Á yfirborði jarðar er þunnt lag af jarðvegi, flókin og margvísleg blanda af steinefnum, lofti, vatni, lífrænum leifum og ótal lifandi lífverum. Jarðvegur er ekki alls staðar eins. Til eru margbreytilegar útgáfur í heiminum, hver með sína sögu. Jarðvegurinn er líkt og lifandi vera sem myndast, eldist og andar. Sífellt verður nýr jarðvegur til og sífellt eyðist af honum. Í þessu þunna en mikilvæga lagi á sér stað mikilvægt samspill andrúmslofts, vatns og bergs á jörðinni. Jarðvegur er undirstaða lífs á jörðinni.

Jarðvegur mótast eftir veðurfari, lífverum, landslagi, bergi og tíma. Veðurfar stýrir því hvernig bergið veðrast, brotnar niður í smærri einingar eins og sand og silt eða bergmylsnu og leggur jarðveginum til steinefni. Hitastig stýrir efnahvörfum sem brjóta bergið niður og steinefni flytjast með vatni ofan í jarðveginn. Lífverur sem lifa og róta í jarðveginum, rætur plantna, bakteríur og sveppir hafa áhrif á jarðveginn og blanda jarðvegsefnum. Landslag og aðstæður hafa einnig áhrif, til dæmis eftir því hvort yfirborð snýr að sólinni og nýtur hlýju hennar eða hvort vatn safnast fyrir eða rennur í burtu. Landslagið stýrir því hversu auðveldlega jarðvegurinn brotnar niður með rofi og hvort steinefni eða lífrænt efni safnast fyrir eða berst í burtu.

Steinefni í jarðvegi eiga uppruna sinn í berggrunninum, grjóti og berglögum undir yfirborði eða í seti sem berst að með vatni eða vindi. Eiginleikar þessara efna ráða því svo hverjir efnaeiginleikar steinefnanna í jarðveginum verða. Tíminn hefur líka áhrif. Gamall jarðvegur sem hefur verið lengi að myndast og veðrast hefur aðra eiginleika en jarðvegur sem er nýlega byrjaður að myndast. Gott dæmi er þegar jöklar hörfa. Þá er yfirborð landsins upp við jökulinn aðallega steinefni en eftir því sem tíminn líður eða lengra dregur frá jöklinum safnast fyrir meira lífrænt efni á yfirborðinu, sérstaklega þegar gróðurþekja er farin að myndast. Á löngum tíma getur byggst upp frjósamur jarðvegur.

Jarðvegur inniheldur steinefni, lífrænt efni, vatn og loft. Hlutföll þessara efna ráða eiginleikum jarðvegsins, áferð, byggingu, holrými, efnafræði og lit.

Jarðvegur er gerður úr misstórum ögnum. Áferð jarðvegsins stjórnast af stærð agnanna og hlutfalli eða magn hvers stærðarflokks, svo sem sands, silts, leiragna og lífræns efnis. Sendinn jarðvegur er grófur viðkomu þegar honum er nuddað milli fingra sér og molnar auðveldlega. Fínkorna leirjarðvegur er hins vegar mjúkur eins og hveiti eða klístraður og hægt að móta.

Áferð jarðvegsins hefur áhrif á hversu auðveldlega vatn síast í gegnum jarðveginn og hversu góður hann er til vaxtar fyrir plöntur. Holrými milli sandkorna eru mun stærri en þau sem eru milli fínna leirkorna. Vatn tapast því frekar úr sendnum jarðvegi en fínkorna þéttum jarðvegi sem hefur lítið holrými. Holrými í jarðveginum hefur áhrif á flutning lofts og vatns sem eru undirstöðuefni fyrir líf í jarðveginum. Af uppbyggingu jarðvegsins má svo lesa hvernig agnir tengjast og loða saman og safnast saman í stærri einingar eða samkorn. Lífræn efni úr rotnandi plöntu- og dýraleifum ásamt öðrum úrgangi jarðvegslífvera eins og orma og baktería hafa áhrif til að líma korn saman og mynda samkorn. Uppbygging jarðvegs er mikilvægur eðlisfræðilegur eiginleiki sem hefur áhrif á vatns- og næringarefnaflæði, varmaleiðni og loftun til plantna og örvera. Stór samloðandi korn veita viðnám gegn jarðvegseyðingu og -þjöppun. Allt eru þetta mikilvægir þættir sem hafa áhrif á vöxt plantna. Vel uppbyggður jarðvegur getur séð plöntum fyrir nægu vatni, næringarefnum og súrefni til vaxtar og nægilegt pláss fyrir rætur til að komast í gegn. Léleg jarðvegsbygging hindrar rótarvöxt, að- og frárennsli vatns.

