Porosidad - Equilibrio entre aire y agua - - - Porosity - Equilibrium between air and water -




Porosidad - Equilibrio entre aire y agua
Porosity - Equilibrium between air and water

Al igual que los demás artículos de la sección El entorno de las raíces, éste está redactado pensando en plantas dentro de contenedores aunque lo que aquí se dice es también aplicable en gran parte a plantas en el suelo.

This article, the same as all articles in the section The root environment, is written thinking of plants in containers although many of the matters mentioned here may also be applicable to plants on the ground.

Propiedades físicas de un substrato

Las raíces necesitan aireación. Tanto para poder tomar el oxígeno necesario para su respiración como para poder evacuar con rapidez el anhídrido carbónico resultante.

Al mismo tiempo, la planta necesita absorber agua a través de las raíces.

Está claro que se origina un escenario que puede presentar ciertas dificultades. Si hay un exceso de agua, ésta impedirá la entrada de aire, las raíces no podrán respirar y algunas de ellas morirán por este hecho. Si nos excedemos queriendo garantizar la aireación puede faltar agua. En ambos casos la planta sufre e incluso puede morir.

El difícil equilibrio entre aire y agua se alcanza mediante un substrato que permita la entrada de aire poco después de haber regado y regando adecuadamente.

En este artículo se comentan las características físicas del substrato relacionadas con el agua. Para facilitar la comprensión se han simplificado enormemente ciertos detalles teóricos que, de otra parte, escapan de los intereses de un jardinero aficionado.

Physical properties of a substrate

The roots need aeration. They need it for the intake of the necessary oxygen for their respiration as well as for quickly expelling the resulting carbon dioxide.

At the same time, the plant also needs to absorb water through its roots.

It is clear that a scenario is originated where certain difficulties may arise. If there is an excess of water, this will impair air circulation, the roots will be unable to respirate and some of them will die as a result. If we go past in the other sense, willing to guarantee aeration, there may be a shortage of water. In both cases the plant suffers and it may die.

The difficult equilibrium between air and water may be reached thanks to a substrate allowing air circulation after watering and by watering properly.

This article describes the physical characteristics of a substrate related with water. Certain theoretical details have been simplified for an easier understanding. On the other hand these details may not be of high interest for a hobby gardener.

Definiciones Un substrato cualquiera está compuesto por una parte sólida y por una serie de espacios vacíos o poros. Normalmente el substrato está algo húmedo, por lo que también contiene agua que está llenando parte de los poros. Cuando hablamos de poros nos referimos siempre a poros abiertos ya que los cerrados no pueden intervenir en toda la casuística que vamos a ver (como si no existieran). En un contenedor lleno de substrato se pueden dar las siguientes definiciones:		Definitions Any substrate is composed of a solid part and of a series of empty spaces or pores. Normally, the substrate is moist, so it also contains water that is filling some of the pores. When we talk about pores we refer to open pores as closed pores cannot play any role in all the behaviours that we are going to discuss (we should forget closed pores). On a container filled with substrate, the following definitions may be established:

Volumen del contenedor: Es el volumen total interno de un contenedor dado. No hay que confundirlo con la "capacidad (de agua) del contenedor" que se define más abajo. Porosidad efectiva: Es el volumen de todos los poros interconectados (abiertos) del substrato que hay en un contenedor dado. La porosidad total sería esta misma sumándole los poros cerrados. Algunos autores llaman porosidad total a la efectiva. Capacidad del contenedor: Representa el total de agua que es capaz de retener el substrato de un contenedor. En otras palabras, es el volumen de agua que permanece en el substrato de un contenedor después de saturarlo de agua y dejarlo drenar (escurrir) durante unas horas (para las mediciones en un ambiente cerrado y con evaporación mínima se suele dejar pasar hasta 24 h). Volumen de aire en el contenedor: Es el volumen de aire que existe en el substrato de un contenedor después de saturarlo de agua y dejarlo drenar (escurrir) durante unas horas.		Container volume Is the inner volume of a given container. Not to be confused with "container capacity" explained hereafter. Effective porosity Is the volume of all the interconnected (open) pores of a substrate filling a given container. Total porosity would be this one plus the closed pores. Some authors give the name of total porosity to the effective porosity. Container capacity Is the total amount of water that the substrate of a given container is able to withhold. In other words, is the volume of water staying in the substrate after saturating it and leaving it to drain during several hours (usually 24 hours for measurements in an enclosed environment with minimum evaporation). Air volume in the container Is the volume of air found on a substrate in a given container after saturating it and leaving it to drain during several hours.

