化学式为MO₂、M₂O₃、MOOH、M（OH）₃和M（OH）₄的土壤次生矿物。其中4价的有硅、锰和钛，三价的有铁、铝和锰，简称氧化物，是土壤粘粒中矿物的一部分。有铁、硅、铝、锰的氧化物及其水合物。

土壤粘粒部分矿物中的氧化物，在20世纪30年代以前，因受“氧化物混合凝胶假说”的影响而进行了大量研究，并作出了重要贡献。例如粘粒表面与溶液中离子之间电化学过程的阐明，就是这个时期的重要成果。但在1930年后由于在应用X射线衍射技术研究土壤粘粒时，发现晶质层状硅酸盐为其主要矿物，因而成为土壤粘粒中矿物的研究重点。至60年代由于当时在国际范围内土壤资源开发重点转移到热带和亚热带土壤上；其次，一些微量元素肥料逐渐用于实践，并发现其有效性受到土壤中氧化物类型及其含量的影响；于是土壤粘粒中氧化物的研究，重新得到了重视，成为土壤化学研究中一个活跃的领域。而环境科学的兴起，也推动了对土壤中氧化物及其水合物功能的研究，因为它们的功能是影响污染物经土壤或水体进入食物链的数量和速率的一个重要的因素，并且形成了环境化学中土壤环境化学的小分支。

土壤粘粒中氧化物的矿物学类型众多。首先是按其中心离子区分为若干类，而后又根据结晶的构造细分出若干种形态（表1）。

表1 粘粒的矿物中氧化物的主要类型

土壤所处的环境决定其中氧化物总是受到大气因素以及土壤水分和有机质的不断影响，而始终处在非晶形态和不同程度晶态之间转化，并为土壤粘粒提供非晶物质，也即土壤化学中广泛应用的无定形物质。无定形（非晶）物质是无序的，在习惯上和方法上的定义是：不发生X射线衍射谱的土壤胶体物质。某些微晶矿物颗粒，虽在电子束下表现为晶态，但因其粒径过于微细也不发生X射线衍射谱的，且有很大的б表面，也归入无定形物质。因此，氧化物还根据其化学活性的不同，借助于化学选择溶解技术，把晶态和无定形态加以区别。这些技术中铁锰氧化物及其水合物的区分较为系统，依据也较充分。铝和硅的则为经验性的，但应用也较普遍。表2即为选择溶解法所区分的不同活性的化学形态及其可能代表的主要矿物学形态。对于氧化铁则把游离态含量与无定形态含量之差计算为晶态氧化铁。

首先表现在相互复合上。铁、铝氧化物借库伦力与层状硅酸盐矿物复合乃是土壤形成过程中普遍存在的现象。这种复合虽会导致层状硅酸盐负电荷数量的减少，但却是形成土壤结构体的途径之一。其次表现在矿物形成中互为物质的来源。土壤溶液中氧化硅与铁、铝氧化物等溶胶共存时，在适宜的条件下，如SiO₂/R₂O₃摩尔比率在2～4之间，pH＞7，有丰富的钙镁存在时，可能形成蒙脱石矿物，如钾代替钙镁，即可能形成水化云母。再如热带地区流纹岩和火山灰发育的土壤，其粘粒的形成和转化过程中存在水合氧化物→水铝英石→埃洛石→高岭石的转化系列。这两个例子都说明了土壤层状硅酸盐形成过程之一的新生作用，就是以氧化物为物质来源的，而氧化物的形成则源于土壤中次生的和原生的层状硅酸盐的风化。

表2 氧化物的化学形态及其主要选择溶剂

氧化物及其水合物是成土过程的产物，其中有的各自以单粒存在，或粘附在其他矿物的表面；部分氧化物还可以相互结合或共沉淀而形成凝胶，或因同晶置换而形成复合氧化物，也是以单粒存在或呈斑点和斑纹状沉淀在矿物的表面、细隙和凹缝中，以及成为其他矿物的包膜。羟基铝有时以“岛状”存在于层状硅酸盐矿物的层间，羟基铁也有此可能。氧化物的单粒的粒径大部分小于2微米，但因聚合、老化和胶结等作用的影响，也可能形成较粗的粒级（2～20微米）。

