거름 성분을 붙잡고 있는 흙의 구성분은 점토광물과 부식으로 이들은 다같이 미세한 입자여서 활성표면적이 매우 넓고 음전하(-)를 띄고 있어 양전하(+)로 대전된 양이온을 흡착 고정하게 된다. 식물이 흡수하는 성분 중에는 질산태질소, 인산, 염소 등 음이온도 있어 흙이 음전하로 대전되어 있는 관계상 이들 성분은 반발 배척을 당하게 된다. 흙은 대부분 음전하로 대전되어 있지만 적은 양이지만 양전하도 공존하여 흙 속에서 모든 성분을 간직할 수 있는 능력을 지니고 있어 이 힘을 보비력이라 부른다. 일반적으로 양이온이 흡착될 수 있는 음이온의 총량을 양이온 교환용량이라 하여 양분 보전능력의 척도로 이용하기도 한다.
양이온 교환용량을 계량하는 단위는 전에는 흙 100g당 밀리당량으로 표기해 오다가 최근에는 흙 kg당 센티몰전하로 사용하나 그 값은 같은 수치로 표시되므로 단위 명칭만 변경된 셈이다. 양이온으로 대표되는 칼리, 소디움, 칼슘 및 마그네슘은 알칼리금속과 토금속에 속하며 이들의 산화물 또는 수산화물은 수용액에서 수산이온(OH-)을 발생하게 되므로 염기라 하고 수소와 알루미늄이온은 염기와 달리 흙을 산성으로 만드는 주요 양이온으로 이들 6종이 흙의 음전하에 흡착 및 교환하는 데서 주축을 이루고 미량원소로서 철, 망간, 구리, 아연이 적은 양으로 납, 카드뮴, 수은 및 크롬 등 중금속 등이 교환성 양이온에 아주 적은 양으로 포함된다. 전체 음전하 중 칼슘, 마그네슘, 칼리 및 소디움 등 4종류의 염기가 차지하는 비율을 염기포화도라 하여 %로 표시하며 이를 토대로 흙의 비옥도를 가늠해 볼 수가 있다.
우리나라의 점토광물은 교환용량이 낮은 카올리나이트군이 주이고 부식함량 역시 적어 대체로 그 값이 10 안팎으로 양이온의 흡착용량이 적어 거름으로 주어진 양분의 유실이 큰 점이 문제인데 설상가상으로 여름철 호우에 의한 염기의 용탈로 염기포화도 또한 낮은 것이 특색이다. 교환용량을 높이기 위해서는 양질의 점토로 흙을 개량하는 방법이 있고 거름을 줄 때도 여러 번에 나누어 주어야 하는 번거로움이 있다.
또한 염류집적 현상이 빈발하는 것도 낮은 교환 용량에 기인된 것이다. 염기포화도는 흙의 산도와 관계가 깊어 염기로 포화되면 알칼리성 흙이 되고 수소와 알루미늄이온으로 채워지면 산성 흙이 된다. 흙의 종류에 따라 차이가 있으나 염기포화도가 80% 수준이면 산도는 6.5정도이고 염기의 분포는 칼슘이 60%, 마그네슘 15%, 칼리 5% 내외로 되어 있다. 소디움은 칼리에 비해 이온 반경이 적으나 수화반경이 커서 음전하에 부착하는 힘이 약해 흙에 머물지 못하고 쉽게 유실되어 바닷물 속에 많이 함유하게 된다.
이같이 음전하에 부착되는 양이온은 그 농도, 전하수와 활동도에 영향을 받게 되며 따라서 3가의 알루미늄이온이 2가의 칼슘이온보다 강하고 다음으로 마그네슘, 칼리, 소디움순으로 흡착하게 된다흡비력은 타고난 흙의 성질로 개선하기가 쉽지 않아 이에 맞도록 흙을 관리하는 것이 필요하다.