На проницаемость почв влияет ряд факторов: размер частиц, наличие примесей в воде, коэффициент пустотности , степень насыщения и адсорбированная вода, а также захваченный воздух и органические вещества.
Аэрация почвы поддерживает уровень кислорода в корневой зоне растений , необходимый для микробного и корневого дыхания, и важный для роста растений . Кроме того, уровень кислорода регулирует температуру почвы и играет роль в некоторых химических процессах, которые поддерживают окисление таких элементов, как Mn 2+ и Fe 2+ , которые могут быть токсичными. [1]
Существует большая изменчивость в составе почвенного воздуха, поскольку растения потребляют газы, а микробные процессы выделяют другие. Почвенный воздух относительно влажный по сравнению с атмосферным воздухом, и концентрации CO 2 в нем, как правило, выше, в то время как O 2 обычно немного ниже. Уровни O 2 выше в хорошо аэрируемых почвах, которые также имеют более высокие уровни CH 4 и N 2 O , чем атмосферный воздух. [1]
Аллен Хазен изучил, что коэффициент проницаемости (k) почвы прямо пропорционален квадрату размера частиц (D). Таким образом, проницаемость крупнозернистой почвы очень велика по сравнению с мелкозернистой почвой. Проницаемость крупнозернистого песка может быть более чем в миллион раз больше, чем у глины.
Присутствие в почве мелких частиц может снизить ее проницаемость за счет постепенного засорения ее пор.
Коэффициент проницаемости изменяется в зависимости от коэффициента пустотности как e /sup>/(1+e). Для данного грунта, чем больше коэффициент пустотности, тем выше значение коэффициента проницаемости. Здесь 'e' - коэффициент пустотности.
На основе других концепций было установлено, что проницаемость почвы изменяется как e 2 или e 3 /(1+e). Какой бы ни была точная зависимость, все почвы имеют график зависимости e от log k в виде прямой линии. [2]
Если почва не полностью насыщена, она содержит воздушные карманы. Проницаемость снижается из-за присутствия воздуха, который блокирует прохождение воды. [3] Следовательно, проницаемость частично насыщенной почвы значительно меньше, чем полностью насыщенной почвы. Фактически, закон Дарси не является строго применимым к таким почвам.
Мелкозернистые почвы имеют слой адсорбированной воды, прочно прикрепленный к их поверхности. Этот адсорбированный слой не может свободно перемещаться под действием силы тяжести. Он создает препятствие для потока воды в порах и, следовательно, снижает проницаемость почв. Согласно Касагранде , его можно принять за коэффициент пустотности, занятый поглощенной водой, а проницаемость можно грубо предположить пропорциональной квадрату чистого коэффициента пустотности (e - 0,1) [4]
Воздух, захваченный в почве, и органические вещества блокируют прохождение воды через почву, поэтому проницаемость значительно снижается. При испытаниях на проницаемость образец используемой почвы должен быть полностью насыщен, чтобы избежать ошибок. [5]