陽(yáng)離子交換容量 (CEC) 是一種基本的土壤特性，用于預(yù)測(cè)土壤中植物養(yǎng)分的有效性和保留量。它是可用養(yǎng)分供應(yīng)的潛力，而不是對(duì)可用養(yǎng)分的直接測(cè)量。土壤 CEC 通常隨著粘土含量和有機(jī)質(zhì)的增加而增加，因?yàn)殛?yáng)離子交換發(fā)生在粘土礦物、有機(jī)質(zhì)和根的表面。土壤可以涵蓋廣泛的 CEC 范圍，但通常介于 5 至 25 meq/100 g 土壤之間（表 1）。超過(guò) 25 meq/100 g 土壤的值適用于重粘土、有機(jī)土壤或泥土。
| 表 1 土壤質(zhì)地與 CEC 的關(guān)系 |
| 土壤質(zhì)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 |
| 有機(jī)土壤 | 50-100 |
陽(yáng)離子交換容量定義為土壤表面負(fù)電荷的總量。它通常在商業(yè)土壤測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中通過(guò)對(duì)陽(yáng)離子（被土壤中的負(fù)表面電荷吸引的帶正電荷的離子）求和來(lái)測(cè)量。可交換陽(yáng)離子包括堿陽(yáng)離子、鈣 (Ca 2+ )、鎂 (Mg 2+ )、鉀 (K + ) 和鈉 (Na + )，以及酸陽(yáng)離子，例如氫 (H + )、鋁 (Al 3+ ) 和銨 (NH 4 + )。
CEC = 堿陽(yáng)離子 +酸陽(yáng)離子
(Ca 2+ + Mg 2+ + K + + Na + ) + (H + + Al 3+ + NH 4 + )
圖 1 顯示了具有少量負(fù)電荷和相關(guān)陽(yáng)離子（左）的低 CEC 土壤和具有大量負(fù)電荷的高 CEC 土壤，被更多的總陽(yáng)離子占據(jù)（右）。
基礎(chǔ)飽和度
堿飽和度計(jì)算為堿陽(yáng)離子占據(jù)的 CEC 的百分比。圖 2 顯示了兩種具有相同 CEC 的土壤，但右側(cè)的土壤具有更多的堿陽(yáng)離子（藍(lán)色）。因此，它具有更高的基礎(chǔ)飽和度。堿飽和度與pH值密切相關(guān)；隨著堿飽和度的增加，pH 值增加。
堿飽和度 (%) = (堿陽(yáng)離子/CEC )× 100X 100
同樣，我們可以計(jì)算每個(gè)單獨(dú)的堿陽(yáng)離子的堿飽和度。鈣堿飽和度計(jì)算為鈣陽(yáng)離子占據(jù)的 CEC 的百分比。在圖 2 中，右側(cè)土壤的鈣陽(yáng)離子 (Ca 2+ ) 是其兩倍，因此鈣飽和度更高。
鈣飽和度 (%) = (鈣陽(yáng)離子/CEC )× 100
從土壤測(cè)試計(jì)算 CEC
CEC 報(bào)告為每 100 克土壤的毫當(dāng)量 (meq/100g)，或每重量土壤的電荷。使用毫當(dāng)量而不是重量，因?yàn)樵谡務(wù)撾x子交換時(shí)電荷更有用。
那么，我們?nèi)绾螌⑼寥罍y(cè)試中的養(yǎng)分濃度（ppm）轉(zhuǎn)換為電荷（meq/100g 土壤）？土壤測(cè)試實(shí)驗(yàn)室通常已經(jīng)在土壤測(cè)試報(bào)告中提供這些值，或者會(huì)根據(jù)要求提供這些值。但是，為了更好地理解這些關(guān)系，下面概述了執(zhí)行這些計(jì)算的步驟。
步驟 1： 確定每個(gè)堿陽(yáng)離子的克當(dāng)量。每個(gè)基礎(chǔ)陽(yáng)離子在元素周期表中都有一個(gè)原子量和價(jià)數(shù)（電荷）。圖 3 顯示了堿陽(yáng)離子。對(duì)于鈣，原子量約為每摩爾 40 克，電荷為 2。我們將每個(gè)原子量 (40) 除以電荷 (2) 以計(jì)算克當(dāng)量 (20)。每個(gè)堿基陽(yáng)離子的值在表 2 中列出。
步驟 2. 將克當(dāng)量轉(zhuǎn)化為每重量土壤的電荷（meq/100g 土壤）。
等價(jià)×1000 毫當(dāng)量1 當(dāng)量×1100 克土壤=10 毫克當(dāng)量 克土相等的×1000 毫當(dāng)量1 相等的×1100 克土=10 梅克 克土
