मृदा समुच्चय और बैक्टीरिया (Soil Aggregates and Bacteria)
मृदा समुच्चय मिट्टी के कणों के 'गुच्छे' हैं जो नम मिट्टी, कार्बनिक पदार्थ (organic matter - जैसे जड़ें / roots), कार्बनिक यौगिकों (organic compounds - बैक्टीरिया और कवक से / from bacteria and fungi) और कवक हाइप द्वारा एक साथ रखे जाते हैं।
समुच्चय (Aggregates) आकृति में एक मिलीमीटर के 2 हजारवें हिस्से से लेकर लगभग 2 मिलीमीटर तक होते हैं, और विभिन्न आकृतिों के कणों से बने होते हैं।
इनमें से कुछ कण एक-दूसरे के करीब फिट होते हैं और कुछ नहीं और यह मिट्टी में कई अलग-अलग आकृतिों के रिक्त स्थान बनाता है। मृदा समुच्चय के भीतर और बीच में ये स्थान, या छिद्र, हवा और पानी, रोगाणुओं, पोषक तत्वों और कार्बनिक पदार्थों के भंडारण के लिए आवश्यक हैं।
कई समुच्चय वाली मिट्टी (Soils with many aggregates) को "अच्छी तरह से एकत्रित" (well-aggregated) कहा जाता है। ऐसी मिट्टी अधिक स्थिरीकृत होती है और क्षरण के प्रति न्यून संवेदनशील होती है।
मिट्टी के एकत्रीकरण (soil aggregation) में बैक्टीरिया के शामिल होने के दो तरीके हैं:
मृदा समुच्चय और बैक्टीरिया (Soil Aggregates and Bacteria)
कवक लंबी, धागे जैसी संरचनाओं में बढ़ते हैं, जिन्हें हाइप कहा जाता है।
मिट्टी में एकत्रीकरण की मात्रा मिट्टी में फंगल हाइप की लंबाई से संबंधित पाई गई है। कवक अपने हाइप के साथ मिट्टी के कणों (soil particles) को उलझाकर और मिट्टी के कणों के बीच क्रॉस-लिंक (cross-links) बनाकर मिट्टी में समुच्चय बनाने में मदद करते हैं।
माइकोरिज़ल कवक और कवक जो ताजे कार्बनिक पदार्थों का उपनिवेश करते हैं, माना जाता है कि वे मिट्टी के कणों को समुच्चय में स्थिरीकृत करने में सहायता के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं।
फसल की वृद्धि अक्सर खराब जड़ विकास, पानी की धीमी घुसपैठ और मिट्टी के माध्यम से पानी की गति, और खराब मिट्टी के वातन (poor soil aeration) से विवश होती है। ये बाधाएं अक्सर खराब मिट्टी की सरंध्रता (poor soil porosity) से जुड़ी होती हैं।
मिट्टी का एकत्रीकरण अच्छी मिट्टी की सरंध्रता (good soil porosity) विकसित करने और बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है और इसलिए अच्छी जड़ वृद्धि और मिट्टी के पानी और गैसों की आवाजाही (movement of soil water and gases) के लिए महत्वपूर्ण है। पानी के स्थिरीकृत समुच्चय में अधिक मिट्टी के साथ, यह उम्मीद की जाती है कि:
मृदा एकत्रीकरण गुणों (soil aggregation properties) सहित फसल वृद्धि के लिए मिट्टी के भौतिक गुणों के महत्व (importance of soil physical properties) को उत्पादकों द्वारा अक्सर न्यून करके आंका जाता है (under-estimated), और व्यावहारिक अभ्यास इन गुणों के महत्व पर जानकारी देने में उपयोगी हो सकते हैं।
मृदा संगति को "यांत्रिक तनाव या हेरफेर के लिए विभिन्न नमी सामग्री पर मिट्टी के प्रतिरोध (resistance of a soil)" के रूप में परिभाषित किया गया है।
यह 'संसक्त' और 'चिपकने वाले' बलों दोनों को जोड़ती है, जो उस आसानी को निर्धारित करते हैं जिसके साथ मिट्टी को नया आकृति दिया जा सकता है या फट सकता है।
