As mudanças mineralógicas de solos cultivados e submetidos à fertilização potássica ainda são pouco conhecidas em regiões de clima subtropical úmido. Para que estas sejam avaliadas, amostras de solo foram coletadas, na profundidade de 0-10 cm, em um experimento realizado desde 1991 no campo experimental do Departamento de Solos da Universidade Federal de Santa Maria, com e sem fertilização potássica. Adicionalmente, foi coletada uma amostra de solo sob campo nativo em área ao lado do experimento. As amostras foram submetidas às análises de K total, K não-trocável, K trocável com extração simples, extrações sucessivas e à difratometria de raios X. Os difratogramas de raios X foram obtidos sobre amostras de solo e argila saturadas com Ca2+, com posterior modelagem matemática, e indicaram a presença de feldspato, ilita, interestratificados do tipo ilita-esmectita, dentre outros. Após o segundo ano do início do experimento, os teores de K trocável estabilizaram-se em 30 e 90 mg kg-1 para o solo que recebeu 0 e 90 kg ha-1 ano-1 de K2O, respectivamente. A adição de 90 kg ha-1 ano-1 de K2O manteve maior proporção dos argilominerais do tipo ilita e do tipo ilita-esmectita interestratificado na fração menor que 2 µm que sem a adição de K2O. Com o cultivo, independentemente da dose de fertilização potássica recebida, as fases ilita e ilita-esmectita tenderam a diminuir sua proporção relativa em detrimento da fase vermiculita hidróxi-Al entrecamadas.