Soil 111 Lecture 13 Soil Texture

ByRohit Meena
APF

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B.Sc. (Hons.) Agriculture Semester I SOIL 111 | Credits: 3 (2+1) SKNAU, Jobner (ICAR 6th Deans’)
व्याख्यान संख्या (Lecture No.): 13 | क्रेडिट घंटे (Credit Hours): 01

मृदा कणाकार / गठन: मृदा वर्ग, यांत्रिक विश्लेषण, स्टोक्स का नियम एवं कणाकार त्रिकोण (Soil Texture: Soil Separates, Mechanical Analysis, Stokes’ Law & Textural Triangle)

विषय: मृदा विज्ञान के मूल सिद्धांत (Fundamentals of Soil Science — SOIL 111)

पाठ्यक्रम (Curriculum) ICAR Sixth Deans’ Committee
विश्वविद्यालय संदर्भ (University) SKNAU, Jobner (Rajasthan)
संबंधित प्रायोगिक (Linked Practical) Practical 06 (Feel Method & Mechanical Analysis)
परीक्षा भार (Exam Weightage) अत्यंत उच्च (ISSS vs USDA Scale, Stokes’ Law, 12 Textural Classes)
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अनुभाग 02

अधिगम उद्देश्य (Learning Objectives — इस व्याख्यान से आप क्या सीखेंगे?)

उद्देश्य 01 (Permanent Basic Property) मृदा कणाकार (Soil Texture) की वैज्ञानिक परिभाषा को समझना तथा यह स्पष्ट करना कि इसे मृदा का स्थायी या अपरिवर्तनीय मूलभूत भौतिक गुण (Permanent / Inherent Basic Property) क्यों कहा जाता है।
उद्देश्य 02 (ISSS vs USDA Classification) अंतरराष्ट्रीय मृदा विज्ञान सोसायटी (ISSS / Atterberg Scale) एवं अमेरिकी कृषि विभाग (USDA Scale) के अनुसार प्राथमिक खनिज कणों (Coarse Sand, Fine Sand, Silt, Clay) के व्यास की सटीक सीमाएँ याद करना।
उद्देश्य 03 (Stokes’ Law & Assumptions) यांत्रिक विश्लेषण (Mechanical Analysis) के मूल आधार स्टोक्स के नियम (Stokes’ Law, 1851) का व्यंजक, उसकी मान्यताएँ (Assumptions) तथा सीमाएँ (Limitations) समझना।
उद्देश्य 04 (Mechanical Analysis Methods) अंतर्राष्ट्रीय पिपेट विधि (International Robinson’s Pipette Method), बुयूकस हाइड्रोमीटर विधि (Bouyoucos Hydrometer Method) तथा स्पर्श/अनुभव विधि (Feel Method — Practical 06) का तुलनात्मक अध्ययन करना।
उद्देश्य 05 (USDA 12 Textural Classes) USDA कणाकार त्रिकोण (Textural Triangle) के 12 मुख्य कणाकार वर्गों (12 Textural Classes) तथा आदर्श कृषि दोमट मृदा (Loam Soil) की अवधारणा का विश्लेषण करना।
उद्देश्य 06 (Agronomic Importance) हल्की मृदा (Light Soil — Sandy) बनाम भारी मृदा (Heavy Soil — Clayey) में जुताई कर्षण (Tillage Draft), जल धारण क्षमता, पोषक तत्व धारण और फसल उपयुक्तता के अंतर को समझना।
अनुभाग 03

प्रस्तावना (Introduction to Soil Texture)

मृदा का ठोस खनिज भाग (Solid Mineral Framework) विभिन्न आकार के असंख्य कणों से मिलकर बना होता है। इनमें से 2.0 mm से बड़े कणों को कंकड़, बजरी या पत्थर (Gravel, Cobbles, Stones / Coarse Fragments) कहा जाता है, जो रासायनिक व भौतिक रूप से निष्क्रिय कंकाल बनाते हैं। इसके विपरीत, 2.0 mm से छोटे खनिज कणों (< 2.0 mm — Fine Earth Fraction) को तीन प्राथमिक वर्गों अर्थात मृदा पृथक्कों (Soil Separates)—बालू (Sand), गाद/सिल्ट (Silt) और मृतिका/क्ले (Clay)—में बाँटा जाता है।

किसी मृदा में इन तीनों प्राथमिक खनिज कणों (Sand, Silt तथा Clay) के भार के अनुसार सापेक्षिक प्रतिशत अनुपात (Relative Percentage Proportion by Weight) को ही मृदा कणाकार या मृदा गठन (Soil Texture) कहते हैं। यह मृदा का सबसे महत्वपूर्ण स्थायी भौतिक गुणधर्म (Permanent / Static Physical Property) है, क्योंकि किसान सामान्य कृषि क्रियाओं (जुताई, खाद या सिंचाई) द्वारा खेत के कणाकार को नहीं बदल सकता। मृदा की जल धारण क्षमता, वायु संचार, अंतःस्यंदन दर (Infiltration rate), धनायन विनिमय क्षमता (CEC), जुताई में लगने वाली ऊर्जा और फसल का चयन—सब कुछ प्रत्यक्ष रूप से मृदा कणाकार द्वारा नियंत्रित होता है।

राजस्थान एवं SKNAU, Jobner संदर्भ: जोबनेर और पश्चिमी राजस्थान की रेतीली मृदाओं (Sand = 82–92%, Silt = 3–8%, Clay = 4–8%; कणाकार वर्ग: Sand या Loamy Sand) को किसान “हल्की मृदा (Light Soil)” कहते हैं क्योंकि इनमें हल चलाना अत्यंत आसान होता है (यद्यपि इनका कण घनत्व और स्थूल घनत्व उच्च होता है!)। वहीं कोटा-बारां-झालावाड़ की काली मृदाओं (Clay = 40–55%) को “भारी मृदा (Heavy Soil)” कहा जाता है क्योंकि संसंजन (Cohesion) अधिक होने से इनमें हल खींचने के लिए भारी ट्रैक्टर शक्ति (High Draft Power) की आवश्यकता होती है।
अनुभाग 04

संपूर्ण पाठ्यपुस्तक अध्ययन सामग्री (Complete Textbook Study Material)

4.1 मृदा कणाकार की परिभाषा एवं मृदा पृथक्क (Definition of Soil Texture & Soil Separates)

मानक वैज्ञानिक परिभाषा (Brady & Weil / Hillel): “किसी मृदा के बारीक खनिज अंश (< 2.0 mm व्यास) में उपस्थित विभिन्न आकार के प्राथमिक खनिज कणों अर्थात बालू (Sand), सिल्ट (Silt) तथा क्ले (Clay) के सापेक्षिक अनुपात (Relative Proportion by Weight, जहाँ %Sand + %Silt + %Clay = 100%) को मृदा कणाकार या मृदा गठन (Soil Texture) कहते हैं।”
क्या है? (What) मृदा में बालू (Sand), सिल्ट (Silt) और क्ले (Clay) का प्रतिशत अनुपात। ये तीनों कण मिलकर मृदा का खनिज कंकाल (Mineral Matrix) बनाते हैं।
क्यों स्थायी है? (Why Permanent) रेत के कणों (Quartz) का अपक्षय होकर क्ले में बदलना हजारों वर्षों की पेडोजेनिक प्रक्रिया है। एक हेक्टेयर हल-परत (20 लाख kg मिट्टी) में कणाकार बदलने हेतु हजारों टन रेत या क्ले मिलाना आर्थिक रूप से असंभव है।
कैसे मापते हैं? (How Measured) खेत में गीली मिट्टी को अंगूठे और तर्जनी के बीच रगड़कर (Feel Method — Practical 06) तथा प्रयोगशाला में स्टोक्स के नियम पर आधारित पिपेट या हाइड्रोमीटर विधि द्वारा।
व्यावहारिक उदाहरण (Practical Example) यदि किसी मिट्टी में 40% Sand, 40% Silt और 20% Clay है, तो USDA कणाकार त्रिकोण के अनुसार वह दोमट (Loam) कहलाती है, जो कृषि के लिए सर्वोत्तम है।

