研究土壤中有机物质的化学组成、结构及其转化过程中各种化学变化的学科。是土壤学的一个分支学科，通过对它的研究，可获得提高作物产量、保持和提高土壤质量及生产力、改善环境质量的有益信息。它与农学、林学、园艺学、植物病理学、生态学、环境科学等关系密切。

土壤生物化学一词始出现于1920年左右，但它的起源可追溯得更远。其早期的历史是土壤化学早期历史的一部分。如1786年即开始了胡敏酸的研究；1839年别尔采留斯（J.J.Berzelius）分离出了富啡酸；1906～1913年间施列涅尔（O.Schreiner）和肖里（E.C.Shorey）分离、鉴定出了很多生物体内常见的有机化合物。20世纪30年代初在苏联建立了第一个土壤生物化学实验室。1946年丘林（I.V.Tiurin）提出腐殖质形成的地带性规律。1951年柯诺诺娃（M.M.Kononova）提出腐殖物质是一类特殊本性的高分子化合物，并指出了腐殖物质分子中芳族结构来源的多元性。60年代以来，由于各种色谱技术、红外光谱、质谱和核磁共振波谱技术的进步及¹³C、¹⁴C和¹⁵N同位素的广泛应用，土壤生物化学在研究的深度上取得了很大的发展；同时，由于环境问题的日益突出，研究领域也显著扩大。

①土壤有机质的化学组成，土壤中的有机物质主要由碳、氢、氧、氮、磷和硫等原子组成，分为特殊本性和非特殊本性两大类。前者包括胡敏酸、富啡酸和胡敏素，后者包括多肽、核酸、氨基酸、核苷酸、植酸等各种含氮、含磷、含硫化合物，以及糖、低分子脂肪酸、芳香酸、脂蜡和微量的烷烃、抗生素等。虽然土壤中有机化合物的鉴定历史已较久，但仍不断发现新的化合物；另一方面，胡敏酸、富啡酸等大分子化合物的结构仍不清楚。②土壤碳、氮、硫、磷转化，包括有机碳的矿化作用、腐殖化作用，有机氮、硫、磷的矿化作用和生物固持作用，硝化作用、反硝化作用及其抑制，铵的固定和释放以及这些作用的速率和影响因素等。其中，甲烷、氮氧化物和挥发性有机硫的形成、转化和迁移问题，自80年代末期以来由于它们与全球气候变暖有关，已成为一个新的热点。③人工有机物的降解，包括各类有机农药以及进入土壤中的非农用人工有机合成物降解的生物化学过程、参与这些过程的酶、人工有机物及其中间产物与土壤有机质的反应等。解降人工有机物的生物技术研究正逐渐成为这一领域的新的生长点。④土壤酶学研究，土壤中有机物质的化学反应几乎都是酶催化的，酶的作用具有催化效率高、专一性强等特点。这些特点决定于酶的结构。土壤中的酶包括存在于活细胞内的和活细胞外的。活细胞外的酶的稳定性及其机制、它的反应动力学和酶活性的调节控制等是土壤酶学研究的基本内容。⑤土壤微量元素和痕量元素的生物化学，铁、锰、铜等微量元素和钍、铀、镎、钋、镅、钚等放射性核素的转化、迁移，包括这些元素与有机物质，特别是胡敏酸、富啡酸和铁载体等的相互作用及由此导致的溶解、氧化、还原以及有机—微量元素（放射性核素）复合物的分解等。

土壤生物化学的最主要发展趋势是研究领域扩大，从天然有机物研究到人工合成有机物，由与植物生产有关的有机物研究到与人类健康和环境有关的有机物。20世纪末和21世纪初，以下领域将是土壤生物化学家注意的对象：①土壤氮的内循环；②农药降解的生物化学；③甲烷、氮氧化物和挥发性有机硫等微量元素的形成、转化、迁移；④胡敏酸、富啡酸的化学结构和形成机制；⑤土壤溶液中有机物的组成。