Soil 111 Lecture 15 Bulk Density And Particle Density

ByRohit Meena
APF

Agro Path Finder

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Website: https://agropathfinder.com/

B.Sc. (Hons.) Agriculture Semester I SOIL 111 | Credits: 3 (2+1) SKNAU, Jobner (ICAR 6th Deans’)
व्याख्यान संख्या (Lecture No.): 15 | क्रेडिट घंटे (Credit Hours): 01

स्थूल घनत्व, कण घनत्व एवं मृदा रंध्रावकाश: अवधारणा, निर्धारण विधियाँ, प्रभावित करने वाले कारक एवं संख्यात्मक गणना (Bulk Density, Particle Density & Soil Porosity)

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 Practicals) Practicals 07 (Core Sampler), 08 & 09 (RD Bottle & Porosity)
परीक्षा भार (Exam Weightage) सर्वोच्च (100% Guaranteed Numerical & Comparison Table in Sem-I)
☰ त्वरित नेविगेशन सूची (Quick Navigation — सभी 15 अनुभाग)
अनुभाग 02

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

उद्देश्य 01 (Three-Phase Mass-Volume Relations) त्रि-प्रावस्था मृदा प्रणाली (ठोस + द्रव + गैस) में द्रव्यमान और आयतन के संबंध (V_t = V_s + V_p) तथा SI इकाइयों (Mg m⁻³ = g cm⁻³) को स्पष्ट करना।
उद्देश्य 02 (Particle Density / True Density — ρp) कण घनत्व (Particle Density, ρp = M_s / V_s) की परिभाषा, मानक औसत मान (2.65 Mg m⁻³), खनिजों के घनत्व तथा प्रायोगिक 09 (RD Bottle / पिक्नोमीटर विधि) को समझना।
उद्देश्य 03 (Bulk Density / Apparent Density — ρb) स्थूल घनत्व (Bulk Density, ρb = M_s / V_t) की परिभाषा, रेतीली बनाम क्ले मृदाओं में इसके मान तथा इसे प्रभावित करने वाले 7 कारकों का विश्लेषण करना।
उद्देश्य 04 (Practicals 07 & 08: Core Sampler & RD Bottle) अविक्षुब्ध मृदा का कोर सैंपलर विधि (Core Sampler Method — Practical 07), क्लोड कोटिंग विधि और विक्षुब्ध मृदा का RD बोतल विधि (Practical 08) द्वारा स्थूल घनत्व निर्धारण सीखना।
उद्देश्य 05 (Total Porosity, Macropores & Micropores) कुल रंध्रावकाश [% f = (1 − BD/PD) × 100], रिक्ति अनुपात (Void Ratio, e), बृहत् रंध्र (Macropores > 0.06 mm) एवं सूक्ष्म रंध्र (Micropores < 0.06 mm) के अंतर को समझना।
उद्देश्य 06 (Exam Numericals Mastery) विश्वविद्यालय एवं प्रतियोगी परीक्षाओं (ICAR-JRF, Pre-PG) में पूछे जाने वाले BD, PD, Porosity और 1 हेक्टेयर मृदा भार के संख्यात्मक प्रश्नों को हल करने में 100% दक्षता प्राप्त करना।
अनुभाग 03

प्रस्तावना (Introduction to Soil Densities & Porosity)

व्याख्यान 01 में हमने देखा था कि एक आदर्श दोमट मृदा आयतन के अनुसार 50% ठोस भाग (45% खनिज + 5% कार्बनिक पदार्थ) और 50% रंध्रावकाश (25% जल + 25% वायु) से मिलकर बनी एक त्रि-प्रावस्था प्रणाली (Three-Phase System) है। जब हम किसी मृदा के इकाई आयतन के द्रव्यमान (घनत्व = द्रव्यमान / आयतन) की गणना करते हैं, तो हमारे सामने दो विकल्प होते हैं:

  1. यदि हम ओवन-शुष्क ठोस मृदा के द्रव्यमान (M_s) में केवल ठोस कणों के आयतन (V_s — रंध्रावकाश को छोड़कर) का भाग दें, तो हमें कण घनत्व या वास्तविक घनत्व (Particle Density / True Density, ρp) प्राप्त होता है।
  2. यदि हम ओवन-शुष्क ठोस मृदा के द्रव्यमान (M_s) में संपूर्ण मृदा के कुल आयतन (V_t = ठोस आयतन V_s + रंध्र आयतन V_p) का भाग दें, तो हमें स्थूल घनत्व या आभासी घनत्व (Bulk Density / Apparent Density, ρb) प्राप्त होता है।

