细，虽然能有较高的持水性，但其表面吸附的和小孔隙内容留的水分便不易流动、排除，导致颗粒间通气不良，易产生基质内水分过多，造成过强的还原状态，也不利于养分流通和吸收，影响根系生长。因此，颗粒大小应适中，其表面应虽粗糙而不带尖锐棱角，并且孔隙应多而比例适当。但不同种类的基质，各自有适宜的粒径。就沙粒来说，粒径以0.5～2.0mm为宜；就陶粒来说，粒径在1cm以内为好；就岩棉（块状）等基质来说，粒径大小并不重要。
配制混合基质时，颗粒大小不同的基质混合后，其总体积小于原材料体积的总和。例如，1m3沙子和1m3的树皮相混后，因为沙粒充填在树皮的孔隙中，总体积变为1.75m3，而非2m3。同时，随着时间的推移，由于树皮分解，总体积还会减小，这都会削弱透气性。所以，配制混合基质时最好选用抗分解的有机基质，免得颗粒日久后由大变小。无机基质与有机基质相比，其颗粒大小不易因分解而变细变小。
此外，栽培的基质还应有较好的形状，不规则的颗粒具有较大的表面积，能保持较多的水；而多孔物质还能在颗粒内部保持水分，因而保持的水多。
盆栽植物生长不良或死亡，往往是由于基质的总孔隙度和大孔隙值过小，基质中缺乏空气，植物根系因受到自身释放出的二氧化碳的毒害，丧失吸收水分和养分的能力。尽管灌水可以挤出二氧化碳，引入新鲜空气，但如果基质没有足够的大孔隙，灌水的后果无异于饮鸩止渴。
木屑等有机基质，分解后因颗粒变细变实，会造成大孔隙减少。容器的底和壁建立了一个保持水分的高表面张力界面后，也会导致大孔隙减少。
花卉根系对大孔隙的需求各不相同。杜鹃、兰花、秋海棠、桅子、大岩桐、观叶植物等需求大孔隙值高些；山茶、菊花、唐菖蒲、一品红、百合等需求大孔隙中度；康乃馨、天竺葵、棕榈、草坪草、松柏等要求大孔隙可少些。
表5—2列出了几种常用基质的物理性状。
表5－2 几种常见基质的物理性状
基质名称 容 重（g/cm3） 总孔隙度（%） 大孔隙（%）（通气容积） 小孔隙（%）（通气容积） 大小孔隙比（大孔隙%/小孔隙%）
菜园土 1.10 66.0 21.0 45.0 0.47
沙 子 1.49 30.5 29.5 1.0 29.50
煤 渣 0.70 54.7 21.7 33.0 0.64
蛭 石 0.13 95.0 30.0 65.0 0.46
珍珠岩 0.16 93.2 53.0 40.0 1.33
岩 棉 0.21 84.4 7.1 77.3 0.09
锯木屑 0.19 78.3 34.5 43.8 0.79
炭化稻壳 0.15 82.5 57.5 25.0 2.30
蔗渣（堆沤6个月） 0.12 90.8 44.5 46.3 0.96