4.2 मृदा कणों के आकार का वर्गीकरण (Classification of Soil Separates: ISSS vs USDA)

विश्व में मृदा कणों के प्रभावी व्यास (Effective Diameter in mm) के आधार पर दो प्रणालियाँ सर्वाधिक प्रचलित हैं:

  1. ISSS प्रणाली (International Society of Soil Science — वर्तमान IUSS): इसे स्वीडिश वैज्ञानिक अल्बर्ट एटरबर्ग (Albert Atterberg, 1912) ने प्रस्तावित किया था। इसमें प्रत्येक छोटे वर्ग का अधिकतम व्यास पिछले वर्ग का ठीक 1/10 (दसवाँ भाग) होता है (2.0 mm → 0.2 mm → 0.02 mm → 0.002 mm)। भारत में परंपरागत रूप से यही प्रणाली सर्वाधिक प्रयुक्त होती है।
  2. USDA प्रणाली (United States Department of Agriculture): इसमें बालू (Sand) और सिल्ट (Silt) के बीच की विभाजन रेखा 0.02 mm के स्थान पर 0.05 mm रखी गई है तथा बालू को 5 उप-वर्गों में बाँटा गया है।

तीनों प्राथमिक मृदा पृथक्कों (Sand, Silt & Clay) के विशिष्ट गुणधर्म:

  • 1. बालू / रेत (Sand: 2.0 से 0.02 mm ISSS | 2.0 से 0.05 mm USDA):
    • ये कण नग्न आँखों से स्पष्ट दिखाई देते हैं, आकार में गोलाकार या कोणीय होते हैं तथा उँगलियों के बीच रगड़ने पर खुरदरा या किरकिरापन (Gritty Feel) देते हैं।
    • इनमें प्राथमिक खनिज क्वार्ट्ज (Quartz — SiO₂) की प्रधानता होती है, जो रासायनिक रूप से लगभग निष्क्रिय है।
    • इनका विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल अत्यंत कम (< 0.01 से 0.1 m²/g) होता है; इनमें सुघट्यता (Plasticity), चिपचिपापन (Stickiness), जल धारण क्षमता और CEC नगण्य होती है, किंतु बृहत् रंध्र (Macropores) अधिक होने से वायु संचार (Aeration) और जल निकास (Drainage) तीव्र होता है।
  • 2. गाद / सिल्ट (Silt: 0.02 से 0.002 mm ISSS | 0.05 से 0.002 mm USDA):
    • ये कण केवल सूक्ष्मदर्शी (Microscope) से दिखते हैं। गीला करके उँगलियों के बीच रगड़ने पर ये आटे या टैल्कम पाउडर जैसा रेशमी/मखमली चिकना अनुभव (Floury / Silky / Soapy Feel) देते हैं, किंतु क्ले की तरह चिपचिपे नहीं होते और न ही लंबी रिबन बनाते हैं।
    • सिल्ट कण जल एवं वायु अपरदन (Erosion) तथा पपड़ी निर्माण (Crusting) के प्रति सर्वाधिक संवेदनशील होते हैं।
  • 3. मृतिका / क्ले (Clay: < 0.002 mm या < 2 µm — दोनों प्रणालियों में समान):
    • ये केवल इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी से दिखते हैं, आकार में प्लेट या परत-सदृश (Plate-like / Laminated) होते हैं तथा इनमें द्वितीयक एल्युमिनो-सिलिकेट खनिजों (Montmorillonite, Illite, Kaolinite) की प्रधानता होती है।
    • इनका विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल विशाल (10 से 800 m²/g) होता है तथा इन पर ऋणावेश होने के कारण इन्हें “मृदा का रासायनिक रूप से सर्वाधिक सक्रिय अंश (Most Chemically Active Fraction of Soil)” कहा जाता है।
    • ये गीले होने पर अत्यधिक चिपचिपे (Sticky) व सुघट्य (Plastic — लंबी रिबन बनाते हैं) होते हैं तथा सूखने पर अत्यंत कठोर ढेले (Hard Clods) और दरारें बनाते हैं। इनमें सूक्ष्म रंध्र (Micropores) अधिक होने से जल धारण क्षमता उच्चतम होती है, किंतु अंतःस्यंदन व वायु संचार धीमा होता है।

4.3 यांत्रिक विश्लेषण एवं स्टोक्स का नियम (Mechanical Analysis / Particle-Size Analysis & Stokes’ Law)

मृदा में Sand, Silt और Clay का सटीक प्रतिशत ज्ञात करने की प्रयोगशाला प्रक्रिया को यांत्रिक विश्लेषण (Mechanical Analysis) कहते हैं। इसके दो मुख्य चरण हैं:

चरण 1: परिक्षेपण / प्राथमिक कणों का पृथक्करण (Dispersion of Soil Aggregates)

  1. कार्बनिक पदार्थ (Organic Matter) को नष्ट करना: मिट्टी को हाइड्रोजन पेरॉक्साइड (6% से 30% H₂O₂) के साथ गर्म करके ह्यूमस का ऑक्सीकरण किया जाता है।
  2. कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO₃) एवं सेस्क्विऑक्साइड्स को हटाना: मिट्टी को तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (0.2 N HCl) से उपचारित कर चूना व आयरन ऑक्साइड घोले जाते हैं।
  3. रासायनिक विऊर्णन / परिक्षेपण (Chemical Dispersion / Deflocculation): धुली हुई मिट्टी में एक परिक्षेपण कर्मक (Dispersing Agent)—जैसे सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट [(NaPO₃)₆, जिसे व्यापारिक रूप से ‘Calgon’ कहते हैं + सोडियम कार्बोनेट] या सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH)—मिलाकर यांत्रिक स्टिरर से मथा जाता है। सोडियम आयन (Na⁺) क्ले पर विशाल जलयोजित परत बनाकर ज़ीटा विभव बढ़ाते हैं जिससे सभी कण एक-दूसरे को प्रतिकर्षित कर अलग-अलग निलंबित हो जाते हैं।

चरण 2: छलनी एवं अवसादन विश्लेषण (Sieving & Sedimentation based on Stokes’ Law)

स्टोक्स का नियम (Stokes’ Law — George Gabriel Stokes, 1851): “किसी शांत श्यान द्रव (Viscous Fluid) में गुरुत्वाकर्षण बल के अधीन स्वतंत्र रूप से गिरते हुए किसी सूक्ष्म गोलाकार कण का अंतिम अवसादन वेग (Terminal Settling Velocity, v) उस कण की त्रिज्या (r) या व्यास (d) के वर्ग के अनुक्रमानुपाती (Directly proportional to the square of its radius/diameter: v ∝ r² or v ∝ d²) तथा द्रव की श्यानता (Viscosity, η) के व्युत्क्रमानुपाती होता है।”

स्टोक्स के नियम की प्रमुख मान्यताएँ एवं सीमाएँ (Assumptions & Limitations of Stokes’ Law):

  1. कण पूर्णतः गोलाकार, चिकने एवं कठोर होने चाहिए (Spherical, smooth and rigid): सीमा: वास्तविक मृदा में क्ले के कण गोलाकार न होकर प्लेट या डिस्क के आकार (Plate-like) के होते हैं, इसलिए वे समान द्रव्यमान के गोले की तुलना में धीमे गिरते हैं। इसीलिए मृदा विज्ञान में “वास्तविक व्यास” के स्थान पर “समतुल्य गोलाकार व्यास (Equivalent Spherical Diameter — ESD)” शब्द का प्रयोग किया जाता है।
  2. कण का आकार 0.0002 mm से 0.08 mm के बीच होना चाहिए: सीमा: यदि कण का आकार < 0.0002 mm (0.2 µm) से छोटा हो, तो ब्राउनियन गति (Brownian Movement) के कारण कण नीचे नहीं बैठते। दूसरी ओर, यदि कण > 0.08 mm (80 µm) से बड़ा हो, तो तेजी से गिरने के कारण द्रव में भँवर/विक्षोभ (Turbulent Flow instead of Laminar Flow) उत्पन्न हो जाता है और स्टोक्स का नियम विफल हो जाता है।
  3. निलंबन पर्याप्त तनु होना चाहिए (Dilute Suspension ≤ 2–5%): ताकि गिरते समय कण एक-दूसरे से न टकराएँ।
  4. एकसमान कण घनत्व (Uniform Particle Density ≈ 2.65 g/cm³) तथा स्थिर तापमान (Constant Temperature)।

