大量研究表明，土壤元素有效量（可浸提量）不仅取决于元素总量，更大程度上与土壤理化性质所决定的元素存在形态有关。土壤矿物组成（矿物种类、晶格结构）、机械粒级组成（砂、粘粒含量及比例）、有机质含量、土壤胶体及微生物，以及土壤酸碱度（pH值）、氧化还原电位（Eh）、阳离子交换量（CEC）、含水量等是决定土壤元素存在形态及生物有效性的内在因素。
1.土壤矿物组成
土壤矿物包括原生矿物和次生矿物两大类。原生矿物来自母岩，常见有石英、长石类矿物、云母类矿物、辉石、角闪石等，其矿物类型主要包括硅酸盐类、氧化物类、硫化物类、磷酸盐类，其中以石英最难风化而常见；次生矿物是土壤形成过程中由原生矿物风化形成，按其性质和结构可分为简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类三大类。其中简单盐类易淋失，三氧化物类和次生铝硅酸盐类构成土壤中细小的次生粘土矿物，并对土壤物理、化学过程和性质起重要作用。
土壤中矿物组成及其含量是决定元素有效量的重要因素。不同结构类型的矿物，晶格表面的离子吸附、交换能力相差甚远。如难风化的石英、磷灰石等矿物中营养有益元素含量低，或由于矿物晶格稳定而不易风化溶出，对土壤元素有效量贡献甚微。而土壤中次生粘土矿物如蒙脱石、蛭石、伊利石、绿泥石、高岭石等，以及非晶型粘土矿物如氧化铝与氢氧化铝、氧化铁与氢氧化铁、水铝英石，对于土壤元素有效量或可浸提量起到重要贡献。这类矿物含量越高，土壤元素有效量也相应增加。
2.土壤颗粒组成与质地
土壤矿质部分（即无机部分）约占土壤固体总重量的90%以上，可按颗粒大小细分为砂、粉砂和粘粒。研究表明，土壤砂和粉砂在矿物学上很相似，主要由石英和原生矿物组成，仅仅是颗粒大小不同，或者只是各类矿物的比例不同。但粘粒的矿物组成与砂、粉砂差异很大，主要由次生矿物组成。因此，不同颗粒养分含量不同，在较细粒级中P、K、Ca、Mg等元素含量增加。一般来说，土粒越细，所含养分较多。
由不同的粒级混合在一起所表现出来的土壤粗细状况，称为土壤质地（或土壤机械组成）。通常根据砂粒、粉砂粒、粘粒百分数，将土壤分为砂土、壤土、粘壤土和粘土四大类。土壤质地直接影响到土壤容重、养分和水分保蓄能力、通气性、耕作性等土壤性质。一般来说，质地粘重的土壤，矿物与土壤颗粒具有更大的比表面，矿物养分含量、保水保肥能力高。
3.土壤有机质
土壤有机质是土壤中含炭有机化合物和微生物残体的总称。土壤中有机质一般占土壤固体总量的1%～10%，是土壤重要组成部分，是土壤形成的主要标志，对土壤性质有很大影响。土壤有机质可分为2类：一类是组成有机体的各种有机化合物，称为非腐殖物质，如蛋白质、糖类、树脂、有机酸等；另一类称为腐殖质的特殊有机化合物，包括腐殖酸、富里酸等。
土壤有机质是土壤中各种营养元素，特别是氮、磷的重要来源，土壤全氮与有机质具有线性正相关性。同时，有机质含有刺激植物生长的胡敏酸类物质。土壤有机质具有胶体特性，能够吸附较多的阳离子，使土壤具有保肥力和缓冲性。
4.土壤胶体与阳离子交换量
土壤胶体是土壤中最活跃的组分之一，对土壤元素存在形态及有效性有重要影响。土壤胶体以其巨大的比表面积和带电性而使土壤具有吸附性。研究表明，当土壤中含大量胶体时，特别是蒙脱石和难溶性胡敏酸时，Hg、Pb、Cd的迁移能力明显降低。
土壤胶体微粒具有双电层结构，微粒的内部（微粒核）一般带负电荷，形成一个负离子层，其外部由于电性吸引而形成一个正离子层（又称反离子层，包括非活动性离子和扩散层）。在土壤胶体的扩散层中，补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据做等价交换，即离子交换或代换。土壤溶液中阳离子与土壤胶体阳离子的交换作用，即为土壤胶体阳离子交换吸附；带正电荷的胶体所吸附的阴离子与溶液中阴离子的交换作用，即为土壤胶体的阴离子交换吸附。
土壤吸附阳离子的能力（即阳离子交换量）用吸附的阳离子总量来表示，是土壤胶体属性的体现。土壤阳离子交换量对土壤酸碱缓冲性、元素活化淋溶性及其生物有效性具有重要影响。
5.土壤酸碱性
根据土壤中H+存在方式，土壤酸度可分为两大类。一类称为活性酸度（或有效酸度），通常以pH表示，是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映。土壤中氢离子的来源主要包括土壤中CO2溶于水形成的碳酸，有机质分解产生的有机酸，土壤中矿物质氧化产生的无机酸，施用无机肥料中残留的无机酸如硝酸、硫酸和磷酸等，以及大气酸性物质干湿沉降。另一类称为潜力酸度，其来源为土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时不显酸性，但当它们通过离子交换作用进入土壤溶液之后，可增加土壤溶液中H+浓度，降低土壤pH值。只有盐基不饱和土壤才有潜在酸度，其大小与土壤代换量和盐基饱和度有关。
土壤碱度即指土壤溶液中OH-离子浓度，主要来自于
由此可见，土壤酸碱性实际上是土壤溶液中离子类型、胶体吸附及其饱和程度的反映，显然，土壤酸碱度必然对土壤元素化学反应、活化溶出及生物有效性起到重要影响。大量研究表明，大多数重金属元素在强酸性环境中能形成易溶性化合物，具有较高的活性和迁移能力，而在碱性环境中则难以迁移。
6.土壤氧化-还原条件
氧化还原反应是土壤中无机物和有机物发生迁移转化并对土壤生态系统产生重要影响的化学过程。土壤中氧化剂主要有氧气、
可以用氧化-还原电位（Eh）来衡量土壤氧化还原能力的大小。一般旱地土壤Eh值在+400～+700mV间，水田在+300～-200mV间。大量研究表明，Cr、S等元素在氧化环境中迁移能力强，而Fe、氨则在还原环境中易迁移。
7.土壤水分
土壤水分主要来自大气降水、灌溉和大气冷凝水。在地下水位接近地面（2～3m）的情况下，地下水也是上层土壤水分的重要来源。在土壤颗粒表面吸附力和微细孔隙毛细管力作用下，土壤可保持一部分水。砂质土中水分易渗漏流失，而细密的粘质土中水分不易渗漏流失。
土壤溶液是土壤化学反应、离子扩散的载体，是进入土壤中的各种污染物向其他环境圈层（水圈、生物圈等）迁移的媒介。土壤水分含量既是土壤氧化还原环境的重要控制因素，同时也对土壤元素实际的生物效应产生直接的影响。