Porosidad efectiva = Capacidad contenedor + Volumen aire		Effective porosity = Container capacity + Air volume

El tipo de substrato y si éste ha sido compactado o apretado influyen, entre otras cosas, en todos los valores anteriores (excepto evidentemente en el volumen del contenedor). Los valores anteriores, excepto el volumen del contenedor, se expresan porcentualmente para facilitar las comparaciones.		The type of substrate and if this has been compressed or compacted have influence, among other facts, in all above values (with the obvious exception of container volume). The above values, except container volume, are given as percentage values for comparison purposes.

En las líneas anteriores se habrá visto que de todos los poros existentes en el substrato unos se vacían al cabo de pocas horas mientras que otros permanecen llenos largo tiempo (en la práctica, hasta que la planta o la evaporación los vacían). Este "vaciado" es lo que recibe el nombre de drenaje.		The above lines show that, of all pores, some are emptied after a few hours while other will remain filled during long times (in practice, until the plant or evaporation empties them). This "emptying" is what receives the name of drainage.

Posibilidad de absorción de agua por parte de las raíces.

En un contenedor, el agua que llena los poros está a la presión atmosférica. Las raíces, para absorber el agua, deben ejercer una succión o depresión (deben generar una presión inferior a la atmosférica).

La depresión se ejerce a través de las membranas semipermeables de las raíces. Esta depresión tiene dos sumandos:

Depresión generada en las hojas debida a la evapo-transpiración y transmitida hasta las raíces por medio del sistema vascular de la planta.
Diferencia de las presiones osmóticas dentro y fuera de la raíz, dependen de la concentración en cada lado de la membrana, es decir, de la concentración de sales dentro y fuera de la raíz.

Possibility of absorption of water by the roots

In a container, water filling the pores is at atmospheric pressure. The roots, to be able to absorb water, must generate a suction or depression (must generate a pressure lower than atmospheric pressure).

The suction is made through the semi-permeable membranes of the roots. This depression has two parts:

Depression generated in the leaves because of evapo-transpiration, transmitted to the roots by the plant's vascular system.

Difference in osmotic pressures inside and outside the root, these depending of the salts concentration on each side of the membrane, i.e., depending on salts concentration inside and outside the root.

En la figura siguiente se aprecia como las dos depresiones o succiones se pueden sumar o restar según el valor de la concentración de sales en el substrato.

In the next figure it can be seen how the two depressions or suctions may be added or subtracted according the salts concentration of the substrate.


Translation into English
Succión evapo-transpiración Succión ósmosis Más concentrado Menos concentrado Menor presión osmótica Mayor presión osmótica Raíz Substrato con baja concentración de sales Substrato con excesiva concentración de sales	Evapo-transpiration suction Osmosis suction More concentrated Less concentrated Less osmotic pressure More osmotic pressure Root Substrate with a low salts concentration Substrate with an excessive salts concentration

De otra parte, el agua que permanece en los poros necesita unos valores de succión o depresión para movilizarse. Estos valores son mayores cuanto más pequeños son los poros. También cada componente de substrato (cada material) tiene unos coeficientes diferentes. Es decir, el agua está "pegada" al material del substrato y...

La depresión total generada en la raíz origina una fuerza que debe ser capaz de vencer la fuerza de cohesión molecular del agua que se encuentra llenado el poro con el que la raíz está en contacto.

On the other hand, water in the pores needs certain values of suction or depression in order to move. These values are higher as the size of the pores decrease. Also each substrate component (material) has different coefficients. In other words, water is "glued" to the substrate materials and...

The total depression generated by the root originates a force that has to be able to overcome the molecular cohesion force of the water that is filling the pore with which the root is in contact.

La depresión más habitual suele estar comprendida entre 0 y 1 bar. (El valor cero corresponde a situaciones de substrato saturado). El valor máximo aproximado es del orden de 15 bar que muchas plantas ya no pueden superar.

The frequent values for the depression are between 0 and 1 bar (Zero value when under saturation conditions). The approximate maximum is about 15 bar, value that many plants are unable to exceed.

