土壤的概念
苏联土壤学家威廉斯指出：“土壤是地球陆地上能够生长绿色植物的疏松表层。”这个定义正确地表示了土壤的基本功能和特性。土壤之所以能生长绿色植物，是由于它具有一种独特的性质——肥力。土壤这种特殊本质，就是土壤区别于其它任何事物的依据。土壤肥力虽与土壤物质组成有联系，但主要受土壤性状的影响。
土壤是指地球表面的一层疏松的物质，由各种颗粒状矿物质、有机物质、水分、空气、微生物等组成，能生长植物。土壤由岩石风化而成的矿物质、动植物、微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物(固相物质)以及水分(液相物质)、空气(气相物质)、氧化的腐殖质等组成。
固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物通过光照抑菌灭菌后得到的养料等。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。
土壤里的物质可以概括为三个部分：固体部分、液体部分和气体部分。
土壤矿物质是岩石经过风化作用形成的不同大小的矿物颗粒(砂粒、土粒和胶粒)。土壤矿物质种类很多，化学组成复杂，它直接影响土壤的物理、化学性质，是作物养分的重要来源之一。
土壤由矿物质和腐殖质组成的固体土粒是土壤的主体，约占土壤体积的50%，固体颗粒间的孔隙由气体和水分占据。
土壤气体中绝大部分是由大气层进入的氧气、氮气等，小部分为土壤内的生命活动产生的二氧化碳和水汽等。土壤中的水分主要由地表进入土中，其中包括许多溶解物质。
土壤中还有各种动物、植物和微生物。
有机质
有机质含量的多少是衡量土壤肥力高低的一个重要标志，它和矿物质紧密地结合在一起。在一般耕地耕层中有机质含量只占土壤干重的0.5%～2.5%，耕层以下更少，但它的作用却很大，群众常把含有机质较多的土壤称为“油土”。土壤有机质按其分解程度分为新鲜有机质、半分解有机质和腐殖质。腐殖质是指新鲜有机质经过酶的转化所形成的灰黑土色胶体物质，通过阳光杀灭了致病的有害菌病毒寄生虫后，保留其营养物质的土壤，一般占土壤有机质总量的85%～90%以上。
腐殖质的作用主要有以下几点：
(一)作物养分的主要来源
腐殖质既含有氮、磷、钾、硫、钙等大量元素，还有微量元素，经微生物分解可以释放出来供作物吸收利用。
(二)增强土壤的吸水、保肥能力
腐殖质是一种有机胶体，吸水保肥能力很强，一般粘粒的吸水率为50%～60%，而腐殖质的吸水率高达400%～600%;保肥能力是粘粒的6～10倍。
(三)改良土壤物理性质
腐殖质是形成团粒结构的良好胶结剂，可以提高粘重土壤的疏松度和通气性，改变砂土的松散状态。同时，由于它的颜色较深，有利吸收阳光，提高土壤温度。
(四)促进土壤植物的生长
腐殖质为植物生长提供了丰富的养分和能量，土壤酸碱适宜，因而有利植物生长，促进土壤养分的转化。
(五)作物生长发育
腐殖质在分解过程中产生的腐殖酸、有机酸、维生素及一些激素，对作物生育有良好的促进作用，可以增强呼吸和对养分的吸收，促进细胞分裂，从而加速根系和地上部分的生长。土壤有机质主要来源于施用的有机肥料和残留的根茬。许多社队采用柴草垫圈、秸秆还田、割青沤肥、草田轮作、粮肥间套、扩种绿肥等措施，提高土壤有机质含量，使土壤越种越肥，产量越来越高，应当因地制宜加以推广。
微生物
土壤微生物的种类很多，只有抑制有害菌，利用这些菌产生的植物需要的一些养料。如进行有效的阳光照射后，细菌、真菌、放线菌、原生动物、被有效的杀灭，腐体可作养料。土壤微生物的数量很大，1克土壤中就有几亿到几百亿个。1亩地耕层土壤中，微生物的重量有几百斤到上千斤。土壤越肥沃，微生物的利用率也越高。
植物茎叶中含有果胶酶、纤维素酶、过氧化氢酶、琥珀酸硫激酶、琥珀酸脱氢酶、延胡索酸酶、苹果酸脱氢酶等，把植物的茎叶作为肥料，是作物生长的必要营养的来源。
微生物在土壤中的主要作用如下：
(一)分解有机质
作物的残根败叶和施入土壤中的有机肥料，只有经过土壤微生物的作用，才能腐烂分解，释放出营养元素，供作物利用;并且形成腐殖质，改善土壤的理化性质。
(二)分解矿物质