यांत्रिक विश्लेषण की दो प्रमुख प्रयोगशाला विधियाँ:

  1. अंतर्राष्ट्रीय रॉबिन्सन पिपेट विधि (International Robinson’s Pipette Method): यह सर्वाधिक सटीक मानक विधि (Most Accurate Reference Method) है। इसमें 1000 mL सिलेंडर में निलंबन में से 10 cm गहराई से रॉबिन्सन पिपेट द्वारा (i) Silt + Clay (4 मिनट 48 सेकंड पर 20°C पर) और (ii) केवल Clay (8 घंटे बाद 10 cm गहराई पर) के 25 mL अंश निकालकर ओवन में सुखाकर तौले जाते हैं।
  2. बुयूकस हाइड्रोमीटर विधि (Bouyoucos Hydrometer Method, 1927): यह अधिक तीव्र एवं सरल (Rapid Method) है:
    • प्रथम पाठ्यांक (40 सेकंड पर — 40-Second Reading): 40 सेकंड में सभी बालू कण (Sand) नीचे बैठ जाते हैं; अतः 40 सेकंड का पाठ्यांक निलंबन में बचे (Silt + Clay) की मात्रा बताता है।
    • द्वितीय पाठ्यांक (2 घंटे पर — 2-Hour Reading): 2 घंटे में सिल्ट (Silt) के कण भी बैठ जाते हैं; अतः 2 घंटे का पाठ्यांक निलंबन में बची केवल मृतिका (Clay) की मात्रा बताता है।
    • तापमान संशोधन (Temperature Correction): बुयूकस हाइड्रोमीटर 67°F (या 68°F / 19.4–20°C) पर अंशांकित होता है। मानक तापमान से प्रति 1°F अधिक होने पर पाठ्यांक में +0.2 जोड़ा जाता है (या प्रति 1°C अधिक होने पर +0.36 जोड़ा जाता है)।

4.4 मृदा कणाकार वर्ग एवं कणाकार त्रिकोण (Soil Textural Classes & Textural Triangle)

USDA प्रणाली के अनुसार मृदाओं को कणाकार त्रिकोण की सहायता से कुल 12 मुख्य कणाकार वर्गों (12 Textural Classes) में विभाजित किया गया है:

  1. मोटे कणाकार वाली / रेतीली मृदाएँ (Coarse-textured / Light Soils — 2 वर्ग): (1) बालू (Sand — ≥85% रेत), (2) बलुई दोमट (Loamy Sand — 70–90% रेत)।
  2. मध्यम कणाकार वाली / दोमट मृदाएँ (Medium-textured / Loamy Soils — 7 वर्ग): (3) रेतीली दोमट (Sandy Loam), (4) दोमट (Loam), (5) सिल्ट दोमट (Silt Loam), (6) सिल्ट (Silt — ≥80% सिल्ट और <12% क्ले), (7) रेतीली क्ले दोमट (Sandy Clay Loam), (8) क्ले दोमट (Clay Loam), (9) सिल्टी क्ले दोमट (Silty Clay Loam)।
  3. महीन कणाकार वाली / मृतिका मृदाएँ (Fine-textured / Heavy Soils — 3 वर्ग): (10) रेतीली क्ले (Sandy Clay), (11) सिल्टी क्ले (Silty Clay), (12) मृतिका (Clay — ≥40% क्ले)।
महत्वपूर्ण परीक्षा तथ्य — “दोमट (Loam)” का रहस्य: एक आदर्श दोमट मृदा (Loam Soil) में भार के अनुसार लगभग 40% बालू (Sand), 40% सिल्ट (Silt) और केवल 20% मृतिका (Clay) होती है! यद्यपि क्ले का भार केवल 20% है, किंतु उसका पृष्ठीय क्षेत्रफल अत्यधिक होने के कारण उसके भौतिक-रासायनिक गुण शेष 80% रेत व सिल्ट के गुणों के बराबर प्रभाव दिखाते हैं। किसी मृदा को ‘Clay’ वर्ग में रखने के लिए उसमें कम से कम 40% या अधिक क्ले (तथा किसी नाम में ‘Clay’ शब्द जुड़ने जैसे Clay Loam के लिए कम से कम 27% क्ले) होना आवश्यक है।
अनुभाग 05

वैज्ञानिक आरेख एवं शैक्षिक चित्र (Scientific Diagrams & Educational Illustrations)

चित्र 13.1: USDA मृदा कणाकार त्रिकोण (USDA Soil Textural Triangle — 12 Textural Classes) एवं आदर्श दोमट बिंदु (40% Sand : 40% Silt : 20% Clay)

USDA कणाकार त्रिकोण (12 Soil Textural Classes) एवं कण-आकार तुलना CLAY (≥ 40% Clay) Sandy Clay Silty Clay Sandy Clay Loam Clay Loam Silty Clay Loam LOAM (दोमट) 40:40:20 (Ideal) Sand Loamy Sand Sandy Loam Silt Loam Silt ← % मृतिका (% CLAY: 0 से 100% ऊपर की ओर) → ← % सिल्ट (% SILT: 0 से 100% नीचे-दाएँ) → ← % बालू (% SAND: दाएँ से बाएँ 0 से 100%) → 100% Sand 100% Silt 100% Clay कणों का सापेक्षिक आकार (ISSS Scale) SAND 2.0–0.02 mm SILT (0.02–0.002) CLAY (<0.002) USDA के 12 कणाकार वर्ग (12 Classes) 1. Sand (बालू) | 2. Loamy Sand (बलुई दोमट) 3. Sandy Loam | 4. Loam (आदर्श दोमट) 5. Silt Loam | 6. Silt (गाद) 7. Sandy Clay Loam | 8. Clay Loam 9. Silty Clay Loam | 10. Sandy Clay 11. Silty Clay | 12. Clay (मृतिका) गोल्डन नियम (Sum Rule): % Sand + % Silt + % Clay = 100% त्रिकोण की तीनों भुजाओं के समानांतर रेखाएँ प्रतिच्छेद करती हैं
त्रिकोण पढ़ने की विधि: यदि किसी मृदा नमूने में 40% Sand, 40% Silt तथा 20% Clay है, तो आधार भुजा पर 40% Sand से बाईं भुजा के समानांतर रेखा और बाईं भुजा पर 20% Clay से क्षैतिज रेखा खींचने पर वे ठीक केंद्र के हरे क्षेत्र अर्थात Loam (दोमट) में मिलती हैं।

चित्र 13.2: स्टोक्स के नियम पर आधारित अवसादन (Stokes’ Law Sedimentation: v ∝ d²) एवं बुयूकस हाइड्रोमीटर के दो पाठ्यांक (40 Seconds vs 2 Hours)

1. प्रारंभिक अवस्था (t = 0 sec) Sand + Silt + Clay समान रूप से निलंबित Calgon (NaPO₃)₆ द्वारा परिक्षेपित 2. प्रथम पाठ्यांक (t = 40 Seconds) Silt + Clay निलंबित Sand बैठा 40-sec Reading = (Silt + Clay) % Sand = 100 − %(Silt + Clay) 3. द्वितीय पाठ्यांक (t = 2 Hours) केवल Clay निलंबित Silt बैठा Sand बैठा 2-Hour Reading = केवल % Clay % Silt = %(Silt + Clay) − % Clay
प्रायोगिक सिद्धांत: स्टोक्स के नियम के अनुसार बड़े व्यास वाले बालू कण (Sand) सर्वाधिक गति से गिरकर केवल 40 सेकंड में तली में बैठ जाते हैं, मध्यम आकार के सिल्ट कण (Silt) 2 घंटे में बैठ जाते हैं, जबकि सूक्ष्म मृतिका कण (Clay < 0.002 mm) 2 घंटे बाद भी निलंबन में बने रहते हैं।
अनुभाग 06

