मिट्टी की नमी का तनाव (Soil moisture tension) उस दृढ़ता (tenacity) का एक उपाय है जिसके साथ पानी मिट्टी में रहता है और प्रति इकाई क्षेत्र (unit area) बल दिखाता है जिसे मिट्टी से पानी निकालने (remove water) के लिए लगाया जाना चाहिए। दृढ़ता को मिट्टी में पानी की संभावित ऊर्जा (potential energy) के संदर्भ में मापा जाता है, जिसे आमतौर पर मुक्त पानी (free water) के संबंध में मापा जाता है। यह आमतौर पर वायुमंडल (atmospheres) में व्यक्त किया जाता है, जो समुद्र तल (sea level) पर औसत वायु दबाव (average air pressure) है। पानी के सेमी (cm of water) या पारे के सेमी या मिमी (cm or mm of mercury) जैसी अन्य दबाव इकाइयों (pressure units) का भी अक्सर उपयोग किया जाता है (1 वायुमंडल = पानी का 1036 सेमी या पारे का 76.39 सेमी)। इसे कभी-कभी बार (bars) में भी व्यक्त किया जाता है (1 बार = 106 डायन / सेमी2 = पानी के स्तंभ का 1023 सेमी)।
1 मिलीबार (millibar) = 1/1000 बार (bar)
मिट्टी की नमी का तनाव (Soil moisture tension) छोटे आयामों (smaller dimensions) में सतही तनाव (केशिका - capillarity) द्वारा और उच्च आयामों (higher dimensions) में आसंजन (adhesion) द्वारा लाया जाता है। बकिंघम (Buckingham - 1907) ने उस ऊर्जा को परिभाषित करने के लिए 'केशिका क्षमता' (capillary potential) की अवधारणा (concept) पेश की जिसके साथ पानी मिट्टी द्वारा धारण किया जाता है। हालाँकि, यह शब्द पूरी नमी सीमा (entire moisture range) पर लागू नहीं होता है। गीली मिट्टी (wet soil) में, जब तक पानी का एक सतत स्तंभ (continuous column of water) है, इसे 'हाइड्रोस्टैटिक क्षमता' (hydrostatic potential) कहा जा सकता है, मध्यवर्ती सीमा (intermediate range) में 'केशिका क्षमता' (capillary potential) शब्द उपयुक्त है। शुष्क सीमा (dry range) में 'हाइग्रोस्कोपिक क्षमता' (hygroscopic potential) शब्द उपयुक्त होगा। हालांकि, 'मिट्टी की नमी क्षमता' (soil moisture potential), 'मिट्टी की नमी चूषण' (soil moisture suction) और 'मिट्टी की नमी तनाव' (soil moisture tension) शब्द अक्सर नमी की पूरी श्रृंखला (entire range of moisture) को कवर करने के लिए समानार्थक रूप से (synonymously) उपयोग किए जाते हैं (खोंके, 1968)।
मिट्टी का pF (pF of soils):स्कोफील्ड (Scholfield - 1935) ने मिट्टी की नमी के तनाव (soil moisture tension) के लघुगणक (logarithm) के उपयोग का सुझाव दिया और इस लघुगणक का प्रतीक pF दिया जो एक मुक्त-ऊर्जा अंतर (free-energy difference) की घातीय अभिव्यक्ति (exponential expression) है (मुक्त-जल स्तर के ऊपर एक जल स्तंभ (water column) की ऊंचाई के आधार पर सेमी में)। pF फ़ंक्शन, अम्लता-क्षारीयता पैमाने (acidity-alkalinity scale) pH के अनुरूप, पानी के सेमी में व्यक्त मिट्टी की नमी के नकारात्मक दबाव (negative pressure) के संख्यात्मक मान (numerical value) के आधार 10 के लघुगणक के रूप में परिभाषित किया गया है।
\( pF = \log_{10} h \)
जिसमें:
\( h = \) पानी के सेमी (cm of water) में मिट्टी की नमी का तनाव (soil moisture tension)
यदि आसमाटिक तनाव (osmotic tension) नगण्य (negligible) है, यानी कम नमक एकाग्रता (low salt concentration) पर, मिट्टी की नमी का pF पानी के सेमी में व्यक्त केशिका तनाव (capillary tension) के लघुगणक (logarithm) के लगभग बराबर हो सकता है।
मिट्टी की नमी का तनाव (Soil moisture tension) न तो मिट्टी की नमी की मात्रा (moisture content) का संकेत है और न ही किसी विशेष तनाव पर पौधों के उपयोग के लिए उपलब्ध पानी (water available for plant use) की मात्रा का। ये मिट्टी की बनावट (texture), संरचना (structure) और अन्य विशेषताओं (characteristics) पर निर्भर हैं और प्रत्येक मिट्टी के लिए अलग से निर्धारित (determined separately) किया जाना चाहिए। आम तौर पर रेतीली मिट्टी (sandy soils) कम तनाव (low tension) पर लगभग पूरी तरह से निकल जाती है, लेकिन महीन बनावट वाली मिट्टी (fine textured clays) अभी भी इतनी उच्च तनाव (high tensions) पर नमी की एक बड़ी मात्रा रखती है कि मिट्टी में उगने वाले पौधे मुरझा (wilt) सकते हैं। नमी निष्कर्षण वक्र (Moisture extraction curves), जिसे नमी विशेषता वक्र (moisture characteristic curves) भी कहा जाता है, जो नमी की मात्रा (moisture content) बनाम नमी तनाव (moisture tension) के भूखंड (plots) हैं, नमी की मात्रा दिखाते हैं जो एक दी गई मिट्टी विभिन्न तनावों पर रखती है। विभिन्न तनावों पर मिट्टी द्वारा रखे गए पानी की मात्रा का ज्ञान आवश्यक है, ताकि पौधों के लिए उपलब्ध पानी की मात्रा (amount of water that is available to plants), छिद्र (percolation) शुरू होने से पहले मिट्टी द्वारा लिया जा सकने वाला पानी और सिंचाई के लिए उपयोग किए जाने वाले पानी की मात्रा को समझा जा सके।
