El uso a largo plazo y excesivo de fertilizantes minerales en una región semiárida con grave escasez de agua llevará a la compactación del suelo y a una capacidad deficiente de retención de agua. El método de fertilización con estiércol en lugar de fertilizante mineral ha atraído mucha atención. Tiene consecuencias adversas para el crecimiento y desarrollo de los cultivos. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue determinar cómo reemplazar el fertilizante mineral con estiércol afecta a la curva de retención de agua del suelo, la constante de agua del suelo, la disponibilidad de agua del suelo y la distribución del tamaño equivalente de poros del suelo, y buscar el mejor esquema de aplicación de estiércol en áreas semiáridas y proporcionar una base teórica para mejorar la capacidad de retención de agua del suelo. Aquí, el 0% (CK), 25% (M), 50% (M), 75% (M) y 100% (M) de 225 kg ha de nitrógeno de fertilizante mineral se reemplazaron con nitrógeno equivalente de estiércol en la meseta de loess de China en condiciones semiáridas. Se utilizó el método de centrifugación para determinar el contenido volumétrico de agua del suelo bajo diferentes niveles de succión de agua, y se utilizó el modelo de Gardner para ajustar y dibujar su curva de retención de agua del suelo, y luego calcular la constante de agua del suelo y la distribución del tamaño equivalente de poros. Los resultados mostraron que el modelo de Gardner se ajustaba bien. El contenido de agua saturada del suelo con el tratamiento M fue el más alto, mientras que la capacidad específica de agua, la disponibilidad de agua y la porosidad del suelo con el tratamiento M fueron las más altas. El contenido de agua saturada del suelo mostró una tendencia a la baja con el aumento de nitrógeno del estiércol en lugar del nitrógeno del fertilizante mineral en los tratamientos de reemplazo parcial. Esta tendencia a la baja se ralentizó con el tiempo. El tratamiento M aumentó la capacidad de campo. El tratamiento M aumentó la porosidad capilar del suelo, la porosidad de agua disponible del suelo y la disponibilidad de agua del suelo en comparación con CK a partir del quinto abonado. Los tratamientos de reemplazo aumentaron la capacidad específica de agua, el contenido de agua saturada del suelo, la disponibilidad de agua del suelo, la porosidad del suelo y redujeron el punto de marchitez con el tiempo. En los tratamientos de reemplazo, la capacidad específica de retención de agua del suelo, la disponibilidad de agua del suelo y la porosidad del suelo primero aumentaron y luego disminuyeron con el aumento de nitrógeno proporcionado por el estiércol en lugar del proporcionado por el fertilizante mineral. Por lo tanto, la capacidad de retención de agua del suelo y la capacidad de suministro de agua con el tratamiento M fueron las mejores.