जल वाष्प संचलन (Water Vapour Movement)
यह तब होता है जब मिट्टी के छिद्र (soil pores) पूरी तरह से (completely) पानी से भर जाते हैं।
यह पानी – 33 kPa से अधिक (larger) पानी की क्षमता (water potentials) पर चलता है। संतृप्त प्रवाह (Saturated flow) गुरुत्वाकर्षण के खिंचाव (gravity’s pull) के कारण होने वाला जल प्रवाह (water flow) है।
यह अंतःस्रवण (infiltration) से शुरू (begins) होता है, जो बारिश (rain) या सिंचाई का पानी (irrigation water) मिट्टी की सतह (soil surface) पर होने पर मिट्टी में पानी का प्रवेश (water movement into soil) है।
जब मिट्टी का प्रोफाइल (soil profile) गीला (wetted) हो जाता है, तो गीली मिट्टी (wetted soil) के माध्यम से अधिक पानी के बहने की गति (movement of more water flowing) को अंतःस्राव (percolation) कहा जाता है।
हाइड्रोलिक चालकता (Hydraulic conductivity) को गणितीय रूप से (mathematically) इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
$V = kf$
जहाँ (Where),
$V$ = प्रति इकाई समय (per unit time) में ले जाया गया पानी की कुल मात्रा (Total volume of water moved)
$f$ = पानी खींचने का बल (Water moving force)
$k$ = मिट्टी की हाइड्रोलिक चालकता (Hydraulic conductivity of soil)
पानी की आवाजाही को प्रभावित करने वाले कारक (Factors affecting movement of water):
मिट्टी के माध्यम से ऊर्ध्वाधर जल प्रवाह दर (vertical water flow rate) डार्सी के नियम (Darcy’s law) द्वारा दी गई है। यह नियम (law) बताता है कि एक झरझरा माध्यम (porous medium) के माध्यम से तरल के प्रवाह (flow of liquid) या प्रवाह (flux) की दर (rate) तरल के प्रवाह की दिशा (direction of flow) में हाइड्रोलिक ढाल (hydraulic gradient) के आनुपातिक (proportional) है।
$QW = - k (dw) At / Ds$
जहाँ (Where),
$QW$ = पानी की मात्रा (Quantity of water - $\text{cm}^{-1}$)
$k$ = दर स्थिरांक (rate constant - $\text{cm/s}$)
$dw$ = पानी की ऊंचाई (सिर) (Water height / head - cm)
$A$ = मिट्टी का क्षेत्र (Soil area - $\text{cm}^2$)
$t$ = समय (Time)
$ds$ = मिट्टी की गहराई (Soil depth - cm)
यह -1/3 बार (- 1/3 bar) से कम पानी की क्षमता (water potentials) के साथ पानी का प्रवाह (flow of water held) है।
पानी कम क्षमता वाले क्षेत्र की ओर (toward the region of lower potential - अधिक "खींचने" बल की ओर / towards the greater "pulling" force) जाएगा।
एक समान मिट्टी (uniform soil) में इसका मतलब (means) है कि पानी गीले से (from wetter) सूखे क्षेत्रों (drier areas) में जाता है।
पानी की गति किसी भी दिशा में (in any direction) हो सकती है। प्रवाह की दर (rate of flow) अधिक (greater) होती है क्योंकि जल विभव प्रवणता (water potential gradient - गीले और सूखे के बीच क्षमता में अंतर / difference in potential between wet and dry) बढ़ता है और क्योंकि पानी से भरे छिद्रों का आकार (size of water filled pores) भी बढ़ता है।
इस गति (movement) के लिए जिम्मेदार दो बल (two forces responsible) पानी (आसंजन / adhesion) और केशिका (capillarity) के लिए मिट्टी के ठोस (soil solids) का आकर्षण हैं।
क्षेत्र की स्थितियों (field conditions) के तहत यह गति तब होती है जब मिट्टी के मैक्रोपोर (macropores - गैर-केशिका / non-capillary) छिद्र हवा (air) से भर जाते हैं और सूक्ष्म छिद्र (micropores - केशिका / capillary) छिद्र पानी और आंशिक रूप से (partly) हवा से भर जाते हैं।
असंतृप्त प्रवाह को प्रभावित करने वाले कारक (Factors Affecting the Unsaturated Flow):
