土壤中各种形态钾的总称。

中国农区主要土类的含钾量大多在0.5%～2.0%之间，其影响因素有：①成土母质，母质含钾矿物的种类和数量不同，其含钾量有很大差异。土壤中的含钾原生矿物主要有正长石（KAlSi₃O₈，含钾14%）、钾微斜长石（Ca，Na，KAlSi₃O₈，含钾7.5%～12.5%）、白云母[K（AlSi₃O₁₀）Al₂（OH，F）₂，含钾6.6%～9.1%]和黑云母[K（AlSi₃O₁₀）Mg₃（OH，F）₂，含钾5%～8.7%]，其他如石榴石（KAlSi₂O₆）、霞石（Na，KAlSiO₄）、海绿石[K，Mg（Fe，Mn）Si₆O₁₂·3H₂O]、斜长石和角闪石也含有一定数量的钾。因此，在含钾矿物多的母质上发育的土壤，其含钾量常较高。如同为砖红壤，发育在玄武岩和凝灰岩风化物上者，其含钾量为0.05%～0.49%，平均为0.2%；发育在花岗岩和变质岩上者含钾量为0.44%～2.71%，平均为1.43%。在岩浆岩中，酸性岩和以正长石为主要矿物的中性岩，由于含正长石和云母类矿物较多，在其上发育的土壤含钾亦较丰富，反之，在基性岩上发育的土壤则含钾量较低。沉积岩和沉积母质对土壤钾含量的影响，除与残留的富钾原生矿物的数量有关外，还受次生矿物的组成与含量影响。随着风化程度的加深，次生矿物的含钾量逐渐降低，以云母类矿物为例，并设云母的含钾量为100，在其转变为次生矿物时的含钾量变化为：

云母→水化云母→伊利石→过渡矿物→蛭石→蒙脱石100 60～80 40～60～30～10 ＜10在诸多的沉积岩中，以页岩的含钾量最高，平均含2.69%；砂岩次之，平均含1.1%；石灰岩最少，平均含0.27%。在变质岩中，除大理岩外，亦多含钾。此外，中国北方广泛分布的黄土和南方广泛分布的第四纪红土含钾量也较高，如西北黄土的含钾量为1.25%～2.43%，江西中部的红粘土为1.41%。②风化淋溶作用，土壤含钾量随该作用的增强而明显减少，如发育在花岗岩母质上的江西红壤因风化淋溶作用较弱，含钾量为1.73%，而在风化作用较强的发育在同样母质上的广东赤红壤，其含钾量仅为0.57%。③土壤质地，质地对土壤含钾量的影响与土壤各粒级的矿物组成有关，因此并无固定的规律。如南方砖红壤和赤红壤中的粘粒，主要次生矿物为高岭石，含钾只有0.1%～0.8%；而在亚热带的红壤和红壤水田中，水云母、蒙脱石和高岭石为粘粒中的主要次生矿物，其含钾量可达1.8%～2.9%。粉粒含钾量一般不高；但在千枚岩上发育的红壤，由于粉粒中含有大量云母，该质地组成的含钾量占土壤全钾量的60%。砂粒一般以石英为主，含钾很少，但在广东西部的赤红壤中，由于粗砂中含有大量长石，其含钾量可占土壤全钾量的80%。

土壤钾均以无机形态存在。按其化学形态及对植物的有效性，可分为4类，其区别和相互联系见下表。

土壤钾的不同无机形态及其相互关系

矿物钾的释放实际上是不可逆的；而非交换钾、交换性钾和水溶性钾则可相互转化，并处于动态平衡之中。交换性钾和水溶性钾可被植物直接吸收，但存在数量很少，前者约40～600毫克/千克，后者为1～10毫克/千克；非交换性钾约400～1700毫克/千克；矿物钾占了绝大部分，其含量几乎接近土壤的全钾含量。

含钾矿物的风化

含钾矿物是土壤有效钾的最基本来源，它可经由多种途径，风化释出有效钾，最重要的是水解作用。各类含钾矿物风化释钾的难易程度有较大差异。主要原生矿物抗风化能力的顺序为：钾微斜长石＞钾长石＞白云母＞黑云母。钾长石的水解过程，主要是水中的氢离子交换矿物晶格上的钾离子而使钾释出。除风化强烈的湿润地区外，由钾长石风化释出的有效钾量很少，对当季植物的钾营养意义不大。钾微斜长石的结构紧密稳定，供钾作用更小。云母类矿物易裂为薄片，晶层间的钾离子可扩散出来或被H^＋、H₃O^＋及其他阳离子交换释出。黑云母较白云母更易脱钾，为原生含钾矿物中最易风化的矿物。云母类矿物在钾离子被H₃O^＋交换并有水分子进入后，即演变为水化云母，或进一步形成蛭石和蒙脱石。这些次生粘土矿物的层间钾更易释出。

