यह मिट्टी की अम्लता या क्षारीयता (soil acidity or alkalinity) का एक उपाय है और इसे कभी-कभी मिट्टी का "पानी" pH (soil "water" pH) कहा जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह मृदा घोल (soil solution) के pH का एक उपाय है, जिसे सक्रिय pH माना जाता है जो पौधों के विकास / पौधा वृद्धि को प्रभावित करता है। मृदा pH अनिवार्य रूप से सभी मृदा रसायन विज्ञान (all soil chemistry) और पोषक तत्वों की प्रतिक्रिया (nutrient reaction) की नींव है और मिट्टी परीक्षण (soil test) का मूल्यांकन करते समय पहला विचार होना चाहिए।
pH स्केल की कुल सीमा 0 से 14 तक होती है। मध्य-बिंदु (mid-point - pH 7.0) से नीचे के मान अम्लीय (acidic) होते हैं और pH 7.0 से ऊपर के मान क्षारीय होते हैं। 7.0 का मृदा pH तटस्थ माना जाता है। अधिकांश पौधे ऐसी मिट्टी में सबसे अच्छा प्रदर्शन करते हैं जो थोड़ी अम्लीय से तटस्थ (slightly acid to neutral - pH 6.0 से 7.0) होती है। ब्लूबेरी जैसे कुछ पौधों को मिट्टी के अधिक अम्लीय (more acid - pH 4.5 से 5.5) होने की आवश्यकता होती है, और अल्फाल्फा जैसे अन्य पौधे थोड़ी क्षारीय मिट्टी (slightly alkaline soil - pH 7.0-7.5) को सहन करेंगे।
मृदा pH स्केल लघुगणकीय (soil pH scale is logarithmic) है, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक पूर्ण संख्या अपने बगल वाले की तुलना में 10 गुना बड़ी या छोटी है। उदाहरण के लिए यदि किसी मिट्टी का pH 6.5 है और इस pH को न्यून करके pH 5.5 कर दिया जाए, तो उस मिट्टी की एसिड सामग्री (acid content) 10 गुना बढ़ (increased 10-fold) जाती है। यदि pH को और न्यून करके pH 4.5 कर दिया जाए, तो एसिड सामग्री pH 6.5 की तुलना में 100 गुना अधिक हो जाती है। pH स्केल की लघुगणकीय प्रकृति का अर्थ है कि मिट्टी के pH में छोटे परिवर्तितावों का पोषक तत्वों की उपलब्धता और पौधों के विकास / पौधा वृद्धि पर बड़ा प्रभाव पड़ सकता है।
यह एक ऐसा मूल्य है जो प्रयोगशाला में उत्पन्न होता है, यह मिट्टी की मौजूदा विशेषता नहीं (not an existing feature of the soil) है। प्रयोगशालाएं चूने की सिफारिशें विकसित करने के लिए यह परीक्षण करती हैं, और वास्तव में इसका कोई अन्य व्यावहारिक मूल्य नहीं है।
बुनियादी शब्दों में, BpH प्रयोगशाला द्वारा चूने की सामग्री मिलाने के बाद परिणामी नमूना pH है। इस परीक्षण में, प्रयोगशाला एक बफरिंग समाधान नामक रासायनिक मिश्रण मिलाती है। यह समाधान बेहद तेजी से काम करने वाले चूने (extremely fast-acting lime) की तरह काम करता है। प्रत्येक मिट्टी के नमूने (Each soil sample) को बफरिंग समाधान की समान मात्रा प्राप्त होती है; इसलिए परिणामी pH प्रत्येक नमूने के लिए अलग होता है।
चूने की सिफारिश निर्धारित करने के लिए, प्रयोगशाला मूल मिट्टी के pH (original soil pH) और बफरिंग समाधान के मिट्टी के साथ प्रतिक्रिया (reacted with the soil) करने के बाद अंतिम pH के बीच के अंतर को देखती है।
यदि दो pH मापों के बीच का अंतर बड़ा है, तो इसका मतलब है कि मिट्टी का pH आसानी से परिवर्तित जाता है, और चूने की न्यून दर पर्याप्त होगी। यदि बफरिंग समाधान की प्रतिक्रिया के बाद मिट्टी का pH केवल थोड़ा सा बदलता है, तो इसका मतलब है कि मिट्टी का pH बदलना मुश्किल है और फसल के लिए वांछित pH तक पहुंचने के लिए बड़े चूने के अतिरिक्त की आवश्यकता है।
जिन कारणों से मिट्टी के pH को बदलने के लिए मिट्टी को अलग-अलग मात्रा में चूने की आवश्यकता हो सकती है, वे मिट्टी के CEC और मिट्टी में समाहित "रिजर्व" अम्लता ("reserve" acidity that is contained by the soil) से संबंधित हैं। मिट्टी की अम्लता (Soil acidity) हाइड्रोजन ($H^+$) और एल्यूमीनियम ($Al^{3+}$) की मात्रा से नियंत्रित होती है जो मिट्टी और मिट्टी के घटकों (soil and soil components) में निहित या उत्पन्न होती है। उच्च CEC वाली मिट्टी में अम्लता के इन स्रोतों को समाहित करने या उत्पन्न करने की अधिक क्षमता होती है। इसलिए, एक दिए गए मृदा pH (given soil pH) पर, एक उच्च CEC वाली मिट्टी (soil with a higher CEC - इस प्रकार एक निम्न बफर pH / thus a lower buffer pH) को आम तौर पर न्यून CEC वाली मिट्टी (soil with a lower CEC) की तुलना में एक दिए गए लक्ष्य pH तक पहुंचने के लिए अधिक चूने की आवश्यकता होगी।
