同时，根据颗粒的平方线性移动方程：
式中x为距离；D为扩散系数；t为时间。由此计算出交换性铁离子通过1微米厚苜蓿根系的细胞壁时，所需要的平均时间为2.8秒。
植物根系与土壤之间互相作用而组成的养分元素在地理系统中的循环，是整个循环的一部分，也是物质交换的一个重要方面。从植物物质形成的本质上看，作物的产量高低并不完全依赖于供应肥料的数量。现在的研究已指明，肥料是作物生长所需的各种养分元素及其正确的数量组合，仅仅是促进碳水化合物中碳链形成即最终光合作用产物形成的中间过程参与者。
离子从土壤胶体的电场控制下被代换出来，又被土壤自由溶液携带而去，经过扩散或者以“向根液流”的方式，达到植物根的表面，而后经过植物的选择吸收渗透到根中。进入植物的根以后，又被植物的上升运输体系输送到必要的地方。这样的一个全过程被有机地统一在一起。按照费瑞德的意见，可以表达成如图9-27所示的那样。
不少人基本上同意这个图式，并且认为只有将养分元素的循环规律作统一的考虑时，才能对其有正确的理解。
(二)土壤剖面的数量表达
土壤学的基本理论指出：土壤已经不再被单纯地看作是反映下覆岩石成分的变性物质，而是被看作为其他各种地理环境因子，对于矿物质进行积极作用的综合结果。它的发育，可从土壤剖面中具有顺序和可辨识的层次中表现出来，它们能比较确切地体现出土壤从原始直到成熟的发育过程，最后还将导致在其上生长特定的自然植被，并到达其稳定平衡的状态。
一旦某种土壤被植物所占据时，最迅速发生的过程为有机质层(A层)和轻微改变的矿物质层(C层)之间的相连接，此种土壤发育的剖面称为AC型。接着，以不同的速率形成了中间层(B层)，通常B层又有两个主要类型：一为风化类型，来源于初级或次级矿物的风化；一为渗滤类型，产生于因水分渗漏而发生的物质运动，这样一个包括A·B·C在内的完全发育的土壤剖面，称为ABC型。
为了评价土壤剖面的发育过程，单单研究它的相对变化以及进行定性描述已经很不充分，很有必要进行发生于土壤剖面上每一层的物质增加或减少的详细分析，由此可揭示出土壤发育的动态类型。而此种动态类型的确定，须建立在风化平衡(weatheringbalance)的基础上。
风化平衡层，是针对某种参考物质而言的。此种参考物质在土壤发育过程中被视作稳定不变的，由此可得出该风化平衡层的相对变化状况。最通常使用的参考物质为石英，将它选择出来与有关的风化物质进行比较，以便得到风化产物的相对指标“惰度”。
在一个土层Hi中，一种元素M的相对数量xi的真值为Mi，它可以获自下式：
式中qc为在母岩C中参考物的相对数量；qi为在风化层Hi中该参考物的相对数量。但因选择出来作为参考物的元素，一般并不绝对是惰性不变的，它可以随着风化有某种程度的损失，但它却能通过两种不同的不变物，在所建立的风化平衡层的比较中，校正其误差。同时，还会有如下情况发生，即某一不变物在土壤剖面中的某一层作为参考是较好的；而在土壤剖面的另一层中，另外一种不变物作为参考可能更好些。