Así, puede llegar un momento en el que, aunque exista algo de agua en el substrato, la depresión que haría falta para moverla es superior a la que puede ejercer la planta. En este momento pues, aún quedando algo de agua la planta no la puede utilizar, marchitándose.

Hemos entrado en el concepto de que no toda el agua que hay en el substrato está disponible para la planta. El agua total retenida se subdivide en agua disponible y agua no disponible.

El punto de marchitez permanente no es otra cosa que el porcentaje del volumen del substrato que contiene agua no disponible.

Ahora bien, en substratos de idénticas porosidades, el punto de marchitez permanente depende de la concentración de sales en el substrato. Una concentración elevada puede tender a originar una ósmosis en sentido inverso que contrarresta la succión por evapo-transpiración. En este caso habrá que "ayudar" a las raíces haciendo que el agua esté más fácilmente disponible. Por ello hay que regar con mayor frecuencia las plantas que estén en condiciones de elevada salinidad.

Volviendo a los poros y sus tamaños, podemos crear la siguiente clasificación:

Macroporos: >416 µm
Son los que se vacían inmediatamente después de regar, facilitando el drenaje.
Mesoporos: de 416 a 10 µm
Son los que contienen el agua normalmente disponible para la planta
Microporos: de 10 a 0,2 µm
Contienen agua no disponible para la planta. Se considera este agua como de reserva, ya que puede pasar lentamente a los mesoporos al agotarse la de éstos.
Ultramicroporos: <0,2 µm
Son los que contienen el agua no disponible para la planta.

A moment arrives when, even there may be some water on the substrate, the depression required for its extraction would be higher than any suction that a plant can to generate. At this moment there is still some water on the substrate but the plant cannot use it and wilts.

We have entered the concept that not all the water on the substrate is available to the plant. The total water in the substrate is subdivided into available water and unavailable water.

The permanent wilting point is the percentage of the volume of the substrate containing water not being available to the plant.

Departing from substrates with identical porosities, their respective permanent wilting points depend on the salts concentration on each. A high concentration may tend to originate a reverse osmosis that is working against the suction originated by the evapo-transpiration. In this case we will have to "assist" the roots by making water more easily available to them. Because of this reason, plants on saline soils or substrates are to be watered more frequently.

Reverting to pores and their sizes, we may make the following classification:

Macropores: >416 µm
These are the pores becoming empty immediately after watering, allowing drainage.
Mesopores: 416 to 10 µm
These pores contain water being normally available to the plant.
Micropores: 10 to 0.2 µm
These pores contain water not available to the plant. This water is considered to be reserve water, as it may slowly travel to mesopores after these being emptied.
Ultramicropores: <0,2 µm
These are the pores containing the unavailable water.

Recordemos:

La suma de todos los poros anteriores sería la porosidad efectiva.

El volumen de aire correspondería, aproximadamente, a los macroporos.

La capacidad del contenedor correspondería a la suma de los meso-, micro-, y ultramicroporos ( todos menos los macroporos).

El agua disponible y el agua no disponible dependen de los tamaños de los poros, entre otros parámetros.

Afinando algo más, podemos introducir otra clasificación:

Agua fácilmente disponible
Agua medianamente disponible
Agua no (nunca) disponible

Remember:

When adding all the above pores together we would obtain the effective porosity figure.

Air volume would be that of the macrospores

When adding meson-, micro-, and ultramicropores volumes together (all but macrospores) we would obtain the container capacity.

Available water and unavailable water depend on the pore sizes, among other parameters.

Now we might introduce another classification:

Easily available water
Not easily available water
Unavailable water (never)

Altura del contenedor

Vamos ahora a complicar las cosas un poco más. Imaginemos una esponja que empapamos sumergiéndola en agua.

Container height

We are now going to begin complicating matters a little. Let's imagine a sponge being immersed in water.

Al sacarla del agua la colocamos por encima de un recipiente para recoger el agua, dejándola en posición horizontal hasta que escurra el exceso de agua (drenaje). Medimos el agua recogida.

Observamos que la parte superior permanecerá húmeda pero no empapada. La inferior permanece empapada.

Si ahora repetimos la operación pero dejando la esponja en posición vertical, veremos que la cantidad de agua recogida en el recipiente es mayor que en el caso anterior.

