CEC được tạo ra do sự hấp thụ các cation trên bề mặt của các phân tử đất mang điện tích âm. Do đó nguồn gốc điện tích âm trong đất cũng chính là nguồn gốc CEC.
1.5.3.1 Nguồn gốc của điện tích âm cố định
Điện tích âm cố định trong các thành phần trong đất do sự thay thế đồng hình ở bên trong cấu trúc của các khoáng sét Sillicate. Theo Trần Kim Tính (1996) thì sự thay đổi đồng hình xảy ra trong lúc các khoáng sét được hình thành bởi vì Si và Al không hiện diện đúng một tỷ lệ, sự thay thế trên có thể là Al thay Si, sự thay thế này dẫn đến sự thiếu hụt điện tích dương (dư thừa điện tích âm) của mạng lưới tinh thể. Để tồn tại khoáng sét hấp thụ một lượng đương lượng các ion ( Na+, K+, Ca2+, Mg2+) trên bề ngoài của phiến sét.
1.5.3.2. Nguồn gốc điện tích âm thay đổi
Điện tích âm trong đất thay đổi xuất phát từ những kết nối bị bẽ gãy ở cạnh và bề mặt ngoài của keo vô cơ, cũng như sự phân ly của các nhóm chức trên keo hữu cơ và sự hấp phụ đầu tiên (bằng phản ứng hóa học) các ion trên bề mặt của các hạt sét (Rhoades, 1982).
Bảng 1.8 : Đánh giá theo giá trị CEC (mg/100g đất) (phái đoàn Hà Lan, 1974)
Hàm lượng CEC (meq/100g đất) Mức độ
< 3 Rất thấp
3.1-7.0 Thấp
7.1-15.0 Trung bình
15.1-30.0 Cao
17
Điện tích này liên kết chủ yếu với nhóm hydroxyl trên cạnh và bề mặt của keo vô cơ (Al- OH) và nhóm chức trong mùn (- COOH) dưới những điều kiện acid vừa phải, có ít hoặc không có điện tích trên các hạt này, nhưng khi pH tăng lên thì ion H+ sẽ phân ly ra từng nhóm OH- và điện tích âm được tạo thành (Nyle C.Brady, 1990):
Keo vô cơ – OH + OH- keo vô cơ –O + H2O Mùn – OH + OH- mùn –O + H2O
Một nguồn nữa của việc tăng điện tích âm khi pH tăng lên là sự loại bỏ các phức hệ mang điện tích dương, và đây là nguồn làm tăng điện tích âm, đặc biệt trong những đất có nhiều oxit Fe và Al.
Al(OH)2-. Al(OH)2+ + OH- Al(OH)2- + Al(OH)3
(các vị trí điện âm bị tạo khối) (không có điện tích)