土壤阴离子交换作用遵守质量作用定律。通常在低pH下，土壤中的水合氧化物表面与层状硅酸盐矿物边面断键处带有正电荷，根据双电层理论，为保持电中性，在这些正电荷的胶体表面附近会形成由阴离子组成的扩散双电层，且这些阴离子也能与溶液中的阴离子，如氯离子、硝酸根离子和硫酸根离子等进行等当量交换。土壤胶体组成成分、土壤胶体吸附的阴离子种类及其所带正电荷、土壤溶液酸碱度等均不同程度地影响阴离子交换作用的强弱。通常而言，土壤阴离子交换作用比土壤阳离子交换作用要弱得多。 

根据土壤溶液中阴离子交换作用机理，阴离子交换可分为专性和非专性两种类型：①专性阴离子交换。阴离子与土粒表面配位结合的基团进行配位交换。也称土壤对阴离子的配位吸附。土壤易产生专性吸附的阴离子有氟离子、磷酸根、硫酸根、砷酸根、有机酸根等含氧酸根离子。这些离子在黏土矿物或氧化物表面与金属原子配位中的羟基或水合基团发生反应，以配位性或化学键连接在胶体表面。吸附后往往难以被氯离子和硝酸根所置换。土壤中磷肥的利用率较低，与磷酸根在土壤中的专性吸附有很大的关系。②非专性阴离子交换。静电引力对阴离子的作用为非专性阴离子交换。主要是由某些土壤胶体，例如铁、铝水合氧化物带正电荷所引起扩散双电层中的离子交换作用，被吸附的阴离子可跟氯离子和硝酸根交换，也易被植物所吸收。

根据阴离子在土壤中及土壤胶体颗粒表面的吸附特点，阴离子交换可分为三种类型：①易于被土壤吸附的阴离子。如磷酸根离子（H₂PO₄^-、HPO₄^2-、PO₄^3-）、硅酸根离子（HSiO₃^-、SiO₃^2-）及某些有机酸的阴离子（如草酸根离子、柠檬酸根离子等）。通常这些酸根离子是与阳离子反应生成不溶性化合物而沉淀在土粒表面，并不是真正的离子交换作用。②很少或根本不被吸附的阴离子。如氯离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子等。它们不能和溶液中的阳离子形成难溶性盐类，而且不被土壤带负电胶体所吸附，甚至出现负吸附，极易随水流失，所以硝态氮肥一般不在水田施用，否则易造成氮素损失。③介于上述两者之间的阴离子。如硫酸根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子及某些有机酸的阴离子，土壤吸收它们的能力很弱。

①阴离子的价数。一般价数越大，吸收力越强。土壤对一些常见阴离子的吸收力的大小顺序为：硝酸根离子＜氯离子＜硫酸根离子＜乙酸根离子＜硼酸二氢根离子＜碳酸氢根离子＜磷酸根离子＜氢氧根离子。但氢氧根离子是个例外，虽为一价离子，但土壤对它的吸附力很强。这是因为氢氧根离子半径小，并能同带正电荷胶粒的双电层中的铁、铝离子结合，生成解离度很小的化合物。②土壤胶体组成成分。随着土壤胶体中铁、铝氧化物增多，土壤吸收阴离子的能力也逐渐增大。③土壤pH。土壤酸碱度变化会引起胶体电荷改变。碱性加强，负电荷量增大；而酸性增强，则正电荷增多。因此，在酸性条件下，土壤胶体吸收阴离子能力增大；反之，在碱性条件下，吸收力则减弱。