Observamos que la altura de la parte que permanece empapada es parecida al caso anterior, con la diferencia que queda una altura "no empapada" mucho mayor.

We take the sponge out of the water and we place it over a recipient for collecting the water, leaving it in horizontal position until the excess water is drained. We measure the collected water.

We note that the upper part of the sponge is humid while the bottom part is waterlogged.

If we now repeat the experiment and we leave the sponge in vertical position, we will see that the amount of collected water is greater than in the first case.

We also note that the height of the waterlogged part is the same in both cases, with the difference that the humid part is higher in the second case.

En un contenedor sucede algo parecido. Siempre hay una zona inferior donde la circulación de aire es escasa o nula porque permanece empapada la mayor parte del tiempo. La parte superior, sin embargo, recupera pronto la posibilidad de aireación.

Es decir, existe un nivel por debajo del cual el substrato se encuentra prácticamente saturado. Este nivel recibe el nombre de tabla de agua en reposo.

Es importante ser conscientes de la existencia de un nivel de "tabla de agua en reposo". En un contenedor puede que nos afecte el cultivo mientras que en el suelo dicho nivel suele encontrarse muy por debajo de las raíces, en cuyo caso su importancia es mínima desde el punto de vista de la aireación.

The same happens on a container filled with substrate. There is always a lower part where air circulation is very difficult or impossible because it is waterlogged most of the time . The upper part, however, easily recovers the aeration capability.

There is a level on a container under which the substrate is practically waterlogged most of the time. This level receives the name of perched water table.

It is important that we are conscious of the existence of a "perched water table". This may affect cultivation on containers while its influence is generally of no importance in soil cultivation because in this case the table water is well below the reach of the roots.

El riego de contenedores pequeños puede resultar más delicado que el de los grandes ya que en los pequeños la tabla de agua puede interferir con un mayor número de raíces

Watering small containers may be more critical than in the case of the lager ones because the perched water table level may interfere with more roots in the case of smaller ones.

El nivel relativo de la tabla de agua en reposo depende del substrato empleado y su porosidad. También depende, como se vió en el caso de la esponja, de la altura del contenedor.

The relative level of the perched water table depends on the substrate and its porosity. It also depends, as in the case of the sponge, on the container height.

El substrato A tiene muchos más poros grandes que el B y
éste que el C. En cualquier caso, existe una zona en el fondo
totalmente saturada.

Substrate A has many more large pores than B and this one is
more porous than C. In any case, there is a space in the
bottom being permanently waterlogged.

Altura contenedor = Container height
Porcentaje de poros llenos de agua = Percentage of pores
filled with water.

Manipulación del substrato

Lamentablemente las cosas no son tan sencillas. Es decir, un mismo substrato puede comportarse de maneras muy diferentes. Podemos comprar un saco con un substrato cuyas mediciones prometen obtener unos resultados pero éstos pueden ser muy diferentes de lo esperado.

Los resultados dependen en una parte pequeña (20% ?) de las características iniciales del substrato y en gran parte de la manipulación del mismo a lo largo del crecimiento de la planta.

Es decir, las características de aireación y de retención de agua no las determina el substrato "para siempre", dependen de nuestras acciones.

Substrate handling

Things are, pitifully, not so easy. The same substrate may have many different behaviours. We may purchase a bag of substrate which measurements promise certain results but these may be very different to what we expected.

Results will depend, in part (20% ?) of the initial characteristics of the substrate and in a great part on how we handle and manage it along the plant's growing time.

In other words, the parameters of aeration and water retention are not defined "for ever" by the substrate. They depend on our actions.

Los detalles a considerar en toda la vida de un substrato son los siguientes:

Tipo de substrato:
Depende de los materiales que intervengan en su composición.
Contenedor:
Altura y forma del mismo. Respecto a la altura ya hemos definido su influencia. Respecto a la forma, especialmente en contenedores muy pequeños, los contenedores cuadrados suelen tener un volumen superior a los redondos (a igualdad de altura y diámetro) lo que representa una mayor reserva de agua.
Manipulación del substrato:
Cuando se planta no hay que comprimir nunca el substrato para no reducir el volumen de poros grandes (el volumen de aire). ¡Pulgares fuera! es la expresión que refleja más claramente esta necesidad. También el substrato, en el momento de plantar, debe estar algo húmedo. Si el substrato se secó, humedécelo y remézclalo un día antes de usarlo.
Forma de regar
Si se riega echando el agua de golpe el substrato se compacta, perdiendo volumen de aire.