पूर्ववर्ती पैराग्राफ (preceding paragraphs) में चर्चा के अनुसार मृदा-नमी तनाव (Soil-moisture tension) शुद्ध पानी (pure water) पर आधारित है। मिट्टी के पानी में लवण (Salts) उस बल को बढ़ाते हैं जिसे पानी निकालने के लिए लगाया जाना चाहिए और इस प्रकार पौधों को उपलब्ध पानी (water available to plants) की मात्रा को प्रभावित करता है। लवण के कारण तनाव (tension) में वृद्धि आसमाटिक दबाव (osmotic pressure) से होती है। यदि एकाग्रता (concentration) में भिन्न दो समाधानों को विघटित पदार्थ (dissolved substance) के लिए अभेद्य (impermeable) झिल्ली (membrane) द्वारा अलग किया जाता है, जैसे कि पौधे की जड़ (plant root) में कोशिका झिल्ली (cell membrane), तो पानी कम सांद्रता वाले समाधान से उच्च सांद्रता (higher concentration) वाले समाधान में चला जाता है। जिस बल के साथ पानी ऐसी झिल्ली में जाता है उसे आसमाटिक दबाव (osmotic pressure) कहा जाता है और इसे वायुमंडल (atmospheres) में मापा जाता है।
पौधों की वृद्धि (Plant growth) मिट्टी की नमी के तनाव (soil moisture stress) का एक कार्य (function) है जो मिट्टी की नमी के तनाव (soil moisture tension) और मिट्टी के घोल (soil solution) के आसमाटिक दबाव (osmotic pressure) का योग है। कई सिंचित मिट्टी (irrigated soils) में, मिट्टी के घोल में लवण की काफी मात्रा (appreciable amount of salts) होती है। मिट्टी के घोल द्वारा विकसित आसमाटिक दबाव (osmotic pressure) पौधों द्वारा पानी के ग्रहण (uptake of water) को रोकता है। एक मिट्टी में उगने वाले पौधे जिसमें मिट्टी-नमी तनाव, कहते हैं, 1 वायुमंडल है, जाहिरा तौर पर (apparently) अच्छी वृद्धि (good growth) के लिए पर्याप्त नमी निकाल सकते हैं। लेकिन अगर मिट्टी के घोल का आसमाटिक दबाव, मान लें, 10 वायुमंडल है, तो कुल तनाव 11 वायुमंडल है और पौधे अच्छे विकास के लिए पर्याप्त पानी नहीं निकाल सकते हैं। इस प्रकार, काफी लवण वाली मिट्टी (soils having appreciable salts) में सफल फसल उत्पादन (successful crop production) के लिए, मिट्टी के घोल के आसमाटिक दबाव को नियंत्रित लीचिंग (controlled leaching) द्वारा यथासंभव कम रखा जाना चाहिए और जड़ क्षेत्र (root zone) में मिट्टी की नमी के तनाव को एक सीमा (range) में बनाए रखा जाता है जो फसल को पर्याप्त नमी (adequate moisture) प्रदान करेगा।
मिट्टी की नमी हमेशा दबाव ग्रेडिएंट (pressure gradients) और वाष्प दबाव के अंतर (vapour pressure differences) के अधीन (subjected) होती है जो इसे स्थानांतरित करने का कारण बनती है। इस प्रकार, किसी भी दबाव (pressure) में मिट्टी की नमी को स्थिर (constant) नहीं कहा जा सकता है। हालांकि, प्रयोगात्मक रूप से (experimentally) यह पाया गया है कि नीचे वर्णित कुछ नमी सामग्री (moisture contents) कृषि में विशेष महत्व (particular significance) रखती हैं और इन्हें अक्सर मिट्टी की नमी 'स्थिरांक' (constants) कहा जाता है।
संतृप्ति क्षमता (Saturation capacity):जब मिट्टी के सभी छिद्र (pores) पानी से भर जाते हैं, तो मिट्टी अधिकतम जल धारण क्षमता (maximum water holding capacity) की संतृप्ति क्षमता (saturation capacity) के तहत कही जाती है। संतृप्ति क्षमता (saturation capacity) पर पानी का तनाव लगभग शून्य (zero) होता है और यह मुक्त जल सतह (free water surface) के बराबर होता है।
क्षेत्र क्षमता (Field capacity):मिट्टी की क्षेत्र क्षमता (field capacity) गुरुत्वाकर्षण जल (gravitational water) की निकासी बहुत धीमी होने और नमी की मात्रा (moisture content) अपेक्षाकृत स्थिर (relatively stable) होने के बाद नमी की मात्रा है। यह स्थिति (situation) आमतौर पर बारिश या सिंचाई (rain or irrigation) से मिट्टी के पूरी तरह से भीगने के एक से तीन दिन बाद मौजूद होती है। क्षेत्र क्षमता (field capacity), क्षेत्र-वहन क्षमता (field-carrying capacity), सामान्य नमी क्षमता (normal moisture capacity) और केशिका क्षमता (capillary capacity) शब्द अक्सर समानार्थक रूप से (synonymously) उपयोग किए जाते हैं। क्षेत्र क्षमता पर, बड़े मिट्टी के छिद्र (large soil pores) हवा से भरे होते हैं, सूक्ष्म छिद्र (micro pores) पानी से भरे होते हैं और आगे की जल निकासी (drainage) धीमी होती है। क्षेत्र क्षमता मिट्टी की नमी और पौधों के संबंधों में उपलब्ध नमी सीमा (available moisture range) की ऊपरी सीमा (upper limit) है। क्षेत्र क्षमता पर मिट्टी की नमी का तनाव (soil moisture tension) एक मिट्टी से दूसरी मिट्टी में भिन्न होता है, लेकिन यह आमतौर पर 1/10 से 1/3 वायुमंडल (atmospheres) तक होता है।