ये दोनों घनत्व और इनसे व्युत्पन्न रंध्रावकाश (Porosity) मृदा भौतिकी की रीढ़ हैं। सिंचाई जल की मात्रा की गणना, प्रति हेक्टेयर खाद/जिप्सम/चूने की आवश्यकता का आकलन, मृदा संहनन (Soil Compaction) का निदान और जड़ों के श्वसन का मूल्यांकन बिना स्थूल घनत्व और रंध्रावकाश के संभव नहीं है। यह एकमात्र ऐसा सिद्धांत व्याख्यान है जो SKNAU, Jobner के तीन प्रायोगिकों (Practical 07, Practical 08 तथा Practical 09) को एक साथ कवर करता है!

अनुभाग 04

संपूर्ण पाठ्यपुस्तक अध्ययन सामग्री (Complete Textbook Study Material)

4.1 कण घनत्व / वास्तविक घनत्व (Particle Density / True Density / Specific Gravity — ρp or Dp)

मानक वैज्ञानिक परिभाषा (Particle Density — ρp): “ओवन-शुष्क मृदा (105°C पर सुखाई गई) के इकाई ठोस आयतन (Unit Volume of Soil Solids ONLY, रंध्रावकाश को पूर्णतः हटाकर) के द्रव्यमान को कण घनत्व (Particle Density) या वास्तविक घनत्व (True Density) कहते हैं।”
सूत्र: ρp = M_s / V_s   |   इकाई: g cm⁻³ (CGS) या Mg m⁻³ (SI) [जहाँ 1 Mg m⁻³ = 1 g cm⁻³ = 1000 kg m⁻³]।

कण घनत्व के महत्वपूर्ण गुणधर्म एवं मान:

  • मानक औसत मान (Standard Average Value): सामान्य कृषि योग्य खनिज मृदाओं (Arable Mineral Soils) में प्रमुख खनिज क्वार्ट्ज (2.65 g/cm³), फेल्डस्पार (2.54–2.76 g/cm³) और एल्युमिनो-सिलिकेट क्ले (2.60–2.75 g/cm³) होते हैं। अतः सभी सामान्य खनिज मृदाओं का कण घनत्व (PD) अत्यंत संकीर्ण परास (2.60 से 2.75 Mg m⁻³) में रहता है और गणना के लिए इसका मानक औसत मान 2.65 Mg m⁻³ (या 2.65 g cm⁻³) लिया जाता है।
  • स्थायी गुणधर्म: चूंकि कण घनत्व केवल ठोस कणों के खनिज संघटन पर निर्भर करता है और रंध्रावकाश पर बिल्कुल निर्भर नहीं करता, इसलिए जुताई, संहनन (Compaction) या मृदा संरचना बदलने से कण घनत्व (PD) पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता!
  • कण घनत्व को प्रभावित करने वाले केवल 2 कारक हैं:
    1. कार्बनिक पदार्थ की मात्रा (Organic Matter Content): ह्यूमस (Humus) अत्यंत हल्का होता है और उसका कण घनत्व केवल 1.1 से 1.5 Mg m⁻³ (औसत 1.3 Mg m⁻³) होता है। अतः मृदा में कार्बनिक पदार्थ बढ़ने पर उसका कण घनत्व 2.65 से घटकर 2.40 या उससे कम हो जाता है (इसीलिए पृष्ठीय A-संस्तर का कण घनत्व B-संस्तर से थोड़ा कम होता है)।
    2. भारी खनिजों की उपस्थिति (Heavy Minerals): यदि मृदा में मैग्नेटाइट (5.18 g/cm³), हेमेटाइट (5.26 g/cm³), लिमोनाइट (3.8 g/cm³) या गार्नेट जैसे भारी लौह खनिज अधिक हों (जैसे लैटेराइट/फेरोसोल मृदाएँ), तो कण घनत्व बढ़कर 2.75 से 3.0 Mg m⁻³ तक हो जाता है।

4.2 स्थूल घनत्व / आभासी घनत्व (Bulk Density / Apparent Density — ρb or Db)

