Почвообразование — высоко динамический процесс. В почве происходит непрерывное превращение одних веществ в другие и непрерывное перемещение веществ из почвы в растения, из растений в почву, а внутри почвы — от слоя к слою и вдоль слоёв, т. е. вверх, вниз и в стороны.
Превращения органической материи почвы обусловлены разложением органических остатков и усвоением растениями минеральных веществ с последующим их синтезом в органические (в теле растения). Перемещение же веществ связано с движением воды. При этом вещества переносятся либо в обыкновенном, либо в коллоидном растворе.
При передвижении растворов происходит ряд физико-химических явлений, в результате которых появляются новые соединения.
Не менее важны для жизни почвы явления, имеющие место в связи со способностью почвы задерживать различные вещества. Эта поглотительная способность почвы проявляется весьма разнообразно.
В первую очередь необходимо отметить так называемую биологическую поглотительную способность, т. е. процессы усвоения растениями из почвы азота и элементов зольной пищи и обогащение почвы азотом при помощи некоторых групп бактерий (клостридий, азотобактер, клубеньковые), способных связывать азот воздуха и строить из него белки своего тела.
В процессах почвообразования большую роль играет и способность почвенных частиц задерживать ионы, находящиеся в почвенном растворе, и взамен задержанных отдавать в почвенный раствор равное количество других ионов, содержавшихся в твёрдой фазе. Этой обменной поглотительной способностью обладает не вся почва, а только наиболее тонко раздроблённая (коллоидная) её часть.
К числу наиболее распространённых в почве коллоидов относятся золи гидратов окиси железа и алюминия, а также золи кремнезёма (SiO2), марганца (MnO2), гумусовые вещества и т. п.
Почвенные коллоидные растворы при коагуляции захватывают в осадок и поглощают тот ион, который вызвал их коагуляцию. Так как в большинстве случаев почвенные частицы заряжены отрицательно, то при коагуляции они захватывают преимущественно катионы, т. е. основания, хотя могут поглощать также и анионы. Если затем почва приходит в соприкосновение с раствором солей, то свои катионы она может обменивать (в эквивалентном количестве) на катионы солей. Пропустив через слой почвы раствор NaCl, легко заметить, что в таком «процеженном» растворе стало меньше хлористого натрия, но зато появился хлористый кальций, которого в первоначальном растворе не было. Объясняется это тем, что почва часть своего кальция отдала раствору, а взамен этого заимствовала из раствора натрий.
Способность твёрдой части почвы поглощать из почвенного раствора и связывать некоторые соли и вещества называется физико-химической поглотительной способностью почвы, а вся та высокодисперсная (коллоидная) часть почвы, которая это поглощение обусловливает, носит название почвенного поглощающего комплекса, состоящего как из минеральных, так и органических коллоидов.
Слабее всего почвой поглощаются катионы Na и K, сильнее Mg и Ca, ещё сильнее Fe и Al. Сильно поглощается также катион H, и в этом последнем случае почва, содержащая поглощённый катион водорода, называется не насыщенной основаниями.
Почва, насыщенная катионами Na, легко диспергируется, т. е. в соприкосновении с водой распадается на составляющие её коллоидные частицы. Несколько труднее диспергируется поглощающий комплекс, насыщенный ионом H. Ещё труднее диспергируются почвы, насыщенные ионами кальция, железа и алюминия; в их присутствии поглощающий почвенный комплекс, даже после удаления солей из раствора, долго остаётся в свёрнутом, т. е. неподвижном, состоянии.