विजुअल माइंड मैप (Compulsory Visual Mind Map — Soil Texture)

माइंड मैप: मृदा कणाकार, कण-आकार वर्गीकरण एवं यांत्रिक विश्लेषण

मृदा कणाकार (SOIL TEXTURE) स्थायी भौतिक गुणधर्म (Permanent) 1. ISSS प्रणाली (Atterberg, 1912) • Coarse Sand: 2.0 – 0.2 mm • Fine Sand: 0.2 – 0.02 mm • Silt (गाद): 0.02 – 0.002 mm • Clay (मृतिका): < 0.002 mm (< 2 µm) 2. USDA प्रणाली (अमेरिकी मानक) • Gravel / Cobbles: > 2.0 mm • Total Sand (5 वर्ग): 2.0 – 0.05 mm • Silt (गाद): 0.05 – 0.002 mm • Clay (मृतिका): < 0.002 mm 3. स्टोक्स का नियम (Stokes, 1851) • v = [2 g r² (ρp − ρf)] / 9 η • या v = [g d² (ρp − ρf)] / 18 η • अवसादन वेग: v ∝ r² या v ∝ d² • वैधता सीमा: 0.0002 से 0.08 mm 4. परिक्षेपण अभिकर्मक (Dispersion) • H₂O₂ (6–30%): ह्यूमस को नष्ट करना • HCl (0.2 N): CaCO₃ को घोलना • Calgon [(NaPO₃)₆]: विऊर्णन कर्मक • Na⁺ आयन से क्ले का पूर्ण पृथक्करण 5. प्रयोगशाला एवं क्षेत्र विधियाँ • Feel Method: Ball & Ribbon Test (खेत) • International Pipette: सर्वाधिक सटीक • Bouyoucos Hydrometer: तीव्र विधि • 40 sec (Silt+Clay) & 2 hr (Clay) 6. कणाकार वर्ग एवं कृषि महत्व • कुल USDA कणाकार वर्ग = 12 • Loam (40:40:20) = कृषि हेतु सर्वोत्तम • Light Soil (Sandy) = कम कर्षण बल • Heavy Soil (Clayey) = उच्च कर्षण बल
अनुभाग 07

प्रक्रम फ्लोचार्ट (Flowchart — Practical 06: Feel Method Decision Tree)

फ्लोचार्ट 13.1: स्पर्श/अनुभव विधि (Feel Method — Ball & Ribbon Test) द्वारा खेत में मृदा कणाकार की पहचान (Practical 06)

चरण 1: गेंद परीक्षण (Ball Test) 25 g मिट्टी को हथेली में भिगोकर गेंद (Moist Ball) बनाएँ: • गेंद नहीं बनती = SAND (बालू) • गेंद छूते ही टूटती है = LOAMY SAND (बलुई दोमट) • मजबूत गेंद बनती है → चरण 2 चरण 2: रिबन परीक्षण (Ribbon Test) अंगूठे और तर्जनी (Thumb & Fore- finger) के बीच दबाकर पट्टी निकालें: • रिबन < 2.5 cm (कमजोर): Sandy Loam / Loam / Silt Loam • रिबन 2.5 – 5.0 cm (मध्यम): Clay Loam / Silty Clay Loam चरण 3: लंबी रिबन (> 5.0 cm) मजबूत लचीली रिबन > 5 cm बिना टूटे लंबी पट्टी बनती है = CLAY / SILTY CLAY / SANDY CLAY अत्यधिक सुघट्यता व चिपचिपापन चरण 4: किरकिरा बनाम चिकना अत्यधिक गीला करके रगड़ें: • किरकिरापन (Gritty): ‘Sandy’ उपसर्ग (Sandy Loam) • आटे-सा चिकना (Floury): ‘Silt’ उपसर्ग (Silt Loam) • दोनों संतुलित = Loam / Clay Loam
अनुभाग 08

तुलनात्मक सारणियाँ (Important Comparison Tables)

सारणी 13.1: ISSS (अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली) एवं USDA (अमेरिकी प्रणाली) के अनुसार मृदा कणों के व्यास का वर्गीकरण

मृदा पृथक्क / कण वर्ग (Soil Separate) ISSS / IUSS प्रणाली (Atterberg, 1912) व्यास (mm) USDA प्रणाली (अमेरिकी मानक) व्यास (mm) कणों की दृश्यता एवं स्पर्श अनुभव (Visibility & Feel)
कंकड़ एवं पत्थर (Gravel / Cobbles) > 2.0 mm > 2.0 mm नग्न आँखों से स्पष्ट; मृदा के बारीक अंश (Fine earth) में शामिल नहीं।
1. बहुत मोटी बालू (Very Coarse Sand) (Coarse Sand में सम्मिलित) 2.0 – 1.0 mm नग्न आँखों से स्पष्ट; अत्यधिक खुरदरा व किरकिरा (Very gritty)।
2. मोटी बालू (Coarse Sand) 2.0 – 0.2 mm 1.0 – 0.5 mm नग्न आँखों से स्पष्ट; किरकिरा अनुभव; जल धारण नगण्य।
3. मध्यम बालू (Medium Sand) (Coarse/Fine में विभाजित) 0.5 – 0.25 mm नग्न आँखों से दृश्य; किरकिरा अनुभव।
4. महीन बालू (Fine Sand) 0.2 – 0.02 mm 0.25 – 0.10 mm नग्न आँखों या हैंड लेंस से दृश्य; हल्का किरकिरापन।
5. बहुत महीन बालू (Very Fine Sand) (Fine Sand में सम्मिलित) 0.10 – 0.05 mm सूक्ष्म हैंड लेंस से दृश्य।
6. गाद / सिल्ट (Silt) 0.02 – 0.002 mm 0.05 – 0.002 mm प्रकाश सूक्ष्मदर्शी (Light Microscope) से दृश्य; आटे/टैल्कम पाउडर जैसा चिकना (Floury/Silky feel), अ-सुघट्य।
7. मृतिका / क्ले (Clay) < 0.002 mm (< 2 µm) < 0.002 mm (< 2 µm) इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी से दृश्य; गीली होने पर अत्यधिक चिपचिपी (Sticky) व सुघट्य (Plastic — लंबी रिबन बनाती है)।

सारणी 13.2: बालू (Sand), सिल्ट (Silt) एवं मृतिका (Clay) के भौतिक-रासायनिक गुणों की तुलना

गुणधर्म (Property) बालू / रेत (Sand) गाद / सिल्ट (Silt) मृतिका / क्ले (Clay)
1. कण का आकार (Particle Shape) गोलाकार या अनियमित कोणीय (Spherical / Angular) अनियमित व खंडित (Irregular / Blocky) प्लेट या परत-सदृश (Plate-like / Laminated)
2. प्रमुख खनिज (Dominant Minerals) प्राथमिक खनिज — मुख्यतः क्वार्ट्ज (SiO₂) प्राथमिक खनिज — क्वार्ट्ज, फेल्डस्पार, माइका द्वितीयक सिलिकेट खनिज — Kaolinite, Montmorillonite, Illite
3. विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल (Specific Surface Area) अत्यंत कम (< 0.1 m²/g) मध्यम (1 से 10 m²/g) अत्यंत उच्च (10 से 800 m²/g)
4. रंध्रों का प्रकार एवं कुल रंध्रावकाश बृहत् रंध्र (Macropores) अधिक, किंतु कुल रंध्रावकाश कम (35–40%) मध्यम रंध्र (Mesopores); कुल रंध्रावकाश मध्यम (40–48%) सूक्ष्म रंध्र (Micropores) सर्वाधिक; कुल रंध्रावकाश उच्चतम (50–60%)
5. जल धारण क्षमता एवं अंतःस्यंदन जल धारण क्षमता न्यूनतम; अंतःस्यंदन दर उच्चतम (20–50 mm/hr) उपलब्ध जल धारण क्षमता उत्तम; अंतःस्यंदन मध्यम (5–15 mm/hr) कुल जल धारण क्षमता उच्चतम; अंतःस्यंदन दर न्यूनतम (1–5 mm/hr)
6. सुघट्यता, फूलना-सिकुड़ना एवं CEC शून्य सुघट्यता; CEC नगण्य (1–5 cmol/kg) नगण्य सुघट्यता; CEC कम (5–12 cmol/kg) उच्च सुघट्यता व चिपचिपापन; उच्च CEC (10–100 cmol/kg)
7. कर्षण प्रतिरोध (Tillage Classification) हल्की मृदा (Light Soil) — जुताई अत्यंत सरल मध्यम मृदा (Medium Soil) भारी मृदा (Heavy Soil) — जुताई कठिन
अनुभाग 09

