Органические остатки в почве под влиянием различных факторов частично разрушаются с образованием простых минеральных соединений (CO2, H2O, NH3 и др.) - минерализация, а частично превращаются в более устойчивые соединения - почвенный перегной, или гумус (гумификация). Превращение органических остатков совершается в результате химических изменений, происходящих под влиянием Н2О и воздуха (окислительные процессы), и деятельности животных и микроорганизмов.
Особенно значительна в процессе превращения органических остатков роль микроорганизмов. Их число измеряется десятками и сотнями миллионов в 1г почвы (бактерии - аэробные и анаэробные, грибы, актиномицеты и пр.). Если в почве имеется избыток влаги и нет доступа воздуха, в разложении органического вещества принимают участие анаэробные микроорганизмы, вследствие чего часть остатков не успевает разложиться и накапливается в виде торфа. При аэробном процессе разложения происходит почти полная минерализация органических остатков (минерализация).
При разложении микроорганизмами белковых веществ, попадающих в почву, образуется аммиак - процесс аммонификации, а из него образуются соли аммония, которые используются для питания как высшими растениями, так и микроорганизмами.
В анаэробных условиях идет процесс, обратный нитрификации, денитрификация. При этом соли азотной кислоты восстанавливаются до свободного азота, который улетучивается в воздухе.
В различных природных условиях характер и скорость гумусообразования (разложение и гумификация органических остатков) неодинаковы и зависят от ряда взаимосвязанных факторов почвообразования. Главнейшими из них являются водно-воздушный и тепловой режим почв, состав и характер поступления растительных остатков, видовой состав и интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов, гранулометрический состав и физико-химические свойства почв.
В зависимости от водно-воздушного режима гумусообразование протекает в аэробных или анаэробных условиях.
В аэробных условиях при достаточном количестве влаги (60 - 80% ПВ), а также при благоприятной температуре (25-300С) органические остатки разлагаются интенсивно. В этих же условиях энергично идет минерализация как промежуточных продуктов разложения, так и гумусовых веществ. В почве накапливается мало гумуса, но много элементов зольного и азотного питания растений. При постоянном и резком недостатке влаги в почве накапливается мало растительных остатков, процессы разложения и гумификации замедляется и гумуса также накапливается мало.
При постоянном избытке влаги, а также при низких температурах процессы гумусообразования замедляются. При избыточном увлажнении органические остатки разлагаются анаэробными бактериями, в составе промежуточных продуктов разложения образуются восстановленные газообразные продукты (СН4, Н2), угнетающие жизнедеятельность микроорганизмов. Процессы разложения постепенно затухает, гумификация идет слабо и органические остатки превращаются в торф.
Большое влияние на направление и скорость гумусообразования оказывает химический состав разлагающихся остатков и характер их поступления в почву. Остатки травянистой растительности, богатые белками, углеводами и зольными элементами, разлагаются в почве в присутствии значительного количества оснований, и прежде всего кальция. В таких условиях образуется «мягкий», или муллевый гумус, равномерно пропитывающий минеральную часть почвы.
Остатки древесной растительности, бедные белками, содержащие мало зольных элементов, обогащенные лигнином, восками и смолами (хвоя, древесина), поступают главным образом на поверхность почвы в виде наземного опада и разлагаются в условиях сквозного промывания подстилки осадками. Кислая реакция подавляет развитие гумификации, и на поверхности почвы формируется «грубый» гумус (модер - гумус), содержащий много полуразложившихся остатков.
На гумусообразование большое влияние оказывают также видовой состав почвенных микроорганизмов и интенсивность их жизнедеятельности (от подзолов к черноземам их численность увеличивается, жизнедеятельность возрастает). Не менее значительно влияние на гумусообразование гранулометрического состава и физико-химических свойств почв. В песчаных и супесчаных почвах создается хорошая аэрация, они быстро прогреваются. В этих почвах разложение органических остатков ускоряется, значительная часть их минерализуется полностью, а образовавшиеся гумусовые вещества плохо закрепляются на поверхности песчаных частиц и быстро минерализуются. В глинистых и суглинистых почвах процесс разложения органических веществ при прочих равных условиях замедляется, гумусовых веществ образуется больше, они хорошо закрепляются на поверхности высокодисперсных минеральных частиц и постепенно накапливаются в почве.
Химический и минералогический состав почвы определяет количество питательных веществ, необходимых для микроорганизмов, реакцию среды (рН), в которой идёт процесс образования гумуса. Особенно большую роль в закреплении гумусовых веществ играет Са++, т.к. почвы, насыщенные им, имеют нейтральную среду, которая благоприятна для развития микроорганизмов. Усиливают закрепление гумуса в почве глинистые минералы типа монтмориллонита и вермикулита.