Таким образом, почвенный поглощающий комплекс характеризуется тем, что состоит из не растворимых в воде минеральных и органических соединений, находящихся в коллоидном (очень мелко раздроблённом) состоянии; чаще всего частички этих соединений не раздельны и не свободны, а образуют некоторые агрегаты большей или меньшей величины, возникшие вследствие объединения частичек друг с другом или с частичками более крупных размеров. Объясняется это тем, что частицы почвенного поглощающего комплекса обладают молекулярным притяжением (тем большим, чем меньше частицы) я способностью свёртываться под влиянием электролитов почвенного раствора; оттого они цементируют другие частицы и создают структурные агрегаты. Высокодисперсное состояние почвенного поглощающего комплекса обусловливает его высокую активность по отношению к электролитам (веществам, распадающимся в растворах на ионы) и коллоидным растворам, причём основным (но не единственным) типом реакций являются реакции двойного обмена катионами между электролитами и теми молекулами, которые образуют поверхность твёрдых частиц почвенного поглощающего комплекса. Особенно высокой способностью к реакциям обладает органическая часть почвенного поглощающего комплекса.
Основываясь на изложенном, нетрудно видеть, какую огромную роль играет вода и её передвижение в жизни, формировании и развитии почвы. В присутствии воды одни вещества переходят в молекулярный раствор, другие в коллоидный. Растворённые вещества вместе с водой переносятся сверху вниз или по капиллярам снизу вверх. Так осуществляется вынос веществ из некоторых почвенных слоёв, обеднение этих слоёв вынесенными веществами, или, что то же самое, относительное обогащение оставшимися на месте. По пути, под влиянием различных условий, почвенный раствор выделяет содержащиеся в нём вещества путём кристаллизации или коагуляции, а также обменивается некоторыми веществами с поглощающим комплексом. Следовательно, некоторые слои получают новые вещества, принесённые из других слоёв.
Если перемещение веществ длительное время совершается в одном и том же направлении, весь почвенный профиль распадается на несколько достаточно хорошо обособленных друг от друга слоёв, так называемых горизонтов. Эти горизонты, служащие выражением определённого баланса веществ в почве, настолько характерны для процесса почвообразования, что присутствие их считается признаком, обязательным для включения в само определение понятия «почва». Таким образом, почва — это не просто рыхлая смесь минеральной и органической массы, а своеобразное естественно-историческое тело, в котором постоянно происходят закономерные движения его составных частей и которое непрерывно развивается.
В почве, где преобладает движение растворов сверху вниз, различают чаще всего три главных горизонта. Самый верхний, в котором основным процессом является накопление гумуса, называется перегнойно-аккумулятивным. Под ним располагается элювиальный горизонт, или горизонт вымывания, характеризующийся преимущественно выносом веществ. Ещё ниже горизонт вмывания, иллювиальный, куда вмываются и где отлагаются вещества, принесённые из вышележащих (иногда из нижележащих) горизонтов. Иллювиальный горизонт подстилается материнской породой, т. е. породой, не затронутой почвообразованием, но послужившей в своё время исходным материалом для образования минеральной массы почвы.
Каждый горизонт обозначают определённым символом. Есть несколько систем обозначений; примеры их даны ниже.
В почвах, в которых передвижение растворов совершается преимущественно снизу вверх или в которых имеются два встречных вертикальных тока воды, порядок расположения генетических горизонтов может быть отличным от описанного выше.
Наименования горизонтов отражают лишь преобладающие в них процессы, т. е. как бы равнодействующую разнообразных процессов. Горизонты в разных почвах могут быть хорошо или плохо выражены, отделены друг от друга резкими границами или связаны постепенными переходами, отличаться большой или малой мощностью, быть однородными или подразделяться на подгоризонты и т. п. Комбинация всех этих признаков, а также окраска горизонтов, их механический, минералогический и химический состав, структура для каждого типа почвы своя, особенная: почвенный профиль отображает определённую стадию развития почвообразовательного процесса.
Так, например, горизонт, элювиальный для одних веществ, может быть в то же время аккумулятивным либо иллювиальным для других.
Механический состав — относительное содержание в почве частиц различного диаметра.
Свойство мелких элементов механического состава почвы, склеиваясь, объединяться в различной величины и различного характера агрегаты (комковатые, ореховидные, зернистые и т. п.).