处于矿物层间而又不能被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。与土壤钾固定相反的是土壤非交换性钾的释放。

钾固定的机制主要是2:1型层状铝硅酸盐黏土矿物的层间孔穴固定。当钾离子进入黏土矿物层间后，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，恰好能嵌入其中。由于受电性吸引和机械作用的双重影响，嵌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。

影响钾固定的因素主要有四点：

黏土矿物的类型。一般认为，黏土矿物固钾能力排列顺序为2:1型＞1:1型＞水化氧化物R₂O₃型。在2:1型矿物中，四面体电荷愈多，层间电荷密度越大，固钾数量越多；电荷位置若更接近于被吸附的钾离子，则固钾能力也更强。蛭石、伊利石均以四面体电荷为主，蒙脱石组中的拜来石的电荷也主要来自四面体的同晶置换，蒙脱石组中的其他黏土矿物则均以八面体电荷为主。固钾能力由大到小次序为：蛭石＞拜来石＞伊利石＞蒙脱石＞高岭石＞水化氧化物R₂O₃。此外，水铝英石、浮石和风化长石的表面也能固定少量的钾。

土壤的水分条件。土壤干湿交替可导致固定态钾增多。干燥使土壤溶液浓度增加，钾离子容易到交换位置上来，增加了渗入层间孔穴的机会，晶层间收缩或闭合，钾离子就能被吸持。若土壤再湿润，溶液中的钾还会有再渗入的机会。但如果溶液中钾离子很少，则湿润后固定钾就会反渗出来，转化成水溶性钾，这可用逆平衡的原理解释。因此，土壤干湿变化对钾固定的影响因土壤速效钾含量不同迥然有别。

土壤酸碱度。酸性土壤的水化铝离子，常聚合成为大型的多价阳离子，吸附于黏土矿物表面。由于这些聚合离子体积较大，一方面对晶格表面的蜂窝状孔穴产生阻塞作用，防止钾离子进入孔穴内；另一方面，又发挥“楔子”作用，把相邻两晶片撑住，使它们不能闭合在一起，从而增大了晶层之间的距离，使酸性土壤的固定钾能力小于碱性土壤。且酸性条件下，黏土矿物带负电荷少，陪补离子以H⁺、Al³⁺为主，它们会降低钾离子的结合能，从而减少钾的固定。中性条件下陪补离子以Ca²⁺、Mg²⁺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。

NH₄⁺的影响。NH₄⁺的半径为0.148纳米，与K⁺接近，它同样能被2:1型黏土矿物所固定进入六角网穴中，因此可与K⁺竞争土壤黏土矿物上的结合点位。在NH₄⁺浓度低时，土壤吸附的钾多于NH₄⁺。当NH₄⁺浓度达0.1摩/升后，NH₄⁺的固定量才多于钾。施铵态氮肥可使固钾量显著减少，还可能把晶层间的Ca²⁺、Mg²⁺等体积较大的离子代换出来，封闭K⁺进出的通道。

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，2～3个月后才能达平衡。钾的固定虽然减少了有效钾数量，对作物不利，但也可以减少钾的淋失及植物的奢侈消耗，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。