与层状硅酸盐比较，氧化物的最大特点就是具有大得多的羟基化表面。土壤对多价含氧酸根和氟离子以及重金属离子的专性吸附，就是由这一表面的特性所决定的。在一定的pH条件下，氧化物的羟基化表面还可以提供可变负电荷和可变正电荷。其次，铁铝氧化物还是形成土壤结构的胶结剂，氧化硅则可能充当填充料使土壤结构松脆。土壤粘粒中氧化物的这些作用是直接的，氧化物对层状硅酸盐的覆盖或掩蔽而影响或削弱其功能，则是氧化物的间接作用，也是不可忽视的。此外，氧化物对土壤环境条件变化的响应，远比层状硅酸盐矿物为强，这一特点是人们凭借耕作措施以部分地改变一些土壤性质的重要依据之一。

氧化物的矿物组成反映一定的成土过程，对于一个具体的土类，表1所示的各类氧化物不可能全部共存，但是同一类型二三种形态共存却是各类土壤中的普遍现象。共存的不同形态氧化物中，有的因为形成条件相似，例如热带地区土壤中针铁矿和赤铁矿的共存，但是形成条件不同的形态共存，如纤铁矿和针铁矿或水铁矿和赤铁矿的共存，或羟基铝与三水铝石的共存，却表明了氧化物不同形态之间的转化。虽然这种转化过程是复杂的，但是归结到化学活性上来，却只有两个方向相反的过程，即老化过程和活化过程。

老化过程

无定形态氧化物及其水合物，因有很大的比表面而是不稳定的，一定条件下就要老化。进入土壤溶液中铁、铝、硅等离子经水解而形成氢氧化物单体，经聚合和缩合形成水合氧化物或形成晶态氧化物的全过程，即为老化过程。自然条件下促进老化的首要因素是土壤脱水干燥，其次是太阳辐射和土温。例如热带水化腐殖质砖红壤性棕色森林土，富含铁、铝、钛等水合氧化物或氢氧化物，在植被破坏后土壤即干燥而硬化，其阳离子交换量减少20%至70%，其粘粒也出现了X射线衍射谱。表明上述水合氧化物的老化。中国广东徐闻发育于玄武岩的砖红壤，在自然条件下土壤是松软的，但经取出并风干后，即形成坚硬的土块。这也是土壤中水合氧化物老化的后果。老化也受许多因素的抑制，土壤水分即是重要因素之一，而其他抑制老化的因素也总是在水分存在或参与下才起作用的。土壤有机质在水分存在下对多种氧化物的老化起阻碍作用，其主要机理是水合氧化物吸附有机质之后就妨碍其自身晶核的形成。此外，土壤pH也影响老化过程及其产物的形态。

土壤胶体老化是使土壤具有良好结构性的不可缺少的过程，对于水稻土则更是如此。因为作为胶结剂的铁铝水合氧化物只有老化，才能使胶结而成的微结构具有水稳性。土壤有机质促进土壤结构体的稳定性，也只有经历土壤脱水和胶体老化后才能实现。这些都说明了老化过程的积极意义，也是合理排水有利于水稻土和其它渍水土壤肥力培育的理论依据之一。但是过度老化将使土壤硬化或土表结壳，导致土壤退化。因此一定要避免土壤长期干燥，对于富含铁铝氧化物的自然土壤则要保护好植被，不使土壤裸露以防止土壤脱水而硬化。

活化过程

老化过程是不可逆的，但在有机质和大气因素（H₂O、O₂、CO₂）的作用下，老化了的氧化物又可以通过溶解、螯合溶解或还原溶解使其表面上的中心离子进入溶液，而后形成氢氧化物。这是活化的主要过程。氧化物表面羟基化则为另一重要的活化途径。因为处在氧化物表面的中心离子其配位数未能满足，而有较大的表面能，当其分散在水中时，为了降低其表面能，必须从紧邻的相（水）中吸附一个离子或分子，从而导致表面羟基化，增加了氧化物的表面活性。如以氧化铁为例其表面羟基化即如下式所示：

氧化物矿物

活化的实际意义首先是恢复土壤中氧化物胶体的表面活性，增加其比表面和表面的羟基数。氧化物作为胶结剂也只有先活化才能起作用。对于已硬化了的一些土壤，创造条件（增施有机肥料和灌溉）使之活化，以利部分土块化开，颗粒分散，使土粒获得重新排列成良好的叠结的机会，才能收改良土壤之效果。但是也要避免土壤渍水时间过久或长期渍水，以防止土壤胶体过度活化而引起土壤分散和性质恶化。