土壤吸附阳离子的现象发现已久。但利用化学原理和手段研究土壤吸附，始于1845年英国H.S.汤普森^[注]的硫酸钠溶液淋滤土壤试验。其后，英国J.T.韦^[注]将土壤从溶液中吸附阳离子的现象，解释为溶液中盐基与土壤间的相互置换作用，并确定了此种作用是以等当量进行的和可逆的；不同阳离子的吸附顺序是：钠离子＜钾离子＜镁离子＜钙离子，以及土壤吸附磷酸根而不吸附氯离子和硝酸根等规律。之后许多学者的大部分研究是J.T.韦研究的验证和延伸，并提出了胶体物质（氧化物混合凝胶）是土壤吸附性能的载体。

20世纪20年代，苏联盖德罗依茨较为全面地研究了土壤吸附性能及其与土壤肥力和土壤形成的关系，并于1992年发表了《论土壤吸收性能》，将土壤吸收性能定义为土壤截留或吸附固体、气体和液体及其中溶质的能力，并按不同的机理区分为：机械性吸收、物理性吸收、物理化学性吸收、化学性吸收和生物性吸收等五种。至60年代，随着土壤表面电荷性质和表面结构特性理论研究的完善，以及表面化学理论的引入，土壤吸附性能理论成形。同时，修正了土壤吸附性能中某些重要结论。例如，“离子交换反应是瞬间完成的”结论是不全面的；一个土壤的交换量不是恒值而是一个变量；土壤对某些重金属离子吸附的不可逆现象，其实质不是被土壤固定而是另一种机理的吸附；此外，修正了土壤不会吸附氯离子的结论。盖德罗伊茨提出的五种土壤吸附性能中的机械性吸收和生物性吸收均非界面化学行为，已不包含在土壤吸附性的现代概念中了。

根据吸附机理，土壤中的吸附主要可以分为静电吸附和专性吸附（见图）。

也称电性吸附或非专性吸附。根据双电层理论，为保持电中性，带电荷的土壤胶体表面通过静电引力吸引带相反符号的离子，从而使胶体表面附近这些离子的浓度大于本体溶液中此离子浓度的过程。在吸附过程中，有等当量的同号离子进入本体溶液的过程称为解吸（见土壤解吸）。因此吸附过程实际上是固-液相之间的离子交换过程，遵守质量作用定律。产生负吸附的根本原因是静电排斥作用。这是因为当胶体表面的电荷密度大到一定程度时，将会对扩散双电层中的同号离子产生排斥力，致使胶体表面这些离子的浓度降低。从本质上讲，负吸附也属于静电吸附。

与静电吸附不同，土壤对离子的吸附有时还涉及胶体表面与离子之间的专性作用力。专性吸附作用既与离子的本性有关，也与土壤的表面性质有关。此吸附作用会影响胶体表面和被吸附离子的化学性质。一般地讲，各种金属氧化物是土壤中能够对阳离子进行专性吸附的主要物质。阴离子专性吸附的机理则是与胶体表面已经配位结合的某些基团进行配位交换，因此常称为配位吸附。

胶体表面通过形成外圈和内圈络合物吸附离子的示意图

化学性吸附的实质就是化学沉淀反应，而不是界面化学行为的土壤吸附现象。在化学沉淀中涉及三维分子结构的生长，即使此种分子结构生长发生在固相表面上（表面沉淀），而在吸附现象中只涉及在吸附剂表面二维分子的排列。但在土壤体系中有时化学沉淀与吸附作用同时发生，很难对二者进行严格的区分。化学沉淀常作为一种吸附机理，以补充土壤对磷酸根、硒酸根等阴离子吸附的解释，特别是土壤对磷酸根的吸附，有时是配位体交换所不能完全解释的，而需要应用化学沉淀来进行解释。

描述某种离子的吸附量与平衡液中该离子浓度关系的数学式称为土壤吸附方程。多数吸附方程是根据气体在固体上的吸附建立的，因此将其应用于土壤时应谨慎。在土壤学中最常用的是朗格缪尔^[注]方程、弗罗因德利希^[注]方程、特姆金^[注]方程和BET方程。

朗格缪尔方程。应用于土壤时的假设条件为：单层吸附、整个吸附层吸附热不变、被吸附物质间无相互作用、吸附达平衡态、单层吸附体积和与吸附能有关的常数与温度无关。朗缪尔方程应用于固-液相特别是土壤吸附时还存在一些问题，但仍然是应用最广泛的吸附方程。

弗罗因德利希方程。应用于土壤时的假设条件为：随着表面吸附覆盖度增加，吸附能呈对数减小。

特姆金方程。应用于土壤时的假设条件为：随着表面吸附覆盖度的增大，吸附热呈直线下降。

BET方程。与其他方程不同，此方程没有单层吸附的假设，但仍然假设被吸附物之间没有横向相互作用和表面均匀。常用于测定固相表面积，也有人用于研究磷吸附。

土壤是永久电荷表面与可变电荷表面共存的体系，可吸附阳离子，也可吸附阴离子。土壤胶体表面能通过静电吸附的离子与溶液中的离子进行交换反应，也能通过共价键与溶液中的离子发生配位吸附。土壤胶体对离子/分子物质的吸附主要受吸附反应的时间、温度、盐浓度及溶液pH的影响。

土壤吸附影响成土过程中物质的转化和迁移。因此，土壤吸附性与土壤中养分元素的有效性和污染物质的转化和去向密切相关，并能表征土壤发生和形成过程，为土壤分类提供重要依据。

土壤吸附性能是土壤的重要特性，它使土壤起到“库”的作用，避免土壤养分淋失而污染地下水源，达到了保蓄养分的目的。土壤从溶液中吸附离子，降低了土壤溶液中的离子浓度，同时还使离子不均匀地分布在扩散双电层中，不仅保证了植物根系生长发育和活动的有利场所，而且还可以避免因施肥引起土壤溶液中养分浓度过高的危害。随水进入土壤的污染物质，由于土壤对它们的吸附，改变了其形态、降低了其活度，影响其在土壤中的去向，从而干扰其进入食物链的数量与速率。因此，吸附性好的土壤，除容易保存养分而不易流失外，还对土壤酸碱性、缓冲性及土壤其他物理性能有制约作用。