交换性阳离子是土壤胶体吸附的阳离子的一部分,可分为两类:①致酸离子。氢离子和铝离子类。②盐基离子。如钾离子、钠离子、钙离子、镁离子和铵根离子等阳离子。当土壤胶体上吸附的阳离子全部是盐基离子时,称为盐基饱和状态。当土壤胶体吸附的阳离子部分为盐基离子,而其余为致酸离子时,土壤呈盐基不饱和状态。盐基饱和的土壤呈中性或碱性反应,盐基不饱和土壤呈酸性反应。中国土壤的盐基饱和度的分布规律是由北向南逐渐降低,一般随着降水量的增加而减小。因为降水量越大,土壤盐基的淋失程度越大。在干旱、半干旱地区的土壤盐基多是饱和的;在南方多雨地区土壤盐基不饱和。盐基饱和度常常被作为判断土壤肥力水平的重要指标,盐基饱和度≥80%的土壤,一般认为是很肥沃的土壤;盐基饱和度为50%~80%的土壤为中等肥力水平;而饱和度低于50%的土壤肥力水平较低。由于离子交换作用而保存于土壤中的养分,仍可以通过离子交换作用回到溶液中,供植物吸收利用。所以,一般来说,交换性阳离子虽被土壤吸附,仍可转化为植物的有效养分。
影响交换性阳离子有效度的因素有:①离子饱和度。交换性阳离子的有效度不仅与此离子在土壤中的绝对量有关,更取决于此离子占交换性阳离子总量的比例,即离子饱和度。离子饱和度越高,被交换解吸的机会越多,有效度越大。②互补离子。一般来讲,土壤胶体表面总是同时吸附着多种交换性阳离子。对某一指定离子而言,其他同时存在的离子都被认为是这类离子的互补离子,又称陪补离子。假定某一土壤同时吸附有氢离子、钙离子、镁离子和钾离子等四种离子,对氢离子来讲,钙离子、镁离子和钾离子都是其互补离子;而对于钙离子来讲,其互补离子则是氢离子、镁离子和钾离子。胶体表面并存的交换性阳离子之间的互相影响就是离子的互补效应。因此,当某种交换性阳离子与不同类型的互补离子共同存在时,由于互补效应,此离子的有效度也会不同。一般来说,互补离子与土壤胶体的吸附力越强,则被互补离子的有效度越高。③黏土矿物类型。不同类型的黏土矿物具有不同的晶体构造特点,因而吸附阳离子的牢固程度也不同。在一定的盐基饱和度范围内,蒙脱石类矿物吸附的阳离子一般位于晶层之间,吸附比较牢固,因而有效性较低。而高岭石矿物吸附的阳离子通常位于晶格外表面,吸附力较弱,因此有效性较高。④阳离子的固定。2∶1型黏土矿物的晶层之间具有六个硅氧四面体联成的六角形网孔,孔穴的半径为0.140纳米,大小恰好与钾离子(0.133纳米)和铵根离子(0.143纳米)半径接近。一旦钾离子和铵根离子进入矿物层间,陷入网孔中,就很难被其他阳离子交换出来,成为固定态阳离子。此种形态的阳离子,其有效性大大降低。造成钾离子和铵根离子晶穴固定的黏土矿物主要有伊利石、蒙脱石和蛭石等。钾离子和铵根离子的晶穴固定虽然暂时造成它们的有效度降低,但从另一个角度来看,固定可以避免此种阳离子的淋失,起到保存土壤养分的作用。