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土壤的组成相当复杂，总体说来，是由矿物质、动植物残体腐解产生的有机物质、水分和空气等固、液、气三相组成的。
一. 土壤矿物质
土壤矿物质是组成土壤的基本物质，约占土壤固体部分总重量的 90％以上，有土壤骨骼之称。土壤矿物质的组成和性质直接影响土壤的物理性质、化学性质。土壤矿物质是植物营养元素的重要供给源，按其成因可分为原生矿物质和次生矿物质。
（1）原生矿物质：它是各种岩石经受不同程度的物理风化，仍遗留在土壤中的一类矿物，其原来的化学组成没有改变。土壤中最重要的原生矿物有硅酸盐类矿物、氟化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。由其组成知、原生矿物质既是构成土壤的骨骼，又是植物营养源。
（2）次生矿物质：次生矿物质大多是由原生矿物质经风化后形成的新矿物。它包括各种简单盐类，如碳酸盐、硫酸盐、氯化物等。次生粘土矿物大多为各种铝硅酸盐和铁硅酸盐，如高岭土、蒙脱土、多水高岭土和伊利石等。土壤中很多重要的物理、化学性质和物理、化学过程都与所含粘土矿物质的种类和数量有关。次生矿物中的简单盐类呈水溶性，易被淋失。
土壤中氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁八大元素含量约占 96％以上，其余诸元素含量甚微，低于十万分之几甚至百万分之几，统称为微量元素。
二. 土壤有机质
土壤有机质也是土壤形成的重要基础，它与土壤矿物质共同构成土壤的固相部分。
土壤有机质绝大部分集中于土壤表层。在表层（ 0-15 或 0-20cm）土壤有机质一般只占土壤干重量的 0.5- 3％，我国大多数土壤中有机质含量在 1-5％之间。
土壤有机质主要来自各种植物的茎秆、根茬、落叶、土壤中的动物残骸以及施入土壤的有机肥料等。这些有机物质在物理、化学、生物等因素的作用下，形成一种新的性质相当稳定而复杂的有机化合物，称为土壤有机质，它主要以腐殖质为主。
腐殖质可以认为是由两种主要类型的物质（或基团）组成的。
第一类属未完全分解的植物和动物残骸，包括含氮和不含氮的有机物；
第二类为腐殖质。腐殖质是具有多种功能团、芳香族结构及酸性的高分子化合物，其呈黑色或暗棕色胶体状，主要含有胡敏酸和富里酸。胡敏酸是两性有机胶体，通常情况带负电荷，在土壤中可吸附重金属如 Mn2+、Cd2+、Hg2+、Fe3+、Al3+等离子。
三. 土壤水和空气
1. 土壤水
土壤水是土壤中各种形态水分的总称，为土壤的重要组成部分。它对土壤中物质的转化过程和土壤形成过程起着决定作用。土壤水非指纯水而言，而实际是含有复杂溶质的稀溶液，因此，通常将土壤水及其所含溶质称为土壤溶液。土壤溶液是植物生长所需水分和养分的主要供给源。
土壤水的来源有大气降水、降雪和地表径流，若地下水位接近地表面（约2-3m），则地下水亦是土壤水来源之一。在研究土壤污染问题时，必须十分关注废水、污水灌溉农田的利弊问题。合理污灌能提供水源、肥源、促进农业增产增收，并可减少地表水体的污染负荷和污水处理负荷。但是，不当的污水灌溉可导致土壤-作物系统的污染，危害人体健康。
2. 土壤空气
土壤空气是存在于土壤中气体的总称。它是土壤的重要组成之一。
土壤空气存在于未被土壤水分占据的土壤空隙中。土壤空气组成与土壤本身特性相关，也与季节、土壤水分、土壤深度等条件相关，如在排水良好的土壤中，土壤空气主要来源于大气，其组分与大气基本相同，以氮、氧和二氧化碳为主，而在排水不良的土壤中氧含量下降，二氧化碳含量增加。
土壤空气含氧量比大气少，而二氧化碳含量高于大气。土壤空气中还含有经土壤生物化学作用所产生的特殊气体如甲烷、硫化氢、氢气、氮氧化物等。此外，土壤空气中也经常含有大气中的污染物质。
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