व्यावहारिक कृषि अनुप्रयोग एवं प्रायोगिक 06 समन्वय (Practical 06 & Agronomic Significance)

प्रायोगिक 06: यांत्रिक विश्लेषण में प्रयुक्त प्रमुख अभिकर्मकों की भूमिका (Role of Reagents in Mechanical Analysis)

  • हाइड्रोजन पेरॉक्साइड (H₂O₂ — 6% से 30%): कार्बनिक पदार्थ (Humus — जो कणों को आपस में बाँधता है) का ऑक्सीकरण करके उसे CO₂ और H₂O के रूप में उड़ा देता है।
  • तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल (0.2 N HCl): मुक्त कैल्शियम एवं मैग्नीशियम कार्बोनेट (CaCO₃) तथा सेस्क्विऑक्साइड्स के सीमेंटिंग प्रभाव को घोलकर समाप्त करता है।
  • कैलगन (Calgon — Sodium Hexametaphosphate, (NaPO₃)₆ + Na₂CO₃): यह सर्वोत्तम परिक्षेपण/विऊर्णन कर्मक (Dispersing / Deflocculating Agent) है। यह क्ले पर अधिशोषित Ca²⁺ आयनों को जटिल (Complex) कर लेता है और उनके स्थान पर जलयोजित Na⁺ आयन प्रतिस्थापित करता है, जिससे क्ले कण एक-दूसरे से दूर हटकर अलग-अलग तैरने लगते हैं।
  • एमाइल अल्कोहल (Amyl Alcohol): बुयूकस हाइड्रोमीटर सिलेंडर में मथने के बाद बनने वाले झाग (Froth/Foam) को समाप्त करने के लिए 2–3 बूँद एमाइल अल्कोहल डाला जाता है ताकि हाइड्रोमीटर का मेनिस्कस साफ पढ़ा जा सके।

मृदा कणाकार के आधार पर फसल एवं सिंचाई प्रबंधन (Crop & Irrigation Management)

  • बलुई एवं बलुई दोमट मृदाएँ (Sandy & Loamy Sand — जोबनेर/पश्चिमी राजस्थान): मूँगफली, बाजरा, ग्वार, मोठ, तारामीरा, तरबूज और आलू के लिए उपयुक्त। इनमें नत्रजन उर्वरक (यूरिया) को 3–4 बार टुकड़ों में (Split Application) देना चाहिए तथा फव्वारा (Sprinkler) या ड्रिप सिंचाई अपनानी चाहिए।
  • दोमट एवं सिल्ट दोमट मृदाएँ (Loam & Silt Loam): गेहूँ, मक्का, सरसों, गन्ना, सब्जियाँ और फल वृक्षों के लिए सर्वश्रेष्ठ।
  • मृतिका एवं क्ले दोमट मृदाएँ (Clay & Clay Loam — कोटा/झालावाड़): धान (Puddled Rice), कपास, सोयाबीन और चने के लिए सर्वोत्तम। इनमें केवल उचित नमी (Friable moisture / ओट आने) पर ही जुताई करनी चाहिए।
अनुभाग 10

स्टोक्स का नियम, हाइड्रोमीटर सूत्र एवं हल सहित संख्यात्मक प्रश्न (Formulas & Solved Numericals)

1. स्टोक्स का नियम (Stokes’ Law Equation — त्रिज्या r तथा व्यास d के रूप में):
v = h / t = [ 2 · g · r² · (ρp − ρf) ] / ( 9 · η ) = [ g · d² · (ρp − ρf) ] / ( 18 · η )
जहाँ: v = अंतिम अवसादन वेग (cm/s), h = गिरने की गहराई (cm), t = समय (s), g = गुरुत्वीय त्वरण (980 cm/s²), r = कण की त्रिज्या (cm), d = कण का व्यास (cm, जहाँ d = 2r), ρp = कण घनत्व (2.65 g/cm³), ρf = जल का घनत्व (≈ 1.0 g/cm³), तथा η = जल की श्यानता (Poise = g cm⁻¹ s⁻¹; 20°C पर η ≈ 0.01 Poise)।
2. बुयूकस हाइड्रोमीटर विधि के गणना सूत्र (Bouyoucos Hydrometer Equations):
Corrected Reading (Rc) = Observed Reading + [ 0.36 × (T°C − 20°C) ] − Blank Reading
% (Silt + Clay) = [ Rc (at 40 sec) / Oven-dry Soil Weight (g) ] × 100
% Clay = [ Rc (at 2 hours) / Oven-dry Soil Weight (g) ] × 100
% Sand = 100 − % (Silt + Clay) | % Silt = % (Silt + Clay) − % Clay

हल सहित संख्यात्मक प्रश्न (Solved Numericals)

संख्यात्मक प्रश्न 1: यदि कण A का व्यास 0.02 mm (Silt की ऊपरी सीमा) और कण B का व्यास 0.002 mm (Clay की ऊपरी सीमा) है, तो समान जल निलंबन में कण A की गिरने की गति (Settling Velocity) कण B की तुलना में कितने गुना अधिक होगी?

हल (Step-by-Step Solution):

  • स्टोक्स के नियम के अनुसार, अवसादन वेग कण के व्यास के वर्ग के समानुपाती होता है: v ∝ d²
  • अतः v_A / v_B = (d_A / d_B)² = (0.02 mm / 0.002 mm)² = (10)² = 100 गुना।
  • उत्तर: 0.02 mm व्यास वाला कण 0.002 mm व्यास वाले कण की तुलना में 100 गुना (100 times) तेजी से नीचे बैठेगा।

संख्यात्मक प्रश्न 2: बुयूकस हाइड्रोमीटर विधि द्वारा 50 g ओवन-शुष्क मृदा नमूने का विश्लेषण करने पर 40 सेकंड पर संशोधित हाइड्रोमीटर पाठ्यांक (Corrected 40-sec Reading) = 22.0 g/L तथा 2 घंटे पर संशोधित पाठ्यांक (Corrected 2-hr Reading) = 9.0 g/L प्राप्त हुआ। इस मृदा में %Sand, %Silt तथा %Clay की गणना कीजिए और उसका कणाकार वर्ग (Textural Class) बताइए।

हल (Step-by-Step Solution):

  • लिया गया ओवन-शुष्क मृदा भार (W) = 50 g
  • 1. % (Silt + Clay) = (40 सेकंड का संशोधित पाठ्यांक / 50) × 100 = (22.0 / 50) × 100 = 44.0%
  • 2. % बालू (% Sand) = 100 − % (Silt + Clay) = 100 − 44.0 = 56.0%
  • 3. % मृतिका (% Clay) = (2 घंटे का संशोधित पाठ्यांक / 50) × 100 = (9.0 / 50) × 100 = 18.0%
  • 4. % गाद (% Silt) = % (Silt + Clay) − % Clay = 44.0 − 18.0 = 26.0%
  • कणाकार वर्ग (USDA Textural Class): 56% Sand, 26% Silt और 18% Clay वाली मृदा USDA त्रिकोण के अनुसार रेतीली दोमट (Sandy Loam) वर्ग में आती है।
अनुभाग 11

त्वरित पुनरावृत्ति बिंदु (Quick Revision Bullet Points)