दायर क्षमता (Filed capacity) लगभग 2 से 5 वर्ग मीटर के क्षेत्र में मिट्टी की सतह पर पानी को रोककर (ponding) और सतह के वाष्पीकरण (surface evaporation) को रोककर एक से तीन दिनों तक पानी निकालने की अनुमति देकर निर्धारित (determined) की जाती है। जमीन की सतह पर पॉलीथीन शीट (polythene sheet) या मोटी पुआल गीली घास (thick straw mulch) फैलाकर वाष्पीकरण को रोका जा सकता है। मिट्टी के अच्छी तरह से भीगने के एक से तीन दिन बाद, पूरे गीले क्षेत्र (wetted zone) में समान अंतराल (uniform intervals) पर मिट्टी की विभिन्न गहराई (different soil depths) से बरमा (auger) के साथ मिट्टी के नमूने एकत्र किए जाते हैं। नमी की मात्रा (moisture content) गुरुत्वाकर्षण विधि (gravimetric method) द्वारा निर्धारित की जाती है।
नमी के बराबर (Moisture equivalent):नमी के बराबर (Moisture equivalent) को पानी की उस मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसे प्रारंभिक संतृप्त मिट्टी (initially saturated soil) सामग्री के एक नमूने द्वारा एक निश्चित अवधि के लिए, आमतौर पर आधे घंटे के लिए गुरुत्वाकर्षण (gravity) के 1000 गुना केन्द्रापसारक बल (centrifugal force) के अधीन (subjected) होने के बाद बनाए रखा जाता है। नमी के बराबर (moisture equivalent) निर्धारित करने के लिए, मिट्टी के एक छोटे से नमूने को गुरुत्वाकर्षण के 1000 गुना केन्द्रापसारक बल (centrifugal force) के साथ एक सेंट्रीफ्यूज (centrifuge) में घुमाया (whirled) जाता है। नमूने में शेष नमी (moisture remaining) निर्धारित की जाती है। यह नमी की मात्रा (moisture content) जब शुष्क आधार (over dry basis) पर नमी प्रतिशत के रूप में व्यक्त की जाती है, तो नमी के बराबर का मूल्य देती है। मध्यम बनावट (medium textured) वाली मिट्टी में, क्षेत्र क्षमता (field capacity) और नमी के बराबर (moisture equivalent) के मूल्य लगभग बराबर (nearly equal) होते हैं। रेतीली मिट्टी (sandy soils) में, क्षेत्र क्षमता नमी के बराबर (moisture equivalent) से अधिक हो जाती है। बहुत चिकनी मिट्टी (clayey soils) में, क्षेत्र क्षमता आमतौर पर नमी के बराबर से कम (lower) होती है।
स्थायी म्लानि प्रतिशत (Permanent wilting percentage):स्थायी म्लानि प्रतिशत (permanent wilting percentage), जिसे स्थायी म्लानि बिंदु (permanent wilting point) या म्लानि गुणांक (wilting co-efficient) के रूप में भी जाना जाता है, मिट्टी की नमी सामग्री (soil moisture content) है जिस पर पौधे वाष्पोत्सर्जन आवश्यकताओं (transpiration requirements) को पूरा करने के लिए पर्याप्त नमी (enough moisture) प्राप्त नहीं कर सकते हैं; और तब तक मुरझाए (wilted) रहते हैं जब तक कि मिट्टी में पानी न मिला दिया जाए। स्थायी विल्टिंग बिंदु (permanent wilting point) पर मिट्टी के कणों के चारों ओर पानी की फिल्में (films of water) इतनी कसकर (tightly) रखी जाती हैं कि मिट्टी के संपर्क (contact) में जड़ें पौधों की पत्तियों (plant leaves) के विल्टिंग को रोकने के लिए पर्याप्त तीव्र दर (rapid rate) से पानी नहीं निकाल सकती हैं। यह एक मिट्टी की विशेषता (soil characteristic) है, क्योंकि सभी पौधे जिनकी जड़ प्रणालियां (root systems) पूरी तरह से मिट्टी में प्रवेश करती हैं, आर्द्र वातावरण (humid atmosphere) में किसी विशेष मिट्टी में उगने पर लगभग उसी मिट्टी की नमी सामग्री (soil moisture content) पर मुरझा जाएंगे।