भौतिक और रासायनिक अपक्षय प्रक्रियाओं के दौरान जिसमें चट्टानें, खनिज, और कार्बनिक पदार्थ मिट्टी बनाने के लिए विघटित (decompose to form soil) होते हैं, कुछ अत्यंत छोटे कण बनते हैं। कोलाइडल आकृति के कण (Colloidal-sized particles) इतने छोटे होते हैं कि निलंबन में होने पर वे बाहर नहीं निकलते हैं।
इन कणों में आमतौर पर एक ऋणात्मक आवेश होता है, जो उन्हें सकारात्मक रूप से आवेश किए गए आयनों को आकर्षित करने की अनुमति देता है जिन्हें धनायन कहा जाता है। एक चुंबक की तरह, जिसमें विपरीत ध्रुव एक दूसरे को आकर्षित करते हैं, मिट्टी के कोलाइड कई पौधों के पोषक तत्वों को विनिमेय रूप में आकर्षित और बनाए रखते हैं।
यह क्षमता, जिसे बफर क्षमता के रूप में जाना जाता है, मिट्टी को पोटेशियम ($\text{K}^+$), अमोनियम ($\text{NH}_4^+$), हाइड्रोजन ($\text{H}^+$), कैल्शियम ($\text{Ca}^{2+}$), और मैग्नीशियम ($\text{Mg}^{2+}$) जैसे सकारात्मक रूप से आवेश किए गए पोषक तत्वों (positively charged nutrients - धनायन / cations) को आकर्षित करने और बनाए रखने में सक्षम बनाती है। साथ ही (Also), क्योंकि समान आवेश एक दूसरे को पीछे हटाते हैं, कुछ घुलनशील ऋणात्मक आवेश वाले आयन (soluble negatively charged ions - ऋणायन / anions), जैसे नाइट्रेट ($\text{NO}_3^-$) और सल्फेट ($\text{SO}_4^{2-}$), मिट्टी के कोलाइड्स से बंधे नहीं (not bonded to soil colloids) होते हैं और अपने सकारात्मक रूप से आवेश किए गए समकक्षों की तुलना में अधिक आसानी से निक्षालन किए जाते हैं।
विभिन्न प्रकार के क्ले कोलाइड्स की तुलना में कार्बनिक कोलाइड्स प्रति यूनिट वजन नकारात्मक शुल्क की अपेक्षाकृत बड़ी संख्या में योगदान करते हैं। कोलाइड्स द्वारा योगदान किए गए मिट्टी के विद्युत प्रभार का परिमाण (magnitude of the soil's electrical charge contributed by colloids) पौधों के लिए उपलब्ध रूप में धनायनित पोषक तत्वों को बनाए रखने की मिट्टी की क्षमता (soil's ability to retain cationic nutrients in a form available to plants) का एक महत्वपूर्ण घटक है।
पौधों के लिए उपलब्ध रूप में धनायनों (सकारात्मक रूप से आवेशित आयनों / positively charged ions) को बनाए रखने की मिट्टी की क्षमता को धनायन विनिमय क्षमता (cation exchange capacity - CEC) के रूप में जाना जाता है। मिट्टी का CEC मौजूद कोलाइड्स की मात्रा और प्रकार पर निर्भर करता है। यद्यपि (Although) क्ले का प्रकार महत्वपूर्ण है, सामान्य तौर पर, जितनी अधिक क्ले या कार्बनिक पदार्थ मौजूद होंगे, CEC उतना ही अधिक होगा।
मिट्टी के CEC की तुलना (CEC of a soil might be compared) गैसोलीन इंजन पर ईंधन टैंक के आकृति से की जा सकती है। ईंधन टैंक जितना बड़ा होगा, इंजन उतनी ही देर तक चल सकता है और फिर से भरने की आवश्यकता होने से पहले यह जितना अधिक काम कर सकता है। मिट्टी के लिए (For soils), CEC जितना बड़ा होगा, मिट्टी उतने ही अधिक पोषक तत्वों की आपूर्ति (more nutrients the soil can supply) कर सकती है। यद्यपि CEC मिट्टी की उर्वरता का केवल एक घटक (only one component of soil fertility) है, अन्य सभी कारक समान होने पर, CEC जितना अधिक होगा, उर्वरकों या चूने के साथ पोषक तत्वों को फिर से भरने से पहले उस मिट्टी की संभावित उपज उतनी ही अधिक होगी।
