1、 土壤的组成
土壤是地球表面具有一定肥力且能生长植物的疏松层。土壤是由固体、液体和气体三类物质组成的。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物等。液体物质主要指土壤水分。气体是存在于土壤孔隙中的空气。土壤中这三类物质构成了一个矛盾的统一体。它们互相联系，互相制约，为作物提供必需的生活条件，是土壤肥力的物质基础。
土壤不仅是人类赖以生存的物质基础和宝贵财富的源泉，又是人类最早开发利用的生产资料。
1．1、 土壤矿物质和有机质
土壤矿物是土壤的主要组成部分，构成了土壤的“骨骼”。一般占土壤固相部分重量的95%—98%左右。有机质是土壤的重要组成部分，尽管土壤有机质只占土壤重量很小的一部分，但是它在土壤肥力、环境保护、农业可持续发展等方面都有很重要的作用和意义。
1．1．1土壤矿物质
矿物是天然产生于地壳中具有一定的化学组成、物理性质和内在结构的物体，是组成岩石的基本单位。土壤中的矿物质主要由岩石中的矿物变化而来。土壤矿物部分的元素组成很复杂，元素周期表中的全部元素几乎都能从中找到，但主要约有10余种，包括氧、硅、铝、铁、钙、镁、钾、硫以及一些微量元素如锰、锌、铜等。
1．1．2土壤有机质
土壤有机质的来源是动植物残体（天然土壤）和施入有机肥及翻压的绿肥（农业土壤）。其组成主要有两大类：（1）、非特异性有机质—普通有机化学中已知的各种有机质。包括：不含氮有机质：碳水化合物（糖类，纤维素）；有机酸（残体分解的分泌物，脂肪酸，芳香族酸）；木质素和其他有机物（单宁，树脂，蜡，脂类）等。含氮磷硫有机质：蛋白质；核酸等c、灰分（灼烧后的干物质）。（2）特异性有机质(腐殖质)：
定义：它是在土壤中,在微生物参与作用下形成的，含有多种功能团的带芳香族核的高分子有机化合物。
有四种类型：
胡敏酸（溶碱、不溶酸）；
富里酸（溶碱、溶酸）；
吉马多美朗酸（溶碱、溶酒精、不溶酸）；
胡敏素（不溶碱、酸和酒精）。
其中主要是胡敏酸和富里酸。
1．2、 土壤的水分
土壤是一个疏松多孔体，其中布满着大大小小蜂窝状的孔隙。直径0．001-0．1毫米的土壤孔隙叫毛管孔隙。存在于土壤毛管孔隙中的水分能被作物直接吸收利用，同时，还能溶解和输送土壤养分。毛管水可以上下左右移动，但移动的快慢决定于土壤的松紧程度。松紧适宜，移动速度最快，过松过紧，移动速度都较慢。降水或灌溉后，随着地面蒸发，下层水分沿着毛管迅速向地表上升，应在分墒后及时采取中耕、耙、耱等措施，使地表形成一个疏松的隔离层，切断上下层毛管的联系。
土壤水形态类型
1、固态水：结晶水
2、气态水：土壤空气的组成部分，华北夜潮土的水源补充
3、化学束缚水：被紧紧吸附在矿物中，活动性很小的一种水类型。分化学结晶水和化学结合水。
4、物理束缚水：通过分子引力吸附在颗粒表面的一种水分形态。
1） 吸湿水：土壤固体颗粒依据其表面分子引力吸持在颗粒表面的气态水。
2） 薄膜水：土壤固体颗粒吸附的液态水。
5、毛管水：被毛管力吸附保持于土壤毛管孔隙中的水。
分毛管上升水和毛管悬着水
6、重力水：在重力作用下，向下移动或侧渗的土壤水。
不同的土壤水形态类型构成了土壤的水分，土壤的水分在有机和无机生态循环中发挥着重要的作用。
1．3、 土壤的空气
土壤的空气存在于土体内未被水分占据的空隙内。如果孔隙度不变，土壤含水量多了，那么空气量就会减少，反之亦然。所以土壤空气含量虽土壤的水分含量而变化。对于通气良好的土壤，其空气组成接近于大气，一般越接近地表的土壤空气组成越接近大气。不过还是和大气有着几点差别：（ 1）土壤空气中的CO2含量高于大气。（2）土壤空气中O2含量低于大气。（3）土壤空气中的水汽含量一般高于大气。（4）土壤空气中含有较多的还原性气体，当土壤通气不良时，微生物对有机质进行厌氧分解，产生大量的还原性气体。
2、生态系统的物质循环
