De chemische bodemvruchtbaarheid wordt vooral bepaald door de aanwezigheid van macro-elementen, de aanwezigheid van micro-elemeneten of sporenelementen, de zuurgraad of pH, het zoutgehalte of EC en de kationen-omwisselingscapaciteit of CEC.

Macro-elementen

Macro-elementen zijn de belangrijkste voedingsstoffen voor planten. Deze bevinden zich deels van nature in de bodem, en kunnen worden aangevuld via kunstmest, dierlijke mest en compost. Daarnaast kunnen vlinderbloemigen stikstof binden. De macro-elementen zijn stikstof (N), fosfor (P), kalium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg) en zwavel (S).

Micro-elementen

Sporenelementen zijn voedingstoffen waar planten geringe hoeveelheden van nodig hebben. De sporenelementen zijn boor (B), koper (Cu), mangaan (Mn), kobalt (Co), silicium (Si), zink (Zn), ijzer (Fe) en molybdeen (Mo). Gebreksverschijnselen kunnen optreden wanneer afvoer van sporenelementen via gewassen niet voldoende wordt gecompenseerd door aanvoer via (kunst)mest of compost, of wanneer de opname van bepaalde elementen wordt beperkt door de pH of het fosfaatgehalte. Het is lastig om een gebrek aan sporenelementen in de plant te herkennen. Bodem- en gewasanalyses kunnen helpen om een gebrek op het spoor te komen.

Zuurgraad (pH)

De zuurgraad (pH) is een maat voor de concentratie aan vrije waterstofionen (H+). Een hoge concentratie in de bodem komt overeen met een lage pH. Een lage concentratie komt overeen met een hoge pH. Bodems (en andere stoffen) met een pH beneden de 7 heten zuur, die met een pH boven de 7 heten basisch of alkalisch.

De vorm waarin macro- en micro-elementen in de bodem voorkomen hangt af van de pH. Daarmee heeft de pH een belangrijke invloed op de beschikbaarheid van voedingsstoffen voor planten, want planten kunnen macro- en micro-elementen niet in alle vormen opnemen. Een pH beneden de 4,5 beperkt de beschikbaarheid van verschillende elementen. Ook de activiteit van het bodemleven en daarmee de mineralisatie van organische stof zijn dan beperkt.

Landbouwgrond wordt vaak bekalkt om de pH voldoende hoog te houden. Bekalking stimuleert tevens het bodemleven en zorgt voor afbraak van organische stof.

Zoutgehalte

Het zoutgehalte is de som van alle minerale zouten die in de grond aanwezig zijn. Deze kunnen afkomstig zijn uit de bodem zelf, kunstmest, organische mest en –in kustgebieden- zoute kwel. Wanneer het zoutgehalte in de bodem hoger is dan in de cellen van plantenwortels wordt het vocht uit de wortels weggezogen en sterven de fijne haarwortels wortels af. Dit kan op den duur de opname van vocht en nutriënten door de plant belemmeren en zorgen dan voor verminderde groei of sterfte van de plant. Gewassen variëren in de mate waarin ze tolerant zijn voor zout en het zoutgehalte waarbij ze (nog) goed kunnen produceren. Sommige gewassen groeien juist goed op zoute gronden.

CEC

CEC is een afkorting van cation exchange capacity, kationenuitwisselingscapaciteit. De CEC geeft weer hoeveel kationen aan de grond gebonden kunnen worden. Deze kationen zijn vooral: Ca2+, Mg2+, K+, Na+ en in mindere mate NH4+ , Al3+, Fe2+, Mn2+ en H+. Veel calcium (Ca2+) aan het adsorptiecomplex is belangrijk voor de bodemstructuur. Weinig calcium of veel kalium of magnesium gebonden aan de klei geeft een minder goede structuur. Calcium houdt de kleiplaatjes op voldoende afstand van elkaar en zorgt daarmee voor een luchtige structuur. Als er veel kalium of magnesium tussen de kleiplaatjes zit, komen de kleiplaatjes dicht op elkaar te zitten en wordt de grond moeilijker te bewerken.