Материальным носителем обменной способности почв является почвенный поглощающий комплекс (ППК) — совокупность минеральных, органических и органо-минеральных соединений высокой степени дисперсности, нерастворимых в воде и способных к обменным реакциям. Количество поглощенных катионов зависит от величины и содержания частичек разных размеров и особенно коллоидных, т. е. от механического состава. 

Общее количество поглощенных катионов или оснований выражается в миллиграмм-эквивалентах (мг-экв) на 100 г почвы. Миллиграмм-эквивалент — это частное от деления атомного веса данного элемента на валентность, выраженное в миллиграммах. Так, для Са2+ эквивалент по водороду равен 20,04 мг, а для Mg2+— 12 мг. Для пересчета на 100 г почвы 100 делят на величину навески, взятой для определения, и общее количество оснований или сумму поглощенных катионов, определенных в опыте, умножают на полученное число. Количество поглощенных катионов (ионов) зависит также от минералогического состава. Так, каолин, гидрослюда могут удержать 20, серицит 20—40, монтмориллонит 60—100 мг-экв на 100 г почвы. Наибольшей же поглотительной способностью обладает органическое вещество почвы. Например, гумус поглощает до 180, а гуминовые кислоты — до 286 мг-экв катионов на 100 г почвы. Таким образом, общее количество катионов и анионов почвы зависит в основном от механического, минералогического состава почв и содержания в них органического вещества. Чем больше содержится в почве илистых частиц, тем больше ионов удерживается в поглощенном состоянии.

Совокупность минеральных и органических частиц менее 0,001 мм, придающих почвам поглотительную способность, называется почвенным поглощающим комплексом (ППК). Максимально возможное количество катионов, которое может сорбировать почва, называется емкостью поглощения и обозначается буквой Е. Для различных почв емкость поглощения различна:

• у песчаных почв она равна 1—5 мг-экв,
• супесчаных 7—8,
• суглинистых — от 7—8 до 15—18,
• глинистых — от 15 до 30 мг-экв и выше,
• у суглинистых подзолов колеблется в пределах 12—18,
• у дерново-подзолистых почв 16—25, серых лесных 18—30 и черноземов 30—50 мг-экв на 100 г почвы.

Емкость поглощения складывается из двух величин:

• суммы поглощенных оснований S, куда входят главным образом Na+, К+, Mg2+, Са2+,
• поглощенного Н+, содержание которого обозначается буквой Н.

Как и емкость поглощения, S и Н выражаются в мг-экв на 100 г почвы. Таким образом, E = S + H.

В зависимости от соотношения суммы поглощенных оснований и содержания обменного водорода различают почвы:

• Насыщенные,
• не насыщенные основаниями.

Почвы, не насыщенные основаниями, содержат в поглощающем комплексе большое количество обменного водорода и алюминия и называются кислыми— это подзолы, дерново-подзолистые, серые лесные и другие почвы. Почвы, у которых сумма поглощенных оснований Са2+, Mg2+ и Na+ равна емкости поглощения, называются насыщенными основаниями — черноземы, сероземы, солонцы, каштановые почвы.

Насыщенные основаниями почвы могут быть нейтральными и щелочными в зависимости от содержащихся в них обменных катионов. Почвенный поглощающий комплекс, насыщенный достаточно большим количеством положительно заряженных гидроокисей железа, алюминия и углекислого кальция, обеспечивает физико-химическое поглощение анионов. Поглощение анионов происходит неодинаково, менее всего поглощаются ионы С1-, а также N03- а затем по мере увеличения S042-, РО43- и ОН-, т. е. чем больше валентность аниона и его величина, тем сильнее он поглощается. Исключение составляет только гидро-ксильная группа (ОН-). Таким образом, в почвах находятся в поглощенном состоянии соединения серы, фосфора и в меньших количествах — азота и хлора.

Однако почвенный поглощающий комплекс преимущественно состоит из отрицательно заряженных частиц и поэтому поглощаются в основном катионы. Почвы, насыщенные катионом водорода,— это кислые почвы с непрочной комковато-пылеватой структурой, расплывающейся под влиянием воды. Коллоиды этих почв гидрофильны, частично обратимы.

Катион Н+ не используется как элемент питания и нередко подавляет жизнь микроорганизмов и растений.

Катион алюминия в подвижной форме ядовит для растений, придает почвам кислые свойства, однако является хорошим коагулятором и способствует образованию прочной структуры.

Натрий — катион, придающий среде щелочную реакцию, в больших количествах вызывает гибель растений, разрушает почвенную структуру, диспергирует ее; коллоиды натрия гидрофильны, подвижны, соли натрия растворимы.

Катионы кальция и магния преобладают в поглощающем комплексе черноземных почв и придают им реакцию близкую к нейтральной. Они хорошие коагуляторы, способствующие закреплению органических веществ в почвах. Коллоиды их гидрофильны, необратимы. Катионы кальция и магния способствуют образованию водопрочной почвенной структуры.

Катион железа входит в почвенный поглощающий комплекс кислых почв. Он хороший коагулятор, придает прочность почвенной структуре, образует с анионами фосфорной кислоты плохо диссоциирующие и малорастворимые соединения.