例如磷细菌能分解出磷矿石中的磷，钾细菌能分解出钾矿石中的钾，以利作物吸收利用。
(三)固定氮素
氮气在空气的组成中占4/5，数量很大，但植物不能直接利用。土壤中有一类叫做固氮菌的微生物，能利用空气中的氮素作食物，在它们死亡和分解后，这些氮素就能被作物吸收利用。固氮菌分两种，一种是生长在豆科植物根瘤内的，叫根瘤菌，种豆能够肥田，就是因为根瘤菌的固氮作用增加了土壤里的氮素;另一类单独生活在土壤里就能固定氮气，叫自生固氮菌。另外，有些微生物在土壤中会产生有害的作用。例如反硝化细菌，能把硝酸盐还原成氮气，放到空气里去，使土壤中的氮素受到损失。实行深耕、增施有机肥料、给过酸的土壤施石灰、合理灌溉和排水等措施，可促进土壤中有益微生物的繁殖，发挥微生物提高土壤肥力的作用。
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，防止跑墒。“锄头有水”的科学道理就在这里。土壤含水量降至黄墒以下时，毛管水运行基本停止，土壤水分主要以气化方式向大气扩散丢失。这时进行镇压(碾地)，使地表形成略为紧实的土层，一方面可以接通已断的毛细管，使底墒借毛管作用上升;另一方面可减少大孔隙，防止水汽扩散损失，所以群众说“碾子提墒，碾子藏墒”。镇压后耱地，使耕层上再形成一个平整而略松的薄层，保墒效果更好。五、土壤空气土壤空气对作物种子发芽、根系发育、微生物活动及养分转化都有极大的影响。生产上应采用深耕松土、破除扳结、排水、晒田(指稻田)等措施，以改善土壤通气状况，促进作物生长发育。
在19世纪末，俄国土壤学家道库恰耶夫(V.V.Dokuchaisv)从土壤发生学的观点，认为土壤的性质是气候、生物、地形、母质和时间等成土因素综合作用的结果。土壤是发育于地球陆地表面具有一定肥力且能够生长植物的疏松表层(包括海、湖浅水区)。它是地球表面上的附着物，人力可以搬动土壤。
土壤吸收性能
土壤有吸收固体、液体和气体的能力。其吸收方式分为五种。
①机械吸收作用：这是指土壤将大于土壤孔隙而悬浮于溶液中(如骨粉、饼肥、磷矿粉及粪便残渣等)的微细颗粒机械地阻留下来，使之不随土壤中渗水而流走的一种作用。由于土壤颗粒愈小，排列愈紧密，土壤孔隙愈细，因此机械吸收作用就越强，则土壤保肥性能就好。这种作用对新改稻田、新水库、塘坝有利增强保水蓄水的功能。
②物理吸收作用：它是指土壤胶体依靠其表面能将分子态养分吸附在表面上，而胶体与被吸附物不起任何化学反应的一种作用。这种作用，由于对分子态养分有保持能力，因此，土壤中的氨气、尿素、氨基酸等分子态氮就会减少挥发损失。平常在施用易挥发的铵态氮肥时要求复好土就是这个道理。
③化学吸收作用：这是指土壤中可溶性养分(如某些离子与带不同电荷的离子发生化学作用)，由纯化学作用产生不溶性沉淀而固定在土壤内的作用。这种作用，虽然有减少可溶性养分的流失，但被固定下来的养分就难以再被作物吸收利用，故降低了养分的利用率。因此，把磷肥集中施或与有机肥混和施，制成颗粒球肥施和根外喷施，就是避免化学吸收作用的发生，减少土壤对磷酸的固定。
④代换吸收作用：这又叫物理化学吸收作用。它是指土壤胶体表面吸着许多与它带相反电荷离子的同时，其表面上又有等当量的同电荷的其它离子被代换出来的作用。其实质是一种离子(阳离子或阴离子)代换过程，是土壤胶体所吸收的离子和土壤溶液中的离子在相互代换。所以这种作用是可逆的，即胶体所吸收的离子，又能重新被其它离子代换到溶液中去。从而，这种作用在调节土壤中可溶性养分的保蓄和供应，具有重要意义。
⑤生物吸收作用：这是指生活在土壤中的微生物及作物根系和动物等，吸收养分构成有机体而保留在土壤中的一种性能。由于生物是根据自身需要，从土壤溶液中选择吸收各种可溶性养分，形成有机体。当它们死亡后，有机残体又逐渐分解，把营养物质释放出来，供作物吸收利用。所以生物吸收作用，能保持养分，积累养分，提高土壤肥力。
土壤酸碱度
土壤酸碱度是指土壤溶液中存在的H+和OHˉ的量。通常用PH值表示。pH=7时是中性反应，这时溶液中H+和OHˉ数量相等;pH小于7表示是酸性反应，这时H+多于OHˉ;H大于7表示是碱性反应，这时H+少于OHˉ。土壤酸碱度按其pH值的大小分为七级：
