土壤钾素固定fixation of soil potassium

土壤中溶液钾和交换性钾被粘土矿物的同晶置换作用产生的晶格负电荷所吸附，继而随晶层间缝隙的收缩而进入晶格网眼的过程。这一过程使土壤速效性钾转化为植物难以利用的钾。
影响土壤钾素固定的因素有：❶粘土矿物类型。土壤对钾的固定作用主要发生在粘土矿物上。其中以蛭石的固钾能力最强，拜来石和伊利石次之，蒙脱石和高岭石最弱。土壤固定钾的作用与粘土矿物的晶格构造、负电荷对钾的吸持能力以及电荷的位置有关。
❷土壤水分状况。对蒙脱石型粘土矿物而言，干燥是固定钾的首要条件。但对伊利石型的粘土矿物来说，湿润环境也不影响它们对钾的固定。一般而言，土壤经干湿交替处理，有利于钾的固定。
❸土壤pH值大小和陪补离子状况。土壤固定钾的能力随土壤pH值升高而增强。在酸性条件下，土壤胶体所带的电荷减少，陪补离子则以H⁺、Al⁺³为主，抑制了对钾的固定；在中性条件下，陪补离子以Ca²⁺、Mg²⁺为主，能增强对钾的固定；在碱性条件下，陪补离子以Na⁺为主，明显地增强对钾的固定。其原因大致有三：首先，不同的陪补离子影响粘土矿物对钾的结合能。通常，氢、铝离子降低钾的结合能最为突出，钙、镁离子次之，而钠离子最能增强钾的结合能。结合能对钾在粘土矿物扩散层中的位置也有影响。结合能低，钾离子则处于扩散层的边缘，因而愈不易被固定。其次，陪补离子的大小如与网眼大小相当，则可占有网眼位置，从而阻碍了K⁺的进入。例如，水合氢离子(H₃O⁺)的大小和K⁺相近，它就有可能代替K⁺而占据网眼位置。第三，陪补离子对层间缝隙的影响。粘土矿物对钾的固定，既要有一定的缝隙，又要求层间缝隙在一定条件下能够收缩。但是某些过大或过小的阳离子，都能影响钾的固定。在酸性土壤中，由于氢氧化铁和氢氧化铝占据层间位置，使层间缝隙扩大而不能关闭，因而降低了钾的固定。
❹铵离子的影响。由于铵离子半径(0.149纳米)与钾离子(0.138纳米)相近，它也能被土壤固定形成铵离子与钾离子竞争钾的结合位的局面。因此，在大量施用铵态氮肥后，土壤中钾的结合位被铵离子所占据，而随后施入的钾肥，其固定量当然要明显减少。铵离子也能阻止固定钾的释放，因为铵离子能使两个相邻的硅片闭合，使钾深深地陷落网眼而难以释放。同样，钾也能阻止固定态铵的释放。
各种土壤固定钾的能力不同。在德国有一种能强烈固定钾的土壤，在这个土壤上施入的钾肥只有在先满足固定作用的需要后才能有多余钾供作物吸收。
钾素固定作用一方面降低钾的有效性，另一方面也减少了钾因淋溶作用而造成的损失。被固定的钾经过一定时间后仍可逐渐变成有效态钾。
中国部分土壤的粘土矿物组成、云母含量和固钾率列于下表。在中国南方地区，富含高岭石和三水铝石的土壤，固定钾的能力很弱。砂质土壤固钾能力也较弱。而富含蛭石、伊利石和云母的黄棕壤、潮土、黑钙土等固定钾的能力则较强。

中国部分土壤的粘土矿物组成、云母含量和固钾率

土 壤	粘土矿物 （不含云母）	云母含量* (%)	固钾率 (%)
砖红壤、赤红壤	高岭石、三水 铝石等	1～4	1.0～2.5
红壤	高岭石、绿泥 石、伊利石等	1～14	1.0～3.0
黄棕壤	高岭石、蛭 石、绿泥石等	10～15	10.0～65.0
潮土、黄土、褐土、 黑钙土、栗钙土、 灰钙土	蒙脱石、蛭 石、伊利石、绿 泥石	20～28	15.0～80.0

* 供测试样的粒径<150目