「土壤」一詞，在世界上任何民族的語言中均可以找到，雖然不同學科的科學家對什麼是土壤有著各自的觀點和認識，但《維也納土壤宣言——土壤對人類和生態系統的重要性》（IUSS，2015）表明了科學界對土壤功能和重要性的共識，即「土壤是環境的基石，也是微生物、植物和動物等生命的基礎；土壤具有濾水功能，是提供飲用水和其他水源的關鍵；土壤存儲和供應植物營養，能夠轉化包括汙染物在內的多種化合物……」
作為生態系統的組成部分，土壤調控物質和能量循環，是由固體、液態和氣體三相物質組成的疏鬆多孔體。固相物質包括三部分：巖石風化後額產物。即土壤礦物質；土壤中植物和動物殘體的分解產物和再合成的物質；生活在土壤中的生物。前者構成土壤的無機體，後兩者構成土壤的有機質。
在土壤形成過程中，礦物、有機質和生物相互作用形成具有三維空間組織結構、異質性和微生物定殖的土壤生物地球化學界面。
該界面是土壤形成和發育的基礎，在維持土壤生產力、保持和提高土壤健康中發揮著關鍵作用。
土壤本身具有生產與生命力，含有植物生長所必須的營養元素、水分等適宜條件；是生物多樣性最豐富、能量交換和物質交換最活躍的地球表層；是植物、動物和人類的生命基礎。土壤本身更是具有環境淨化力，吸附、分散、中和和降解環境汙染物功能。
土壤中含有大量的微生物，他們所具有的各種各樣的酶可催化有機和無機分子的轉化，而這些土壤生物如蚯蚓、甲蟲是土壤具有生命力的重要部分，在土壤形成和發育過程中起主導作用；土壤具有一定的孔隙度，是許多揮發性有害物質的通路；土壤中含有動植物生長所需、與自然環境息息相關的碳、氮、硫等營養元素。
土壤中氮素的遷移轉化直接關係到土壤肥力的有效利用，土壤微生物的生長受土地資源的限制。多數土壤含氮量較低，植物從土壤中吸收氮的過程也較為複雜，就形態而言多為銨態氮（NH4+）和硝態（N03-）。一般旱作土壤中硝態氮比銨態氮濃度高，容易通過質流而擴散到根部，因此硝態氮是旱地植物營養主要的氮源之一；而對於水田如種植水稻的水稻土，其氮營養主要是銨態氮。
作為植物生長所需的大量元素之一，氮元素的元系循環轉化與土壤微生物的關係甚為密切，是農業生產中最重要的養分限制分子。
土壤氮素的遷移轉化主要是土壤氮素行為中的物理過程，是指土壤中無機態氮（NH4+和NO2-）的遷移。土壤氮素轉化則多數是在土壤微生物的作用下進行，是生物化學過程，包括含氮有機質的礦化過程、硝化——反硝化過程、腐殖質的形成過程、植物和微生物對有效態氮的吸收固定作用以及黏土礦物對NH4+吸收固定等。
硝態氮易為植物主動吸收，土壤PH低時更是如此；而銨態氮可與之競爭以減少植物吸收銨態氮。施用大量硝態氮時，植物體內合成的有機陰離子數量增加。有機氮經過礦質化作用可形成銨態，或使用尿素分解也成銨態氮，這些土壤中的銨態氮會被硝化菌利用，轉化為亞硝酸態最後轉化成硝酸態氮，這種轉化作用稱為硝化作用。植物利用氮素形態的嗜好性或多或少有差異，一般而言硝態氮被廣泛接受。如銨態或亞硝態累聚濃度過高，將造成植物中毒現象，因此，硝化作用的微生物不可忽視。
有機或無機肥料施入土壤後，特別是在條施、穴施、帶施等集中施用時，在肥料和肥粒附近造成一個特殊的環境——肥際微域。其肥料濃度可能數倍或十幾倍高於整個土體，C/N（有機碳和氮的比率）比顯著降低。隨著時間的延續，土壤養分逐步向周圍擴散、遷移，在肥料顆粒周圍形成不同的養分濃度梯度，微生物形狀發生變化——越靠近肥料的微域，土壤含水量越低，而土壤PH、脲酶和過氧化氫酶的活性越高。硝化細菌數量在1—3CM範圍內較低，在7CM範圍最高；反硝化細菌數量也在1—3CM範圍較低，但隨微域離肥料距離增加而增加。
土壤有機碳循環是指有機碳進入土壤，並在土壤微生物（包括部分動物）的參與下分解和轉化形成的碳循環過程。進入土壤的有機碳主要包括植物、動物和微生物殘體，土壤中的有機碳包括土壤腐殖質、土壤微生物及其各級代謝產物的總和。土壤有機碳的分級與轉化主要受外源有機物的化學組成、土壤水分條件、溫度、質地和土壤PH等因素的影響。
土壤磷的遷移轉化包括一系列複雜的化學和生物化學反應，如有機磷的礦化和無機磷的生物固定，有效磷的固定和難溶性磷的釋放過程。土壤中的有機磷除一部分被作物直接吸收利用外，大部分需經微生物作用進行礦化轉化為無機磷後才能被作物吸收。土壤中無機磷的生物固定作用即使在有機磷礦化過程中也能發生，因為分解有機磷的微生物本身也需要有磷才能生長和繁殖。當土壤中的有機磷含量不足或C/P（碳磷比）比大時，就會出現微生物與作物競爭磷的現象，發生磷的生物固定。
土壤特殊的組成與發生，也賦予了土壤對自然環境要素的內外在反應。一旦土壤受到侵襲，將會以現存（直接顯露）或潛在（通過轉化）的形式，造成不可逆轉的土壤傷害。
關於土壤與人及動物健康的關係，有人說「人類的健康依賴於土壤的健康」，這句話並非虛言。
土壤可從多種途徑影響人體健康，從而導致特殊的疾病和健康危害。土壤與食物鏈的連結，人與食物的連結，都在同一個生態循環體系內。土壤中營養元素過量或缺乏，以及外源有毒化學品的侵襲、累積或汙染，在其循環過程中都將有可能影響植物、動物和人類食物鏈的組成成分，從而影響植物、動物和人類的正常生長與發育。
土壤汙染具有不可逆性和長期性。但凡土壤遭到汙染，狀況便極難恢復，重金屬元素對土壤的汙染就是一個不可逆過程，而就算是有機化學物質的汙染也需要一個比較長的降解時間。更甚的是，一旦土壤受到汙染，生物多樣性、生物循環和水循環（包括水質和水循環過程）等必然受到相應的影響。
備註：文章內容整理自21世紀環境科學《環境土壤學》。