گنجایش تبادل کاتیونی در خاک مجموع نقاط تبادلی کلوئیدهای آلی و معدنی خاک است. مدل‌سازی و تخمین گنجایش تبادل کاتیونی یک شاخص مفید برای حاصلخیزی خاک می‌باشد. از رویکردهای جدید جایگزین‌شده برای تخمین ظرفیت تبادل کاتیونی، روش‌های غیرمستقیم و مبتنی بر مدل‌های هوشمند است. در‌این مطالعه، به‌منظور تخمین ظرفیت تبادل کاتیونی ، تعداد 485 نمونه خاک از دو منطقه چپرسر(مازندران در شمال ایران) و بستان‌آباد(آذربایجان‌شرقی در شمال‌غرب ایران) تهیه گردید. در‌این تحقیق ضمن معرفی برنامه‌ریزی ژنتیک، پارامترهای ورودی که شامل درصد رس، کربن آلی و سیلت می‌باشد با‌استفاده از مدل‌های برنامه‌ریزی ژنتیک، شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استنتاج عصبی- فازی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل حاکی از توانایی مطلوب مدل‌های هوشمند در تخمین مقدار ظرفیت تبادل کاتیونی خاک می‌باشد. با‌توجه به شاخص‌های آماری به‌کار گرفته‌شده در تحقیق حاضر، مدل برنامه‌ریزی ژنتیک با جذر میانگین مربعات خطا 78/1 و ضریب تبیین 95/0 نسبت به مدل‌های دیگر دارای کارایی بالاتری‌بوده و قادر است نتایج قابل قبولی را ارائه نماید. هم‌چنین راه حل‌های صریحی که نشانگر ارتباط بین متغیر‌های ورودی و خروجی باشد، بر مبنای برنامه‌ریزی ژنتیک ارائه گردیدند که این امر بر ارجحیت مدل برنامه‌ریزی ژنتیک بر مدل‌های دیگر می افزاید. تجزیه رگرسیون گام به گام جهت تعیین سهم هر یک از پارامترهای ورودی در مقدار گنجایش تبادل کاتیونی نشان داد که مواد آلی با داشتن ضریب تبیین 84 درصد بیشترین میزان تغییرات گنجایش تبادل کاتیونی را توجیه نموده‌است و رس و سیلت به‌ترتیب دارای ضریب تبیین 10 و 6 درصد بوده‌اند.