土壤溶液中各种养分离子的偏微克分子自由能，即为化学位。

除水分外，土壤溶液中还含有各种可供植物吸收的养分，它们大多以离子状态存在（表1）。其中属于大量营养元素的离子有N H ₄ ^＋、NO₃ ^-、H₂PO₄ ^-、HPO₄ ^2-、K^＋、Ca^2＋、Mg^2＋、SO₄ ^2-、Cl^-和HCO₃ ^-；属于微量营养元素离子有Zn^2＋、BO₃ ^3-、Cu^＋、Cu^2＋、MoO₄ ^2-、Mn^2＋、Mn^3＋和Fe^2＋、Fe^3＋。这些微量元素离子中大部分是与有机物相结合的络合离子。此外，还有微量的重金属元素等。

表1 土壤溶液养分及其形态

土壤溶液中主要养分的含量因土而异。表2列出了其他国家及中国江苏太湖水稻土的一些资料。从中可以看出，土壤溶液中浓度最高的是C a^2＋、M g^2＋，最低的是磷。某些热带土壤溶液的磷含量可低至10^-8摩尔/升。在温带土壤中，如磷低至10^-3毫摩尔即可能出现缺磷。

表2 土壤溶液中部分离子的含量（m mol/L）

土壤溶液中钾的浓度一般比磷高得多。当钾的浓度低于5×10^-5摩尔时，则作物可能缺钾。作物要求钾浓度一般在5×10^-4～5×10^-3摩尔之间。

土壤溶液中各种养分的浓度可随土壤水分含量、作物吸收以及微生物活动而有所变化。但各养分离子所受影响各不相同。例如，增加土壤水分，可明显降低的浓度，而对K^＋浓度基本无影响。旺盛的微生物活动，可增加土壤溶液中的浓度，但对其他养分离子影响却不大。

土壤溶液中的养分是植物获得养分最直接的来源。除“接触交换吸收”外，绝大多数养分必须先进入土壤溶液才能被植物吸收。土壤溶液中养分离子的浓度（活度）是影响植物对该离子的吸收速度的主要因素，但不是直线关系（图）。它们有以下关系：

土壤养分位

式中 I为离子吸收速度；I_m为最大吸收速度；K_m为常数，它是I＝1/2I_m时的浓度；C为根面的离子浓度；C_min为I＝0时的离子浓度。

植物养分吸收速度和离子浓度的关系

表3 养分离子吸收的基本特性

土壤养分位是土壤养分有效性的一个量度。它是养分供应能力的强度因素。

根据物理化学原理，溶液中离子的化学位可用下式表示：

μ＝μ'＋RT1na

式中 μ为化学位；μ’为在标准状态下的化学位；R为气体常数；T为绝对温度；a离子活度。

土壤是带电颗粒，养分离子的电化学位是一个常数，但其电场位则随离子距离土粒不同而不同。电化学位是离子化学位的函数：

η＝μ＋ZFφ

式中 η为离子电化学位；Z为离子电价；φ为电场电位；F为法拉弟常数；μ为离子化学位。

由于η是常数，但φ随其空间位置而变化。因此，土壤溶液中离子的化学位也必定随其与土粒的距离而变。但是，各离子电化学位之和（异符号电价离子）或差（同符号电价离子）是常数。以Ca^2＋和H₂PO₄为例：

土壤养分位

(2)÷2∶1/2η_C2^＋＝1/2μ_c ^2＋＋Fφ

土壤养分位

从上式可知，1/2μ_C＋μ_H。_PO₄在整个土壤溶液系统中都是一个常数，因此，养分位都用两个离子化学位之和或差表示。例如，磷酸—钙位（磷位）即用1/2pCa＋pH₂PO₄表示；石灰位为PH-1/2pCa；钾位为PK-1/2p（Ca＋Mg）。

养分位是相应于离子的电化学位的。它和化学位相比，在理论上的优点是，它不受养分离子在电场中所处地位的影响而能保持常数。大量试验表明，养分位与作物养分吸收有很大的相关。由于养分位和该养分的浓度（活度）直接相关，直接应用溶液中养分离子的浓度（活度）将更简便易行。

养分位和作物生长的关系见土壤磷素供应的强度因素。