मृदा संगति
मृदा संगति का वर्णन तीन नमी स्तरों अर्थात् 'गीला', 'नम' और 'सूखा' पर किया गया है।
| आसंजन (Adhesion) | सामंजस्य (Cohesion) |
|---|---|
| आणविक आकर्षण जो संपर्क में दो पदार्थों (उदा. पानी और मिट्टी के कण / Water and soil particles) की सतहों को पकड़ता है। | एक साथ पकड़ना: समान अणुओं के बीच आकर्षण के कारण ठोस या तरल को एक साथ रखने वाला बल। तापमान में वृद्धि के साथ घटता है। |
संगति चिपचिपाहट और प्लास्टिसिटी (plasticity) शब्दों द्वारा दर्शायी जाती है।
न्यून से न्यून सुसंगतता वाली नम मिट्टी बहुत मजबूती से चिपकती है और अंगूठे और तर्जनी के बीच कुचलने का विरोध करती है। विभिन्न श्रेणियां हैं:
नमी के अभाव में, प्रतिरोध की डिग्री एक दूसरे के लिए कणों के आकर्षण से संबंधित है। विभिन्न श्रेणियां हैं:
मृदा क्रस्टिंग
मृदा क्रस्ट (Soil crusts) आमतौर पर बाह्य रूप से लागू बल के कारण तत्काल सतह पर संघनन के परिणामस्वरूप बनते हैं। यह बल मुख्य रूप से बारिश की बूंदों के प्रभाव (जब मिट्टी गीली होती है / as the soil is wetted) और सूरज की उज्ज्वल ऊर्जा (जैसे ही मिट्टी सूखती है / as the soil dries) द्वारा आपूर्ति की जाती है।
जब बारिश की बूंदें सूखी मिट्टी पर गिरती हैं (When the rain drops fall on dry soil)।
मिट्टी के ठोस हिस्से (solid portion of soil) के प्रति इकाई आयतन के वजन को कण घनत्व कहा जाता है। आम तौर पर सामान्य मिट्टी (normal soils) का कण घनत्व 2.65 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर होता है। यदि मिट्टी में मैग्नेटाइट, लिमोनाइट और हेमेटाइट जैसे भारी खनिज (heavy minerals) बड़ी मात्रा में मौजूद हों तो कण घनत्व अधिक होता है। मिट्टी के कार्बनिक पदार्थों में वृद्धि के साथ कण घनत्व न्यून हो जाता है।
कण घनत्व को सही घनत्व भी कहा जाता है।
| बनावट वर्ग | कण घनत्व ($g/cm^3$) |
|---|---|
| मोटी मृदा समुच्चय | 2.655 |
| महीन मृदा समुच्चय | 2.659 |
| मृदा समुच्चय | 2.798 |
| मिट्टी | 2.837 |
छिद्र स्थानों सहित मिट्टी की एक इकाई मात्रा (unit volume of soil) के ओवन शुष्क वजन को थोक घनत्व कहा जाता है। मिट्टी का थोक घनत्व हमेशा उसके कण घनत्व से छोटा होता है। रेतीली मिट्टी (sandy soil) का थोक घनत्व लगभग $1.6 \text{ g} / \text{cm}^3$ है, जबकि कार्बनिक पदार्थ का घनत्व लगभग 0.5 है। थोक घनत्व सामान्यतः न्यून हो जाता है, क्योंकि खनिज मिट्टी (mineral soils) बनावट में महीन हो जाती है।
थोक घनत्व मिट्टी में मौजूद कुल छिद्र स्थान के साथ अप्रत्यक्ष रूप से भिन्न होता है और मिट्टी की सरंध्रता (porosity of the soil) का अच्छा अनुमान देता है। मिट्टी के भौतिक व्यवहार को समझने में कण घनत्व की तुलना में थोक घनत्व का अधिक महत्व है। आमतौर पर न्यून थोक घनत्व वाली मिट्टी में अनुकूल भौतिक स्थितियां होती हैं।
| बनावट वर्ग | थोक घनत्व ($g/cc$) | छिद्र स्थान (%) (Pore space) |
|---|---|---|
| रेतीली मिट्टी | 1.6 | 40 |
| दोमट | 1.4 | 47 |
| सिल्ट दोमट | 1.3 | 50 |
| मिट्टी | 1.1 | 58 |