स्थायी विल्टिंग बिंदु (permanent wilting point) पर मिट्टी की नमी का तनाव (moisture tension) 7 से 32 वायुमंडल (atmospheres) तक होता है, जो मिट्टी की बनावट (soil texture), पौधों के प्रकार (kind) और स्थिति (condition), मिट्टी के घोल (soil solution) में घुलनशील लवणों (soluble salts) की मात्रा और कुछ हद तक जलवायु वातावरण (climatic environment) पर निर्भर करता है। चूँकि यह बिंदु (point) तब पहुँचा जाता है जब तनाव में परिवर्तन नमी की मात्रा (moisture content) में थोड़ा परिवर्तन (little change) पैदा करता है, स्थायी विल्टिंग बिंदु (permanent wilting point) के रूप में लिए गए तनाव की परवाह किए बिना नमी प्रतिशत (moisture percentage) में बहुत कम अंतर (little difference) होता है। इसलिए, 15 वायुमंडल (atmospheres) इस बिंदु के लिए आमतौर पर उपयोग किया जाने वाला दबाव (pressure) है।
विल्टिंग रेंज (wilting range) मिट्टी-नमी सामग्री (soil-moisture content) में वह सीमा है जिसके माध्यम से पौधे सबसे पुरानी पत्तियों के विल्टिंग (wilting of the oldest leaves) से सभी पत्तियों के पूर्ण विल्टिंग (complete wilting) तक, स्थायी (permanent) या अपरिवर्तनीय विल्टिंग (irreversible wilting) के प्रगतिशील डिग्री (progressive degrees) से गुजरते हैं। स्थायी विल्टिंग बिंदु (permanent wilting point) पर, जो इस सीमा के शीर्ष (top) पर है, पौधों का विकास (plant growth) बंद हो जाता है। वृद्धि (growth) रुकने के बाद पौधों द्वारा मिट्टी से थोड़ी मात्रा में पानी (Small amounts of water) निकाला जा सकता है, लेकिन जाहिर है (apparently) पानी केवल धीरे-धीरे अवशोषित (absorbed) होता है और जब तक अधिक पानी उपलब्ध (available) न हो तब तक जीवन को बनाए रखने (maintain life) के लिए पर्याप्त (enough) होता है। नमी की मात्रा (moisture content) जिस पर विल्टिंग (wilting) पूर्ण (complete) हो जाती है और पौधे मर जाते हैं, परम विल्टिंग (ultimate wilting) कहलाती है। यद्यपि दो बिंदुओं (two points) के बीच मिट्टी में पानी की मात्रा (amount of water) में अंतर (difference) छोटा हो सकता है, लेकिन तनाव (tension) में बड़ा अंतर हो सकता है। परम विल्टिंग बिंदु (ultimate wilting point) पर मिट्टी-नमी तनाव (soil-moisture tension) 60 वायुमंडल (atmospheres) तक अधिक हो सकता है।
स्थायी म्लानि प्रतिशत (permanent wilting percentage) निर्धारित करने की सबसे आम विधि (common method) कंटेनरों में संकेतक पौधों (indicator plants) को विकसित करना है, आमतौर पर छोटे डिब्बे में, लगभग 600 ग्राम मिट्टी (600 grams of soil) होती है। सूरजमुखी के पौधे (Sunflower plant) का उपयोग आमतौर पर संकेतक पौधे (indicator plant) के रूप में किया जाता है। पौधों को मुरझाने (wilt) की अनुमति दी जाती है और फिर उन्हें स्थायी विल्टिंग (permanent wilting) के लिए परीक्षण (test) करने के लिए लगभग संतृप्त वातावरण (saturated atmosphere) वाले कक्ष (chamber) में रखा जाता है। कंटेनर में अवशिष्ट मिट्टी की नमी की मात्रा (residual soil moisture content) की गणना (calculated) की जाती है जो स्थायी विल्टिंग प्रतिशत (permanent wilting percentage) है। 15 वायुमंडल तनाव (15 atmosphere tension) पर नमी की मात्रा (moisture content) का निर्धारण (determination) जो कि स्थायी विल्टिंग बिंदु (permanent wilting point) का आमतौर पर माना जाने वाला मूल्य है, दबाव झिल्ली उपकरण (pressure membrane apparatus - रिचर्ड, 1947) द्वारा किया जा सकता है।
उपलब्ध पानी (Available water):क्षेत्र क्षमता (field capacity) और स्थायी विल्टिंग बिंदु (permanent wilting point) के बीच मिट्टी की नमी को आसानी से उपलब्ध नमी (readily available moisture) के रूप में जाना जाता है। यह पौधों के उपयोग (plant use) के लिए उपलब्ध नमी (moisture available) है। सामान्य तौर पर, महीन बनावट (fine-textured) वाली मिट्टी में मोटे बनावट (coarse textured) वाली मिट्टी की तुलना में क्षेत्र क्षमता और स्थायी विल्टिंग बिंदु के बीच पानी की एक विस्तृत श्रृंखला (wide range) होती है। इसके विपरीत, गैर-केशिका छिद्र स्थान (non-capillary pore space) के बड़े अनुपात (larger proportion) के साथ रेतीली मिट्टी (sandy soils) बड़े छिद्रों की प्रबलता (predominance) के कारण क्षमता की एक संकीर्ण सीमा (narrow range of potential) के भीतर अपना अधिकांश पानी (most of their water) छोड़ती है। विशिष्ट रेतीले दोमट (sandy loam) और गाद दोमट (silt loam) मिट्टी के बीच मिट्टी के पानी (soil water) के तीन प्रकारों और उपलब्ध पानी (available water) में अंतर (difference) को दर्शाता है। नीचे दी गई तालिका विभिन्न मिट्टी पाठ्य समूहों (soil textural groups) की उपलब्ध जल धारण क्षमता (available water holding capacities) की सीमा (range) प्रस्तुत करती है। सिंचाई प्रणाली डिजाइन (irrigation system design) के लिए, उगाई जाने वाली फसल के एक परिपक्व पौधे की जड़ प्रणाली (root system of a mature plant) के आधार पर मिट्टी की गहराई के लिए कुल उपलब्ध पानी (total available water) की गणना की जाती है।
