陽(yáng)離子交換容量 ( CEC ) 是衡量土壤保持帶正電離子的能力的指標(biāo)。它是影響土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、養(yǎng)分有效性、土壤 pH 值以及土壤對(duì)肥料和其他改良劑的反應(yīng)的非常重要的土壤特性。
什么是可交換陽(yáng)離子？
土壤的粘土礦物和有機(jī)物質(zhì)成分在其表面具有帶負(fù)電的部位，通過(guò)靜電力吸附和保持帶正電的離子（陽(yáng)離子）。這種電荷對(duì)于植物養(yǎng)分供應(yīng)至關(guān)重要，因?yàn)樵S多養(yǎng)分以陽(yáng)離子形式存在（例如鎂、鉀和鈣）。一般來(lái)說(shuō)，帶有大量負(fù)電荷的土壤更肥沃，因?yàn)樗鼈儽Ａ袅烁嗟年?yáng)離子，然而，在低CEC 的土壤上可以種植高產(chǎn)作物和牧場(chǎng)。土壤中
與CEC相關(guān)的主要離子是可交換陽(yáng)離子鈣 (Ca 2+ )、鎂 (Mg 2+ )、鈉 (Na + ) 和鉀 (K+ )，通常稱(chēng)為堿陽(yáng)離子。在大多數(shù)情況下，對(duì)分析的堿陽(yáng)離子求和可提供足夠的CEC量度。然而，隨著土壤變得更酸，這些陽(yáng)離子被 H +、Al 3+和 Mn 2+所取代，而常用方法將產(chǎn)生比田間發(fā)生的CEC值高得多的CEC值）。在對(duì)堿陽(yáng)離子求和時(shí)需要包括這種“交換酸度”，這種測(cè)量被稱(chēng)為有效CEC ( ECEC )。
測(cè)量CEC
不同的實(shí)驗(yàn)室使用不同的方法來(lái)測(cè)量CEC，并且可以根據(jù)測(cè)量的土壤比例返回對(duì)比結(jié)果。在澳大利亞，一些實(shí)驗(yàn)室直接測(cè)量CEC，而另一些實(shí)驗(yàn)室將其計(jì)算為CEC。陽(yáng)離子交換能力通常在細(xì)土部分（尺寸小于 2 毫米的土壤顆粒）上測(cè)量。在礫質(zhì)土壤中，整個(gè)土壤的有效CEC被稀釋?zhuān)绻环治黾?xì)粒（粘土）部分，報(bào)告的CEC值將高于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)值。
測(cè)量CEC包括清洗土壤以去除多余的鹽分，并使用“指數(shù)離子”來(lái)確定相對(duì)于原始土壤質(zhì)量的總正電荷。這包括在分析前將土壤調(diào)至預(yù)定的 pH 值。Rengasamy 和 Churchman (1999) 介紹了包括預(yù)處理在內(nèi)的用于測(cè)量CEC和可交換陽(yáng)離子的方法，并由 Rayment 和 Higginson (1992) 詳細(xì)描述。
單位
CEC通常以 meq/100 g (Rengasamy 和 Churchman 1999) 表示，這在數(shù)字上等于每千克交換劑的電荷厘摩爾 (cmol(+)/kg)。
管理意義
土壤類(lèi)型和CEC
土壤的CEC因粘土百分比、粘土類(lèi)型、土壤 pH 值和有機(jī)質(zhì)含量而異。純沙子的CEC非常低，小于 2 meq/100 g，并且大多數(shù)土壤的沙子和淤泥粒度部分 (2 µ m/2 mm)的CEC可以忽略不計(jì)。根據(jù)添加的粘土的類(lèi)型和數(shù)量，用于控制防水性的粘土砂質(zhì)土壤會(huì)少量增加表層的CEC。通常CEC增加不到 1 meq/100 g。西澳大利亞土壤中見(jiàn)的粘土高嶺石具有CEC
約 10 毫克當(dāng)量/100 克。其他粘土（例如伊利石和）的 CEC 范圍為 25 至 100 meq/100 g。有機(jī)物質(zhì)的CEC非常高，范圍從 250 到 400 meq/100 g（Moore 1998）。由于較高的CEC通常表明土壤中存在更多的粘土和有機(jī)質(zhì)，因此高CEC 的土壤通常比低CEC 的土壤具有更大的持水能力。
土壤 pH 值和CEC
以具有可變表面電荷的粘土為主的土壤通常是強(qiáng)烈風(fēng)化的。這些土壤的肥力隨著酸化氮肥、硝酸鹽浸出以及清理和農(nóng)業(yè)實(shí)踐而導(dǎo)致的 pH 值降低而降低（McKenzie等人， 2004 年）。土壤 pH 值變化也可能由自然過(guò)程引起，例如有機(jī)物分解和陽(yáng)離子浸出。土壤的CEC越低，土壤 pH 值隨時(shí)間下降的速度就越快。將石灰土壤（參見(jiàn)土壤酸度情況說(shuō)明書(shū)）提高至高于 pH 5 (CaCl 2 ) 將保持可交換的植物養(yǎng)分陽(yáng)離子。
養(yǎng)分可用性和CEC
低CEC 的土壤更容易缺乏鉀 (K + )、鎂 (Mg 2 +) 和其他陽(yáng)離子，而高CEC 的土壤不太容易受到這些陽(yáng)離子的浸出（CUCE 2007）。有幾個(gè)因素可能會(huì)限制營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向植物的釋放。一些團(tuán)體提倡管理陽(yáng)離子比率的有爭(zhēng)議的想法，聲稱(chēng) Ca:Mg 或 Ca:K 的理想比率。對(duì)于植物營(yíng)養(yǎng)，更關(guān)鍵的因素是土壤中鈣或鉀的凈含量是否足以滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)的需要。添加有機(jī)質(zhì)會(huì)增加土壤的CEC，但需要很多年才能生效。
說(shuō)明了CEC如何可以隨深度變化?；A(chǔ)陽(yáng)離子的總和提供了每個(gè)土壤層的CEC估計(jì)值。由于有機(jī)物含量高，10 cm 表面的CEC為 4.6 meq/100 g。在 10 – 30 cm 深度，沙子的有機(jī)物含量非常低，因此CEC低。底土層的CEC由粘土含量控制，分別為 61%、51% 和 34%。這種土壤中的主要粘土是高嶺石，因此CEC值仍然很低。
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