The points to consider during the substrate life are the following:

Type of substrate:
Different results obtained according the substrate components.
Container:
Height and shape. We have already seen the influence of container height. Regarding shape, specially in very small containers such plugs, square section containers usually behave better than round ones because the first have a higher volume (for same height and diameter) this meaning a larger amount of retained water.
Substrate handling:
When we plant we should never compress the substrate so we would not reduce the volume of large pores (air volume) Thumbs out! is the expression better reflecting this imperative rule. The substrate should also have some humidity at the moment of planting. If the substrate dried out, moisten and remix it one day before using it.
The way we water:
If we throw all water at once, the substrate becomes quickly compacted, losing air volume.

Compactación:
Izquierda: Tres partículas grandes forman un macroporo (verde). Derecha: Una partícula pequeña (roja) se ha introducido entre las tres, llenando el macroporo.

Compactation:
Three large particles originate a macropore (green). Right: A small particle (red) is introduced between the large ones, filling the macropore.

Desplazamiento del agua

El desplazamiento del agua dentro del substrato se origina principalmente por gravedad (drenaje). Existe otro desplazamiento posible (en horizontal o vertical, hacia arriba) que se denomina conductividad hidráulica y que se debe, principalmente, a la capilaridad.

Es decir, cuando un volumen de substrato poco húmedo se pone en contacto con otro más húmedo, el agua del último va impregnando el menos húmedo. La conductividad hidráulica es relativamente baja con substratos no saturados, por lo que los desplazamientos de agua son bastante lentos.

Si una raíz llega a extraer toda el agua disponible en un punto, resulta bastante lento que este punto vuelva a recuperar agua; antes la raíz habrá crecido alcanzando otro punto vecino con suficiente agua.

The movements of water

Displacement of water inside the substrate happens mainly because of gravity (drainage). There is another possible displacement (in horizontal direction or upwards) receiving the name of hydraulic conductivity, this being mainly due to capillarity.

In other words, when a less moist substrate volume is put in contact with a more moist one, water from the later slowly impregnates the less moist. Hydraulic conductivity is relatively low with unsaturated substrates, so water displacements are rather slow.

If a root extracts all water available in one point, it becomes rather slow for the neighbour substrate to refill the dry point. Before this happens, the root will have grown reaching another point with enough water.

Orificios en un contenedor

El número de orificios en el fondo de un contenedor no influye sobre el nivel de la tabla de agua.

Sin embargo, puede interesar que este número sea grande para disminuir el riesgo de obstrucción total.

Introducir gravilla gruesa en el fondo de un contenedor disminuye la altura total del substrato, llevando el nivel de la tabla de agua a una cota superior que puede perjudicar las raíces.

Puede suceder, sin embargo, que dicha gravilla impida la obstrucción del orificio del contenedor. Una solución mejor hubiera consistido en colocar un trozo de maceta encima del orificio.

Debido a la compactación con los riegos, esta zona de gravilla gruesa se ve invadida, con el tiempo, por partículas más pequeñas con lo que entonces la tabla de agua desciende a niveles inferiores más "normales" y la función por la que se puso la gravilla queda disminuída o anulada.

Las obstrucciones de los orificios suelen suceder con substratos que contengan una cantidad importante de partículas muy finas (tierra del jardín, etc.). Normalmente este problema no debería surgir con la mayor parte de mezclas artificiales que no las contienen.

Holes in a container

The number of holes in the bottom of a container has no influence on the level of the perched water table.

It may become interesting, however, to have a number of holes to minimize the risk of clogging.

A layer of large grit on the bottom of a container does nothing else but to reduce the container height, raising the water table level, this being potentially harmful for the roots.

It might happen, however, that this grit layer could help to prevent clogging of the bottom hole. A better solution would have consisted of laying a fragment of clay pot above the drainage hole.

Due to compactation because of waterings, this layer of grit will be invaded, with time, by smaller substrate particles. The perched water table, in this case, will be lowered to "normal" levels and the reason for laying the grit will be minimized or cancelled.