钾的固定与非交换性钾的释放

处于矿物层间而又不能为中性盐的阳离子交换释出的钾称为非交换性钾，它与交换性钾处于平衡状态。交换性钾转变为非交换性钾的过程称为钾的固定，反之则称为非交换性钾的释放。

钾固定的机制

主要是2∶1型粘土矿物的层间孔穴固定。当钾离子进入粘土矿物层间后，因钾的水化能较低，附着于其上的水膜即被四面体六角形孔穴周边的六个氧原子所取代，此时，钾离子的半径（0.133纳米）与变形后的六角形或双三角形孔穴的半径（0.14纳米）相近，恰好能落入其中。由于受电性吸引和机械作用的双重影响，落入孔穴的钾离子不易为其他阳离子置换而被固定。另外，由风化云母在层间形成的楔形区和因杂质引起的矿物结构性缺陷及晶格的其他变化所创造的有限数量的交换点，都可通过空间搭配而固定钾。

影响钾固定的因素

①粘土矿物的数量和种类：在各种2∶1型粘土矿物中，蛭石的固钾作用最强，其次为伊利石，最弱的是蒙脱石。②粘土矿物晶层间的电荷密度和电荷位置：层间电荷密度越大，固钾数量越多。电荷主要来自四面体层的矿物，由于电荷位置更接近于被吸附的钾离子，故有较强的固钾能力。③粘土矿物的非交换性钾耗竭程度：在水溶性钾浓度相同时，层间钾耗竭程度愈高，固钾数量越多。④土壤的酸碱度和陪补离子种类：在酸性条件下，粘土矿物带负电荷少，陪补离子以H^＋、Al^3＋为主，它们能降低钾离子的结合能，故可减少钾的固定。此外，铁铝氢氧化物可进入粘土矿物层间，阻止钾离子的移出或进入，也会影响固钾作用；中性条件下陪补离子以Ca^2＋、Mg^2＋为主，对钾的结合能影响较小，固钾作用增强。在碱性条件下，Na^＋的比例增加，对钾的结合能影响最弱，因而固钾能力显著增强。

在田间条件下，钾的固定是一个相当缓慢的过程。在层间钾匮乏的土壤上施用钾肥，二三个月后才能达到平衡。钾的固定虽减少了有效钾数量，对作物不利，但也可减少钾的淋失及植物的奢侈消耗，而且固定的钾在一定条件下仍可释出，变为交换性钾供植物吸收。

非交换性钾的释放

一般认为是由扩散和交换机理所控制。扩散在很大程度上决定于矿物的膨胀，因而也就决定于土壤湿度；交换则决定于邻近溶液中或矿物表面的阳离子的类型和浓度。非交换性钾的释放速率可用下式描述：dkt/dt＝k₂（k₀-kt），式中k₀为非交换性钾总量，kt为t时间内释放的钾量，k₂为释放速率系数。当然，净释放速率还受邻近溶液中钾浓度的影响。在低浓度条件下，释放速率较高。若矿物与邻近溶液之间维持持久的钾离子不平衡，则除伊利石外，蛭石、金云母、黑云母、白云母中的层间钾几乎可全部释出。不同矿物90%层间钾释出的期限分别是：蛭石30分钟，金云母1.5天，黑云母3天，白云母315天。故白云母虽富含钾素，但供应植物有效钾的能力较差。层间钾的释放还与溶液pH有关，在低pH条件下较易释放。此外，干湿和冻融交替、高温和灼烧亦有促进层间钾释放的作用。由于非交换性钾在一定条件下可以转变为交换性钾，故它是土壤有效钾的直接来源。在不施钾肥的条件下，植物一生中吸收的非交换性钾一般占吸钾总量的30%以上，高的可达70%～80%。非交换性钾在吸钾总量中的贡献率因土壤、植物和植物发育阶段而异。在富含层间钾的土壤里，非交换性钾对富钾植物（如禾本科植物）的贡献较大，反之则较小。

