地球/7h. 土壤：活土
地球是唯一擁有土壤的星球。真正定義的土壤是地球淺層地表下存在的生態生物群落，包括活的和死的生物，以及維持地球淺層陸地地表下活生物群落的天然礦物和岩石資源。土壤對於依靠土壤中營養物質、水分和基質的陸地生物至關重要，這些基質為植物、真菌和細菌提供了附著點，透過其廣泛的根系和在地球表面以下狹窄地平線上的分佈。像其他星球上發現的那樣，缺乏顯著有機物的侵蝕岩石和礦物被稱為風化層。風化層是覆蓋星球深層基岩的鬆散塵埃、碎石和各種礦物的覆蓋層，在火星和月球上都有發現。另一方面，地球特有的土壤含有豐富的有機物，包括活的和死的，如腐爛的樹葉、有機堆肥、細菌、無脊椎動物，如環節動物，複雜的根系，真菌黴菌和動物的洞穴。因此，土壤是地球生物群落的一部分。
所有土壤都表現出一組層位，這些層位是透過雨水或融雪進入土壤地表下的淋溶作用（將溶解的離子帶到更深處）的組合來識別的，同時還有持續輸入的枯死植被（樹葉和其他植物凋落物）和沉積物到地表。透過這些自然過程，土壤形成了一組特徵層位。這些土壤層位是由俄羅斯土壤學家瓦西里·多庫恰耶夫制定的。19世紀90年代，瓦西里·多庫恰耶夫受命研究俄羅斯城市下諾夫哥羅德周圍的土壤。這座城市位於奧卡河和伏爾加河的交匯處，位於伏爾加河排水流域的農業中心，至今仍然為世界提供大量小麥。土壤及其研究對於持續預測該地區的作物至關重要，瓦西里·多庫恰耶夫將土壤層位編入了一組四個主要層位。
O層 - O層是位於頂部，在大氣-地球介面（地球的氣體填充部分和固體內部之間）的有機質豐富的層。它被稱為O層，因為有機質豐富。這些有機質大部分是活的和死的植物，但也包括活的和死的細菌、真菌和動物物質。O層的厚度差異很大，在某些生物群落中，如沙漠和苔原環境中，它可能不存在或很少見。在其他環境中，O層可以很厚，尤其是在有機質供應充足的情況下，例如溫帶落葉林，冬季樹木會落葉，以及溫帶草原，冬季會休眠，將有機質新增到土壤表面，隨著時間的推移而埋入地下。該層富含養分，並且往往具有很強的腐殖質化和水分保持能力。
A層 - A層是一個混合層，它積累了來自上方的有機質和風化過程，其中輸入了風吹來的塵埃，從而形成了一個富含有機質和粘土的區域。A層受到生物擾動的影響，即生物活動對地表以下區域的挖掘和根系生長造成混合或改變的過程。這通常包括地下動物對沉積物的挖掘、攝食和排洩，以及植物為了適應根系和組織生長而對土壤的生長和移動。A層最明顯的特徵是其深褐色或灰色，這是由於碳基分子的豐富有機質含量，這些分子呈深褐色至黑色。
B層 - B層的特點是紅色，這源於氧化過程，特別是含鐵礦物的氧化。當水透過土壤時，它會將溶解的離子帶到更深的層位。B層是鐵礦物與富含氧氣的水發生氧化，從而形成紅色鏽，包括赤鐵礦和褐鐵礦的礦物。一些氧化可能是由細菌介導的。B層也受到生物擾動的影響，一些植物的根系延伸到土壤的這一層，儘管比上面的A層要少。獨特的紅色使得在挖掘的洞中很容易識別B層，因為它通常很突出。有趣的是，B層往往儲存著隨後的土壤沉積，因為古土壤（化石土壤）往往缺乏A層，但通常是交替排列的B層和C層，紅色沉積物（B層）和下方的白色沉積物（C層）交替出現。
C層 - C層的特點是白色。土壤剖面最下面部分的這條白色帶含有碳酸鈣 (CaCO3) 沉積物，這是一種白色礦物。碳酸鈣是一種白色粉狀礦物，由 Ca+2 離子與碳酸根離子 (CO3-2) 形成，碳酸根離子來自水中的二氧化碳溶解（通常來自較高A層中腐爛的有機質）。在溼潤環境中，C層形成不良，因為水沒有乾涸，沒有留下白色碳酸鈣沉積物，但在乾旱沙漠中，由於水在地表以下蒸發，大量的碳酸鈣會沉澱出來，形成厚厚的沉積物，稱為鈣質層。鈣質層是白色的礦物沉積物，它充當水泥或膠水，將其他材料（如礫石、沙子、粘土和淤泥）粘合在一起，形成混凝土狀的堅硬基質。它在乾旱環境中很常見，如猶他州東部，那裡的地表附近的石頭和其他岩石可能會被一層白色的碳酸鈣覆蓋。C層是土壤層位中最底層的。