| मिट्टी का प्रकार (Soil type) | सूखी मिट्टी के वजन के आधार पर नमी का प्रतिशत (Per cent moisture, based on dry weight of soil) | मिट्टी की गहराई प्रति उपलब्ध पानी (Depth of available water per unit of soil) (cm per meter depth of soil) |
|
|---|---|---|---|
| क्षेत्र क्षमता (Field capacity) | स्थायी म्लानि प्रतिशत (Permanent wilting percentage) | ||
| महीन रेत (Fine sand) | 3-5 | 1-3 | 2-4 |
| रेतीली दोमट (Sandy loam) | 5-15 | 3-8 | 4-11 |
| गाद दोमट (Silt loam) | 12-18 | 6-10 | 6-13 |
| चिकनी दोमट (Clay loam) | 15-30 | 7-16 | 10-18 |
| मिट्टी (Clay) | 25-40 | 12-20 | 16-30 |
मिट्टी के भीतर पानी की गति न केवल घुसपैठ की दर (rate of infiltration) को नियंत्रित (controls) करती है, बल्कि पौधों की जड़ों (plant roots) तक नमी की आपूर्ति की दर (rate of supply of moisture) और झरनों और धाराओं (springs and streams) तक भूमिगत प्रवाह की दर (rate of underground flow) और भूजल के पुनर्भरण (recharge of ground water) को भी नियंत्रित करती है। तरल चरण (liquid phase) में पानी गुरुत्वाकर्षण (gravity) के प्रभाव (influence) में पानी से भरे छिद्र स्थान (water filled pore space) से बहता है। मिट्टी के कणों के आसपास की फिल्मों में (असंतृप्त परिस्थितियों में - under unsaturated conditions), यह सतही तनाव बलों (surface tension forces) के प्रभाव में चलता है। पानी कम वाष्प दबाव के ग्रेडिएंट (gradients of decreasing vapour pressure) के साथ हवा से भरे छिद्र स्थानों (air-filled pore spaces) के माध्यम से वाष्प (vapour) के रूप में भी फैलता है (diffuses)। सभी मामलों में, आंदोलन (movement) घटती जल क्षमता के ग्रेडिएंट (gradients of decreasing water potential) के साथ होता है।
मिट्टी की सतह (soil surface) से मिट्टी में और उसके माध्यम से सिंचाई के पानी (irrigation water) की आवाजाही (movement) को पानी का सेवन (water intake) कहा जाता है। यह घुसपैठ (infiltration) और रिसाव (percolation) सहित कई कारकों (several factors) की अभिव्यक्ति (expression) है।
टपकना (Percolation):गुरुत्वाकर्षण (gravity) के बल की प्रतिक्रिया (response) में संतृप्त (saturated) या लगभग संतृप्त मिट्टी (nearly saturated soil) के माध्यम से पानी के नीचे की ओर गति (downward movement) को टपकना (Percolation) कहा जाता है। रिसाव (Percolation) तब होता है जब पानी दबाव (pressure) में होता है या जब तनाव (tension) ½ वायुमंडल से छोटा (smaller) होता है। रिसाव दर (Percolation rate) संतृप्त या निकट संतृप्त स्थितियों (saturated or near saturated conditions) के गुणात्मक प्रावधान (qualitative provision) के साथ घुसपैठ दर (infiltration rate) का पर्याय (synonymous) है।
अंतर्वाह (Interflow):इंटरफ्लो (Interflow) कम पारगम्य परत (less pervious layer) के ऊपर अपेक्षाकृत पारगम्य मिट्टी (relatively pervious soil) में पानी का पार्श्व रिसाव (lateral seepage) है। ऐसा पानी आमतौर पर कम ऊंचाई (lower elevation) पर मिट्टी की सतह (surface of the soil) पर फिर से दिखाई देता है (reappears)।
रिसाव (Seepage):रिसाव (Seepage) जलाशय (reservoir) या सिंचाई नहर (irrigation canal) जैसे आपूर्ति के स्रोत (source of supply) से मिट्टी या अधःस्तर (substrata) में पानी का घुसपैठ (infiltration - लंबवत - vertically) नीचे (downward) और पार्श्व आंदोलन (lateral movements) है। ऐसा पानी सतह पर गीले धब्बे (wet spots) या रिसाव (seeps) के रूप में फिर से दिखाई दे सकता है या भूजल (ground water) में शामिल होने के लिए रिस (percolate) सकता है या झरनों या धाराओं (springs or streams) में उपसतह प्रवाह (subsurface flow) में शामिल हो सकता है। रिसाव दर (Seepage rate) जलाशय या नहर की गीली परिधि (wetted perimeter) और पानी को लंबवत (vertically) और पार्श्व (laterally) दोनों तरह से संचालित (conduct) करने की मिट्टी की क्षमता (capacity of the soil) पर निर्भर करती है।