Drainage hole cloggings usually happen with substrates containing an important amount of very fine particles (garden soil, etc.). This problems should not normally arise with most artificial kixes not containing silt or clay.

Medición simplificada de la porosidad

Notas previas:
Los resultados variarán con cada tamaño de contenedor. Existen procedimientos mucho más elaborados para efectuar mediciones con mayor precisión. Estos procedimientos tienen interés más bien científico y en la práctica de nada sirve esforzarse para obtener la máxima precisión si luego el substrato se ve afectado por una manipulación y riegos incorrectos.

La medición:

Pesamos cuidadosamente el contenedor vacío y anotamos el valor.
Ahora tapamos bien sus orificios con cinta adhesiva de calidad.
Acto seguido lo llenamos hasta el borde con agua y medimos el volumen de la misma para obtener el volumen del contenedor.
Acto seguido lo secamos y lo llenamos hasta el borde con el substrato semi-húmedo tal como viene en el envase. El procedimiento de llenado será parecido a cuando transplantamos una planta: pequeñas vibraciones pero ¡sin apretarlo!
Vamos echando agua muy lentamente (cuidando de no remover el substrato) hasta que la superficie brille. Dejamos reposar una hora y comprobamos si sigue brillando, de lo contrario añadiremos un poco más de agua y volveremos a esperar. Puede que este proceso requiera varias horas.
Ahora colocamos el contenedor por encima de un recipiente para recoger el agua y quitamos la cinta adhesiva que tapaba sus orificios. Dejamos que drene durante varias horas. El volumen del agua recogida representa el volumen de aire (poros grandes).
Ahora pesamos cuidadosamente el contenedor lleno de substrato húmedo y anotamos el valor.
A continuación vaciamos el contenedor en una bandeja colocándola en un horno a 105ºC durante 24 horas para secar el substrato. Volvemos a pesar el substrato seco, anotando el valor.
La pérdida de peso del substrato corresponde al volumen de agua que lo humedecía. Este volumen es la capacidad del contenedor.
Obtenemos la porosidad efectiva sumando el volumen de aire más la capacidad del contenedor.
Ahora pasaremos todos los valores obtenidos a porcentajes dividiendo por el volumen del contenedor y multiplicando por 100.

Simplified porosity measurement

Previous notes:
The results will vary with each container size. There are other elaborate measuring procedures giving more accurate and consistent results. These procedures have a scientific interest and may be irrelevant for a hobby gardener. On the other hand it is useless to make all efforts to obtain accurate results if the substrate parameters will be impaired by incorrect handling and watering practices.

The measurement:

We carefully weigh the empty container and note the result.
We now clog the container holes with quality adhesive tape.
We now fill the container with water and we measure its volume in order to obtain the container volume.
We now dry the container without removing the tape and we fill it up to the rim with substrate, as it comes from the bag. The procedure of filling will be similar to the procedure we use when planting on the container: light vibration but without any pressure.
We begin wetting the substrate, pouring water very slowly (not moving the substrate) until the surface glistens. We leave it during one hour and we will check for glistening, if not we pour more water again until it glistens. We wait again. It may be that this will require a few hours.
We now place the container above a recipient for collecting the water and we remove the tape clogging the container holes. We leave it draining during some hours. The collected water volume represents the air volume (large pores)
We now weigh the container filled with the moist substrate and we note the result.
Now we punt all the substrate on a tray and we put it in an oven at 105ºC during 24 hours in order to completely dry the substrate. We now weigh the dry substrate and we note the result.
The substrate weight loss is the weight of the water moistening it. The volume of this water is the container capacity.
We obtain the effective porosity by adding the air volume and the container capacity.
We now obtain the percentage values by dividing all values by the container volume and multiplying by 100.

Algunos autores propugnan el secado entre 50ºC y 60ºC en lugar de los 105ºC ya que a esta última temperatura existe el riesgo de descomposición de la materia orgánica y la evaporación de ciertos líquidos que no son agua.

Some authors prefer to dry the substrate at 50ºC - 60ºC instead of 105ºC as at the later temperature there is a risk for organic matter decomposition as well as evaporation of some liquids that are not water.