基岩 - 在C層下方是基岩，或母岩層。這些層透過水透過土壤層位（化學風化）的傳輸過程以及生物活動將這些岩石在地表以下分解或破碎的過程而風化。一個地區的隆起和沉降量可以決定每個土壤層位的厚度。一個活躍隆起和侵蝕的地區將具有淺層土壤層位，而一個活躍沉降和沉積的地區將具有較厚的土壤層位，並且通常具有多個不同土壤層位的帶狀結構，因為較老的土壤層位被較新的土壤層位埋藏。
其他土壤層位 - 還有其他層位，以及對O、A、B和C層進行細分的各種方法，但地球上幾乎所有的土壤都會包含這四種土壤層位中的某種組合。
土壤可以根據五種主要影響因素進行分類，1) 氣候（例如降雨量），2) 地形或地貌（包括水排放），3) 生物群，生活在土壤中和土壤上的動植物，以及 4) 基岩中的岩石和礦物，以及運送到該地區的沉積物。第五個主要影響因素是地面擾動之間的間隔時間，或土壤成熟度。
美國農業部定義了由這五種主要影響因素導致的 12 種主要土壤型別，每種型別都以 -sol 結尾。
腐殖土 – 在排水不良的溼沼澤和沼澤中發現的有機土壤，有時被稱為泥炭土，這些土壤的特點是溼潤的深黑色土壤，在還原氧環境中，儲存著地下深處碳含量豐富的分子沉積物。
黑土 – 富含粘土的溼潤深色土壤，會定期乾涸，由於粘土材料的膨脹，留下深層裂縫和滑動面，並在泥土中形成垂直滑動痕跡。這些土壤通常出現在湖泊、池塘和經常被洪水淹沒的溼盆地中心附近，例如沿洪泛區。它們富含有機質，並有豐富的生物擾動。
紅壤 – 發現於潮溼的熱帶和亞熱帶地區的土壤，由於強降雨，鈣、鎂和鉀離子被大量淋溶，但存在於排水良好的地形中。由於雨水透過這些土壤時的流動性，它們受到強烈的風化作用。它們高度風化，形成了厚厚的 B 層，土壤呈深紅色。
氧化土 – 是一種高度風化的紅色土壤，發現於熱帶雨林中。它們富含紅色氧化鐵和風化的白色粘土，如高嶺石。與紅壤一樣，由於頻繁的降雨和熱帶氣候溫暖的溫度，它們被大量淋溶了多種其他離子。它們往往是貧有機質的土壤，O 層和 A 層很薄。這些土壤中發現的紅色粘土被稱為紅土，在印度等地作為鋁的來源被開採，這些地方會受到季節性季風降雨的影響。
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腐殖土 -
黑土 -
紅壤 -
氧化土
荒漠土 – 是一種乾燥的土壤，發現於降雨量有限的沙漠地區。它們有機質含量很少，形成薄弱的 O 層和 A 層。它們的特點是廣泛的 C 層，有厚厚的碳酸鈣沉積物，包括一些地區的白鈣質沉積物。紅色的 B 層的厚度與該地區的當地氣候歷史有關，並且可以相當厚。寒冷氣候下的土壤
冰凍土 – 是在永久凍土中形成的永久凍土土壤，發現於地球兩極附近的冰凍地區，其中冰在這些土壤的形成中起著重要作用。沉積物的移動是風化凍融迴圈的結果，以及有限的有機質和降雨量。
灰化土 – 發現於北半球的寒帶森林中。它們是相當酸性的土壤，鐵和鋁被淋溶層，形成一個在 A 層下方或內部的白色帶。這個獨特的層被稱為 E 層（淋溶層），這是由該區域內礦物質的淋溶造成的，留下了一層白色粘土。這是由於降雨和降雪量超過蒸發量，在土壤剖面頂部留下一條白色帶。這些土壤通常僅限於寒冷氣候下的針葉林和落葉林。
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荒漠土 -
冰凍土 -
灰化土
新成土 – 是年輕的、未成熟的土壤，在地下深處土壤剖面層發育很少，淋溶或風化作用很少。它們往往含有大量的岩石碎片，並且在陡峭的地形中形成，靠近未覆蓋的母巖或在經常發生地面擾動的地方。
新積土 – 是沙質土壤，缺乏明顯的土壤層，這些土壤通常由風積沉積物形成，有機質輸入很少。它們通常是灌木叢的特徵，並且由於其均勻的剖面，很難分類。發現於海灘沉積物、湖岸沉積物或沙丘中，沉積物的輸入超過有機質的輸入，從而產生更均勻的顏色。它們是地球上最常見的土壤型別之一。
