土壤保肥、供肥性的实质：土壤是一种复合胶体，它由无机胶体（一般指小于2μm的细粒）和有机胶体（腐殖质、微生物、酶等）组成。这种复合胶体有巨大的表面能和带电性。其表面能具有物理吸附特性，可吸附分子态养分，使养分暂时保存土壤中，有利于作物根系的吸收。由于土壤复合胶体带负电荷，使其可代换吸收等当量的阳离子，K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋等。而这种阳离子代换作用是可逆的，即土壤胶体与土壤溶液的阳离子的代换反应处于动态平衡之中。

代换反应的进行方向取决于参与反应的离子的代换力及其相对浓度。而离子代换力是指土壤溶液中的阳离子，将土壤胶体所吸附的阳离子代换出的能力。土壤中常见的阳离子代换力由大到小的顺序子代换出的能力。土壤中常见的阳离子代换力由大到小的顺序为：Fe3＋＞Al3＋＞H＋＞Ca2＋、Mg2＋＞＞K＋＞Na＋，然而这种次序不是不变的，当某一代换力小，但浓度高的离子，能够将代换力大、浓度低的离子代换出来，这一点对施肥具有重要意义。一方面可使土壤胶体将施入土壤中的肥料保存起来，供作物持继利用；另一方面可调节土壤中的溶液的浓度，使作物不致因某种营养浓度过高而受危害。

土壤代换能力的大小是衡量土壤保肥和供肥的标志，它用代换量来表示。不同类型的土壤胶体，代换量差异很大，一般来说，土壤胶体代换量越大，其保肥性越好。土壤胶体以带负电荷为主，但也带少量的正电荷。所以，也能吸附阴离子养分。