土壤是物質(zhì)循環(huán)的核心

1.生命之源與太陽能

地球的表面覆蓋著巖石風(fēng)化后成熟的土壤(土壤圈)，而包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)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著大氣、水和太陽能。

能夠直接將太陽能用在有機物生產(chǎn)上的，只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產(chǎn)物，也就是糖類、碳水化合物、蛋白質(zhì)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(chǔ)的生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)

覆蓋于大地之上的植物，能從土壤和水中吸收養(yǎng)分，并利用太陽能生產(chǎn)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(yǎng)源，藉此成長，而動物的排泄物和遺體，也會被土壤圈分解，成為植物的養(yǎng)分來源。這就是所謂的“土壤凈化作用”。

在土壤圈里，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(wù);土壤除了提供場地給這些分解者之外，同時也扮演著倉庫的角色，儲藏土壤生物制造出的植物所需元素(肥料)。

從以前到現(xiàn)在，從現(xiàn)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產(chǎn)功能，從不間斷地進行一連串的循環(huán)，打造出生態(tài)系統(tǒng)。

3.強大的太陽能

將有機物分解生成肥料成分提供給植物的土壤圈，是物質(zhì)循環(huán)的中樞，孕育著生態(tài)系統(tǒng);而這些物質(zhì)變化所需要的能源，則是由太陽能轉(zhuǎn)化而來的。

太陽能非常強大，據(jù)說地球每年所獲得的太陽能是5.4x1024J(焦耳)，即使是使用太陽能最多的植物，也只使用了不到0.4%，但這個量仍比全世界消耗的能量高出七倍，相當(dāng)可觀。

我們每人每年通過食物攝取的能量，大約相當(dāng)于一張床的面積(1.6平方米)一年內(nèi)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么龐大。我們應(yīng)該將這龐大的太陽能更妥善地應(yīng)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(nóng)業(yè)的立場，來討論有機物的供給與分解。

如果我們用自然林地來討論自然界的動態(tài)，那么植物便是靠著吸收雨水、河川所供給的養(yǎng)分以及土壤中的礦物質(zhì)，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后，便形成礦物質(zhì);這些礦物質(zhì)一部分會被植物吸收，一部分則會成為有機物(腐殖質(zhì))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(nóng)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(nóng)耕地，人類不允許雜草等妨礙作物生長的植物生存，而大部分的生產(chǎn)物都會當(dāng)作農(nóng)產(chǎn)品收獲走，只有極少部分(殘渣)會還原至土壤中。此外，一般的農(nóng)耕地都會整地翻土，讓土壤變得松軟后，再進行栽培，但整地這種擾亂土壤的方式，等于是將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(nóng)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(xiàn)象，我們必須使用堆肥等有機物。

土壤中循環(huán)的物質(zhì)元素，主要是碳、氮，以及其它元素。后面我們將分別介紹這些元素在土壤中的循環(huán)過程。