Исследования ионообменных свойств почв, как правило, проводятся на основе модельных экспериментов в системе почва-раствор с использованием физико-химических уравнений адсорбции и катионного обмена. С целью определить, в какой степени существующие теоретические уравнения отражают реальные процессы в биогеоценозе, нами был проведен анализ уравнений Фрейндлиха, Ленгмюра, Гапона, Никольского и Гейнса-Томаса с использованием результатов потенциометрического метода определения состава жидкой фазы почвы in situ в полевых условиях с помощью ионоселективных электродов и компьютерной базы данных "Деметра".
Приложимость уравнений адсорбции и ионного обмена для описания экспериментальных зависимостей, т.е. значимость моделей, проверяли при помощи дисперсионного анализа по F-критерию. В качестве критерия для сравнения моделей использовали соответствующий коэффициент детерминации.
Поскольку, к сожалению, в настоящее время существует небольшое количество видов ИСЭ, отвечающих требованиям для проведения измерений in situ, в этом разделе мы ограничились рассмотрением поведения ионов кальция и калия.
Основными процессами, регулирующими потоки веществ между твердой и жидкой частями почв, являются адсорбция - десорбция, ионный обмен, растворение - осаждение.
Адсорбция веществ на поверхности твердой части почвы - наиболее общее явление и относится практически без исключения ко всем компонентам водной фазы. Количественные закономерности этого процесса можно описать с помощью уравнений Фрейндлиха:

и Ленгмюра:

где Q - удельное количество адсорбированного вещества (на единицу массы почвы), с - равновесная концентрация (активность) адсорбированного вещества в растворе; m и n - эмпирические коэффициенты, отражающие специфические свойства почв; К - константа равновесия процесса, Qmax - максимальное количество вещества, адсорбируемое единицей массы почвы, т.е. сорбционная емкость почвы.