मृदा निर्माण दो क्रमिक चरणों की प्रक्रिया है।
चट्टान $\rightarrow$ रेगोलिथ $\rightarrow$ वास्तविक मिट्टी
रेगोलिथ से वास्तविक मिट्टी का विकास मृदा निर्माण कारकों (soil forming factors) और प्रक्रियाओं की संयुक्त क्रिया से होता है।
डोकुचैव (Dokuchaiev - 1889) ने स्थापित किया कि मृदाएं मिट्टी बनाने वाले कारकों की क्रिया के परिणामस्वरूप (as a result of the action of soil forming factors) विकसित होती हैं।
$S = f$
इसके अलावा, जेनी (Jenny - 1941) ने निम्नलिखित समीकरण तैयार किया:
$S = f (Cl, O, R, P, T, …)$
जहाँ:
$Cl$ – पर्यावरणीय जलवायु
$O$ – जीव और वनस्पति (Organisms and vegetation - जीवमंडल / biosphere)
$R$ – राहत या स्थलाकृति
$P$ – मूल सामग्री
$T$ – समय
$…$ – अतिरिक्त अनिर्दिष्ट कारक
ये पांच मृदा निर्माण कारक (five soil forming factors) मिट्टी का उत्पादन करने के लिए पृथ्वी की सतह पर किसी भी बिंदु पर एक साथ काम करते हैं।
निष्क्रिय मृदा निर्माण कारक वे हैं जो मृदा निर्माण द्रव्यमान (soil forming mass) के स्रोत और उसे प्रभावित करने वाली स्थितियों का प्रतिनिधित्व करते हैं। ये एक आधार (base) प्रदान करते हैं जिस पर सक्रिय मृदा निर्माण कारक (active soil forming factors) मृदा के विकास के लिए काम या कार्य करते हैं।
यह वह द्रव्यमान (mass - समेकित सामग्री / consolidated material) है जिससे मिट्टी का निर्माण हुआ है।
मूल सामग्री के दो समूह:
विभिन्न प्रकार:
इस तरह की परिवहन की गई मूल सामग्री पर विकसित मिट्टी पर मूल सामग्री का नाम होता है; उदाहरण के लिए, जलोढ़ से जलोढ़ मिट्टी (Alluvial soils from alluvium), कोलुवियम से कोलुवियल मिट्टी (colluvial soils from colluvium) आदि। प्रारंभिक चरणों में, हालांकि, मिट्टी के गुण मुख्य रूप से मूल सामग्री की तरह से निर्धारित होते हैं।
मूल सामग्री द्वारा प्रभावित मिट्टी के गुण (Soil properties as influenced by parent material):
राहत और स्थलाकृति कभी-कभी समानार्थी शब्दों के रूप में उपयोग किए जाते हैं। वे भूमि की सतह के विन्यास को दर्शाते हैं। स्थलाकृति व्यापक पैमाने पर भूमि की सतह की ऊंचाई में अंतर को संदर्भित करती है।
| भूमि की सतह | ढलान |
|---|---|
| समतल से लगभग समतल (Flat to Almost flat) | 0 – 2 % |
| धीरे से लहरदार | 2 - 5 % |
| लहरदार | 5 – 10 % |
| रोलिंग | 10 – 15 % |
| पहाड़ी | 15 – 30 % |
| तेजी से विच्छेदन | > 30 % (मध्यम ऊंचाई <300 मीटर) |
| पर्वतीय | > 30 % (बड़ी ऊंचाई >300 मीटर) |
मृदा निर्माण एक बहुत ही धीमी प्रक्रिया है जिसमें परिपक्व पेडोन को विकसित होने में हजारों वर्ष लगते हैं। अपक्षयित चट्टान (weathered rock - रेगोलिथ) के चरण से परिपक्वता के चरण तक एक दी गई मिट्टी द्वारा लिया गया अवधि को समय माना जाता है। परिपक्व मिट्टी (matured soils) का अर्थ है पूरी तरह से विकसित क्षितिज (fully developed horizons - A, B, C) वाली मिट्टी। एक इंच मृदा विकसित होती है होने में सैकड़ों वर्ष लगते हैं। प्रकृति मिट्टी के निर्माण के लिए जो समय समर्पित करती है उसे पेडोलाजिक टाइम कहा जाता है।
