土壤是物質循環的核心

1. 生命之源與太陽能

地球的表面覆蓋着岩石風化後成熟的土壤（土壤圈）， 而包括我們人類在内的各種動物、植物、微生物等生物（生命），皆生活在此（生命圈）。這些生物都是由有機物組成的，而每一種生物都利用着大氣、水和太陽能。

能夠直接将太陽能用在有機物生産上的，隻有擁有葉綠素的綠色植物和部分微生物。 不具有葉綠素的其他生物，必須食用由植物制造的太陽能産物，也就是糖類、碳水化合物、蛋白質和 油脂等， 或者是食用攝取上述食物的動物，才能生活下去。

2. 以土壤為基礎的生态系統循環

覆蓋于大地之上的植物，能從土壤和水中吸收養分，并利用太陽能生産有機物（光合作用），逐漸成長。 植物的落葉和遺體，則會被土壤圈所分解。

動物攝取植物作為營養源，藉此成長，而動物的排洩物和遺體，也會被土壤圈分解，成為植物的養分來源。 這就是所謂的 “土壤淨化作用”。

在土壤圈裡，有許多小動物與微生物都是有機物的 “分解者”，各自擁有不同的任務；土壤除了提供場地給這些分解者之外，同時也扮演着倉庫的角色，儲藏土壤生物制造出的植物所需元素（肥料）。

從以前到現在，從現在到未來，陸地上的生物都利用土壤圈的分解功能與作物生産功能，從不間斷地進行一連串的循環，打造出生态系統。

3. 強大的太陽能

将有機物分解生成肥料成分提供給植物的土壤圈，是物質循環的中樞，孕育着生态系統； 而這些物質變化所需要的能源，則是由太陽能轉化而來的。

太陽能非常強大，據說地球每年所獲得的太陽能是 5.4x1024 J (焦耳），即使是使用太陽能最多的植物，也隻使用了不到0.4%， 但這個量仍比全世界消耗的能量高出七倍，相當可觀。

我們每人每年通過食物攝取的能量，大約相當于一張床的面積（1.6平方米）一年内所接受的太陽能量； 通過這樣的換算，相信各位便能理解太陽能有多麼龐大。 我們應該将這龐大的太陽能更妥善地應用在生活中，同時也必須有效運用最懂得利用太陽能的植物。

4. 林地的有機物供給與分解

如上所述，地球上的生物皆仰賴太陽能，而接下來我們要站在農業的立場，來讨論有機物的供給與分解。

如果我們用自然林地來讨論自然界的動态，那麼植物便是靠着吸收雨水、河川所供給的養分以及土壤中的礦物質，并且藉由太陽能來成長。 這些植物的落葉或外來的小動物遺體在土壤中被分解後，便形成礦物質；這些礦物質一部分會被植物吸收，一部分則會成為有機物（腐殖質）累積下來。

在自然林地，有機物的供給量通常高于分解量，因此土壤中的有機物會逐漸蓄積，使土壤日漸肥沃，足以孕育高大的樹木。

5 農耕地的有機物供給與分解

相對于自然林地，在栽培作物的農耕地，人類不允許雜草等妨礙作物生長的植物生存，而大部分的生産物都會當作農産品收獲走，隻有極少部分（殘渣）會還原至土壤中。 此外，一般的農耕地都會整地翻土，讓土壤變得松軟後，再進行栽培，但整地這種擾亂土壤的方式，等于是将大型有機物以物理方式分解，提供土壤氧氣，讓土壤微生物更加活性化，促進有機物的分解。

因此，在農耕地上，有機物的分解遠遠高于供給，因此土壤會逐漸變得貧瘠。 為了改善這種現象，我們必須使用堆肥等有機物。

土壤中循環的物質元素，主要是碳、氮，以及其它元素。 後面我們将分别介紹這些元素在土壤中的循環過程。