Kationen-omwisselings-capaciteit  
CEC  (= Cation Exchange Capacity)

Bij bodemanalyse B is in principe een CEC met basenverzadiging inbegrepen, mits de pH tussen 4.8 en 7.2 ligt. Indien de pH hoger of lager is, kan een aanvullende analyse (optie) alsnog de basenverzadiging weergegeven. Bij deze rapportage is behalve de CEC ook de verdeling met calcium, magnesium, kalium. natrium, mangaan, ijzer en aluminium weergegeven en beoordeeld.

Het oppervlak van kleideeltjes en organisch materiaal zijn negatief geladen en zijn als zodanig geschikt voor het opslaan en leveren van positief geladen voedingsstoffen voor planten. Positief geladen voedingsstoffen zoals kalium en calcium etc. zijn kationen. Het proces van binden en loslaten door minerale bodemdeeltjes en / of organische stoffen noemen we kationen omwisseling.

Het kation-omwisselings-capaciteit (CEC) van de bodem wordt gedefinieerd als de som van uitwisselbare kationen die kan adsorberen bij een bepaalde pH. Kationen omwisseling van uitwisselbare kationen in omkeerbare chemische reacties is een belangrijke eigenschap voor de bodemvruchtbaarheid en voedingswaarde.

De meest voorkomende uitwisselbare kationen

  • Calcium (Ca2+),
  • Magnesium (Mg2+),
  • Natrium (Na+),
  • Kalium (K+),
  • Waterstof (H+) en
  • Aluminium (Al3+).
    (Fosfor, chloride, sulfaat zijn negatief geladen en behoren daarom niet tot de kationen en dus ook niet de CEC)

De vier meest voorkomende uitwisselbare kationen in de bodem van vochtige gebieden (Nederland, België en de rest van Noord Europa) zijn; waterstof, calcium, magnesium en kalium. Al deze, behalve waterstof, worden in grote hoeveelheden geabsorbeerd door planten. Bodem in minder vochtige gebieden (bijvoorbeeld droge en halfdroge) bevatten in het algemeen weinig of geen uitwisselbare waterstof en bevatten vaak grotere hoeveelheden uitwisselbaar natrium. Dit vind je vaker in de bodemprofielen van de zuidelijke delen van Europa met een subtropisch klimaat.

Voor en nadelen van het meten van de CEC.
Iedereen meet alleen het topje van de ijsberg van het totale kationen uitwisselingscapaciteit. Ook Koch Eurolab bij onze standaard aanpak. Alle CEC methoden hebben als gemeenschappelijkheid dat het alleen de zeer licht aan de bodem gebonden elementen uitwisselt !  De bodem heeft echter een veel groter bindingspotentieel. 
Een tweede nadeel is vooral bij de calcium meting, dat er ook oplosbaar gips wordt mee geanalyseerd. Hierdoor is de basenverdeling aan het complex niet helemaal goed in beeld. Vooral bij hogere CEC waarden zal de afwijking nog iets groter zijn. Dit is een lastig probleem dat laboratoriumtechnisch niet gemakkelijk is op te lossen. Indien we dit zouden aanpakken, zouden sommige uitslagen behoorlijk kunnen afwijken met andere laboratoria. Ook voor andere kationen kan dit spelen.

De eenheid waarin de CEC wordt uitgedrukt:
CEC wordt uitgedrukt in de termen milli-equivalenten geadsorbeerde kationen per honderd gram grond (meq/100g), maar meestal in centimol per kilogram (cmol/kg). De eerste term wordt gebruikt bij oudere publicaties. Waarden die gepresenteerd worden in meq/100g of cmol/kg zijn gelijkwaardig. Op de bodemanalyse B en andere gangbare analyses wordt tegenwoordig ook mmol/kg gebruikt (getal is dan 10x groter). Koch Eurolab hanteert de met veel andere CEC methoden overeenkomstige Co-HEX methode.

CEC in relatie tot korrelgrootte:
Zand heeft vrijwel geen CEC, terwijl de silt-fractie een kleine CEC heeft. Klei-mineralen hebben uiteenlopende CEC waarden, vanwege de grote verscheidenheid van soorten kleimineralen die worden aangetroffen in deze fractie. (denk aan de klei-mineralen, illiet, kaoliniet, montmoriloniet, etc. etc. ). Als gevolg hiervan kunnen in de onderstaande tabel alleen algemene indicaties voor CEC waarden worden weergegeven voor de verschillende bodemtextuur klassen.