% Porosidad efectiva = 100 x Porosidad efectiva / Volumen contenedor
% Volumen de aire = 100 x Volumen aire / Volumen contenedor
% Capacidad cont. = 100 x Capacidad contenedor / Volumen contenedor

% Effective = 100 x Effective porosity / Container volume
% Air volume = 100 x Air volume / Container volume
% Container capacity = 100 x Container capacity / Container volume

Valores a esperar

El primer valor, el % porosidad efectiva debe estar comprendido entre el 70% y el 90% para la mayor parte de aplicaciones. O sea, que cuando compramos substrato estamos comprando aire.

El segundo valor, el % volumen de aire, debe estar normalmente alrededor del 10% para climas fríos y por encima del 20% para entornos con veranos calurosos ya que en estas condiciones la respiración de las raíces es más intensa y se precisa mayor aireación.

Values to be expected

The first value, the % effective porosity should be between 70% and 90% for most applications. This means that when we purchase substrate, we are buying air.

The second value, the % air volume, is normally around 10% for cold climates and should be well above 20% for countries with hot summers as in these conditions the respiration of the roots becomes more intense and more aeration is required.

Valores de algunos substratos conocidos. Estos valores son orientativos y no pueden constituir una norma.
Substrato	Porosidad efect. %	Volumen aire %
Turba sphagnum	90	15-25
Turba hypnum	70	10
Vermiculita	80	8
Perlita	70	30
Lana roca	90	20
Corteza pino	70	55
Turba S:Perlita (1:1)	93	20
Turba S:Vermiculita (1:1)	94	13

Values for some known substrates. These values are orientative and cannot be a standard.
Substrate	Porosity effect. %	Volume air %
Peat, sphagnum	90	15-25
Peat, hypnum	70	10
Vermiculite	80	8
Perlite	70	30
Rock wool	90	20
Pine bark	70	55
Peat, S:Perlite (1:1)	93	20
Peat, S:Vermiculite (1:1)	94	13

Arena hortícola. Distribución ideal del tamaño de las partículas
Categoría	Tamaño mm	Contenido %
Gravilla	<2	0
Arena muy gruesa	2-1	0-5
Arena gruesa	1-0,5	70-80 *
Arena media	0,5-0,25	70-80 *
Arena fina	0,25-0,1	0-20
Arena muy fina	0,1-0,05	0-2
Lodo y arcilla	<0,05	0
* Predominio de la media en conten. profundos y de la gruesa en contenedores poco profundos.
Fuente: Cabrera, Rutgers University

Horticole sand. Ideal distribution of particle sizes
Category	Size mm	Contents %
Gravel	<2	0
Very coarse sand	2-1	0-5
Coarse sand	1-0,5	70-80 *
Medium sand	0,5-0,25	70-80 *
Fine sand	0,25-0,1	0-20
Very fine sand	0,1-0,05	0-2
Silt & clay	<0,05	0
* Predominancy of medium in deep containers and of coarse in shallow containers
Source: Cabrera, Rutgers University

Nota sobre la arena:
No es fácil que cualquier arena cumpla las condiciones anteriores y además las siguientes. La arena usada en construcción suele no ser válida para usos hortícolas. En caso de dificultad es mejor pasarse a la perlita.

La arena deberá estar limpia (lavada y sin patógenos ni semillas), deberá ser estable químicamente (especialmente no a la caliza) y debe tener un pH que no altere nuestros propósitos de cultivo.

Remark about sand:
It is not easy for any sand to fulfill the above requirements and, besides, the following ones. Sand used in construction is not usually suitable for horticultural use. In case of difficulty it is better to shift to perlite.

Sand will be clean (washed and without pathogens and seeds), it should be chemically stable (specially not to limestone) and should have a pH not interfering our cultivation purposes.

Conclusiones:

Hemos mencionado la necesidad de partir de un substrato con una porosidad alta, especialmente en lo que se refiere al volumen de aire o poros grandes.

Las propiedades físicas de un substrato (porosidad, retención de agua, etc.) no son inmutables. Varían con el tamaño del contenedor y, especialmente, con el manejo que le demos al substrato.

En los países con veranos calurosos, así como en los cultivos en invernadero caliente, se hace necesario utilizar un substrato con un volumen doble de poros grandes, lo cual no he visto que se practique en España en los substratos a la venta a los que he podido acceder. Habrá que compensar el substrato comprado con un volumen considerable de perlita agrícola añadida.

