01 · Référence
À retenir
La capacité d’échange cationique (CEC) quantifie les charges négatives réactives du sol capables de retenir et d’échanger des cations. Elle décrit donc la taille et le comportement du complexe adsorbant, mais elle ne dit pas à elle seule si un sol est correctement fertilisé. [S2-S4]
L’unité moderne est le centimole de charge par kilogramme de sol, cmolc/kg. Numériquement, 1 cmolc/kg = 1 meq/100 g. La charge, et non seulement le nombre de molécules ou d’ions, est la grandeur pertinente. [S3, S8]
02 · Référence
Définition et principe physicochimique
Définition opérationnelle. La capacité d’échange cationique est la quantité de charges négatives disponibles sur les constituants du sol et susceptibles de retenir des ions positifs par des interactions électrostatiques réversibles. Les cations adsorbés peuvent être remplacés par d’autres cations présents dans la solution du sol : c’est l’échange cationique. [S2-S3]
Les sites de charge sont principalement situés sur les minéraux argileux et la matière organique humifiée Ils assurent un réservoir dynamique entre la phase solide et la solution du sol les racines absorbent des ions dans la solution et une partie des cations adsorbés peut alors se désorber pour rétablir les équilibres Cette fonction est…
03 · Référence
Unités, conversions et vocabulaire
La CEC doit être exprimée comme une quantité de charge. L’unité SI usuelle en science du sol est le cmolc/kg, c’est-à-dire le centimole de charge positive équivalente par kilogramme de sol. L’ancienne unité meq/100 g est numériquement identique : 1 cmolc/kg = 1 meq/100 g. [S3, S8]
Pour relier des concentrations échangeables à des masses il faut tenir compte de la valence À titre de conversion chimique 1 cmolc kg correspond environ à 391 mg K kg 200 mg Ca kg 122 mg Mg kg ou 230 mg Na kg Ces conversions ne constituent pas des recommandations de fertilisation elles servent uniquement…
04 · Référence
Le complexe adsorbant et les cations
Les charges négatives des colloïdes sont compensées par des cations. Dans les sols agricoles tempérés, Ca2+, Mg2+, K+ et Na+ sont souvent quantifiés comme « bases échangeables ». Les sols acides peuvent en outre porter une part importante d’Al3+ échangeable et, selon la méthode et le modèle d’interprétation, d’acidité associée aux protons. [S2, S21]
L’ordre de préférence d’un échangeur pour les cations dépend de la charge du rayon hydraté de la nature du site de la concentration de la solution et de la minéralogie Les séries générales de sélectivité sont donc des simplifications utiles pour comprendre la chimie mais elles ne doivent pas être utilisées comme un classement fixe…
05 · Référence
Charges permanentes et charges variables
La compréhension de la CEC repose sur deux familles de charges. Les charges permanentes proviennent surtout des substitutions isomorphiques dans les feuillets argileux : un ion de valence plus faible remplace un ion de valence plus élevée dans le réseau cristallin, laissant un déficit positif qui se manifeste comme une charge négative durable. [S2, S17]
Les charges variables proviennent de groupes fonctionnels capables de se protoner ou de se déprotoner Elles sont nombreuses sur la matière organique sur les bords des phyllosilicates et sur les oxydes hydroxydes de Fe et Al Lorsque le pH augmente davantage de sites se déprotonent et deviennent négatifs la CEC effective augmente Lorsque le pH…
06 · Référence
Minéralogie des argiles et niveau de CEC
Deux sols ayant 25 % d’argile granulométrique peuvent présenter des CEC très différentes si leurs argiles ne sont pas de même nature. Les données de l’USDA illustrent des ordres de grandeur de CEC intrinsèque très contrastés entre minéraux. [S17]
Les valeurs sont des ordres de grandeur issus de références internationales; la CEC d’un sol entier est la résultante du mélange de minéraux, de la MO, du pH et de la méthode. Sources : [S17-S19].
Le rapport CEC teneur en argile peut fournir un indice de l’activité des argiles Le Soil Survey Laboratory de l’USDA utilise…
07 · Référence
Matière organique : contribution majeure
La matière organique possède une densité de charges variables élevée. La fiche Fertisols des Chambres d’agriculture indique qu’à masse comparable, sa contribution moyenne à la CEC est environ quatre à cinq fois plus forte que celle d’une argile moyenne; INRAE rapporte, selon les travaux et plages de pH, une contribution aux charges variables de l’ordre de cinq à dix fois celle de l’argile. [S2-S3]
L’Université du Minnesota estime que la matière organique peut contribuer à environ 20 à 80 % de la CEC des sols minéraux, avec une forte dépendance à la texture, au type de MO et au pH. Cette large plage montre qu’il est imprudent d’attribuer une proportion fixe de CEC à la MO sans mesure. [S19]
08 · Référence
Relation entre pH et CEC
Pour un même sol, la CEC effective n’est pas constante. INRAE synthétise de nombreux travaux montrant une augmentation approximativement linéaire des charges variables entre pH 4 et 8. Le mécanisme est la déprotonation progressive des groupes de surface. [S2]
Implication La CEC Metson ne doit pas être appelée simplement « la CEC réelle ». Elle mesure une capacité dans un environnement expérimental imposé à pH voisin de 7; la CEC effective décrit mieux la charge disponible au pH du sol.