Bodemtextuur: Zand Fijn zandig leem Leem en siltig leem Klei leem Klei
CEC  cmol(+)/kg: 1-5 5-10 5-15 15-30 > 30
CEC mmol(+)/kg: 10-50 50-100 50-150 150-300 > 300
Grondsoorten: Duinzand Podzol
CEC cmol(+)/kg: 0-5 3-10
CEC mmol(+)/kg: 0-50 30-100

Het vermogen van de bodem om de meeste kationen zoals calcium, magnesium, kalium en natrium (en waterstof, aluminium en soms mangaan in zure grond) vast te houden, wordt internationaal veel gebruikt bij  de beoordeling van landbouwgrond. Dit omdat het een globale maatstaaf is voor de algemene / potentiële vruchtbaarheid van de bodem.

CEC en pH Buffering.
Een gebufferde bodem heeft een grote kationen-omwisselings-capaciteit zal door toevoegen van zuur (kation waterstof) de pH minder snel veranderen dan bij een minder gebufferde grond, een waar de CEC een beperktere omvang heeft. Daarom is een bekalkingsadvies dat alleen op de pH zelf is gebaseerd een ongeleid projectiel. De pH zal in een gebufferde bodem (bodem met hoge CEC) minder snel stijgen dan in een bodem met lagere CEC. Dit verschil in kalkbehoefte om eenzelfde pH stijging te veroorzaken kan tussen verschillende bodems een factor 2 tot 10 uitmaken.

Humus
De waarde van de CEC varieert afhankelijk van de grondsoort. Humus, het eindproduct van afgebroken en omgezet organisch materiaal, heeft het hoogste CEC getal omdat colloïden van organisch materiaal een grote hoeveelheid negatieve lading hebben. Humus heeft een CEC die twee tot vijf maal groter is dan montmorilloniet-klei en tot 30 maal groter dan kaoliniet klei.  De aanwezigheid van humus (niet helemaal gelijk aan het begrip organische stof !!) is daarom een primaire factor in het verbeteren van bodemvruchtbaarheid. Aan de andere kant is aanwezigheid van kleimineralen van belang voor het behoud van humus in de bodem door de vorming van het klei-humus complex.

Klei-mineraal:    Gibbsiet
Goethiet
Kaoliniet Illiet en Chloriet Smectiet Vermicullite
CEC cmol(+)/kg :   0 - 4 3 - 15 10-40 80-150 100-150
CEC mmol(+)/kg :   0 - 40 30-150 100 - 400 800 - 1500 1000 - 1500

CEC en krimpen-zwellen:
De som van uitwisselbare calcium, magnesium, kalium en natrium in de bodem, ook een globale index van het krimp-zwel vermogen (veerkracht) van de bodem. Grond die in staat is om de natuurlijke verbetering van de ontwikkeling van krimpscheuren, door het proces van krimpen wanneer droog en zwellen wanneer nat, zal de vorming bevorderen van stabiele verticale scheuren in de grond, welke de wortelgroei en integratie van organisch materiaal en water in de ondergrond verbeteren. Bovendien is dit ten dienste van bodemfauna zoals mijten, springstaarten en wormen.

Bodems met CEC waarden hoger dan 40 Cmol(+)/kg hebben goede krimp-zwel vermogen, de natuurlijke krimp-zwel cycli kunnen verdichte bodemhorizonten losmaken. Dit laatste uiteraard alleen wanneer naast de teeltlaag ook daaronder liggende bodemlagen een goed krimp-zwel vermogen hebben.

Bij lagere CEC waarden tussen 20 en 40 Cmol(+)/kg is er een matig krimp-zwel vermogen. Dan is de hoop op bodemstructuur verbetering hoofdzakelijk gelegen in een goede en doelmatige mechanisatie, en de vorming van bio porien door wortels van verschillende soorten gewassen.

CEC Beoordelen op krimp-zwel vermogen, structurele veerkracht

zwelvermogen :  zeer gering gering matig redelijk goed
CEC cmol(+)/kg:  < 10 10-20 20-30 30-40 > 40
CEC mmol(+)/kg:  < 100 100-  200 200 - 300 300 - 400 > 400
Verbeteren van de CEC

U kunt de effectieve CEC in verweerde bodems verbeteren door het toevoegen van kalk waardoor de pH wordt verhoogd. Het toevoegen van organisch materiaal is de meest effectieve manier om de totale CEC van de bodem te verbeteren. Dit kan gedaan worden  door het toevoegen van compost en het toepassen van een mulch, en in mindere mate ook met blijvend grasland, groenbemesters, gewas stoppels achter te laten, wisselende gewassen, en dierlijke mest.

Laatst gewijzigd: 09/08/2019
Koch - Eurolab
Postbus 21
7400 AA DEVENTER
0570-502010
info@eurolab.nl
Sitemap
Contactformulier
© Copyright 1997-2018, Koch - Eurolab