生态系统的物质循环是指无机化合物和单质通过生态系统的循环运动。生态系统中的物质循环可以用库和流通两个概念来加以概括。库是由存在于生态系统某些生物或非生物成分中的一定数量的某种化合物所构成的。对于某一种元素而言，存在一个或多个主要的蓄库。在库里，该元素的数量远远超过正常结合在生命系统中的数量，并且通常只能缓慢地将该元素从蓄库中放出。物质在生态系统中的循环实际上是在库与库之间彼此流通的。在单位时间或单位体积的转移量就称为流通量。
物质循环的速率在空间和时间上是有很大的变化，影响物质循环速率最重要的因素有：①循环元素的性质：即循环速率由循环元素的化学特性和被生物有机体利用的方式不同所致；②生物的生长速率：这一因素影响着生物对物质的吸收速度和物质在食物链中的运动速度；③有机物分解的速率：适宜的环境有利于分解者的生存，并使有机体很快分解，迅速将生物体内的物质释放出来，重新进入循环。
2．1、生态系统中的主要循环
2．1．1、碳循环
自然界碳循环的基本过程如下：大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。自然界中碳的分布、碳的流动和交换。
有机体和大气之间的碳循环 绿色植物从空气中获得二氧化碳，经过光合作用转化为葡萄糖，再综合成为植物体的碳化合物，经过食物链的传递，成为动物体的碳化合物。植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气，另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。动、植物死后,残体中的碳,通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。大气中的二氧化碳这样循环一次约需20年。
一部分（约千分之一）动、植物残体在被分解之前即被沉积物所掩埋而成为有机沉积物。这些沉积物经过悠长的年代，在热能和压力作用下转变成矿物燃料──煤、石油和天然气等。当它们在风化过程中或作为燃料燃烧时，其中的碳氧化成为二氧化碳排入大气。人类消耗大量矿物燃料对碳循环发生重大影响。
大气和海洋之间的二氧化碳交换 二氧化碳可由大气进入海水，也可由海水进入大气。这种交换发生在气和水的界面处，由于风和波浪的作用而加强。这两个方向流动的二氧化碳量大致相等，大气中二氧化碳量增多或减少，海洋吸收的二氧化碳量也随之增多或减少。
碳质岩石的形成和分解 大气中的二氧化碳溶解在雨水和地下水中成为碳酸，碳酸能把石灰岩变为可溶态的重碳酸盐，并被河流输送到海洋中。海水中的碳酸盐和重碳酸盐含量是饱和的，接纳新输入的碳酸盐，便有等量的碳酸盐沉积下来。通过不同的成岩过程，又形成为石灰岩、白云石和碳质页岩。在化学和物理作用（风化）下，这些岩石被破坏，所含的碳又以二氧化碳的形式释放入大气中。火山爆发也可使一部分有机碳和碳酸盐中的碳再次加入碳的循环。碳质岩石的破坏，在短时期内对循环的影响虽不大，但对几百万年中碳量的平衡却是重要的。
2．1．2、水循环
生态系统中所有的物质循环都是在水循环的推动下完成的，因此，没有水的循环，也就没有生态系统的功能，生命也将难以维持。
2．1．3、沉积型循环
沉积型循环速度比较慢，参与沉积型循环的物质，其分子或化合物主要是通过岩石的风化和沉积物的溶解转变为可被生物利用的营养物质，而海底沉积物转化为岩石圈成分则是一个相当长的、缓慢的、单向的物质转移过程，时间要以千年来计。这些沉积型循环物质的主要储库在土壤、沉积物和岩石中，而无气体状态，因此这类物质循环的全球性不如气体型循环、循环性能也很不完善。属于沉积型循环的物质有：磷、钙、钾、钠、镁、锰、铁、铜、硅等，其中磷是较典型的沉积型循环物质，它从岩石中释放出来，最终又沉积在海底，转化为新的岩石。
3、土壤与生态系统循环
3．1、土壤与碳循环
土壤参与了碳循环中的环节，自然界中的碳循环就是大气中的二氧化碳（CO2）被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动，又以二氧化碳的形式返回大气中。从中我们可以了解到：