मानक वैज्ञानिक परिभाषा (Bulk Density — ρb): “प्राकृतिक संरचना की अवस्था में ओवन-शुष्क मृदा (105°C पर सुखाई गई) के इकाई कुल आयतन (Unit Bulk Volume of Soil = ठोस कणों का आयतन V_s + रंध्रावकाश का आयतन V_p) के द्रव्यमान को स्थूल घनत्व (Bulk Density) या आभासी घनत्व (Apparent Density) कहते हैं।”
सूत्र: ρb = M_s / V_t = M_s / (V_s + V_p)   |   इकाई: Mg m⁻³ या g cm⁻³।
क्यों ρb सदैव ρp से कम है? चूंकि स्थूल घनत्व के हर (Denominator) में ठोस आयतन के साथ रंध्रावकाश का आयतन भी जुड़ा होता है (V_t > V_s), इसलिए किसी भी मृदा का स्थूल घनत्व (BD ≈ 1.33 Mg m⁻³) उसके कण घनत्व (PD ≈ 2.65 Mg m⁻³) का लगभग आधा होता है।
रेतीली मृदा का BD अधिक क्यों? रेतीली मृदाओं (Sandy soils) में कण एक-दूसरे से सटे रहते हैं, कणों के भीतर सूक्ष्म रंध्र नहीं होते और कुल रंध्रावकाश कम (35–40%) होता है; अतः रेतीली मृदाओं का स्थूल घनत्व उच्च (1.50 से 1.75 Mg m⁻³) होता है!
क्ले मृदा का BD कम क्यों? महीन कणाकार वाली क्ले व दोमट मृदाओं में कण जुड़कर छिद्रयुक्त समुच्चय (Crumb peds) बनाते हैं जिनसे कुल रंध्रावकाश अधिक (50–60%) होता है; अतः क्ले मृदाओं का स्थूल घनत्व कम (1.10 से 1.35 Mg m⁻³) होता है!
पीठ/कार्बनिक मृदा का BD पीट एवं मक मृदाओं (Histosols) तथा वर्मीकम्पोस्ट में रंध्रावकाश अत्यंत उच्च (80%) और ठोस हल्का होने से स्थूल घनत्व केवल 0.20 से 0.60 Mg m⁻³ होता है।

स्थूल घनत्व को प्रभावित करने वाले 7 प्रमुख कारक (Factors Affecting Bulk Density):

  1. कुल रंध्रावकाश एवं संहनन (Total Pore Space & Compaction): रंध्रावकाश और स्थूल घनत्व में सीधा व्युत्क्रमानुपाती संबंध है। भारी ट्रैक्टरों, रोलर या पशुओं के चलने से संहनन (Compaction) होने पर रंध्र दब जाते हैं और स्थूल घनत्व बढ़ जाता है (यदि BD > 1.65–1.80 Mg m⁻³ हो जाए, तो जड़ों की वृद्धि रुक जाती है)।
  2. मृदा कणाकार (Soil Texture): मोटे कणाकार (Sandy: 1.5–1.7 Mg m⁻³) > मध्यम कणाकार (Loam: 1.3–1.4 Mg m⁻³) > महीन कणाकार (Clay: 1.1–1.3 Mg m⁻³)।
  3. कार्बनिक पदार्थ की मात्रा (Organic Matter): गोबर की खाद (FYM), हरी खाद या कम्पोस्ट मिलाने से दानेदार क्रम्ब संरचना बनती है और रंध्रावकाश बढ़ता है, जिससे स्थूल घनत्व घटता है।
  4. मृदा प्रोफाइल में गहराई (Depth in Soil Profile): ऊपरी पृष्ठीय संस्तर (A-horizon) की तुलना में निचले अवमृदा संस्तर (B एवं C horizons) का स्थूल घनत्व अधिक होता है, क्योंकि नीचे कार्बनिक पदार्थ कम होता है, जड़ें व जीव कम होते हैं और ऊपरी परतों के भार से दबाव (Overburden pressure) रहता है।
  5. भूपरिष्करण एवं पडलिंग (Tillage & Puddling): सामान्य जुताई करने से मिट्टी भुरभुरी हो जाती है और अस्थायी रूप से स्थूल घनत्व घटता है; किंतु धान में पडलिंग (Puddling) करने से संरचना टूटकर सघन (Massive) हो जाती है जिससे स्थूल घनत्व बढ़ जाता है!
  6. फसल प्रणाली (Cropping System): लगातार सघन खेती (बिना जैविक खाद के) से ह्यूमस घटता है और BD बढ़ता है, जबकि घास या चरागाह (Grassland) उगाने से BD घटता है।

4.3 मृदा रंध्रावकाश: बृहत् रंध्र एवं सूक्ष्म रंध्र (Soil Porosity: Macropores vs Micropores)