असंतृप्त प्रवाह भी संतृप्त प्रवाह (saturated flow) के समान (similar way) प्रभावित होता है। मिट्टी में नमी की मात्रा (Amount of moisture in the soil) असंतृप्त प्रवाह (unsaturated flow) को प्रभावित करती है। नम मिट्टी में पानी का प्रतिशत (percentage of water) जितना अधिक (higher) होगा, सक्शन ग्रेडिएंट (suction gradient) उतना ही अधिक होगा और वितरण (delivery) उतना ही तेज (rapid) होगा।
मिट्टी से जल वाष्प की गति (movement of water vapour) दो तरह से (in two ways) होती है:
प्रसार तंत्र (diffusion mechanism) के माध्यम से जल वाष्प की गति (movement of water vapour) वाष्प दबाव ढाल (vapour pressure gradient - चलती बल / moving force) के आधार पर एक क्षेत्र से (from one area) दूसरे मिट्टी क्षेत्र (other soil area) में होती है।
यह ढाल (gradient) केवल दो बिंदुओं (two points) के एक इकाई दूरी (unit distance apart) के वाष्प दबाव (vapour pressure) में अंतर (difference) है। यह अंतर जितना अधिक (greater) होगा, प्रसार (diffusion) उतना ही अधिक तेज (more rapid) होगा और इकाई अवधि (unit period) के दौरान जल वाष्प का स्थानांतरण (transfer of water vapour) उतना ही अधिक होगा।
जल वाष्प संचलन (Water Vapour Movement)
जल वाष्प की गति को प्रभावित करने वाली मिट्टी की स्थितियां (Soil conditions affecting water vapour movement):
मुख्य रूप से दो मिट्टी की स्थितियां (two soil conditions) हैं जो जल वाष्प की गति (water vapour movement) को प्रभावित करती हैं, अर्थात् नमी शासन (moisture regimes) और थर्मल व्यवस्था (thermal regimes)।
इनके अलावा (In addition to these), मिट्टी की नमी और थर्मल शासन (moisture and thermal regimes of the soil) को प्रभावित करने वाले विभिन्न अन्य कारक (various other factors) जैसे कि कार्बनिक पदार्थ (organic matter), वानस्पतिक आवरण (vegetative cover), मिट्टी का रंग (soil colour) आदि भी जल वाष्प की गति (movement of water vapour) को प्रभावित करते हैं।
यह गति उच्च वाष्प दबाव (high vapour pressure) वाली नम मिट्टी (moist soil) से सूखी मिट्टी (dry soil - कम वाष्प दबाव / low vapour pressure) तक होती है। इसी तरह (Similarly) गर्म मिट्टी के क्षेत्रों (warmer soil regions) से ठंडे मिट्टी के क्षेत्र (cooler soil region) में आवाजाही होती है।
सूखी मिट्टी (dry soils) में कुछ पानी की गति (some water movement) वाष्प रूप (vapour form) में होती है और इस तरह के वाष्प आंदोलन के सूखा प्रतिरोधी पौधों (drought resistant plants) को पानी की आपूर्ति (supplying water) करने में कुछ व्यावहारिक प्रभाव (practical implications) होते हैं।
अंतःस्रवण (Infiltration) का अर्थ मिट्टी की सतह (soil surface) में पानी का नीचे की ओर प्रवेश (downward entry) या संचलन (movement) है।
अंतःस्रवण को प्रभावित करने वाले कारक (Factors affecting infiltration):
मिट्टी के एक स्तंभ (column of soil) के माध्यम से पानी की गति (movement of water) को अंतःस्राव (percolation) कहा जाता है। यह दो कारणों (two reasons) से महत्वपूर्ण (important) है।
यह मिट्टी के भीतर पानी की आवाजाही की सापेक्ष आसानी (relative ease of movement of water with in the soil) को इंगित (indicates) करता है। वे विशेषताएं (characteristics) जो यह निर्धारित (determine) करती हैं कि हवा और पानी मिट्टी के माध्यम से कितनी तेजी से (how fast) चलते हैं, उन्हें पारगम्यता (permeability) के रूप में जाना जाता है।
हाइड्रोलिक चालकता (hydraulic conductivity) शब्द (term) का भी उपयोग किया जाता है जो उस तत्परता (readiness) को संदर्भित करता है जिसके साथ एक मिट्टी इसके माध्यम से तरल पदार्थ (fluids) संचारित (transmits) करती है।
उन अवधियों की आवृत्ति और अवधि (frequency and duration of periods) जब मिट्टी पानी के साथ संतृप्ति से मुक्त (free from saturation with water) होती है। यह मिट्टी-सह-जल संबंध (soil cum water relationship) और पौधों को पोषक तत्वों की आपूर्ति (supply of nutrients to the plants) को नियंत्रित (controls) करता है।