pH<4.5强酸性
pH4.5~5.5酸性
pH5.5~6.5微酸性
pH6.5~7.5中性或近于中性
pH7.5~8.5微碱性
pH8.5~9.5碱性
pH>9.5强碱性
①土壤酸碱性产生原因：
土壤之所以有酸碱性，主要是土壤中存在酸碱物质。H+来源主要是土壤胶体上吸附的H+和Al+3;其次是二氧化碳溶于水形成碳酸解离的结果：
H2CO3=H++HCO3ˉ，HCO3ˉ=H++CO3ˉ
除此之外，还有有机质转化过程中，分解产生的有机酸(丁酸、草酸、柠檬酸等)、岩石风化过程中，化学变化(如含硫矿物氧化)成的酸以及施用肥料加进的酸性物质[如(NH4)2SO4、NH4Cl]，当NH4+被作物吸收后，常遗留在土壤中的酸根(SO4-2，Clˉ)都能使土壤酸性增加。
OHˉ的来源主要是土壤中碳酸钠、碳酸氢钠等盐类水解以及土壤胶体上含的代换性钠形成强碱转化结果。
例如：Na2CO3+2H2O2NaOH+H2CO3
NaHCO3+H2ONaOH+H2CO3
②作物对土壤酸碱度的适应能力：
强酸性与强碱性土壤都不利于作物生长。不同的作物要求土壤酸碱度不同。如茶树只适宜在酸性土壤上生长，像映山红、马尾松、杨梅、蒜盘子等，就是酸性土壤的指示植物;而天竺、圆叶包柏、柏木又是石灰性土壤的指示植物。
此外，土壤酸碱度对营养元素的有效性及有益微生物的活动都有很大的影响，土壤过酸过碱还影响土壤良好结构的形成(现不作详细阐述)，这些无疑的都直接或间接地影响着作物的生长和发育。
土壤缓冲性能
在土壤加入酸、碱物质后，土壤所具有的抵抗土壤溶液酸化或碱化的能力，称为土壤缓冲性能。土壤具有缓冲性能的原因：
①土壤胶体上代换性阳离子存在，对酸碱有缓冲作用。这是由于土壤胶体上代换性阳离子(盐基离子或H+)被代换到溶液中生成了中性盐或H2O。
②土壤的缓冲性能是土壤的重要特性之一。由于土壤具有缓冲性能，可以使土壤的酸碱度经常保持稳定，为作物和微生物生长发育提供良好的环境条件，同时也为指导施肥提供依据。向土壤中施用有机肥料、泥土类(塘泥)肥料、石灰和种植绿肥等，都是提高土壤缓冲性能的有效措施。
土壤钙有效性与多种因素有关，如土壤质地、酸碱情况、有机质含量、施肥、土壤温度、湿度等。
概括如下：
1.土壤质地
土壤质地轻，有机质贫乏，淋失严重的土壤，有效钙供应不足。钙易被带电的粘粒所吸附，而不失其有效性，可减少水分淋洗损失。土壤钙淋失随降水量的增加而增加，其中淋失量大小依次为：砂壤质棕壤>壤质棕壤>粘质棕壤。因此，砂质土比粘质土更易出现缺钙症状。
2.土壤酸碱度
酸性土壤的淋溶作用强烈，钙容易流失，导致缺乏。在pH高于8.5时，土壤钠离子增加，钙等离子被取代形成碳酸盐沉淀，因此钙的有效性在pH6-8时最好。
3.有机质含量
钙能与有机化合物(如氨基酸、蛋白质、腐殖酸等)络合。简单的络合态钙(分子量小的，成离子态的)可直接为植物所吸收，还可避免被磷酸根等阴离子沉淀固定。因此，有机质含量高的土壤，保水保肥能力强，钙的有效性高，钙营养的供应时期越长。
4.灌水和施肥
灌溉改变土壤湿度，影响钙通过质流向根表的迁移。过分灌水易造成土壤给大量淋洗，尤其在酸性沙质土壤中。此外还易造成树体旺长，使果个增大，钙含量降低，果实品质下降。
不合理的施肥技术，如不合理的施肥量、肥料元素的比例和施肥时期不当，均会影响土壤钙的有效性。土壤中铵态氮、钾、镁、铝等养分含量过高时，与钙发生颉抗作用，抑制根系对钙的吸收。此外，土壤氮素过量，易导致作物旺长，根冠比下降，影响根系吸收钙的能力，叶片和果实钙含量下降，加重生理性缺钙症状的发生。而土壤中的磷含量过高，已与该形成难溶化合物，影响钙的有效性。因此，过量的使用氮磷钾肥，都会加重土壤钙的有效性下降。土壤中锰过量，也会加重钙等养分的缺乏。而微量元素中的硼、锌、铜等有时会影响果实中钙的状况。硼可促进钙的吸收与运输，减少生理病害。
5.其他因素
植物对钙的吸收及其钙在植物体内的运输主要靠蒸腾拉力的作用，凡是影响作物蒸腾和的因素，例如光照、空气湿度、大气温度等，都会影响钙的吸收与转运。湿度越大，光照越小，蒸腾作用越小，作物的吸钙量越低。