मृदा रंध्रावकाश (Total Porosity — % f or n): “संपूर्ण मृदा के कुल आयतन (V_t) का वह प्रतिशत भाग जो ठोस कणों से घिरा न होकर जल एवं वायु से भरा रहता है (V_p / V_t × 100), कुल रंध्रावकाश (Total Porosity) कहलाता है।”
मानक सूत्र: % Porosity (f) = [ 1 − (Bulk Density / Particle Density) ] × 100 = [ (PD − BD) / PD ] × 100

रंध्रों के दो कार्यात्मक प्रकार (Functional Classification of Soil Pores):

  1. बृहत् रंध्र / अ-केशिकीय रंध्र (Macropores / Non-capillary Pores — व्यास > 0.06 mm या > 60 µm):
    • ये बड़े रंध्र होते हैं जो गुरुत्वाकर्षण के विरुद्ध जल को रोक नहीं पाते। वर्षा या सिंचाई के 24–48 घंटे बाद इनमें से अतिरिक्त जल नीचे रिस जाता है (Gravitational drainage) और ये मृदा वायु (Soil Air) से भर जाते हैं।
    • ये जड़ों के श्वसन (Aeration), तेज जल अंतःस्यंदन (Infiltration) और जड़ों के फैलाव के लिए उत्तरदायी हैं। रेतीली मृदाओं में बृहत् रंध्र अधिक होते हैं (यद्यपि कुल रंध्रावकाश कम होता है)।
  2. सूक्ष्म रंध्र / केशिकीय रंध्र (Micropores / Capillary Pores — व्यास < 0.06 mm या < 60 µm):
    • ये महीन रंध्र होते हैं जो पृष्ठ तनाव और केशिकीय बल (Capillary force) द्वारा जल को लंबे समय तक रोके रखते हैं (Field Capacity water)।
    • पौधों को मिलने वाला उपलब्ध जल (Available Water) इन्हीं सूक्ष्म रंध्रों में संग्रहित रहता है। क्ले मृदाओं में सूक्ष्म रंध्रों की प्रधानता होती है।
    • आदर्श मृदा की शर्त: एक आदर्श कृषि मृदा में कुल रंध्रावकाश लगभग 50% होना चाहिए, जिसमें से आधे (25%) बृहत् रंध्र (वायु हेतु) और आधे (25%) सूक्ष्म रंध्र (जल हेतु) होने चाहिए (Macropore : Micropore Ratio = 1 : 1)।
अनुभाग 05

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

चित्र 15.1: स्थूल घनत्व (Bulk Density = 1.33 g/cm³) बनाम कण घनत्व (Particle Density = 2.66 g/cm³) का आयतन-द्रव्यमान प्रमाण

(A) स्थूल घनत्व (Bulk Density — ठोस + रंध्रावकाश) V_t = 1.0 cm³ (50% Solid + 50% Pore) ओवन-शुष्क भार (M_s) = 1.33 g कुल आयतन (V_t) = 1.00 cm³ BD = M_s / V_t = 1.33 / 1.00 BD = 1.33 g/cm³ (Mg/m³) • जुताई व संहनन से V_t बदलता है → BD बदलता है • Practical 07: Core Sampler द्वारा मापन (B) कण घनत्व (Particle Density — केवल ठोस कण) 50% रंध्र हटा दिए गए (V_p = 0.5 cm³) केवल ठोस (V_s = 0.50 cm³) ठोस आयतन V_s = 0.50 cm³ ओवन-शुष्क भार (M_s) = 1.33 g ठोस आयतन (V_s) = 0.50 cm³ PD = M_s / V_s = 1.33 / 0.50 PD = 2.66 g/cm³ (Mg/m³) • जुताई या रंध्रावकाश बदलने से PD अपरिवर्तित रहता है • Practical 09: Pycnometer (RD Bottle) द्वारा मापन
अवधारणात्मक स्पष्टता: दोनों तरफ मिट्टी का भार समान (1.33 g) है। जब उस भार में पूरे घन के आयतन (1.0 cm³) का भाग दिया गया तो BD = 1.33 g/cm³ आया; और जब सारे रंध्र निकालकर केवल ठोस आयतन (0.5 cm³) का भाग दिया गया तो PD = 2.66 g/cm³ आया।

चित्र 15.2: (A) कोर सैंपलर उपकरण (Core Sampler — Practical 07: V = πr²h) एवं (B) आपेक्षिक घनत्व बोतल / पिक्नोमीटर (RD Bottle — Practicals 08 & 09)