步驟 3. 將克當(dāng)量乘以 10 以轉(zhuǎn)換為 meq/100g 土壤。同樣，對(duì)于鈣，20 克的克當(dāng)量乘以 10 得到 200 meq/100 g 土壤。該 meq/100g 土壤值用作土壤測(cè)試中收到的養(yǎng)分濃度值 (ppm) 的轉(zhuǎn)換因子。表2列的粗體值可以作為每次的換算系數(shù)，不會(huì)改變。
| 表 2. 堿性陽(yáng)離子 Ca、Mg、K 和 Na 的 meq/100g 土壤常數(shù)。 |
| 基陽(yáng)離子 | 原子重量 | 電荷（價(jià)） | 克當(dāng)量 (g) | 毫當(dāng)量/ 100 克土壤 |
| 鈣（Ca） | 40 | 2 | 20 | 200 |
| 鎂 (Mg) | 24 | 2 | 12 | 120 |
| 鉀 (K) | 39 | 1 | 39 | 390 |
| 鈉 (Na) | 23 | 1 | 23 | 230 |
步驟 4. 將土壤測(cè)試養(yǎng)分濃度轉(zhuǎn)換為電荷。表 3 提供了典型土壤測(cè)試水平的示例（以 ppm 為單位）。我們可以通過(guò)采用表 2（列）中計(jì)算的值并將它們除以土壤測(cè)試水平來(lái)計(jì)算每個(gè)陽(yáng)離子在交換點(diǎn)上占據(jù)的集體電荷。對(duì)于鈣，2000 ppm 的土壤測(cè)試水平除以 200 等于 10.0 meq/100 g 土壤。這是對(duì)每個(gè)陽(yáng)離子單獨(dú)進(jìn)行的。
步驟 5. 計(jì)算堿性陽(yáng)離子的集體電荷。接下來(lái)，我們將每個(gè)堿基陽(yáng)離子的電荷相加。在這個(gè)例子中，基礎(chǔ)陽(yáng)離子的總和等于 12.4 meq/100g 土壤（表 3）。
步驟 6. 計(jì)算可交換酸度，使用緩沖液 pH 值和經(jīng)驗(yàn)得出的轉(zhuǎn)換方程（表 3）。如果土壤的 pH 值大于 7.0，則基本上沒(méi)有可交換的酸度，CEC 只是堿陽(yáng)離子的總和。緩沖液 pH 值為 6.6 的土壤表明酸性陽(yáng)離子每 100 克土壤占據(jù) 4.8 meq。
| 表 3. 土壤測(cè)試值 (ppm) 與堿和酸陽(yáng)離子的 meq/100 g 土壤的換算，以確定 CEC。 |
| 基陽(yáng)離子 | 土壤測(cè)試水平 (ppm) | 毫當(dāng)量/100 克土壤 | meq/100 克土壤 |
| 鈣（Ca 2+） | 2000年 | 200 | 10.0 |
| 鎂 (Mg 2+ ) | 240 | 120 | 2.0 |
| 鉀 (K + ) | 100 | 390 | 0.26 |
| 鈉 (Na + ) | 20 | 230 | 0.09 |
| 小計(jì) | | | 12.4 |
| 酸陽(yáng)離子 | 緩沖液pH值 | 轉(zhuǎn)換方程 | meq/ 100 克土壤 |
| 可交換酸度 (H + , Al 3 + , NH 4 + ) | 6.6 | 12 x (7.0 – 6.6) | 4.8 |
| *如果土壤測(cè)試值以磅/英畝為單位，則首先將土壤測(cè)試值除以 2，將磅/英畝轉(zhuǎn)換為 ppm。 |
| * *如果緩沖液 pH 值為 7 或更高，則您沒(méi)有可交換的酸度（CEC = 堿陽(yáng)離子總和）。 |
步驟 7. 通過(guò)添加堿陽(yáng)離子和酸陽(yáng)離子來(lái)計(jì)算 CEC：
陽(yáng)離子交換容量 (CEC) =堿陽(yáng)離子+ 酸陽(yáng)離子
= 12.4 + 4.8=12.4 + 4.8
= 17.2毫克當(dāng)量/100 克
使用 CEC，我們可以計(jì)算以下內(nèi)容（乘以 100 得到一個(gè)百分比）：
堿飽和度 (%) = (堿陽(yáng)離子/CEC ) × 100X 100
= ( 12.4 /17.2) × 100X 100
= 72 %
鈣飽和度 (%) = (鈣陽(yáng)離子/CEC )× 100X 100
= ( 10 /17.2)× 100X 100
= 58 %
鎂飽和度 (%) = (鎂陽(yáng)離子/CEC )× 100X 100
= ( 2.0 / 17.2)× 100X 100
= 12 %
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