土壤形成过程中的主要环境特征及其变化通过土壤的性质反映和记录于土壤圈。每个土体都是过去和现在大气、水、生物和岩石圈相互作用的记忆块。各种土壤性质具有不同的记录过去和现在环境的能力。在土壤形成中，土体内进行着一系列物质转化和迁移积聚过程，如原生矿物的分解和次生矿物的形成；植物残体的分解和腐殖物质的形成；金属离子的吸附和解吸；无机盐类的溶解与沉淀；有机和无机物的氧化还原反应以及盐分、粘粒、有机质、各种化学元素的迁移和积聚等。这些过程都不同程度地打上了所处环境条件的印记。其中土壤剖面的固相性质是较重要的环境条件记录。对土壤记忆信息的破译将有助于区分过去和现在的土壤变化，并预测未来的变化。
古土壤是过去自然景观条件下形成的土壤，它对过去的环境条件有很好的记录。在五大成土因素中，气候因素往往给土壤留下最明显的特征，这种特征随其所在景观中的位置和母质而定。土壤对气候或气候变化的反应一般是与植被同时发生的，但其反应往往较植被缓慢，是综合、长期的环境条件的反应。
在我国，从东海之滨到青藏高原，从南部丘陵山区到西北黄土高原以及漠境地区，均有形形色色的古土壤。在青藏高原喜马拉雅山中段北坡保存完整的冰碛物环境中，埋藏了代表不同时间尺度记录了古环境条件的褐红壤型，褐土型和棕毡土型三种埋藏土壤；在西北的马兰黄土的不同层次中埋藏了黑垆土；我国皖、苏、鲁的残余砂姜黑土被认为是一种从晚更新世晚期以来经历着三次沉积-成土作用回旋的复合古土壤，该沉积-成土作用系列反映出气候由温凉偏干，植被以针叶林为主的针阔叶混交林—草原环境转变为本植物减少但阔叶林成分增多和湖沼草甸植物生长茂盛的暖湿环境，继而又转变为现今气候下木本植物稀少、耕作植被优势的环境。