पारगम्यता (Permeability)आंतरिक पारगम्यता (intrinsic permeability) शब्द का उपयोग द्रव (fluid) से स्वतंत्र (independent) पारगम्यता कारक (permeability factor) के रूप में किया जाता है। हालांकि, यह याद रखना चाहिए कि पानी (water) के लिए मिट्टी मैट्रिक्स (soil matrix) की पारगम्यता (permeability) को बदलने वाले कारक इस मूल्य को प्रभावित करेंगे और इसके उपयोग को रोकेंगे जब तक कि उन्हें अलग से मापा या मूल्यांकन (measured or evaluated separately) न किया जा सके।
हाइड्रोलिक चालकता (Hydraulic conductivity):डार्सी के नियम (Darcy's law) (v=ki, जिसमें v प्रभावी प्रवाह वेग (effective flow velocity) है और i हाइड्रोलिक ढाल (hydraulic gradient) है) में हाइड्रोलिक चालकता (Hydraulic conductivity) आनुपातिकता कारक k (proportionality factor k) है। इसलिए, यह इकाई हाइड्रोलिक ढाल (unit hydraulic gradient) पर प्रभावी प्रवाह वेग (effective flow velocity) है और इसमें वेग (velocity - LT-1) के आयाम (dimensions) हैं। k के मान (values of k) छिद्रपूर्ण माध्यम (porous medium) वाले तरल पदार्थ (fluid) के गुणों (properties) पर निर्भर करते हैं, जैसे मिट्टी की सूजन (swelling of a soil)। जिस मिट्टी में उच्च सरंध्रता (high porosity) और मोटे खुले बनावट (coarse open texture) होते हैं, उसका हाइड्रोलिक चालकता मूल्य (hydraulic conductivity value) उच्च होता है। समान 'कुल' सरंध्रता ('total' porosity) वाली दो मिट्टी के लिए, छोटे छिद्रों (small pores) वाली मिट्टी में बड़े छिद्रों (large pores) वाली मिट्टी की तुलना में कम चालकता (lower conductivity) होती है क्योंकि छोटे छिद्रों में प्रवाह के प्रतिरोध (resistance to flow) के कारण। कई आकारों (many sizes) के छिद्रों वाली मिट्टी पानी का संचालन तेजी से करती है यदि बड़े छिद्र प्रोफ़ाइल के माध्यम से एक सतत पथ (continuous path) बनाते हैं। महीन बनावट (fine-textured) वाली मिट्टी में, हाइड्रोलिक चालकता लगभग पूरी तरह से संरचनात्मक छिद्रों (structural pores) पर निर्भर करती है। कुछ मिट्टी में, कण आपस में जुड़कर लगभग अभेद्य परतें (impermeable layers) बनाते हैं जिन्हें आमतौर पर हार्डपैन (hardpans) कहा जाता है। अन्य मिट्टी में, बहुत बारीक विभाजित (very finely divided) या कोलाइडल सामग्री (colloidal material) पानी को अवशोषित करने पर फैलकर एक अभेद्य जिलेटिनस द्रव्यमान (impervious gelatinous mass) बनाती है जो पानी की आवाजाही (movement of water) को प्रतिबंधित करती है।
हाइड्रोलिक सिर (Hydraulic head):हाइड्रोलिक हेड (Hydraulic head) एक मानक डेटाम (standard datum) के संबंध में वह ऊंचाई (elevation) है जिस पर मिट्टी में प्रश्न में बिंदु (point in question) से जुड़े रिसर पाइप (riser pipe) या मैनोमीटर (manometer) में पानी खड़ा होता है। इसमें ऊंचाई सिर (elevation head), दबाव सिर (pressure head), और वेग सिर (velocity head) भी शामिल होगा, यदि संवेदन तत्व (sensing element) का टर्मिनल उद्घाटन (terminal opening) ऊपर की ओर इशारा करता है। मिट्टी में पानी के गैर-अशांत प्रवाह (non-turbulent flow) के लिए वेग सिर (velocity head) नगण्य (negligible) है। असंतृप्त मिट्टी (unsaturated soil) में मिट्टी के पानी और मैनोमीटर में पानी के बीच हाइड्रोलिक संपर्क (hydraulic contact) स्थापित करने के लिए एक छिद्रपूर्ण कप (porous cup) का उपयोग किया जाना चाहिए। हाइड्रोलिक हेड (Hydraulic head) में लंबाई (L) के आयाम (dimensions) होते हैं।
हाइड्रोलिक ढाल (Hydraulic gradient):हाइड्रोलिक ढाल (Hydraulic gradient) दूरी (distance) के साथ पीजोमेट्रिक (piezometric) या हाइड्रोलिक हेड (hydraulic head) के परिवर्तन (change) की दर (rate) है। भूजल का हाइड्रोलिक ढाल (Hydraulic gradient of ground water) इकाई दूरी (unit distance) में प्रवाह में घर्षण (friction) द्वारा खपत किए गए सिर (head consumed) को रिकॉर्ड करता है क्योंकि भूजल प्रवाह में वेग सिर (velocity heads) आम तौर पर नगण्य (negligible) होते हैं।
मिट्टी में पानी का हाइड्रोलिक संतुलन (Hydraulic equilibrium of water in soil):यह मिट्टी में तरल (liquid) या फिल्म पानी (film water) की शून्य प्रवाह दर (zero flow rate) के लिए शर्त (condition) है। यह स्थिति (condition) तब संतुष्ट होती है जब दबाव प्रवणता बल (pressure gradient force) गुरुत्वाकर्षण बल (gravity force) के ठीक बराबर और विपरीत होता है।