यह देखा गया है कि चट्टानें और खनिज अलग-अलग दरों पर विघटित और/या विघटित होते हैं; चूना पत्थर के मोटे कण बलुआ पत्थर के "टूटना" आम बोलचाल के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं। हालांकि, सामान्य तौर पर, चूना पत्थर बलुआ पत्थर की तुलना में अधिक आसानी से (रासायनिक अपक्षय द्वारा) विघटित होता है।
| चरण | विशेषता |
|---|---|
| 1. प्रारंभिक | बिना अपक्षयित मूल सामग्री |
| 2. किशोर | अपक्षय शुरू हो गया लेकिन अधिकांश मूल सामग्री अभी भी अपक्षयित नहीं |
| 3. वीर्य | आसानी से अपक्षयित खनिज काफी हद तक विघटित; मिट्टी की मात्रा बढ़ी, धीरे-धीरे अपक्षयित होने वाले खनिज अभी भी उल्लेखनीय |
| 4. बूढ़ा | अपक्षय अंतिम चरण पर पहुंचता है; केवल सबसे प्रतिरोधी खनिज जीवित रहते हैं |
| 5. अंतिम | प्रचलित वातावरण के तहत मिट्टी का विकास पूरा हुआ (Soil development completed) |
सक्रिय मृदा निर्माण कारक वे हैं जो मिट्टी के निर्माण के उद्देश्य से द्रव्यमान पर कार्य करने वाली ऊर्जा की आपूर्ति करते हैं। ये कारक जलवायु और वनस्पति - जीवमंडल (climate and vegetation - biosphere) हैं।
जलवायु मिट्टी के निर्माण के प्रकार और दर को नियंत्रित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है। मान्यता प्राप्त प्रमुख जलवायु हैं:
जलवायु मृदा निर्माण को प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष रूप से प्रभावित करती है।
वर्षा और तापमान दो प्रमुख जलवायु तत्व हैं जो मिट्टी के निर्माण में सबसे अधिक योगदान करते हैं।
वर्षण:
वर्षा जलवायु कारकों में सबसे महत्वपूर्ण है। जैसे ही यह मूल सामग्री के एक हिस्से से दूसरे हिस्से में रिसता और आगे बढ़ता है। यह अपने साथ घोल के साथ-साथ निलंबन में पदार्थों को ले जाता है। इस प्रकार ले जाए गए पदार्थ दूसरे भाग में फिर से जमा हो जाते हैं या छिद्रण के माध्यम से सामग्री से पूरी तरह से हटा दिए जाते हैं जब सतह पर मिट्टी की नमी वाष्पित हो जाती है जिससे पानी की ऊपर की ओर गति होती है। अपक्षयित पदार्थ इसके साथ चलते हैं और ऊपरी परत में स्थानांतरित हो जाते हैं। इस प्रकार वर्षा मिट्टी के शरीर में घुलनशील और निलंबन दोनों पदार्थों का पुनर्वितरण लाती है।
तापमान:
जेनी (Jenney - 1941) ने गणना की कि उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में अपक्षय की दर समशीतोष्ण क्षेत्रों की तुलना में तीन गुना और आर्कटिक में नौ गुना तेज होती है।
जीव:
वनस्पति:
पेडोजेनिक प्रक्रियाएं, हालांकि मानव जीवन के मामले में धीमी हैं, फिर भी निर्जीव मूल सामग्री को जीवन से भरी सच्ची मिट्टी (true soil full of life) में बदलने में भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं की तुलना में तेजी से काम करती हैं।