从吸收环节来看，大气中的CO2的来源主要是人类生产生活中排放的，而吸收这些CO2的主要是植物和海洋。植物分布在地表，其生存环境就是土壤，土壤是岩石圈表面的疏松表层，是陆生植物生活的基质。它提供了植物生活必需的营养和水分，是生态系统中物质与能量交换的重要场所。由于植物根系与土壤之间具有极大的接触面，在土壤和植物之间进行频繁的物质交换，彼此强烈影响，因而土壤是植物的一个重要生态因子，通过控制土壤因素就可影响植物的生长和产量。土壤及时满足植物对水、肥、气、热要求的能力，称为土壤肥力。肥沃的土壤同时能满足植物对水、肥、气、热的要求，是植物正常生长发育的基础。
3．2、土壤与水循环
水循环是指水由地球不同的地方透过吸收太阳带来的能量转变存在的模式到地球另一些地方，例如：地面的水份被太阳蒸发成为空气中的水蒸汽。而水在地球的存在模式包括有固态、液态和气态。而地球的水多数存在于大气层中、地面、地底、湖泊、河流及海洋中。水会透过一些物理作用，例如：蒸发、降水、渗透、表面的流动和表底下流动等，由一个地方移动至另一个地方。如水由河川流动至海洋。
土壤表面的水在水循环中也参与了蒸发需作用，其次，土壤可以储存大气中的水分，当降雨时，土壤的表面以及深部土壤都可以储存降水。这样一来，土壤就成大气水循环中的接受者和付出者，这也表明了土壤在水循环中的重要作用。
3．3、土壤与沉积型循环
上面的文中已经提到过：这些沉积型循环物质的主要储库在土壤、沉积物和岩石中。参与沉积型循环的物质，其分子或化合物主要是通过岩石的风化和沉积物的溶解转变为可被生物利用的营养物质，而海底沉积物转化为岩石圈成分则是一个相当长的、缓慢的、单向的物质转移过程，时间要以千年来计。
由此可见，土壤是自然界沉积型循环的载体，是其不可缺少的重要组成部分。
4、土壤与有机界
4．1土壤生物
土壤的环境条件决定了它是多种生物赖以生存的地方，是他们的家园。其中含量最多的就是土壤微生物。土壤中存在着大量微生物，包括细菌、真菌、放线菌、病毒和原生生物。土壤微生物的存在对于自然界有着十分重大的意义，有机质的矿化分解过程要有土壤微生物参与，尿素的分解利用也离不开土壤微生物，有些微生物还能抑制有害微生物的生长和繁殖。除此之外，土壤中还含有很多藻类，主要是绿藻和硅藻。还有一些原生生物以及线虫、螨虫、蚯蚓等动物。这些生物体的存在让土壤的环境类型更显丰富，也使得土壤在自然界有机界中占有重要的地位。
4．2土壤生物与有机界的关系
4．2．1食物链
生态系统中贮存于有机物中的化学能在生态系统中层层传导，通俗地讲，是各种生物通过一系列吃与被吃的关系，把这种生物与那种生物紧密地联系起来，这种生物之间以食物营养关系彼此联系起来的序列，在生态学上被称为食物链。按照生物与生物之间的关系可将食物链分为捕食食物链、腐食食物链（碎食食物链）、和寄生食物链。
4．2．2土壤生物与食物链
生态系统中的生物虽然种类繁多，并且在生态系统分别扮演着不同的角色，根据它们在能量和物质运动中所起的作用，可以归纳为生产者、消费者和分解者三类。
而土壤生物在食物链中扮演的角色可谓是重要之极，首先，土壤培育出了食物链中主要的生产者——绿色植物。
生产者主要是绿色植物，能用无机物制造营养物质的自养生物，这种功能就是光合作用。生产者的活动是从环境中得到二氧化碳和水，在太阳光能或化学能的作用下合成碳水化合物（以葡萄糖为主）。因此太阳辐射能只有通过生产者，才能不断的输入到生态系统中转化为化学能力即生物能，成为消费者和分解者生命活动中唯一的能源。
其次，土壤中也存在消费者。如土壤中的动物：线虫、螨虫、蚯蚓以及原生动物类。
最后，食物链中的绝大多数分解者也存在于土壤当中。分解者也是异养生物，主要是各种细菌和真菌，也包括某些原生动物及腐食性动物如食枯木的甲虫、白蚁，以及蚯蚓和一些软体动物等。它们把复杂的动植物残体分解为简单的化合物，最后分解成无机物归还到环境中去，被生产者再利用。分解者在物质循环和能量流动中具有重要的意义，因为大约有90% 的陆地初级生产量都必须经过分解者的作用而归还给大地，再经过传递作用输送给绿色植物进行光合作用。所以分解者又可称为还原者。