पोइसुइल का नियम (Poiseuille’s law) कई अलग-अलग समीकरणों (different equations) का आधार बनता है जो मिट्टी के छिद्र-आकार वितरण (pore-size distribution) के ज्ञान के लिए हाइड्रोलिक चालकता (hydraulic conductivity) का निर्धारण (determining) करने के लिए विकसित किए गए हैं। छिद्र का आकार (Pore size) उत्कृष्ट महत्व (outstanding significance) का है, क्योंकि इसकी चौथी शक्ति संतृप्त प्रवाह (saturated flow) की दर (rate) के समानुपाती (proportional) है। यह इंगित करता है कि अन्यथा समान परिस्थितियों (identical conditions) में संतृप्त प्रवाह छिद्र आकार (pore size) कम होने पर घट (decreases) जाता है। आम तौर पर विभिन्न बनावट (various textures) की मिट्टी में प्रवाह (flow) की दर निम्नलिखित क्रम (sequence) में होती है:
रेत (Sand) > दोमट (loam) > मिट्टी (clay)
चूंकि मिट्टी में जल निकासी (drainage) आगे बढ़ती है और बड़े छिद्रों (larger pores) से पानी खाली हो जाता है, कुल क्षमता (total potential) में हाइड्रोलिक सिर (hydraulic head) या गुरुत्वाकर्षण घटक (gravitational component) का योगदान (contribution) उत्तरोत्तर कम महत्वपूर्ण (less important) हो जाता है और मैट्रिक क्षमता (matric potential) \( \psi_m \) का योगदान अधिक महत्वपूर्ण (more important) हो जाता है। हवा के स्थान (air space) की निरंतर प्रकृति (continuous nature) के कारण दबाव का प्रभाव (effect of pressure) आम तौर पर नगण्य (negligible) होता है। विलेय क्षमता (Solute potential - आसमाटिक क्षमता - osmotic potential) \( \psi_s \) संभावित ढाल (potential gradient) को तब तक प्रभावित नहीं करता है जब तक कि मिट्टी में किसी बिंदु पर नमक (slat) की असामान्य सांद्रता (unusual concentration) न हो। विलेय क्षमता (solute potential) का नगण्य प्रभाव इस तथ्य के कारण है कि विलेय (solutes) और पानी दोनों बढ़ (moving) रहे हैं। इस प्रकार, असंतृप्त परिस्थितियों (unsaturated conditions) के तहत नमी के क्षण (moisture moment) में, क्षमता \( \psi \) (समीकरण 7.28) मैट्रिक क्षमता (matric potential) \( \psi_m \) और कुछ हद तक गुरुत्वाकर्षण क्षमता (gravitational potential) \( \psi_g \) का योग है। क्षैतिज गति (horizontal movement) में, केवल \( \psi_m \) लागू होता है। नीचे की ओर गति (downward movement) की स्थिति में, केशिका (capillary) और गुरुत्वाकर्षण (gravitational) क्षमताएं एक साथ कार्य करती हैं। ऊपर की ओर केशिका गति (upward capillary movement) में \( \psi_m \) और \( \psi_g \) एक दूसरे का विरोध करते हैं। असंतृप्त प्रवाह (unsaturated flow) के लिए (समीकरण 7.28) को फिर से लिखा जा सकता है:
$$v= - k rac{\Delta (\psi_m + \psi_g)}{\Delta I}$$
I की दिशा \( (\psi_m + \psi_g) \) में सबसे बड़े परिवर्तन (greatest change) का पथ (path) है।
असंतृप्त परिस्थितियों (unsaturated conditions) में डार्सी का नियम (Darcy’s law) अभी भी लागू होता है लेकिन कुछ संशोधनों (modifications) और योग्यता (qualifications) के साथ। यह असंतृप्त प्रवाह (unsaturated flow) पर लागू होता है यदि \( k \) को पानी की मात्रा (water content) का एक कार्य माना जाता है, यानी \( k( heta) \) जिसमें \( heta \) मिट्टी की नमी की मात्रा (soil moisture content) है। जैसे-जैसे मिट्टी की नमी की मात्रा (soil moisture content) और मिट्टी की नमी क्षमता (soil moisture potential) कम हो जाती है, हाइड्रोलिक चालकता (hydraulic conductivity) बहुत तेजी से कम हो जाती है, ताकि \( \psi_{soil} \) – 15 बार (bars) है, \( k \) संतृप्ति (saturation) पर मूल्य का केवल \( 10^{-3} \) है। फिलिप (Philip - 1957 a) के अनुसार, चालकता में तेजी से कमी (rapid decrease in conductivity) इसलिए होती है क्योंकि बड़े छिद्र पहले खाली हो जाते हैं, जो तरल प्रवाह (liquid flow) के लिए उपलब्ध क्रॉस-सेक्शन (cross-section) को बहुत कम कर देता है। जब फिल्मों की निरंतरता (continuity of the films) टूट जाती है, तो तरल प्रवाह नहीं होता है।