जब CEC के लिए मिट्टी का परीक्षण (soil is tested for CEC) किया जाता है, तो परिणाम वायु-सूखी मिट्टी (air-dried soil) के मिलिक्विवेलेंट्स प्रति 100 ग्राम (milliequivalents per 100 grams - meq/100 g) में व्यक्त किए जाते हैं। व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, CEC का सापेक्ष संख्यात्मक आकृति इकाइयों के तकनीकी अर्थ को समझने की कोशिश करने की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण है। सामान्य तौर पर, दक्षिणी संयुक्त राज्य अमेरिका की मिट्टी, जहाँ भौतिक और रासायनिक अपक्षय अधिक तीव्र रहे हैं, में उत्तरी संयुक्त राज्य अमेरिका की मिट्टी की तुलना में CEC (1-3 meq/100 g) न्यून होती है, जहाँ उच्च CEC (15-25 meq/100 g) आम हैं क्योंकि अपक्षय उतना तीव्र नहीं रहा है। गर्म जलवायु की मिट्टी में भी कार्बनिक पदार्थ का स्तर न्यून होता है, और इस प्रकार अपने उत्तरी समकक्षों की तुलना में CEC न्यून होता है।
क्ले की उच्च मात्रा वाली मिट्टी (Soils high in clay content), और विशेष रूप से कार्बनिक पदार्थों में उच्च मिट्टी में क्ले और कार्बनिक पदार्थों की न्यून मिट्टी की तुलना में उच्च CEC होने की प्रवृत्ति होती है। मैरीलैंड में मिट्टी का CEC आमतौर पर मोटे बनावट वाली तटीय मैदानी (coarse-textured Coastal Plain) मिट्टी के लिए 1-2 meq/100 g से लेकर कुछ पीडमोंट और पर्वतीय मिट्टी के लिए 12-15 meq/100 g तक होता है। पीडमोंट क्षेत्र की अधिकांश मध्यम-बनावट वाली मिट्टी (most medium-textured soils) का CEC लगभग 8-12 meq/100 g होता है।
व्यापक रूप से भिन्न CEC वाली मिट्टी के बीच कई व्यावहारिक अंतर हैं। यह पहले ही उल्लेख किया जा चुका है कि मिट्टी की अंतर्निहित उर्वरता (inherent fertility - विनिमेय पोषक तत्व सामग्री / exchangeable nutrient content) CEC के परिमाण के सीधे संबंध में भिन्न होती है। एक अन्य महत्वपूर्ण CEC-संबंधित संपत्ति (Another important CEC-related property) मिट्टी की बफरिंग क्षमता (soil buffering capacity) है, अर्थात, pH में परिवर्तन / रूपांतरण के लिए मिट्टी का प्रतिरोध (resistance of a soil to changes in pH)। CEC जितना अधिक होगा, pH में परिवर्तन / रूपांतरण के प्रति मिट्टी का प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा। CEC और बफरिंग क्षमता pH में वांछित परिवर्तन / रूपांतरण उत्पन्न करने के लिए आवश्यक चूने की सामग्री की मात्रा से सीधे संबंधित हैं। उच्च CEC मिट्टी (Higher CEC soils) को समान pH परिवर्तन / रूपांतरण प्राप्त करने के लिए न्यून CEC वाले लोगों की तुलना में अधिक चूने की आवश्यकता होती है।
यदि CEC इंजन के ईंधन टैंक के अनुरूप है, तो मृदा pH ईंधन गेज के अनुरूप है। एक बड़े और छोटे टैंक दोनों पर गेज तीन चौथाई भरा हुआ पढ़ सकते हैं; लेकिन, स्पष्ट रूप से, बड़े टैंक में छोटे टैंक की तुलना में अधिक ईंधन होगा। यदि मिट्टी का परीक्षण इंगित करता है कि दो मिट्टी (two soils), एक न्यून CEC के साथ और दूसरी उच्च CEC के साथ, समान न्यून pH है, यह दर्शाता है कि उन दोनों को चूने की आवश्यकता है, उच्च CEC वाले को न्यून CEC वाले की तुलना में वांछित pH परिवर्तन / रूपांतरण लाने के लिए अधिक चूने वाली सामग्री की आवश्यकता होगी। इस अंतर का कारण यह है कि उच्च CEC मिट्टी (high CEC soil) में न्यून CEC मिट्टी (lower CEC soil) की तुलना में बेअसर करने के लिए अधिक विनिमेय अम्लता (more exchangeable acidity - हाइड्रोजन और एल्यूमीनियम / hydrogen and aluminum) होगी। इस प्रकार, क्ले या कार्बनिक पदार्थों से भरपूर मिट्टी (soil high in clay or organic matter) को न्यून कार्बनिक पदार्थों वाली रेतीली मिट्टी (low organic matter sandy soil) की तुलना में मिट्टी की अम्लता को न्यून करने (reduce soil acidity) (और pH बढ़ाने / raise the pH) के लिए अधिक चूने वाली सामग्री की आवश्यकता होगी।
आपकी एक राय से हम इन नोट्स को और बेहतर बना सकते हैं। कृपया नीचे रेटिंग दें।
Agrigyan को सभी विद्यार्थियों के लिए और बेहतर बनाने में मदद करने के लिए धन्यवाद।