मृदा सरंध्रता (Soil porosity) मिट्टी की मात्रा के उस हिस्से (part of a soil volume) को संदर्भित करती है जिस पर मिट्टी के कणों या कार्बनिक पदार्थों का कब्जा नहीं (not occupied by soil particles or organic matter) होता है।
मिट्टी का छिद्र स्थान (pore space of a soil) हवा और पानी के कब्जे वाला स्थान है। मिट्टी में छिद्र स्थान की मात्रा या अनुपात मृदा समुच्चय, मृदा समुच्चय और मिट्टी जैसे मिट्टी के कणों की व्यवस्था द्वारा निर्धारित किया जाता है।
रेतीली मिट्टी में, कणों को बारीकी से व्यवस्थित किया जाता है और छिद्र स्थान न्यून होता है। मिट्टी वाली मिट्टी (clay soils) में, कणों को झरझरा समुच्चय में व्यवस्थित किया जाता है और छिद्र स्थान उच्च होता है। कार्बनिक पदार्थ की उपस्थिति छिद्र स्थान को बढ़ाती है।
मृदा बनावट (Soil texture):
फसलें / वनस्पति:
मैक्रो छिद्रों में, गुरुत्वाकर्षण और द्रव्यमान प्रवाह (mass flow) के कारण हवा और पानी स्वतंत्र रूप से चलते हैं।
माइक्रो छिद्रों में, हवा और पानी की गति बहुत धीमी होती है और केशिका गति और प्रसार तक सीमित होती है।
रेतीली मिट्टी में अधिक मैक्रो छिद्र होते हैं और मिट्टी वाली मिट्टी में अधिक माइक्रो छिद्र होते हैं।
इसलिए रेतीली मिट्टी में (in sandy soils), मैक्रो छिद्रों के कारण पानी और हवा की आवाजाही तेजी से होती है, हालांकि छिद्र स्थान अधिक होता है और मिट्टी वाली मिट्टी में (in clay soils) माइक्रो छिद्रों के कारण हवा और पानी धीमी होती है, हालांकि कुल छिद्र स्थान अधिक होता है।
दोमट मिट्टी (Loamy soils) में 50% सरंध्रता होगी और मैक्रो और माइक्रो छिद्रों का समान हिस्सा होगा।
मृदा छिद्र (Soil Pores)
थोक घनत्व और छिद्र स्थान आपस में जुड़े हुए हैं। न्यून थोक घनत्व मूल्यों के विकास का अर्थ बड़ी मात्रा में छिद्र स्थानों का विकास भी है।
प्रकृति में, न्यून थोक घनत्व मूल्य आमतौर पर उच्च कार्बनिक पदार्थ वाले मिट्टी में पाए जाते हैं। कार्बनिक पदार्थों के निर्माण और बड़े संचय के लिए उच्च जैविक गतिविधियां आवश्यक हैं।
मिट्टी के जीवों (soil organisms) के प्रभाव के साथ, उच्च मृदा समुच्चय सामग्री एकत्रीकरण को प्रोत्साहित करेगी, इस तरह मिट्टी की सरंध्रता बढ़ेगी, और जिससे थोक घनत्व मूल्य न्यून होंगे।
मिट्टी के मैक्रो और माइक्रो जीवों का खेती प्रभाव मैक्रोपोर की एक जटिल प्रणाली पैदा करता है, जो मिट्टी के थोक घनत्व को न्यून करने के लिए एक प्रमुख कारक है।
लगातार फसल लेने से मिट्टी में कार्बनिक पदार्थों की मात्रा न्यून होने का उल्लेख है, और इससे मिट्टी के एकत्रीकरण में न्यूनी आने की उम्मीद है।
जुताई करके जुताई को मिट्टी में छिद्र स्थान बढ़ाने के लिए डिज़ाइन किया गया है, लेकिन यह वास्तव में कार्बनिक पदार्थों को न्यून कर रहा है। इन समस्याओं को न्यून करने के लिए संरक्षण जुताई और नो टिलेज की शुरुआत की गई है। हालांकि कई लोगों ने दावा किया कि इससे कार्बनिक पदार्थ में वृद्धि हुई है, लेकिन बाद वाले ने हमेशा कुल छिद्र स्थान में वृद्धि नहीं की है।
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