  • मृदा कणाकार (Soil Texture): मृदा में Sand, Silt और Clay का सापेक्षिक प्रतिशत अनुपात; यह मृदा का स्थायी / अपरिवर्तनीय भौतिक गुण (Permanent Basic Property) है।
  • ISSS प्रणाली (Atterberg, 1912): Coarse Sand (2.0–0.2 mm), Fine Sand (0.2–0.02 mm), Silt (0.02–0.002 mm), Clay (< 0.002 mm)।
  • USDA प्रणाली: Total Sand (2.0–0.05 mm, 5 उप-वर्ग), Silt (0.05–0.002 mm), Clay (< 0.002 mm)।
  • स्टोक्स का नियम (1851): v = [2gr²(ρp − ρf)] / 9η या v = [gd²(ρp − ρf)] / 18η; अवसादन वेग v ∝ r² (या d²); वैधता सीमा: 0.0002 mm से 0.08 mm।
  • परिक्षेपण अभिकर्मक (Dispersing Agents): ह्यूमस नष्ट करने हेतु H₂O₂, चूना घोलने हेतु तनु HCl, तथा क्ले को अलग-अलग करने (Deflocculation) हेतु Calgon [Sodium Hexametaphosphate, (NaPO₃)₆]।
  • बुयूकस हाइड्रोमीटर पाठ्यांक: 40 सेकंड = (Silt + Clay); 2 घंटे = केवल Clay।
  • USDA कणाकार वर्ग: कुल 12 वर्ग; आदर्श Loam (दोमट) में 40% Sand + 40% Silt + 20% Clay होती है; ‘Clay’ वर्ग हेतु न्यूनतम 40% Clay आवश्यक है।
  • Feel Method (Practical 06): अंगूठे और तर्जनी (Thumb & Forefinger) के बीच गीली मिट्टी दबाकर गेंद और रिबन (Ribbon) की लंबाई से कणाकार पहचाना जाता है।
अनुभाग 12

संपूर्ण परीक्षा प्रश्न बैंक (Complete Examination Question Bank)

भाग A: बहुविकल्पीय प्रश्न (Multiple Choice Questions — 16 MCQs)

प्रश्न 1. निम्नांकित में से मृदा का कौन-सा भौतिक गुणधर्म सामान्य कृषि क्रियाओं द्वारा बदला नहीं जा सकता (Permanent / Static Property)?

(A) मृदा संरचना (Soil Structure)
(B) मृदा कणाकार (Soil Texture)
(C) स्थूल घनत्व (Bulk Density)
(D) कुल रंध्रावकाश (Total Porosity)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) मृदा कणाकार (Soil Texture)
व्याख्या: जुताई और खाद से मृदा संरचना, स्थूल घनत्व और रंध्रावकाश बदल जाते हैं, किंतु Sand, Silt और Clay का सापेक्षिक अनुपात (Soil Texture) स्थायी रहता है।

प्रश्न 2. अंतर्राष्ट्रीय मृदा विज्ञान सोसायटी (ISSS / IUSS) प्रणाली के अनुसार ‘गाद (Silt)’ कणों का व्यास कितना होता है?

(A) 2.0 – 0.2 mm
(B) 0.2 – 0.02 mm
(C) 0.02 – 0.002 mm
(D) 0.05 – 0.002 mm
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (C) 0.02 – 0.002 mm
व्याख्या: ISSS प्रणाली में Silt का आकार 0.02 से 0.002 mm होता है, जबकि USDA प्रणाली में यह 0.05 से 0.002 mm होता है।

प्रश्न 3. ISSS एवं USDA दोनों प्रणालियों में ‘मृतिका (Clay)’ कणों का व्यास कितना निर्धारित किया गया है?

(A) < 0.2 mm
(B) < 0.02 mm
(C) < 0.002 mm (< 2 µm)
(D) < 0.0002 mm
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (C) < 0.002 mm (< 2 µm)
व्याख्या: विश्व की सभी प्रमुख प्रणालियों (ISSS, USDA, BSI) में 0.002 mm (2 माइक्रोन) से छोटे कणों को मृतिका (Clay) माना जाता है।

प्रश्न 4. मृदा कणों के आकार वर्गीकरण की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली (ISSS Scale) किस वैज्ञानिक द्वारा प्रस्तावित की गई थी?

(A) जी. जी. स्टोक्स (G.G. Stokes)
(B) अल्बर्ट एटरबर्ग (Albert Atterberg)
(C) जी. जे. बुयूकस (G.J. Bouyoucos)
(D) जी. डब्ल्यू. रॉबिन्सन (G.W. Robinson)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) अल्बर्ट एटरबर्ग (Albert Atterberg)
व्याख्या: स्वीडिश वैज्ञानिक एटरबर्ग ने 1912 में 2.0, 0.2, 0.02 और 0.002 mm का गुणोत्तर पैमाना दिया जिसे 1927 में ISSS ने अपनाया।

प्रश्न 5. स्टोक्स के नियम (Stokes’ Law) के अनुसार किसी शांत द्रव में गिरते हुए गोलाकार कण का अवसादन वेग (v) किसके समानुपाती होता है?

(A) कण की त्रिज्या के (v ∝ r)
(B) कण की त्रिज्या के वर्ग के (v ∝ r²)
(D) कण की त्रिज्या के वर्गमूल के (v ∝ √r)
(D) द्रव की श्यानता के (v ∝ η)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) कण की त्रिज्या के वर्ग के (v ∝ r²)
व्याख्या: v = [2gr²(ρp − ρf)] / 9η; अतः वेग त्रिज्या या व्यास के वर्ग के अनुक्रमानुपाती और श्यानता (η) के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

प्रश्न 6. मृदा के यांत्रिक विश्लेषण (Mechanical Analysis) में कार्बनिक पदार्थ (Humus) को नष्ट करने के लिए किस ऑक्सीकारक का प्रयोग किया जाता है?

(A) तनु HCl
(B) हाइड्रोजन पेरॉक्साइड (H₂O₂)
(C) सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट (Calgon)
(D) एमाइल अल्कोहल
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) हाइड्रोजन पेरॉक्साइड (H₂O₂)
व्याख्या: 6% से 30% H₂O₂ ह्यूमस का ऑक्सीकरण कर उसे नष्ट कर देता है, जबकि HCl कैल्शियम कार्बोनेट को घोलता है।

प्रश्न 7. यांत्रिक विश्लेषण में सर्वोत्तम रासायनिक परिक्षेपण कर्मक (Dispersing Agent) ‘कैलगन (Calgon)’ का रासायनिक नाम क्या है?

(A) कैल्शियम सल्फेट
(B) सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट [(NaPO₃)₆]
(C) पोटेशियम डाइक्रोमेट
(D) अमोनियम एसीटेट
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) सोडियम हेक्सामेटाफॉस्फेट [(NaPO₃)₆]
व्याख्या: कैलगन [(NaPO₃)₆ + Na₂CO₃] क्ले कणों पर Na⁺ आयन प्रतिस्थापित कर पूर्ण विऊर्णन (Deflocculation) करता है।

प्रश्न 8. बुयूकस हाइड्रोमीटर विधि में प्रथम पाठ्यांक (40 सेकंड पर) निलंबन में किन कणों की मात्रा को प्रदर्शित करता है?

(A) केवल बालू (Sand)
(B) बालू + सिल्ट (Sand + Silt)
(C) सिल्ट + मृतिका (Silt + Clay)
(D) केवल मृतिका (Clay)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (C) सिल्ट + मृतिका (Silt + Clay)
व्याख्या: 40 सेकंड में सभी रेत कण नीचे बैठ जाते हैं और निलंबन में केवल Silt + Clay बचते हैं। 2 घंटे के पाठ्यांक में केवल Clay बचती है।

प्रश्न 9. USDA मृदा कणाकार त्रिकोण (Soil Textural Triangle) में कुल कितने मुख्य कणाकार वर्ग (Textural Classes) हैं?

(A) 8
(B) 10
(C) 12
(D) 16
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (C) 12
व्याख्या: USDA कणाकार त्रिकोण को कुल 12 मानक कणाकार वर्गों में विभाजित किया गया है।

प्रश्न 10. किसी मृदा को ‘मृतिका (Clay)’ कणाकार वर्ग में वर्गीकृत करने के लिए उसमें न्यूनतम कितने प्रतिशत क्ले कण होना अनिवार्य है?