मूलभूत प्रक्रिया में शामिल हैं (सिमोनसन / Simonson, 1959):
आर्द्रीकरण कच्चे कार्बनिक पदार्थ को मृदा कार्बनिक पदार्थ में बदलने की प्रक्रिया है। यह अत्यंत जटिल प्रक्रिया है जिसमें विभिन्न जीव शामिल हैं। सबसे पहले, शर्करा और स्टार्च जैसे सरल यौगिकों पर हमला किया जाता है, उसके बाद लिग्निन और सेल्यूलोज और अंततः बहुत प्रतिरोधी यौगिक, जैसे कि टैनिन, विघटित हो जाते हैं और गहरे रंग का पदार्थ, जिसे मृदा रंग कहा जाता है, बनता है।
यह मिट्टी, $Fe_2O_3$, $Al_2O_3$, $SiO_2$, घुलनशील, $CaCO_3$, अन्य लवणों आदि जैसे कुछ घटकों का जुटाव और स्थानांतरण है, मिट्टी के शरीर के एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक। एलुविएशन का अर्थ है धोना। यह ऊपरी परतों से निचली परतों में पानी के छिद्रण द्वारा निलंबन या घोल में घटकों को हटाने की प्रक्रिया है। एलुविएशन में गतिमान घटकों का एकत्रीकरण और स्थानांतरण शामिल है जिसके परिणामस्वरूप बनावट में अंतर होता है। एलुविएशन की प्रक्रिया से बने क्षितिज को एलूवियल क्षितिज (eluvial horizon - A2 या E क्षितिज) कहा जाता है। स्थानांतरण तत्वों की सापेक्ष गतिशीलता और छिद्रण की गहराई पर निर्भर करता है।
निचली परत में (या एलूवियल क्षितिज से हटाए गए - स्थानांतरित मिट्टी सामग्री को स्थिरीकृत करने के गुण वाले लाभ के क्षितिज में) मिट्टी सामग्री के निक्षेपितव (deposition of soil materials) की प्रक्रिया को इलुविएशन कहा जाता है। इस प्रक्रिया द्वारा बनाए गए क्षितिज को इलुवियल क्षितिज (illuvial horizons - B-horizons, विशेष रूप से Bt) कहा जाता है। यह प्रक्रिया E और Bt क्षितिज के बीच बनावट कंट्रास्ट और Bt क्षितिज में उच्च ठीक: कुल मिट्टी अनुपात की ओर ले जाती है।
यह मिट्टी के शरीर की गहराई के साथ विभिन्न क्षितिज में मिट्टी के भेदभाव की प्रक्रिया है। भेदभाव मौलिक प्रक्रियाओं, आर्द्रीकरण, एलुविएशन और इलुविएशन के कारण है।
यह प्रोफ़ाइल के कुछ हिस्सों में कैल्शियम कार्बोनेट के अवक्षेपण और संचय की प्रक्रिया है। $CaCO_3$ के संचय के परिणामस्वरूप कैल्सिक क्षितिज का विकास हो सकता है। कैल्शियम अम्ल मिट्टी के पानी (acid soil water) में आसानी से अम्लीय मिट्टी होता है और / या जब जड़ क्षेत्र में $CO_2$ एकाग्रता अधिक होती है:
$CO_2 + H_2O \rightarrow H_2CO_3$
$H_2CO_3 + Ca \rightarrow Ca(HCO_3)_2$ (घुलनशील / soluble)
(तापमान / Temp.)
$Ca(HCO_3)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2$ (अवक्षेप / precipitates)
इन स्थितियों के तहत जुटाव के बाद वर्षा की प्रक्रिया को कैल्सीकरण कहा जाता है और कार्बोनेट के परिणामस्वरूप इलुविएटेड क्षितिज को Bk क्षितिज के रूप में नामित किया गया है।
यह कैल्सीकरण का उल्टा है जो निक्षालनिंग द्वारा मिट्टी से $CaCO_3$ या कैल्शियम आयनों को हटाने की प्रक्रिया है।
(तापमान / Temp.)
$CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Ca(HCO_3)_2$ (घुलनशील / soluble)
यह मृदा निर्माण की एक प्रक्रिया है जिसके परिणामस्वरूप पॉडजोल और पॉडजोलिक मिट्टी (Podzolic soils) का निर्माण होता है। कई मायनों में, पॉडजोलाइजेशन कैल्सीकरण का नकारात्मक है। कैल्सीकरण प्रक्रिया B क्षितिज के निचले हिस्से में कैल्शियम को केंद्रित करने की प्रवृत्ति रखती है, जबकि पॉडजोलाइजेशन कैल्शियम कार्बोनेट के पूरे सोलम को निक्षालन कर देता है।
कैल्शियम के अलावा, अन्य आधार (bases) भी हटा दिए जाते हैं और पूरी मिट्टी स्पष्ट रूप से अम्लीय (distinctly acidic) हो जाती है। वास्तव में, यह प्रक्रिया अनिवार्य रूप से एसिड निक्षालनिंग (acid leaching) में से एक है।
निम्नलिखित वातावरण के अनुकूल संयोजन के तहत प्रक्रिया संचालित होती है:
$2Al + 6H_2O \rightarrow 2 Al(OH)_3 + 6H^+$
जैसे ही लोहा और एल्यूमीनियम घूमते हैं, A क्षितिज एक प्रक्षालित ग्रे या राख रूप देता है। रूसियों ने ऐसी मिट्टी के लिए पॉडजोल (Podzols - पॉड का अर्थ है नीचे / under, ज़ोला का अर्थ है राख / ash, यानी सतह के क्षितिज के नीचे दिखाई देने वाली राख जैसी क्षितिज) शब्द का इस्तेमाल किया।
लेटराइट शब्द लैटर शब्द से लिया गया है जिसका अर्थ ईंट या टाइल है और इसे मूल रूप से केरल, तमिलनाडु, कर्नाटक और महाराष्ट्र की मालाबार पहाड़ियों में पाई जाने वाली उच्च मिट्टी की भारतीय मिट्टी (high clay Indian soils) के एक समूह पर लागू किया गया था।
यह विशेष रूप से कुछ मिट्टी में एक विशेष सीमेंटेड क्षितिज को संदर्भित करता है जो सूखने पर ईंट की तरह बहुत कठोर हो जाता है। ऐसी मिट्टी (उष्णकटिबंधीय / tropics में) जब सेस्क्यूऑक्साइड (sesquioxides - लोहे और एल्यूमीनियम ऑक्साइड) के साथ बड़े पैमाने पर कुल द्रव्यमान के 70 से 80 प्रतिशत की सीमा तक संसेचित होती है, तो इसे लेटराइट या लैटोसोल (laterites or latosols - Oxisols) कहा जाता है। मृदा निर्माण प्रक्रिया (soil forming process) को लेटराइजेशन या लैटोजेशन कहा जाता है।
लेटराइजेशन वह प्रक्रिया है जो ऊपरी परतों से सेस्क्यूऑक्साइड के बजाय सिलिका को हटा देती है और इस तरह सेस्क्यूऑक्साइड को सोलम (solum) में केंद्रित होने के लिए छोड़ देती है। प्रक्रिया निम्नलिखित शर्तों के तहत संचालित होती है:
ग्लेई शब्द रूसी मूल का है जिसका अर्थ है नीली, ग्रे या हरी मिट्टी। ग्लेजेशन मृदा निर्माण की एक प्रक्रिया है जिसके परिणामस्वरूप खराब जल निकासी की स्थिति (ऑक्सीजन की न्यूनी / lack of oxygen) के कारण और जहां जलभराव की स्थिति बनी रहती है, मूल सामग्री के ठीक ऊपर मिट्टी प्रोफाइल के निचले हिस्से में ग्लेई (glei - या ग्ली क्षितिज / gley horizon) का विकास होता है। ऐसी मिट्टी को हाइड्रो मॉर्फिक मिट्टी (hydro orphic soils) कहा जाता है।
प्रक्रिया विशेष रूप से जलवायु (climate - आर्द्र क्षेत्रों की तरह उच्च वर्षा / high rainfall) पर निर्भर नहीं है, बल्कि अक्सर जल निकासी की स्थिति पर निर्भर करती है।
खराब जल निकासी की स्थिति निम्नलिखित के परिणामस्वरूप होती है:
ऐसी परिस्थितियों में, लौह यौगिकों को घुलनशील फेरस रूपों में अपचयित कर दिया जाता है। लोहे की न्यूनी मुख्य रूप से जैविक है और इसके लिए कार्बनिक पदार्थ और अवायवीय रूप से सांस लेने में सक्षम सूक्ष्मजीवों दोनों की आवश्यकता होती है। Ca, Mg, Fe और Mn की घुलनशीलता बढ़ जाती है और अधिकांश लोहा घोल में $Fe^{++}$ ऑर्गेनो-कॉम्प्लेक्स (organo-complexes) के रूप में या फेरिक और फेरस हाइड्रॉक्साइड्स के मिश्रित अवक्षेप के रूप में मौजूद होता है।
यह पीले और या लाल भूरे रंग के धब्बों के साथ विशिष्ट नीले से भूरे रंग के क्षितिज के उत्पादन के लिए जिम्मेदार है।
यह मिट्टी में एक नमकीन (सैलिस / salic) क्षितिज के रूप में लवणों के संचय की प्रक्रिया है, जैसे कैल्शियम, मैग्नीशियम, सोडियम और पोटेशियम के सल्फेट्स और क्लोराइड। यह शुष्क और अर्ध-शुष्क क्षेत्रों में काफी आम है। यह खारे भूजल के केशिका वृद्धि के माध्यम से और समुद्री और तटीय मिट्टी (marine and coastal soils) में समुद्री जल के साथ जलमग्नता से भी हो सकता है। नमक का संचय बाधित जल निकासी वाले क्षेत्रों में सिंचाई या रिसाव से भी हो सकता है।
यह पानी को जमा करके और कृत्रिम जल निकासी नेटवर्क स्थापित करके जल निकासी की स्थिति में सुधार करके क्षितिज या मिट्टी प्रोफाइल (horizons or soil profile) से अतिरिक्त घुलनशील लवणों को निक्षालनिंग द्वारा हटाना है (जिसमें पौधों के विकास / पौधा वृद्धि / plant growth को क्षीण करने के लिए पर्याप्त घुलनशील लवण थे)।
इस प्रक्रिया में मिट्टी के विनिमय परिसर पर सोडियम आयनों ($Na^+$) का संचय शामिल है, जिसके परिणामस्वरूप सोडिक मिट्टी (sodic soils - Solonetz) का निर्माण होता है। घोल में मौजूद सभी धनायन (All cations) मिट्टी और कार्बनिक पदार्थ के कणों पर धनायनों के साथ एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया (reversible reaction) में लगे हुए हैं।
प्रतिक्रिया को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:
$Ca.Mg.2NaX \leftrightarrow Ca^{++} + Mg^{++} + 2Na^+ + X^{-6} + 3CO_3^{2-} \leftrightarrow Na_2CO_3 + MgCO_3 + CaCO_3$
(जहाँ X मिट्टी या कार्बनिक पदार्थ विनिमय साइटों / exchange sites का प्रतिनिधित्व करता है)
प्रक्रिया विनिमय साइटों से $Na^+$ को हटाने को संदर्भित करती है। इस प्रक्रिया में मिट्टी का फैलाव शामिल है। फैलाव तब होता है जब $Na^+$ आयन हाइड्रेटेड हो जाते हैं।
अधिकांश फैलाव को समाप्त किया जा सकता है यदि $Ca^{++}$ और या $Mg^{++}$ आयन पानी में केंद्रित होते हैं, जिसका उपयोग जल्द से जल्द निक्षालन करने के लिए किया जाता है। ये Ca और Mg आयन विनिमय परिसर पर Na को परिवर्तित सकते हैं, और सोडियम के लवणों को इस रूप में निक्षालन किया जाता है:
$2NaX + CaSO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + CaX$ (निक्षालनेबल / leachable)
एक अन्य प्रक्रिया जो मिट्टी में क्रियाशील हो सकती है वह है पेडोबेशन। यह मिट्टी के मिश्रण (mixing of the soil) की प्रक्रिया है। कुछ हद तक मिश्रण सभी मिट्टी (all soils) में होता है। पेडोबेशन के सबसे आम प्रकार हैं:
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।