असंतृप्त मिट्टी नमी गति (unsaturated soil moisture movement) में, जिसे केशिका गति (capillary movement) भी कहा जाता है, \( k \) को अक्सर केशिका चालकता (capillary conductivity) कहा जाता है, हालांकि हाइड्रोलिक चालकता (hydraulic conductivity) शब्द का भी अक्सर उपयोग किया जाता है। असंतृप्त चालकता (unsaturated conductivity) मिट्टी की नमी की मात्रा (soil moisture content) के साथ-साथ मिट्टी के छिद्रों की संख्या (number), आकार (size) और निरंतरता (continuity) का एक कार्य (function) है। क्षेत्र क्षमता (field capacity) से कम नमी वाले (moisture contents) में, केशिका चालकता (capillary conductivity) इतनी कम होती है कि केशिका गति पौधों के विकास (plant growth) के संबंध में बहुत कम या कोई महत्व (little or no significance) नहीं रखती है। कई जांचों (investigations) से पता चला है कि मुक्त जल तालिका (free water table) से केशिका वृद्धि (capillary rise) पौधों के लिए नमी का एक महत्वपूर्ण स्रोत (important source of moisture) तभी हो सकती है जब मुक्त पानी जड़ क्षेत्र (root zone) के 60 या 90 सेमी के भीतर हो।
असंतृप्त प्रवाह (unsaturated flow) की आवाजाही रेत में महीन बनावट (finer textured) वाली मिट्टी की तुलना में कम तनाव (lower tension) पर बंद हो जाती है, क्योंकि पानी की फिल्में बड़े कणों के बीच जल्दी निरंतरता (continuity) खो देती हैं। मिट्टी जितनी गीली (wetter) होगी, पानी के लिए चालकता (conductivity) उतनी ही अधिक होगी। 'नम सीमा' ('moist range') में, विभिन्न बनावट वाली मिट्टी में असंतृप्त प्रवाह (unsaturated flow) की सीमा निम्न क्रम में होती है:
रेत (Sand) < दोमट (loam) < मिट्टी (clay)
यह देखा जा सकता है कि यह संतृप्त प्रवाह (saturated flow) में सामने आने वाले क्रम (order) के विपरीत (reverse) है। हालांकि, 'गीली सीमा' ('wet range') में असंतृप्त चालकता (unsaturated conductivity) संतृप्त चालकता (saturated conductivity) के समान या समान क्रम (similar order) में होती है।
असंतृप्त मिट्टी (unsaturated soils) में मिट्टी के पानी की आवाजाही में तरल (liquid) और वाष्प चरण (vapour phases) दोनों शामिल हैं। यद्यपि उच्च मिट्टी के पानी (high soil water) में वाष्प स्थानांतरण (vapour transfer) महत्वहीन (insignificant) है, यह शून्य स्थान (void space) बढ़ने पर बढ़ जाता है। लगभग -15 बार की मिट्टी की नमी क्षमता (soil moisture potential) पर, तरल फिल्मों (liquid films) की निरंतरता टूट जाती है और पानी केवल वाष्प (vapour) के रूप में चलता है। जल वाष्प का प्रसार (Diffusion of water vapour) प्रेरक शक्ति (driving force) के रूप में वाष्प दबाव प्रवणता (vapour pressure gradient) के कारण होता है। मिट्टी की नमी की मात्रा और तापमान में वृद्धि के साथ मिट्टी की नमी का वाष्प दबाव बढ़ जाता है, घुलनशील नमक सामग्री (soluble salt content) में वृद्धि के साथ यह कम हो जाता है।
जल वाष्प गति (Water vapour movement) केवल 'नम सीमा' ('moist range') में महत्वपूर्ण है। 'गीली सीमा' ('wet range') में वाष्प संचलन (vapour movement) नगण्य (negligible) है क्योंकि वहां कुछ लगातार खुले छिद्र (continuous open pores) हैं। 'सूखी सीमा' ('dry range') में पानी की आवाजाही (water movement) मौजूद है, लेकिन मिट्टी में इतना कम पानी है कि आवाजाही की दर (rate of movement) बहुत कम है।
जल वाष्प गति मिट्टी के भीतर और मिट्टी और वातावरण (soil and atmosphere) के बीच भी चलती है, उदाहरण के लिए, वाष्पीकरण (evaporation), संक्षेपण (condensation) और सोखना (adsorption)। मिट्टी के माध्यम से जल वाष्प के प्रसार की दर (rate of diffusion) छिद्र आकार (pore sizes) की परवाह किए बिना प्रभावी सरंध्रता (effective porosity) के वर्ग (square) के समानुपाती (proportional) होती है। मिट्टी के छिद्र जितने बारीक (finger) होते हैं, नमी का तनाव (moisture tension) उतना ही अधिक होता है जिसके तहत अधिकतम जल वाष्प गति (maximum water vapour movement) होती है। मोटे बनावट (coarse textured) वाली मिट्टी में अपेक्षाकृत कम तनाव (low tensions) पर छिद्र तरल पानी (liquid water) से मुक्त हो जाते हैं और जब मिट्टी सूख जाती है तो वाष्प के हस्तांतरण (vapour transfer) के लिए थोड़ी नमी बचती है। लेकिन एक महीन बनावट (fine textured) वाली मिट्टी उच्च तनाव (high tensions) पर भी नमी की पर्याप्त मात्रा (substantial amounts of moisture) बरकरार (retains) रखती है, जिससे वाष्प हस्तांतरण (vapour transfer) की अनुमति मिलती है। यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि मिट्टी में अधिकतम जल वाष्प गति पौधों के विकास और अस्तित्व (growth and survival) के लिए सबसे महत्वपूर्ण (greatest importance) है।