Efnafræði jarðvegsins, sýrustig og efnainnihald, næringarefni og magn lífræns efnis ræður síðan úrslitum um frjósemi jarðvegsins.

Jarðvegur á Íslandi telst að stórum hluta til eldfjallajarðar eða svokallaðrar andosol-jarðvegsgerðar. Slíkur jarðvegur er fremur ungur og efnin í honum eiga uppruna sinn í veðruðum gosefnum (ösku, vikri og gjalli). Hann hefur oftast lága eðlisþyngd, hátt hlutfall lífræns efnis, sýrustig með gildi á bilinu 5-7 pH, breytilega hleðslu, mikla vatnsheldni, góða vatnsleiðni, skortir samloðun, bindur fosfór, og hefur sérstaka kvika eiginleika (thixotropy).

Eldfjallajörð er algeng á þeim svæðum í heiminum þar sem eru virk eldfjöll. Jarðvegskort af Evrópu sýnir þó að slík svæði hafa gjarnan staðbundna eiginleika og Ísland er greinilega frábrugðið öðrum löndum Evrópu í þessu efni. Í þúsundir ára hefur jarðvegur á Íslandi endurnýjast með reglulegu öskufalli sem bætir nýjum steinefnum í hann. Fá lönd í heiminum eru mótuð af svo langvarandi tíðu öskufalli og Ísland. Vegna þess að landið er jarðfræðilega ungt land og var hulið jöklum að miklu leyti á síðasta jökulskeiði er jarðvegurinn hér tiltölulega ungur og víða er jarðvegslagið enn að myndast. Þá er óvíða í löndum heims svo sterkt samspil jökla og eldvirkni sem á Íslandi. Jöklarnir mala bergið niður í fíngerð steinefni, jökulár flytja efnið í átt til sjávar og í eldgosum leggjast ný öskulög reglulega yfir landið. Þetta leiðir til sífelldrar endurnýjunar jarðvegs.

Bindur auðveldlega kolefni

Íslenskur eldfjallajarðvegur getur bundið mikið magn lífræns kolefnis. Steindir eins og allófan og ímógólít mynda sterk tengsl við lífrænt efni og hægja þannig á niðurbroti þess. Þess vegna getur vel gróinn íslenskur jarðvegur verið mjög öflug kolefnisgeymsla.

Viðkvæmur fyrir rofi

Þrátt fyrir áðurnefnda kosti íslensks jarðvegs er hann jafnframt mjög viðkvæmur fyrir hvers kyns rofi jarðvegsþekjunnar. Fínkorna aska er létt og fýkur auðveldlega. Þar sem gróður gisnar eða hverfur geta roföflin vindur og vatn unnið mjög hratt á jarðveginum. Þetta skýrir að hluta það umfangsmikla jarðvegsrof sem við þekkjum úr Íslandssögunni.

Mikil vatnsheldni en góð loftun

Eldfjallajarðvegur hefur mikla holrýmd. Það þýðir að hann getur haldið miklu vatni í sér en þó loftað vel um hann. Þetta skapar góð vaxtarskilyrði fyrir plöntur að því gefnu að næg næring sé til staðar. Vegna landnýtingar og langvarandi rofs er jarðvegur á Íslandi víða snauður að nauðsynlegum næringarefnum, ekki síst nitri. Aftur á móti gera þessir eiginleikar eldfjallajarðvegsins að verkum að þegar gróður hefur náð fótfestu getur framvindan orðið hröð.

Öskulögin mikilvægt tímatal

Ólíkt flestum öðrum löndum má víða sjá greinileg öskulög (tephra) í jarðvegssniðum á Íslandi. Þessi lög eru mikilvægur hluti af jarðvegsmynduninni. En þau eru einnig mikilvæg fyrir vísindin og koma sér mjög vel í margvíslegum rannsóknum. Öskulögin eru eins konar tímatal sem gerir vísindamönnum kleift að aldursgreina jarðveg og umhverfisbreytingar með mikilli nákvæmni.