Условия увлажнения в почве обычно характеризовали влажностью почвы, выраженной в процентах от ее веса. Однако эта величина недостаточно характеризует степень доступности воды для организма. Например, при 20%-ной влажности глинистой и песчаной почв степень доступности воды для организмов совершенно разная. В глинистой почве она будет малой, так как вода будет связана с огромной поверхностью глинистых частиц, а в песчаной — большой. Возможность объективно оценить состояние воды в почве и ее влияние на жизнедеятельность микроорганизмов дает определение потенциала влаги (активности воды), так как в этом случае состояние воды в почве, растениях, микроорганизмах, атмосфере, снегу и во льду характеризуется при помощи единой, физически строго определенной величины — термодинамического потенциала переноса. Эти показатели характеризуют степень связанности и термодинамической подвижности воды в системе, причем они не зависят от того, связана ли вода с поверхностью почвенных частиц, ионами солей, макромолекулами или кристаллами льда.
В микробиологии наиболее часто используется термин активность воды (aw), который характеризует степень связанности ее молекул и тем самым степень доступности для микроорганизмов. Активность свободной воды равна единице. При взаимодействии воды с твердыми поверхностями, катионами и анионами, молекулами мономеров и полимеров, т. е. любыми гидрофильными группировками, активность воды становится меньше единицы.
Активность воды определяется по формуле

где Р — давление водяного пара в исследуемой системе, Р0 — давление пара над чистой водой, ОВ — относительная влажность воздуха в системе, П1 — число молей растворителя, П2 — число молей растворенного вещества.
Часто состояние воды в системе характеризуется потенциалом влаги. Он характеризуется давлением, которое нужно приложить, чтобы при данных условиях началось удаление молекул воды из системы. Иначе можно сказать, что потенциал влаги измеряется количеством работы, которая должна быть затрачена для извлечения воды:

где А — работа, V — объем.
Потенциал чистой воды равен нулю. По отношению к чистой воде все растворы имеют отрицательные потенциалы, которые выражаются в отрицательных атмосферах.
Сопоставление различных величин, выражающих термодинамическое состояние воды, представлено в табл. 14.

Часто водный потенциал выражается в барах (1 бар = 10в6 дин*см2 = 0,987 атм). Через активность воды его можно выразить следующим образом:

где Wa — молекулярный вес воды, R — газовая постоянная, Т — абсолютная температура.
Потенциал воды может быть матричным или осмотическим. Матричное изменение водного потенциала обусловлено адсорбцией молекул воды на поверхности почвенных частиц. Осмотическое изменение водного потенциала происходит в растворе в результате взаимодействия молекул воды с растворенными веществами.