土壤和肥料中的钾

与磷不同，大多数土壤中钾含量相当高，但对植物有效的钾比例不大，不会超过2%。土壤钾主要来自含钾矿物岩石的剥蚀和分解。这些矿物有正钾长石和微斜钾长石[KAlSi₃O₈]、白云母[KAl₃Si₃O₁₀(OH)₂]、黑云母[K(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₀(OH)₂]和金云母[KMg₂Al₂Si₃O₁₀(OH)₂]。这些含钾矿物风化的性质和方式很大程度上取决于其自身的特性和所处的环境。这些矿物中钾的有效性很低。土壤中含钾的次生矿物或粘土矿物有伊利石即水云母、蛭石、绿泥石和间层型矿物。它们是前面提到的两种或两种以上原生矿物在同一颗粒中一定程度上随机排列而成的。

与磷相似，自然界中大部分钾是在生物圈和土壤圈之间循环。生长期间进入植物籽实中的钾在成熟时大部分返回秸杆中，又随作物残体返回土壤。转移到动物体中的钾随排泄物，主要是尿液返回。但因钾的溶解性稍大于磷，所以淋失量也比磷大些。土壤圈中的钾可分为四种形态：绝大多数是矿物态，又叫结构态；其次是非交换态，又叫固定态或缓效态；然后是可交换态；数量最少的是水溶态钾。一般将后两种形态钾视为xx钾或易效钾，它们只占土壤全钾的一小部分，通常不到1%。各种形态的钾相互转变，交换性钾和水溶性钾可迅速达到平衡。缓效性钾与这两种钾的平衡非常缓慢。而矿物态钾向其余三种钾的转变极其缓慢，它对作物基本无效。

植物主要通过扩散，其次通过质流从土壤中以钾离子（K⁺）形态吸收钾，关于这点在“养分如何从土壤到植物”一节中已有介绍。K⁺受其它阳离子的影响，特别是钙和镁离子。土壤溶液中的钾、钙、镁竞争进入植物的同一通道。往往提高其中一种离子的浓度，另两者就相对显得不足。用钾的活度比R^K可度量土壤易效钾的强度，表示对植物根系直接有效的钾：

在极酸性土壤上铝离子对钾有影响。在盐渍土上钠离子对钾有影响。

交换性钾（K⁺）被静电吸附在带负电的土壤胶体周围。K⁺并非均匀分布在土壤胶体上，而是以三种形式被束缚在交换位点上，外表面平面位点对钾无专一性，而边缘位点和内位点对钾有相当强的专一性。若向被钾饱和的土壤胶体中加入某种中性盐，比如说硫酸钙，则一些吸附的钾离子将由钙离子替换出来，反之向吸附钙离子和铝离子的土壤施用钾肥，因钙比铝更易被替代，所以钾会置换出一些钙而自身吸附在粘粒表面。钾潜在缓冲能力C^K=Δ(ΔK)／R^K，其中ΔK为达到平衡时土壤增减的钾量。C^K值衡量土壤维持其溶液中钾强度的能力，与阳离子交换量成正比。C^K值高的土壤供钾能力好，C^K值低则说明要勤施钾肥。

非交换性钾库虽然并非立即有效，却能维持土壤易效钾库。随着交换性钾和水溶性钾被作物吸收和淋洗损失，非交换性钾逐渐变得有效，有些土壤非交换性钾库释放得太慢以致不能满足植物需要。非交换性钾是多种矿物组成成分，主要有两种类型：（1）源于母岩的原生矿物，长石和云母（金云母、白云母、黑云母）；（2）云母演变形成的次生矿物（伊利石族粘土矿物）。长石为三维结构，钾位于晶格空隙间，其释放比从云母片层间释放要困难得多。以释放钾的速度而言，黑云母>金云母>白云母>微斜长石。云母晶格位点中的钾逐步释放导致形成伊利石（水云母），并随着水或OH₃⁺的加入和晶格的膨胀形成蛭石。

云母释放钾及其逆过程固定钾既是阳离子交换过程，也是扩散过程。离子到达交换位点，然后被交换的离子从位点上扩散出来都需要时间。植物吸收或淋洗造成土壤溶液中钾浓度或活度低，有利于层间的钾从交换位点释放出来。

铵离子（NH₄⁺）与钾离子（K⁺）半径几乎相同，因此它们的释放和固定也相似。加入的铵可释放钾，加入的钾也释放铵。其它阳离子半径太大，对此几乎没有影响。在酸性条件下，铝离子（Al³⁺）形成多聚体占据钾的选择性束缚位点，羟基铝阳离子形成羟基铝铁离子间层基团可防止粘土矿物的硅氧层塌陷封固其中的钾离子。施石灰可以提高土壤盐基饱和度（参阅“养分如何从土壤到植物”一节），可减少交换性钾的损失。

除少数砂性或淹水土壤外，大多数土壤的钾淋失很少。而有机土，例如腐殖土的阳离子交换量虽然大，但对钾等阳离子的吸附力不强，降雨大时交换性钾易淋失，随水渗滤的钾在底土中可再被粘粒吸附。

施入的钾肥在土壤中也要经历阳离子交换和扩散过程，被作物吸收或被土壤粘粒和晶体固定为可交换和非交换形态。因此施钾肥与施磷肥相似，肥料有限时条施较好，肥料充足时撒施。土壤基施比土壤追施好，即使追施也应早追。必要时，可以叶面喷施可溶性不含氯钾肥。

由于阳离子交换作用，施用钾肥常可提高其它植物养分阳离子的有效性。由于静电作用，施钾肥常可促进植物养分阴离子的吸收。

单质钾反应性强，在自然界中难于发现。钾矿以地下的固体盐矿床和死湖、死海中的卤水形式存在，其存在形态有氯化物、硫酸盐和硝酸盐。

主要的钾肥有氯化钾、硫酸钾、硫酸钾镁和硝酸钾等。

氯化钾肥用量最多，它直接由钾盐矿和卤水中提取精练，成本低，加拿大和俄罗斯产量大。烟草、甘蔗、马铃薯、甘薯、甜菜、瓜果和蔬菜等忌氯作物不宜施用。长期施用氯化钾会引起土壤缺钙、板结和变酸，应配合施用石灰和钙肥。一般来说，其它钾肥的生产都与氯化钾有关。

硫酸钾肥用量仅次于氯化钾。它用无水钾镁钒和氯化钾反应制造，以德国产量较多，法国其次。其它也有用碳酸钠钒与氯化钾反应、硫与氯化钾反应、硫酸与氯化钾反应、钾芒硝与氯化钾反应等多种方法制造硫酸钾的。水稻田不宜使用硫酸钾。在酸性土壤上施用须配合施用石灰或钙镁磷肥。

硫酸钾镁由无水钾镁钒提纯制成。其使用与硫酸钾相近。

硝酸钾由硝石与氯化钾反应制造，以智利为主。另外可以用合成氨制成硝酸再与氯化钾反应制成硝酸钾。此法可以大量生产，以色列主要采用此法生产。中国也生产硝酸钾肥料，品质也很好，只是目前产量较少。硝酸钾溶解性好，可配制溶液用于滴灌和叶面喷施。

由于历史原因，目前肥料含钾量一般以氧化钾（K₂O）当量表示，要换算成纯钾（K）或做逆换算可用以下公式：

    K% = K₂O%×0.83          K₂O% = K%×1.2