交换性钾的吸附、解吸及交换平衡

土壤胶体对钾的吸附，主要是离子态的电性吸附，其被吸附的强度小于二、三价阳离子及H^＋和NH，而大于Na^＋。如以自由结合能做为衡量吸附强度的指标，则钾的自由结合能大多在4000～8000焦/摩尔以下，并随其浓度和在胶体上的饱和度的改变而稍有变化。另外，不同矿质胶体对钾的结合能也不同，一般电荷来自四面体者较大。有机胶体对钾的结合能较低，通常在3000～4000焦/摩尔以下。土壤固体部分对钾的吸附量受质量作用定律支配，即随溶液钾浓度的增高而增加，和随胶体钾饱和度的增大而降低。同时，还随pH值的升高而增加。交换性钾与溶液中的钾经常保持动态平衡。胶体的钾饱和度高，交换性钾易于释入溶液。它的解吸还与胶体类型、pH、土壤质地和土壤水分含量等因素有关。胶体对钾的结合能愈高、与之平衡的溶液中钾的浓度愈低、低的pH值等，均有利于交换性钾的释放。土壤水分增多可稀释土壤溶液的钾浓度，使更多的交换性钾进入溶液。提高土温亦可得到类似的效果。在2∶1型的矿物上，钾的释放还受吸附位置的影响。吸附在板面（p位）上的钾离子很不牢固，易于释放；层间（i位）钾具有很强的键能，不易释放；处于

层间楔形区边沿（t位）的钾，其键能和释放难易则处于中间状态。

水溶性和交换性钾易被降水或灌溉水淋失，其数量受土壤质地、粘土矿物种类和是否栽培作物所影响。在质地粘重和富含2∶1型矿物的土壤上，淋失的钾量几可略而不计，但在粗质地土壤上，则可达到相当可观的数量，年淋失量由每公顷几千克至几十千克钾不等，如施用钾肥，淋失量更大。栽培作物后能显著地降低钾的淋失量。在酸性土壤上施用石灰也可减少钾的淋失。有试验证明，在pH4.5的酸性土壤上，不施石灰区的钾淋失量为55千克/公顷，每公顷施入12.5吨白云石石灰后淋失量降为21.6千克/公顷。对于农田土壤，通过每年作物收获而带走的钾可能是土壤钾的最大支出项，中等产量作物收获带走的钾可超过每公顷100千克钾。含钾矿物的风化虽然是土壤有效钾的重要来源，但因风化速率很慢，难以补充因作物吸收、淋失和径流损失的有效钾量。应根据土壤钾的状况，通过施用无机钾肥和有机肥料，补充土壤中的有效钾。

中国大多数土壤的全钾含量在0.5%～2.0%范围，主要受成土母质矿物组成影响，并无明显的地理分布规律；但供钾潜力则由南向北增大，与土壤矿物的风化程度和土壤含钾粘土矿物的种类受大气水热条件的影响而呈有规律的地理分布有关。分布于中国最南端热带地区的砖红壤，因风化淋溶强烈、粘土矿物以高岭石为主，土壤的钾供给力极弱，缓效钾含量一般低于70毫克/千克。长江以南亚热带丘陵地区的赤红壤、红壤、红黄壤和黄壤等，风化淋溶也较强烈，粘土矿物以高岭石—水云母为主，土壤的供钾力较弱，缓效钾含量一般在70～170毫克/千克范围；发育于紫色页岩的紫色土富含含钾矿物，供钾潜力较大，土壤缓效钾含量可超过300～400毫克/千克；而水稻土的质地粘重，含钾矿物较多，土壤缓效钾含量大都可在300毫克/千克以上。长江以北地区的土壤如华北平原的潮土和褐土，西北地区的黄绵土、土和黑垆土，以及东北和内蒙地区的黑土、白浆土、黑钙土、棕壤、栗钙土和灰钙土等，因分布在温暖乃至冷凉地区，风化淋溶弱或甚至没有淋溶，粘土矿物以水云母—蛭石—蒙脱石为主，土壤缓效钾含量可高达500～1000毫克/千克，具有很强的供钾潜力。这一区域中的砂质土壤、山地石质土壤等含粘土矿物较少，供钾力较弱，土壤缓效钾含量可能在300毫克/千克以下。概括而言，中国土壤的供钾潜力大致可以长江为界，长江以南土壤的供钾潜力较低，土壤缓效钾含量除水稻土、紫色土较高外，一般低于200毫克/千克，土壤有效钾含量一般低于100毫克/千克，农田土壤缺钾的现象比较普遍；长江以北地区土壤的供钾潜力较高，土壤缓效钾含量普遍超过500毫克/千克，有效钾

含量大多在100～500毫克/千克范围，土壤缺钾现象较为少见。耕地土壤的供钾潜力和有效钾含量还受施肥制度影响，持续且足量地施用灰肥、秸秆肥、厩肥以及工业钾肥等含钾肥料可有效地保持土壤的供钾力和提高土壤的有效钾含量，而忽视含钾肥料的持续应用将逐渐削弱土壤的供钾潜力并导致土壤缺钾现象的发生。中国农业中工业钾肥的应用历史不过一二十年且限于南方少数省份，用量也有限；20世纪70年代以来，由于氮、磷化肥用量不断增加，作物产量不断提高，导致土壤钾支出增多，致使一部分地区土壤的有效钾含量明显下降；估计至80年代末，中国有20%～30%的农田土壤缺钾，主要分布在南方各省。