A comparison between three methods for the determination of cation exchange capacity and exchangeable cations in soils

Abstract - The object of this study is to compare the results obtained with three standardized methods of determination of cationic exchange capacity (CEC) and exchangeable cations (Ca, Mg, K) in soils. The three methods are based on different exchange reagents: cobalt hexamine (Cohex) trichloride, barium chloride and ammonium acetate. Exchange procedures are different as well; they are, respectively, single extraction, successive extractions and percolation. Values measured with barium and Cohex as index cations are very comparable and reveal the uniformity of the physicochemical processes at play. Concerning these processes, the two methods can be considered as equivalent. Ammonium acetate, buffering the pH of the extracts, causes significant variations in the proportion of negatively charged sites and particularly those bonded to organic matter. This produces large divergences from CEC values obtained with the two other methods. Nevertheless, it is possible to reduce these differences for a given soil sample, by considering its pH and organic carbon content. Quantities of calcium and potassium extracted may also change due to the dissolution of carbonated species and ammonium ability for exchanging fixed potassium.

Résumé - Comparaison de trois méthodes de détermination de la capacité d'échange et des cations échangeables des sols. L'objet de cet article est de comparer les résultats obtenus au moyen de trois méthodes normalisées de détermination de la capacité d'échange cationique des sols (CEC) et des cations échangeables (Ca, Mg. K). Les méthodes examinées utilisent des réactifs d'échange différents : le chlorure de cobaltihexammine, le chlorure de baryum et l'acétate d'ammonium. Les procédures d'échange varient également : ce sont, la simple agitation, les extractions successives et la percolation. Les teneurs mesurées avec le chlorure de baryum et le chlorure de cobaltihexammine sont étroitement corrélées et montrent l'uniformité des processus physicochimiques mis en jeu. De ce point de vue, les deux méthodes peuvent être considérées comme équivalentes. L'acétate d'ammonium, en tamponnant le pH du milieu d'extraction, induit des variations importantes dans les proportions de sites électronégatifs et en particulier, ceux liés à la matière organique. La prise en compte du pH et de la teneur en carbone des échantillons nous a cependant permis de réduire les différences entre méthodes. Les quantités de calcium et de potassium extraites varient également à cause de la dissolution d'espèces carbonatées et l'aptitude particulière de l'ammonium à s'échanger avec le potassium.