(A) 15%
(B) 20%
(C) 27%
(D) 40%
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (D) 40%
व्याख्या: शुद्ध ‘Clay’ वर्ग के लिए कम से कम 40% क्ले आवश्यक है, जबकि ‘Clay Loam’ जैसे नाम में Clay शब्द आने के लिए कम से कम 27% क्ले आवश्यक है।

प्रश्न 11. खेत में मृदा कणाकार ज्ञात करने की क्षेत्र विधि (Field Method) कौन-सी है?

(A) रॉबिन्सन पिपेट विधि
(B) बुयूकस हाइड्रोमीटर विधि
(C) स्पर्श या अनुभव विधि (Feel Method)
(D) कोर सैंपलर विधि
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (C) स्पर्श या अनुभव विधि (Feel Method)
व्याख्या: खेत में गीली मिट्टी को अंगूठे और तर्जनी के बीच रगड़कर (Ball & Ribbon test) कणाकार पहचाना जाता है।

प्रश्न 12. क्ले की अधिकता वाली मृदा को ‘भारी मृदा (Heavy Soil)’ और रेतीली मृदा को ‘हल्की मृदा (Light Soil)’ कहने का वास्तविक आधार क्या है?

(A) इकाई आयतन का वास्तविक भार (Bulk Density)
(B) हल खींचने में लगने वाला कर्षण प्रतिरोध (Tillage Draft / Drawbar Pull)
(C) कण घनत्व (Particle Density)
(D) मृदा का रंग
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) हल खींचने में लगने वाला कर्षण प्रतिरोध (Tillage Draft / Drawbar Pull)
व्याख्या: भार (Bulk Density) के हिसाब से तो रेतीली मिट्टी (1.6 Mg/m³) क्ले मिट्टी (1.2 Mg/m³) से अधिक भारी होती है, किंतु जुताई में कर्षण बल (Draft) क्ले में अधिक लगने के कारण क्ले को ‘भारी मृदा’ कहते हैं।

प्रश्न 13. यदि किसी मृदा में 88% बालू (Sand), 6% सिल्ट (Silt) और 6% क्ले (Clay) है, तो उसका कणाकार वर्ग क्या होगा?

(A) बालू (Sand)
(B) दोमट (Loam)
(C) सिल्ट दोमट (Silt Loam)
(D) क्ले दोमट (Clay Loam)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (A) बालू (Sand)
व्याख्या: जब बालू की मात्रा ≥ 85% और क्ले < 10% हो, तो वह ‘Sand’ कणाकार वर्ग में आती है।

प्रश्न 14. उँगलियों के बीच गीली करके रगड़ने पर कौन-से मृदा कण आटे या टैल्कम पाउडर जैसा मखमली/रेशमी चिकना अनुभव (Floury/Silky feel) देते हैं?

(A) मोटी बालू (Coarse Sand)
(B) महीन बालू (Fine Sand)
(C) गाद / सिल्ट (Silt)
(D) बजरी (Gravel)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (C) गाद / सिल्ट (Silt)
व्याख्या: बालू किरकिरापन (Gritty), सिल्ट आटे जैसा चिकनापन (Floury/Soapy) तथा क्ले चिपचिपापन व सुघट्यता (Sticky & Plastic) देती है।

प्रश्न 15. स्टोक्स का नियम 0.0002 mm (0.2 µm) से छोटे कणों पर क्यों लागू नहीं होता?

(A) विक्षुब्ध प्रवाह (Turbulent flow) के कारण
(B) ब्राउनियन गति (Brownian movement) के कारण कण नीचे नहीं बैठते
(C) गुरुत्वाकर्षण शून्य होने के कारण
(D) कणों का घनत्व शून्य होने के कारण
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) ब्राउनियन गति (Brownian movement) के कारण कण नीचे नहीं बैठते
व्याख्या: 0.0002 mm से छोटे कोलाइडल कणों पर जल अणुओं की टक्कर (ब्राउनियन गति) गुरुत्वाकर्षण बल से अधिक प्रभावी हो जाती है।

प्रश्न 16. सामान्य कृषि उत्पादन के लिए सर्वोत्तम माना जाने वाला मृदा कणाकार वर्ग कौन-सा है?

(A) शुद्ध बालू (Sand)
(B) शुद्ध सिल्ट (Silt)
(C) दोमट / बलुई दोमट (Loam / Sandy Loam)
(D) भारी मृतिका (Heavy Clay)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (C) दोमट / बलुई दोमट (Loam / Sandy Loam)
व्याख्या: दोमट (Loam: ~40% Sand, 40% Silt, 20% Clay) में उत्तम वायु संचार, पर्याप्त जल धारण और उच्च पोषक तत्व उपलब्धता का आदर्श संतुलन पाया जाता है।

भाग B: रिक्त स्थानों की पूर्ति कीजिए (Fill in the Blanks — 10 Questions)

  1. मृदा में बालू (Sand), सिल्ट (Silt) तथा क्ले (Clay) के सापेक्षिक प्रतिशत अनुपात को __________ कहते हैं।
  2. ISSS प्रणाली में महीन बालू (Fine Sand) के कणों का आकार __________ से __________ mm होता है।
  3. USDA प्रणाली में बालू (Sand) और सिल्ट (Silt) के बीच की विभाजन सीमा __________ mm है।
  4. यांत्रिक विश्लेषण में अवसादन (Sedimentation) का सिद्धांत __________ के नियम (1851) पर आधारित है।
  5. बुयूकस हाइड्रोमीटर विधि में 2 घंटे पर लिया गया पाठ्यांक निलंबन में उपस्थित केवल __________ की मात्रा बताता है।
  6. USDA कणाकार त्रिकोण में कुल __________ कणाकार वर्ग (Textural Classes) होते हैं।
  7. एक आदर्श दोमट मृदा (Loam Soil) में लगभग 40% बालू, 40% सिल्ट और __________% क्ले होती है।
  8. यांत्रिक विश्लेषण में झाग (Froth) को नष्ट करने के लिए 2–3 बूँद __________ मिलाया जाता है।
  9. बालू कणों में सबसे प्रमुख प्राथमिक खनिज __________ (SiO₂) होता है।
  10. कणों के आकार 0.08 mm से बड़ा होने पर द्रव में स्तरीय प्रवाह (Laminar flow) के स्थान पर __________ प्रवाह उत्पन्न हो जाता है जिससे स्टोक्स का नियम विफल हो जाता है।

भाग C: अति लघु उत्तरात्मक प्रश्न (Very Short Answer Questions — 10 Questions)

  1. मृदा कणाकार (Soil Texture) को परिभाषित कीजिए।
  2. मृदा पृथक्क (Soil Separates) किसे कहते हैं?
  3. ISSS प्रणाली के अनुसार चारों मुख्य मृदा कण वर्गों के व्यास लिखिए।
  4. स्टोक्स के नियम (Stokes’ Law) का गणितीय सूत्र लिखिए।
  5. यांत्रिक विश्लेषण में H₂O₂ और तनु HCl मिलाने का क्या उद्देश्य है?
  6. ‘कैलगन (Calgon)’ क्या है और इसका कार्य लिखिए।
  7. दोमट मृदा (Loam Soil) किसे कहते हैं?
  8. हल्की मृदा (Light Soil) और भारी मृदा (Heavy Soil) का क्या अर्थ है?
  9. बुयूकस हाइड्रोमीटर किस मानक तापमान पर अंशांकित (Calibrated) होता है?
  10. स्पर्श विधि (Feel Method) में लंबी रिबन (> 5 cm) बनना किस कणाकार को दर्शाता है?

