수소이온 농도가 증가하면 pH(산도, 용액의 산성의 정도)는 저하되고 Eh(산화환원전위)는 상승한다. 수소이온 농도가 감소하면 pH가 상승하고Eh는 저하한다. Eh가 크면 산화상태 PE = Eh/0.059이 된다. 토양 온도가 높고, 유기물 함량이 많고, 투수성이 불량하면, pH는 중성에서, 사토는 환원이 촉진된다. 환원시 질산태 유기물의 흡수가 저해되고, 무기양분이 용탈되며, 유채는 통기가 불량한 환원 조건에 강하다.
규산염 점토광물의 크기는 카올리나이트 > 일라이트 > 몬모릴로나이트 순이고, 점토 광물에 음이온 생성되는 것을 이온치환이라 한다. 결정단위가 7.2Å 간격인 것은 카올리나이트이고, 비가 많고 염기가 부족한 토양에서, 가소성이 가장 적으며 규산함량은 45~48%이고, 풍화생성 과정 중에서 가장 늦게 생성된다. 수축과 팽창이 21.4Å ~9.6Å인 것은 몬모릴로나이트이고, 규산함량은 42~55%이며, 일라이트는 K 함유량 많고, Al로 많이 치환되며, 규산함량(50~56%)이 많다. 풍화 점토광물의 생성 과정 중에 가장 빠른 것은 클로라이트(chlorite)로 토양 교질물은 0.002mm = 2μ 수준이며, 염화칼륨을 토양에 시용할 때 칼륨과 가장 쉽게 교환되는 물질은 NH4+이며, 다량 존재하고, 토양 교질물에 흡착되는 순서가 가장 큰 성분은 Al3+로 토양을 산성화시키고 또한 가수분해되어 H+를 생성하며, 양이온치환용량(C.E.C)는 me/100g 표시하고, 양이온치환용량과 H+, Al3+의 비는 염기포화도가 낮아지면 산성이 되고, 100%이면 중성이 된다.
비가 많이 내리는 지역에서 염기가 용탈되어 염기포화도가 낮은 토양일수록 상대적 함량이 증가하는 양이온은 H+이다. 우리나라 토양 산성의 가장 큰 이유는 많은 강우와 산성암의 분포 때문이고, 토양 산성의 가장 큰 원인은 유기산의 해리 때문이다.
토양 pH 범위의 경우 7.0~6.5는 매우 약한 산성, 6.5~6.0은 약 산성, 6.0~5.5는 중간정도 산성, 5.5~5.0은 강산성, 5.0~4.5는 매우 강한 산성으로 표시하며, 질소 유효도가 가장 높은 토양은 pH 6~8의 토양이고, 우리나라 밭, 논의 pH는 각각 5.7, 5.5 수준이며, 낮은 pH에서 존재하는 인산은 H2PO4-이고, 산성 토양에서 부족되기 쉬운 양분은 Mg이다. 가수산도 측정은 (CH3COO)2Ca로 하며, 치환산도는 KCl 시약이 가장 정확하게 측정되고, 알칼리토양에서 인산은 인산칼슘으로 고정되어 Ca이 검출된다.
토양 포화침출액의 전기전도도를 이용하여 염류농도를 확인할 수 있고, 치환산성(토양 입자 중에서 미세한 입자 물질에 흡착되거나 보유된 수소 이온을 염화칼륨 용액 등으로 치환, 침출하여 측정한 수소 이온의 양이나 농도)은 토양 교질물에 흡착된 수소이온, Al이온 등으로 잠산성(흙 등이 산성 반응을 일으키기 전의 상태)이며 생리적 산성인 거름, 인분을 연용하면 발생한다.
활산성(토양 용액 중 활성을 띤 유리 수소 이온의 농도. 토양과 증류수를 1대 5의 비율로 침출하여 pH미터로 측정한 값)은 작물 생육에 직접적 영향을 주고, 이상적인 염기포화도 60~80%이며, 산성측정시약은 phenol red(6.8~8.0), P-nitro phenol(5.0~7.0), litmus(4.4~ 6.6), methyl orange(3.1~4.4) 등이 있고, 리트머스는 산성에서 적색이고, 알칼리에서는 푸른색이다.
석회 과용시 부작용은 아연 결핍, 붕소 결핍, 인산 고정, Mg 결핍 등이 생기고, 규반비(토양을 구성하는 주요 광물 가운데 규산과 알루미늄의 함량 비)가 작은 흙은 반토성흙이며, 유기교질 입자가 음전하인 원인은 노출된 카르복시기때문이고, 유기교질 입자가 양전하인 원인은 노출된 아미노기 때문이며, 유기교질 입자와 무기교질 입자의 음전하 생성 공통점은 pH 음전하이다.
산화적 분해 즉, 유기물이 호기적 조건인 밭상태에서 분해하면 부식량이 적고 중성 부식이 생성되고, 환원적 분해는 논상태 즉, 혐기성 세균에 의해서 분해되며, 부식량이 많고 산성 부식이 되고, 탄질비가 15이상이면 유기물을 시용시 질소기아현상(급격한 질소기아 : 30이상)이 일어날 수 있으며, 부식 생성은 육성부식(육지에 집적됨, 조부식, 머더, 멀), 반육성부식(습지, 늪에서 수생식물, 이탄), 수성부식(수중에서 집적된 부식) 등이 있다.
