Varios factores afectan la permeabilidad de los suelos , desde el tamaño de las partículas, las impurezas en el agua, la relación de huecos , el grado de saturación y el agua adsorbida , hasta el aire atrapado y el material orgánico.
La aireación del suelo mantiene los niveles de oxígeno en la zona de las raíces de las plantas , necesario para la respiración microbiana y radicular, e importante para el crecimiento de las plantas . Además, los niveles de oxígeno regulan las temperaturas del suelo y desempeñan un papel en algunos procesos químicos que favorecen la oxidación de elementos como Mn 2+ y Fe 2+ que pueden ser tóxicos. [1]
Existe una gran variabilidad en la composición del aire del suelo, ya que las plantas consumen gases y los procesos microbianos liberan otros. El aire del suelo es relativamente húmedo en comparación con el aire atmosférico, y las concentraciones de CO2 tienden a ser más altas, mientras que las de O2 suelen ser bastante más bajas. Los niveles de O2 son más altos en suelos bien aireados, que también tienen niveles más altos de CH4 y N2O que el aire atmosférico. [1]
Allen Hazen estudió que el coeficiente de permeabilidad (k) de un suelo es directamente proporcional al cuadrado del tamaño de partícula (D). Por lo tanto, la permeabilidad de un suelo de grano grueso es muy grande en comparación con la de un suelo de grano fino. La permeabilidad de la arena gruesa puede ser más de un millón de veces mayor que la de la arcilla.
La presencia de impurezas de partículas finas en un suelo puede disminuir su permeabilidad mediante la obstrucción progresiva de su porosidad.
El coeficiente de permeabilidad varía con la relación de huecos como e /sup>/(1+e). Para un suelo dado, cuanto mayor sea la relación de huecos, mayor será el valor del coeficiente de permeabilidad. Aquí 'e' es la relación de huecos.
Con base en otros conceptos se ha establecido que la permeabilidad de un suelo varía como e2 o e3 /(1+e). Cualquiera que sea la relación exacta, todos los suelos tienen una gráfica de e versus log k como una línea recta. [ 2]
Si el suelo no está completamente saturado, contiene bolsas de aire. La permeabilidad se reduce debido a la presencia de aire, lo que provoca un bloqueo del paso del agua. [3] En consecuencia, la permeabilidad de un suelo parcialmente saturado es considerablemente menor que la de un suelo completamente saturado. De hecho, la Ley de Darcy no es estrictamente aplicable a este tipo de suelos.
Los suelos de grano fino tienen una capa de agua adsorbida fuertemente adherida a su superficie. Esta capa adsorbida no puede moverse libremente por la gravedad, lo que provoca una obstrucción al flujo de agua en los poros y, por lo tanto, reduce la permeabilidad de los suelos. Según Casagrande , se puede tomar como la relación de huecos ocupados por el agua absorbida y se puede suponer aproximadamente que la permeabilidad es proporcional al cuadrado de la relación de huecos netos de (e - 0,1) [4]
El aire atrapado en el suelo y la materia orgánica bloquean el paso del agua a través del mismo, por lo que la permeabilidad disminuye considerablemente. En los ensayos de permeabilidad, la muestra de suelo utilizada debe estar completamente saturada para evitar errores. [5]