Si el substrato retiene menos agua por causa del aumento de los poros grandes habrá que suplirlo con una mayor frecuencia de riegos.

Existen muchos tipos y calidades de turba; la que se encuentra más habitualmente en los comercios no es la más aireada por lo que conviene añadir una parte importante de perlita. Esta turba también se compacta con mucha facilidad por lo que puede ser aconsejable mezclarla con una parte de fibra de coco ya que este material tiene unas fibras algo más rígidas que ayudan a mantener la esponjosidad. Se puede experimentar con mezclas parecidas a las siguientes:

Turba:Fibra:Perlita -- 1:1:1 hasta 1:1:2

El substrato no debe sufrir compresiones elevadas en su almacenaje (grandes pilas de sacos).

En la plantación no hay que comprimir el substrato ¡Pulgares fuera!

La práctica de regar copiosamente y de golpe es perjudicial porque va compactando el substrato lo cual eleva el nivel de la tabla de agua.

Una capa de gravilla en el fondo puede ser contraproducente.

Las mezclas con tierra de jardín no se recomiendan porque ésta contiene un elevado número de partículas pequeñas (polvo) que compactarán el substrato rellenando los poros grandes. Además, en muchas ocasiones la tierra de jardín puede llevar esporas de hongos y semillas de hierbas.

El jardinero aficionado puede que quiera hacer algunas mediciones de porosidad con el fin de familiarizarse con el aspecto de un substrato de una porosidad determinada. Una vez familiarizado puede que no necesite realizar más mediciones porque ya apreciará la porosidad a simple vista. No está de más realizar alguna medición de vez en cuando para "refrescar" la memoria.

Lo dicho sobre conductividad hidráulica puede servir para comprender por qué una planta puede marchitarse un poco en las horas de máximo sol a pesar de haber suficiente agua en el substrato o suelo (y las raíces estando sanas) y que puede que no haga falta apresurarse a regar.

Suele ser mejor regar poco y a menudo que copiosamente y en plazos más largos.

Igualmente, todo lo leído facilita la comprensión de por qué es tan "difícil" aprender a regar correctamente y por qué hay tantos fracasos atribuibles a los riegos.

Conclusions:

We have mentioned the necessity of departing from a substrate with a high porosity, specially concerning air volume or large pores.

The physical properties of a substrate (porosity, water holding capacity, etc.) are not immutable. They vary with the size of the container and, specially, with the substrate management.

In countries with hot summers, also in warm greenhouse cultivation, it becomes necessary to use a substrate with a number of large pores twice as much, something that I have not seen being implemented in Spain with the commercial substrates I have been able to purchase. We will have to compensate the purchased substrate with a considerable volume of agricultural perlite.

If the substrate holds less water because of having increased the amount of large pores we will have to compensate this with more frequent waterings.

There are many types and qualities of peat. The most frequently found type is not the one with the top aeration so we will have to add a quantity of perlite. This peat also becomes compacted very easily so we may consider mixing it with coir (coconut fiber) as this material consists of somehow more rigid fibers helping to maintain porosity. We may experiment with mixes similar to the following:

Peat:Fiber:Perlite -- 1:1:1 to 1:1:2

The substrate should not be compressed during storage (high piles of substrate bags).

When planting, we should not compress the substrate. Thumbs out!

The common practice of watering abundantly throwing all water at once is harmful as it compacts the substrate, something that raises the perched water table.

A layer of grit at the bottom of the container may be harmful.

The mixes with garden soil are not recommended as these contain a high number of very fine particles (dust) that will compact the substrate filling the large pores. Besides, garden soil may carry spores or weed seeds.

The hobby gardener may wish to make several measurements in order to become familiar with the aspect of a substrate of a given porosity. Once familiar he may not need to make more measurements as he will feel the porosity. A measurement from time to time, however, will help to "refresh" his memory.

What was said about hydraulic conductivity may help to understand why a plant may wilt a little during the highest sun hours despite having enough water on the substrate or soil (and the roots being healthy) and that it may not be necessary that we hurry to water it again.

It is better to water slowly and in small quantities than abundantly and in more spaced occasions. A sip at a time.

All the content above will ease the understanding of why it is so "difficult" to water adequately and why there are so many failures due to poor water management.

Julio Guri
9 MAR 2002