Pojemność wymiany kationów (CEC – Cation Exchange Capacity / PWK – Pojemność Wymienna Kationów) określa zdolność gleby do zatrzymywania i magazynowania składników odżywczych (kationów Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, NH₄⁺) przed ich bezpowrotnym wymywaniem przez wodę w głąb profilu¹⁵. Kompleks sorpcyjny tworzony jest przez ujemnie naładowane cząstki minerałów ilastych oraz próchnicę (związki humusowe)¹⁵. Próchnica wykazuje gigantyczne właściwości sorpcyjne, wielokrotnie przewyższające frakcje mineralne.
W rolnictwie regeneratywnym kluczowe znaczenie ma nie tylko samo pH, ale procentowe wysycenie kompleksu sorpcyjnego poszczególnymi kationami, ze szczególnym uwzględnieniem stosunku wapnia (Ca) do magnezu (Mg)¹⁹. Dla gleb średnich standardowy, fizjologicznie i fizycznie optymalny stosunek wysycenia wynosi 68% wapnia do 12% magnezu. Jony te pełnią rolę fizycznych „zszywaczy” (mostków wapniowych i magnezowych), które łączą mikroskopijne cząstki minerałów ilastych z substancją organiczną, tworząc pożądaną strukturę agregatową (gruzełkowatą) gleby.
Rola tych kationów zależy od kategorii granulometrycznej gleby:
- Na glebach lekkich (piaskach) kluczową rolę odgrywa magnez (Mg) – zwiększa on spoistość, lepkość i drastycznie poprawia zdolności retencyjne gleb piaszczystych.
- Na glebach ciężkich (gliniastych) to wapń (Ca) jest najważniejszy – powoduje on rozluźnienie, napowietrzenie struktury i zapobiega powstawaniu zlewności i skorupy glebowej.
Roczne, naturalne straty wapnia w polskich glebach (wynikające z przemywania przez deszcz oraz intensywnego nawożenia azotem fizjologicznie kwaśnym) wynoszą standardowo od 50 do 1500 kg CaO/ha¹⁶. W skrajnych warunkach intensywnych upraw straty te mogą sięgać aż 2 ton CaO/ha rocznie, co wymaga regularnego wapnowania zachowawczego (korygującego) co 4 lata.
Gipsowanie (stosowanie gipsu rolniczego CaSO₄ · 2H₂O) to wysoce specjalistyczna praktyka regeneratywna stosowana w sytuacji, gdy gleba wykazuje wysokie, uregulowane pH, ale cierpi na głęboki niedobór wapnia strukturalnego w kompleksie sorpcyjnym. Zastosowanie wapna węglanowego w takich warunkach doprowadziłoby do niebezpiecznego przewapnowania i zablokowania mikroelementów¹⁶. Gips dostarcza łatwo przyswajalny wapń oraz siarkę, poprawiając strukturę gleby bez podnoszenia odczynu pH.