भाग D: लघु उत्तरात्मक प्रश्न (Short Answer Questions — 8 Questions)

  1. ISSS (अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली) और USDA (अमेरिकी प्रणाली) के मृदा कण वर्गीकरण की तुलना कीजिए।
  2. बालू (Sand), सिल्ट (Silt) और मृतिका (Clay) कणों के भौतिक, रासायनिक एवं खनिज गुणों का वर्णन कीजिए।
  3. स्टोक्स का नियम (Stokes’ Law) क्या है? इसकी व्युत्पत्ति में निहित प्रमुख मान्यताएँ (Assumptions) लिखिए।
  4. स्टोक्स के नियम की प्रमुख सीमाएँ (Limitations of Stokes’ Law) स्पष्ट कीजिए।
  5. मृदा के यांत्रिक विश्लेषण में अवसादन से पूर्व परिक्षेपण (Dispersion of Soil) कैसे किया जाता है?
  6. बुयूकस हाइड्रोमीटर विधि (Bouyoucos Hydrometer Method) का सिद्धांत एवं कार्यविधि संक्षेप में लिखिए।
  7. खेत में स्पर्श/अनुभव विधि (Feel Method — Practical 06) द्वारा मृदा कणाकार कैसे ज्ञात किया जाता है?
  8. फसल उत्पादन, जल धारण क्षमता और भूपरिष्करण (Tillage) में मृदा कणाकार के महत्व पर प्रकाश डालिए।

भाग E: अंतर स्पष्ट कीजिए (Differentiate Between Questions — 4 Questions)

  1. बालू कण (Sand Fraction) तथा मृतिका कण (Clay Fraction) में अंतर स्पष्ट कीजिए।
  2. ISSS कणाकार प्रणाली तथा USDA कणाकार प्रणाली में अंतर लिखिए।
  3. अंतर्राष्ट्रीय रॉबिन्सन पिपेट विधि तथा बुयूकस हाइड्रोमीटर विधि में अंतर बताइए।
  4. हल्की मृदा (Light / Coarse-textured Soil) तथा भारी मृदा (Heavy / Fine-textured Soil) में अंतर स्पष्ट कीजिए।

भाग F: व्याख्यात्मक प्रश्न (Explain / Describe Questions — 5 Questions)

  1. कारण बताइए: रेतीली मृदा का स्थूल घनत्व (1.60 Mg m⁻³) क्ले मृदा (1.25 Mg m⁻³) से अधिक होने के बावजूद रेतीली मृदा को ‘हल्की मृदा (Light Soil)’ और क्ले मृदा को ‘भारी मृदा (Heavy Soil)’ क्यों कहा जाता है?
  2. व्याख्या कीजिए: दोमट मृदा (Loam Soil) में केवल 20% क्ले होने पर भी उसमें रेत, सिल्ट और क्ले तीनों के गुण बराबर क्यों दिखाई देते हैं?
  3. स्पष्ट कीजिए: यांत्रिक विश्लेषण में यदि मिट्टी को H₂O₂ और Calgon से उपचारित न किया जाए, तो परिणाम में क्या त्रुटि आएगी?
  4. व्याख्या कीजिए: स्टोक्स के नियम में कण के वास्तविक व्यास के स्थान पर ‘समतुल्य गोलाकार व्यास (Equivalent Spherical Diameter)’ शब्द का प्रयोग क्यों किया जाता है?
  5. कारण सहित समझाइए: मृदा कणाकार को मृदा का स्थायी या मूलभूत गुणधर्म (Permanent Basic Property) क्यों माना जाता है?

भाग G: निबंधात्मक प्रश्न (Long Answer / Essay Questions — 5 Questions)

  1. मृदा कणाकार (Soil Texture) को परिभाषित कीजिए। ISSS एवं USDA प्रणालियों के अनुसार मृदा पृथक्कों का वर्गीकरण करते हुए बालू, सिल्ट और क्ले के गुणधर्मों की विस्तृत तुलना कीजिए। (15 Marks)
  2. स्टोक्स के नियम (Stokes’ Law) का कथन एवं गणितीय सूत्र लिखिए। मृदा के यांत्रिक विश्लेषण में स्टोक्स के नियम की मान्यताओं, सीमाओं एवं अनुप्रयोग की विस्तृत व्याख्या कीजिए। (15 Marks)
  3. मृदा के यांत्रिक विश्लेषण (Mechanical Analysis — Practical 06) से आप क्या समझते हैं? परिक्षेपण की प्रक्रिया तथा अंतर्राष्ट्रीय पिपेट विधि एवं बुयूकस हाइड्रोमीटर विधि का सविस्तार वर्णन कीजिए। (15 Marks)
  4. USDA मृदा कणाकार त्रिकोण (Soil Textural Triangle) का स्वच्छ नामांकित चित्र बनाइए तथा 12 कणाकार वर्गों का वर्णन करते हुए कृषि में कणाकार के महत्व पर निबंध लिखिए। (15 Marks)
  5. स्पर्श विधि (Feel Method — Ball and Ribbon Test) तथा प्रयोगशाला अवसादन विधियों द्वारा मृदा कणाकार निर्धारण की संपूर्ण प्रायोगिक कार्यविधि एवं गणना सूत्रों का वर्णन कीजिए। (15 Marks)

भाग H: विश्वविद्यालय एवं प्रतियोगी परीक्षा आधारित प्रश्न (PYQ-Pattern Questions)

  • [SKNAU Jobner Sem-I Theory PYQ]: “State Stokes’ Law and give its equation. Discuss the assumptions and limitations of Stokes’ Law in mechanical analysis of soil.” (10 Marks)
  • [SKNAU Jobner Sem-I Short Note]: “Classify soil separates according to ISSS and USDA systems.” (5 Marks)
  • [ICAR-JRF / Pre-PG Numerical]: If the radius of a soil particle is doubled, by how many times will its terminal settling velocity in water increase according to Stokes’ Law? (Answer: 4 times).
अनुभाग 13

संपूर्ण उत्तर कुंजी एवं मॉडल समाधान (Complete Answer Keys & Model Explanations)

13.1 भाग A (MCQs) की त्वरित उत्तर तालिका

प्रश्न 1–4 प्रश्न 5–8 प्रश्न 9–12 प्रश्न 13–16
1: (B) | 2: (C) | 3: (C) | 4: (B) 5: (B) | 6: (B) | 7: (B) | 8: (C) 9: (C) | 10: (D) | 11: (C) | 12: (B) 13: (A) | 14: (C) | 15: (B) | 16: (C)

13.2 भाग B (रिक्त स्थान) के सटीक उत्तर

  1. मृदा कणाकार / गठन (Soil Texture)
  2. 0.2 mm से 0.02 mm
  3. 0.05 mm
  4. स्टोक्स (Stokes’ Law)
  5. मृतिका (Clay)
  6. 12 (बारह)
  7. 20%
  8. एमाइल अल्कोहल (Amyl Alcohol)
  9. क्वार्ट्ज (Quartz — SiO₂)
  10. विक्षुब्ध प्रवाह (Turbulent Flow)

13.3 भाग C, D, E, F एवं G के आदर्श संक्षिप्त उत्तर (Model Answer Key)

भाग C एवं F के मुख्य वैज्ञानिक उत्तर (Key Scientific Explanations)
  • बिना H₂O₂ और Calgon के यांत्रिक विश्लेषण करने की त्रुटि (Part F-3): यदि H₂O₂ और Calgon न मिलाया जाए, तो क्ले और सिल्ट के सूक्ष्म कण ह्यूमस व Ca²⁺ के कारण आपस में चिपककर बड़े पुंज (Flocs/Micro-aggregates) बनाए रखेंगे और रेत की तरह तेजी से नीचे बैठ जाएंगे। इससे परिणाम में % Clay वास्तविक से बहुत कम और % Sand/Silt वास्तविक से बहुत अधिक (Overestimated) प्राप्त होगा।
  • हल्की बनाम भारी मृदा (Part F-1): ‘हल्की’ और ‘भारी’ शब्द मृदा के वजन (Bulk Density) से नहीं, बल्कि प्राचीन समय में बैलों या ट्रैक्टर द्वारा हल खींचने में लगने वाले कर्षण बल (Tillage Draft Resistance) से आए हैं। क्ले में उच्च संसंजन और आसंजन के कारण हल चलाना भारी पड़ता है।
  • बुयूकस मानक तापमान (Part C-9): 67°F या 68°F (लगभग 19.4°C से 20°C)।
अनुभाग 14

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