火山灰土 – 是在火山灰上形成的土壤。這些土壤肥沃，因為它們還沒有淋溶掉許多養分，並且通常會隨著時間的推移產生大量的植物生長。根據火山活動的歷史，這些土壤將產生有機質豐富的深色層和紅色層的條帶，在土壤剖面中頻繁夾雜著火山灰條帶。
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新成土 -
新積土 -
火山灰土
黑鈣土 – 是在草地和一些闊葉林中發現的深黑色富含有機質的土壤，由於其在農業中的重要性，它們備受追捧。這些土壤具有厚的 A 層（表土），富含有機質和其他養分。黑鈣土形成於草地上，草地的有機質來自草的年度死亡和再生，為厚厚的 A 層增加了新的有機質。這些重要的土壤僅佔世界土壤的 7%。
灰化土 – 是經常在潮溼的半溼潤地區，落葉闊葉林下形成的土壤。它們表現出明顯的粘土礦物積累，鋁和鐵的淋溶很少，留下相當豐富的土壤，發現於許多溫帶森林和農業用地。它們不像黑鈣土那樣富含有機質。
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黑鈣土 -
灰化土
政府經常進行土壤調查，以更好地瞭解土地對不同作物的可用性。土壤型別通常是決定土壤中生長什麼的重要因素。在美國，地質學家作為土壤保持局（現名為自然資源保護局）的一部分對土地進行調查，以繪製出某個感興趣區域的各種土壤型別。土壤會隨著土地利用、氣候條件和土地干擾程度的變化而變化。土壤會隨著時間的推移增加其有機質含量，但這些有機質含量（O 層和 A 層）的大部分會因持續耕作、土壤侵蝕和氣候變化而流失。化肥使用的增加是這些土壤養分流失的結果，這些養分會向土壤中新增氮、磷和鉀（鉀肥）。這些是植物生長的必需元素，通常透過深色富含有機質的土壤中腐爛的有機物的分解獲得。當這些物質不存在或被侵蝕時，就會向土壤中新增人工氮、磷和鉀（鉀肥）以提高作物產量。這會導致土壤中高濃度的氮、磷和鉀，而有機質的輸入很少，每次作物收穫都會減少。隨著時間的推移，土壤變得貧瘠，因為很少有機質被輸入到土壤中，而土壤在每次耕作時都會被翻耕。土壤製圖成為跟蹤土壤剖面隨時間變化的主要方法，以及評估景觀對農業實踐的健康狀況。
帕爾默乾旱指數是由韋恩·帕爾默在 1960 年代開發的，用於使用天氣資料來評估土壤水分水平的變化，以預測某個地區在特定月份或周內的土壤水分含量。土壤水分對作物的整體健康和工業農業至關重要。這些指數能夠識別出現異常乾旱狀況的區域，並評估這些乾旱的嚴重程度。帕爾默指數土壤水分地圖考慮了乾旱條件的持續時間以及土壤中保留用於植物使用的水分含量。作為短期評估，它們可用於確定乾旱發生的時間和地點，以及與往年相比干旱的嚴重程度。
地球表面的大部分耕地都受到作物輪作的影響，從種植到收穫，從耕作到播種。每年農場都以這種方式利用，都會有土壤侵蝕的風險，這是由於暴露的土壤和土壤在暴露於雨水和風后被運輸造成的。土壤侵蝕對農業產業尤其危險，因為它會剝奪土壤中的輕質富含有機物的物質，而這些物質為種植在土地上的植物和作物提供營養。輪作或休耕以及作物輪作可以幫助維持土壤，並再生新的有機物，但通常在生長季節中讓一塊田地不產出作物會花費金錢。種植與不種植之間的這種權衡會導致更貧瘠的耕地，或更長期的作物回報。鑑於每年種植和收穫的經濟激勵，瞭解土地及其土壤的整體健康狀況尤其具有挑戰性。在乾旱和其他天氣變化的風險下，即使在最好的時期，這些農業也可能是一項冒險的投資。保護土壤侵蝕對於保持長期作物產量至關重要，並有助於防止食品價格上漲。土壤是一種可再生資源，但土壤需要時間才能達到產生高產所需的生物量，通常這可以透過使用化肥來規避。由於缺乏有機物，土壤更容易遭受乾旱，因為蒸發增加，以及風和水造成的侵蝕。
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