阳离子交换容量 (CEC) 是一种基本的土壤特性，用于预测土壤中植物养分的有效性和保留量。它是可用养分供应的潜力，而不是对可用养分的直接测量。土壤 CEC 通常随着粘土含量和有机质的增加而增加，因为阳离子交换发生在粘土矿物、有机质和根的表面。土壤可以涵盖广泛的 CEC 范围，但通常介于 5 至 25 meq/100 g 土壤之间（表 1）。超过 25 meq/100 g 土壤的值适用于重粘土、有机土壤或泥土。
| 表 1 土壤质地与 CEC 的关系 | |
| 土壤质地 | 典型 CEC （meq/100 g 土壤） |
| 金沙 | 3-5 |
| 壤土 | 10-15 |
| 淤泥壤土 | 15-25 |
| 粘土和粘土 | 20-50 |
| 有机土壤 | 50-100 |
CEC = 碱阳离子 +酸阳离子
(Ca 2+ + Mg 2+ + K + + Na + ) + (H + + Al 3+ + NH 4 + )
图 1 显示了具有少量负电荷和相关阳离子（左）的低 CEC 土壤和具有大量负电荷的高 CEC 土壤，被更多的总阳离子占据（右）。
基础饱和度
碱饱和度计算为碱阳离子占据的 CEC 的百分比。图 2 显示了两种具有相同 CEC 的土壤，但右侧的土壤具有更多的碱阳离子（蓝色）。因此，它具有更高的基础饱和度。碱饱和度与pH值密切相关；随着碱饱和度的增加，pH 值增加。
碱饱和度 (%) = (碱阳离子/CEC )× 100X 100
同样，我们可以计算每个单独的碱阳离子的碱饱和度。钙碱饱和度计算为钙阳离子占据的 CEC 的百分比。在图 2 中，右侧土壤的钙阳离子 (Ca 2+ ) 是其两倍，因此钙饱和度更高。
钙饱和度 (%) = (钙阳离子/CEC )× 100
从土壤测试计算 CEC
CEC 报告为每 100 克土壤的毫当量 (meq/100g)，或每重量土壤的电荷。使用毫当量而不是重量，因为在谈论离子交换时电荷更有用。
那么，我们如何将土壤测试中的养分浓度（ppm）转换为电荷（meq/100g 土壤）？土壤测试实验室通常已经在土壤测试报告中提供这些值，或者会根据要求提供这些值。但是，为了更好地理解这些关系，下面概述了执行这些计算的步骤。
步骤 1： 确定每个碱阳离子的克当量。每个基础阳离子在元素周期表中都有一个原子量和价数（电荷）。图 3 显示了碱阳离子。对于钙，原子量约为每摩尔 40 克，电荷为 2。我们将每个原子量 (40) 除以电荷 (2) 以计算克当量 (20)。每个碱基阳离子的值在表 2 中列出。
步骤 2. 将克当量转化为每重量土壤的电荷（meq/100g 土壤）。
等价×1000 毫当量1 当量×1100 克土壤=10 毫克当量 克土相等的×1000 毫当量1 相等的×1100 克土=10 梅克 克土
步骤 3. 将克当量乘以 10 以转换为 meq/100g 土壤。同样，对于钙，20 克的克当量乘以 10 得到 200 meq/100 g 土壤。该 meq/100g 土壤值用作土壤测试中收到的养分浓度值 (ppm) 的转换因子。表2列的粗体值可以作为每次的换算系数，不会改变。
| 表 2. 碱性阳离子 Ca、Mg、K 和 Na 的 meq/100g 土壤常数。 | ||||
| 基阳离子 | 原子重量 | 电荷（价） | 克当量 (g) | 毫当量/ 100 克土壤 |
| 钙（Ca） | 40 | 2 | 20 | 200 |
| 镁 (Mg) | 24 | 2 | 12 | 120 |
| 钾 (K) | 39 | 1 | 39 | 390 |
| 钠 (Na) | 23 | 1 | 23 | 230 |
步骤 5. 计算碱性阳离子的集体电荷。接下来，我们将每个碱基阳离子的电荷相加。在这个例子中，基础阳离子的总和等于 12.4 meq/100g 土壤（表 3）。
步骤 6. 计算可交换酸度，使用缓冲液 pH 值和经验得出的转换方程（表 3）。如果土壤的 pH 值大于 7.0，则基本上没有可交换的酸度，CEC 只是碱阳离子的总和。缓冲液 pH 值为 6.6 的土壤表明酸性阳离子每 100 克土壤占据 4.8 meq。
| 表 3. 土壤测试值 (ppm) 与碱和酸阳离子的 meq/100 g 土壤的换算，以确定 CEC。 | |||
| 基阳离子 | 土壤测试水平 (ppm) | 毫当量/100 克土壤 | meq/100 克土壤 |
| 钙（Ca 2+） | 2000年 | 200 | 10.0 |
| 镁 (Mg 2+ ) | 240 | 120 | 2.0 |
| 钾 (K + ) | 100 | 390 | 0.26 |
| 钠 (Na + ) | 20 | 230 | 0.09 |
| 小计 | 12.4 | ||
| 酸阳离子 | 缓冲液pH值 | 转换方程 | meq/ 100 克土壤 |
| 可交换酸度 (H + , Al 3 + , NH 4 + ) | 6.6 | 12 x (7.0 – 6.6) | 4.8 |
| *如果土壤测试值以磅/英亩为单位，则首先将土壤测试值除以 2，将磅/英亩转换为 ppm。 | |||
| * *如果缓冲液 pH 值为 7 或更高，则您没有可交换的酸度（CEC = 碱阳离子总和）。 | |||
阳离子交换容量 (CEC) =碱阳离子+ 酸阳离子
= 12.4 + 4.8=12.4 + 4.8
= 17.2毫克当量/100 克
使用 CEC，我们可以计算以下内容（乘以 100 得到一个百分比）：
碱饱和度 (%) = (碱阳离子/CEC ) × 100X 100
= ( 12.4 /17.2) × 100X 100
= 72 %
钙饱和度 (%) = (钙阳离子/CEC )× 100X 100
= ( 10 /17.2)× 100X 100
= 58 %
镁饱和度 (%) = (镁阳离子/CEC )× 100X 100
= ( 2.0 / 17.2)× 100X 100
= 12 %