जल निकासी वर्ग (Drainage class):
मिट्टी को गीला करने (wetting of soil) के दौरान विभिन्न तनावों (different tensions) पर नमी की मात्रा (moisture content) सूखने (drying) के दौरान समान तनाव (same tensions) पर नमी की मात्रा (moisture content) से भिन्न (varies) होती है। इस प्रभाव (effect) को हिस्टैरिसीस (hysterisis) कहा जाता है।
यह केशिका और गैर-केशिका छिद्रों (capillary and non capillary pores) की उपस्थिति (presence) के कारण होता है। नमी की मात्रा (moisture content) हमेशा सोखने (sorption) के दौरान कम (low) और विलवणीकरण (desorption) के दौरान उच्च (high) होती है।
हिस्टैरिसीस घटना (Hystersis phenomenon) सिकुड़ने और सूजने (shrinking and swelling) के परिणामस्वरूप मिट्टी के खनिजों (soil minerals) में मौजूद (exists) है। सिकुड़न और सूजन (Shrinking and swelling) एक सूक्ष्म आधार (microbasis) के साथ-साथ समग्र थोक घनत्व (overall bulk density) के आधार पर छिद्र के आकार (pore size) को प्रभावित करती है।
इसलिए, हिस्टैरिसीस घटना (hystersis phenomenon) मिट्टी के छिद्रों के आकार और स्वरूप (shape and size of soil pores) और एक-दूसरे के छिद्र विन्यास (interconnection with each other pore configuration), मिट्टी के कोलाइड्स की प्रकृति (nature of soil colloids), मिट्टी के थोक घनत्व (bulk density of soil) और फंसी हुई हवा (entrapped air) जैसे कारकों के कारण होती है।
हिस्टैरिसीस को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक (most important factor) मिट्टी को फिर से गीला करने की स्थिति (rewetting condition) के तहत मिट्टी में हवा का फंसना (entrapment of air) है। यह कुछ छिद्रों को बंद (clogs some pores) कर देता है और दूसरों के बीच प्रभावी संपर्क (effective contact between others) को रोकता (prevent) है।
मृदा जल (soil water) से संबंधित दो सामान्य प्रकार (Two general types) के मापन (measurements) सामान्यतः (ordinarily) उपयोग किए जाते हैं:
सक्शन विधि (Suction method) या संतुलन तनाव विधि (equilibrium tension method):
क्षेत्र टेंशियोमीटर (Field tensiometers) उस तनाव (tension) को मापते हैं जिसके साथ पानी मिट्टी में (in the soils) रखा जाता है। वे सिंचाई की आवश्यकता (need for irrigation) का निर्धारण (determining) करने में उपयोग किए जाते हैं।
टेंशियोमीटर (tensiometer) एक ग्लास ट्यूब (glass tube) से जुड़ा (attached) एक झरझरा कप (porous cup) है, जो एक पारा मोनोमीटर (mercury monometer) से जुड़ा (connected) है। ट्यूब और कप पानी से भरे होते हैं और कप मिट्टी में डाला (inserted) जाता है। जब तक संतुलन स्थापित नहीं हो जाता (until equilibrium is established), पानी झरझरा कप (porous cup) के माध्यम से मिट्टी (soil) में बहता है।
मोनोमीटर में (in monometer) ये तनाव रीडिंग (tension readings), सेमी या वायुमंडल (cm or atmosphere) के संदर्भ में (in terms of) व्यक्त (expressed) की जाती हैं, मिट्टी के तनाव या सक्शन (tension or suction of the soil) को मापती हैं।
यदि मिट्टी सूखी (dry) है, तो पानी झरझरा कप (porous cup) के माध्यम से चलता है, जिससे नकारात्मक तनाव (negative tension) स्थापित होता है (या अधिक चूषण होता है / or greater is the suction)।
टेंशियोमीटर महीन बनावट वाली मिट्टी (fine textured soils) की तुलना में रेतीली मिट्टी (sandy soils) में अधिक उपयोगी (more useful) होते हैं। एक बार टेंशियोमीटर में हवा फंस जाने (gets entrapped) के बाद, रीडिंग की विश्वसनीयता (reliability of readings) संदिग्ध (questionable) होती है।