Nei pori chiusi l'aria è imprigionata nel materiale solido e, di conseguenza, non ha influenza sulle proprietà idrologiche. Tra i costituenti minerali dei substrati la perlite, ad esempio, possiede una notevole porosità chiusa mentre il tufo possiede quasi esclusivamente porosità interna aperta.

La porosità effettiva è perciò costituita dalla porosità totale meno la porosità occlusa e varia in funzione dei materiali. I substrati di coltivazione devono possedere una porosità molto più elevata rispetto a quella di un terreno agrario ideale (cfr. Tabella 1), tuttavia i pareri in merito sono molteplici, spaziando in un range di raccomandazioni che va dal 60% al 95%.

Nella Tabella 2 vengono riportati, a titolo di esempio, i valori di porosità totale riscontrati in torba di sfagno, il principale costituente dei substrati di coltivazione.

Tabella 1. Confronto della ripartizione ideale tra fase solida, liquida e gassosa (% volume) in terreni e substrati, modificato da Pardossi e Bibbiani (2004).

Perché scambi gassosi, conduttività idraulica e capacità di ritenzione idrica siano adeguati, è necessaria una equilibrata distribuzione di macropori e micropori in funzione anche dell'altezza dei contenitori utilizzati.

In serra, con le frequenti irrigazioni, molta della porosità viene occupata dall'acqua.

Questo riduce la diffusione dei gas e può condurre a insufficiente aerazione, per questo motivo la capacità per l'aria è una caratteristica di rilevanza particolare, poiché l'apporto idrico può essere più facilmente modulato attraverso la frequenza degli adacquamenti.

Un'importante caratteristica della porosità di un substrato posto in contenitore è legata alla sua stabilità nel tempo. Variazioni di porosità totale e della ripartizione, nel corso della coltivazione, sono dovuti a numerosi fattori: la crescita delle radici che, penetrando nel substrato, riducono la dimensione dei pori occupandoli; la decomposizione della sostanza organica in materiali non perfettamente stabilizzati, che induce fenomeni di restringimento e riduzione granulometrica; la riduzione di dimensione delle particelle, per frantumazione di materiali fragili come la perlite; la migrazione nel contenitore delle particelle più fini verso il basso in seguito all'irrigazione.

Di questi fenomeni è necessario tenere conto, soprattutto nel caso di colture che si protraggono per lunghi periodi nel medesimo contenitore, utilizzando miscele e materiali che privilegino la porosità per l'aria.

Densità apparente e reale

La densità apparente, o massa volumica apparente, di un substrato è il peso secco dell'unità di volume occupato dal substrato stesso e viene espressa come g cm^-3 o kg m^-3.

Essa dipende: dalle densità dei singoli componenti, dalla relativa distribuzione spaziale, condizionata dalla forma e dalle dimensioni delle particelle; dalla suscettibilità alla compressione delle particelle, che è pressoché nulla nelle componenti minerali come la sabbia, e variabile nei materiali organici (vedi ad esempio le particelle spugnose di torba rispetto a quelle rigide di cortecce); dalle modalità di riempimento dei contenitori.

Per queste ragioni e per il fatto che il volume apparente varia per l'influenza del compattamento e della tensione matriciale, la determinazione analitica della densità apparente dei substrati deve essere effettuata dopo aver sottoposto i campioni a una preparazione preventiva, consistente nella loro saturazione idrica e successiva imposizione di una tensione di suzione pari a 1 kPa (o pF 1).

La densità apparente è inversamente proporzionale alla porosità totale: al crescere dell'una si ha una diminuzione dell'altra, come si può osservare nella figura 3 dove combinazioni diverse di torba e materiali minerali con densità apparenti tra 0,09-1,5 g cm^-3 hanno fornito una buona correlazione negativa tra i due parametri.

Le differenze di densità quindi fanno sì che miscele a base organica, anche inumidite, abbiano densità apparenti molto inferiori rispetto a quelle a base minerale, che le fanno di conseguenza preferire per la maggiore "maneggevolezza".

La "leggerezza" del mezzo di coltivazione, accanto agli indubbi vantaggi connessi alla minore fatica negli spostamenti e nelle manipolazioni e ai costi inferiori di trasporto delle piante, ha tuttavia aspetti negativi riguardanti la maggiore instabilità dei contenitori, specie quando vengono coltivate piante a ciclo lungo e di taglia elevata.

La densità reale o massa volumica reale è il rapporto tra il peso (massa) del materiale essiccato e il volume occupato dallo stesso, idealmente compresso così che non esistano spazi vuoti. Dal punto di vista pratico non ha alcun significato ma il dato viene utilizzato per calcolare la porosità totale. I materiali inorganici hanno una densità reale media di 2,65 g cm^-3 (2,3-3,0) mentre quella dei materiali organici oscilla attorno a 1,65 g cm^-3.