| Champ | Valeur |
|---|---|
| Périmètre | France métropolitaine, avec références européennes et internationales pour la métrologie, la chimie des sols et les repères d’interprétation. |
| Version | 1.0 - 20 août 2026 |
| Recherche | INRAE / Les Mots de l’agronomie, GIS Sol / BDAT / RMQS, Chambres d’agriculture, COMIFER-GEMAS, AFNOR, ISO, USDA-NRCS, FAO, universités et publications scientifiques. |
| Statut | Document de recherche agronomique La CEC n’est ni une note de fertilité universelle ni un objectif à maximiser isolément sa valeur dépend de la méthode du pH de… |
Questions fréquentes
Pour aller à l’essentiel
Que faut-il retenir sur à retenir ?
La capacité d’échange cationique (CEC) quantifie les charges négatives réactives du sol capables de retenir et d’échanger des cations. Elle décrit donc la taille et le comportement du complexe adsorbant, mais elle ne dit pas à elle seule si un sol est correctement fertilisé. [S2-S4] L’unité moderne est le centimole de charge par kilogramme de sol, cmolc/kg. Numériquement, 1 cmolc/kg = 1 meq/100 g. La charge, et non seulement le nombre de molécules ou d’ions, est la grandeur pertinente. [S3, S8] [S01][S02][S03]
Que faut-il retenir sur définition et principe physicochimique ?
Définition opérationnelle La capacité d’échange cationique est la quantité de charges négatives disponibles sur les constituants du sol et susceptibles de retenir des ions positifs par des interactions électrostatiques réversibles Les cations adsorbés peuvent être remplacés par d’autres cations présents dans la solution du sol c’est l’échange cationique S2-S3 Les sites de charge sont principalement situés sur les minéraux argileux et la matière organique humifiée Ils assurent un réservoir dynamique entre la phase solide et la solution du sol les racines absorbent des ions dans la solution et une partie… [S01][S02][S03]
Que faut-il retenir sur unités, conversions et vocabulaire ?
La CEC doit être exprimée comme une quantité de charge L’unité SI usuelle en science du sol est le cmolc kg c’est-à-dire le centimole de charge positive équivalente par kilogramme de sol L’ancienne unité meq 100 g est numériquement identique 1 cmolc kg 1 meq 100 g S3 S8 Pour relier des concentrations échangeables à des masses il faut tenir compte de la valence À titre de conversion chimique 1 cmolc kg correspond environ à 391 mg K kg 200 mg Ca kg 122 mg Mg kg ou 230 mg… [S01][S02][S03]
Que faut-il retenir sur le complexe adsorbant et les cations ?
Les charges négatives des colloïdes sont compensées par des cations Dans les sols agricoles tempérés Ca2 Mg2 K et Na sont souvent quantifiés comme bases échangeables Les sols acides peuvent en outre porter une part importante d’Al3 échangeable et selon la méthode et le modèle d’interprétation d’acidité associée aux protons S2 S21 L’ordre de préférence d’un échangeur pour les cations dépend de la charge du rayon hydraté de la nature du site de la concentration de la solution et de la minéralogie Les séries générales de sélectivité sont donc des… [S01][S02][S03]
Que faut-il retenir sur charges permanentes et charges variables ?
La compréhension de la CEC repose sur deux familles de charges Les charges permanentes proviennent surtout des substitutions isomorphiques dans les feuillets argileux un ion de valence plus faible remplace un ion de valence plus élevée dans le réseau cristallin laissant un déficit positif qui se manifeste comme une charge négative durable S2 S17 Les charges variables proviennent de groupes fonctionnels capables de se protoner ou de se déprotoner Elles sont nombreuses sur la matière organique sur les bords des phyllosilicates et sur les oxydes hydroxydes de Fe et Al… [S01][S02][S03]
Que faut-il retenir sur minéralogie des argiles et niveau de cec ?
Deux sols ayant 25 d’argile granulométrique peuvent présenter des CEC très différentes si leurs argiles ne sont pas de même nature Les données de l’USDA illustrent des ordres de grandeur de CEC intrinsèque très contrastés entre minéraux S17 Les valeurs sont des ordres de grandeur issus de références internationales la CEC d’un sol entier est la résultante du mélange de minéraux de la MO du pH et de la méthode Sources S17-S19 Le rapport CEC teneur en argile peut fournir un indice de l’activité des argiles Le Soil Survey Laboratory… [S01][S02][S03]