प्रायोगिक 07: कोर सैंपलर विधि (Undisturbed Soil BD) r = d/2 h (cm) बेलनाकार कोर का आयतन (V): V = π · r² · h = (π/4) · d² · h • ओवन-शुष्क भार (105°C) = W g • स्थूल घनत्व (BD) = W / (π r² h) • प्राकृतिक (Undisturbed) संरचना में खेत की मृदा हेतु सर्वोत्तम विधि सामान्य कोर माप: व्यास d = 5 cm, ऊँचाई h = 5 cm → V ≈ 98.17 cm³ प्रायोगिक 09: पिक्नोमीटर / RD बोतल विधि (Particle Density) खाली W₁ मृदा W₂ जल मृदा W₃ केवल जल W₄ PD = (W₂ − W₁) / [ (W₄ − W₁) − (W₃ − W₂) ] उबालकर या निर्वात से फंसी हवा (Entrapped Air) निकालना अनिवार्य
अनुभाग 06

विजुअल माइंड मैप (Compulsory Visual Mind Map — Soil Densities & Porosity)

माइंड मैप: स्थूल घनत्व, कण घनत्व एवं रंध्रावकाश (Practicals 07, 08 & 09)

मृदा घनत्व व रंध्र (BD, PD & POROSITY) Practicals 07, 08 & 09 1. कण घनत्व (Particle Density, ρp) • सूत्र: ρp = M_s / V_s (केवल ठोस आयतन) • औसत मान: 2.65 Mg m⁻³ (g cm⁻³) • ह्यूमस का PD: 1.1 – 1.5 Mg m⁻³ • जुताई व संहनन से अपरिवर्तित 2. स्थूल घनत्व (Bulk Density, ρb) • सूत्र: ρb = M_s / V_t (ठोस + रंध्र) • औसत मान: 1.33 Mg m⁻³ • रेतीली मृदा: 1.50 – 1.75 Mg m⁻³ • क्ले मृदा: 1.10 – 1.35 Mg m⁻³ 3. BD को प्रभावित करने वाले कारक • खाद/ह्यूमस मिलाने से: BD घटता है • गहराई बढ़ने पर (Subsoil): BD बढ़ता है • संहनन एवं Puddling से: BD बढ़ता है • सामान्य जुताई से: BD घटता है 4. कुल रंध्रावकाश (% Porosity) • % f = [1 − (BD / PD)] × 100 • Macropores (>0.06 mm): वायु संचार • Micropores (<0.06 mm): जल धारण • आदर्श अनुपात = 1 : 1 (25% : 25%) 5. प्रायोगिक 07 व 08 (BD मापन) • Practical 07: Core Sampler (अविक्षुब्ध) • कोर आयतन V = π r² h • Practical 08: RD Bottle (विक्षुब्ध मृदा) • Clod Method: पैराफिन वैक्स कोटिंग 6. प्रायोगिक 09 (PD मापन) • उपकरण: पिक्नोमीटर / RD Bottle (50 mL) • हवा निकालने हेतु उबालना आवश्यक • Void Ratio (e) = f / (1 − f) • 1 ha Furrow Slice = 2.0–2.24 × 10⁶ kg
अनुभाग 07

प्रक्रम फ्लोचार्ट (Flowchart — Practicals 07, 08 & 09 Laboratory Protocols)

फ्लोचार्ट 15.1: प्रायोगिक 07 (Core Sampler), प्रायोगिक 08 (Disturbed BD by RD Bottle) एवं प्रायोगिक 09 (PD by RD Bottle) का तुलनात्मक प्रक्रम

प्रायोगिक 07: अविक्षुब्ध मृदा का BD उपकरण: कोर सैंपलर (Core Sampler) 1. खेत में हथौड़े से बेलनाकार कोर ठोकें 2. दोनों सिरों को चाकू से समतल काटें 3. 105°C पर 24 घंटे ओवन में सुखाकर तौलें (W) BD = W / (π · r² · h) g cm⁻³ प्रायोगिक 08: विक्षुब्ध मृदा का BD उपकरण: 50 mL RD Bottle (बिना स्टॉपर) 1. खाली बोतल का भार = W₁ g 2. 20–25 बार थपकी देकर मुँह तक मिट्टी भरें (W₂) 3. मिट्टी खाली कर मुँह तक पानी का आयतन = V mL BD (Disturbed) = (W₂ − W₁) / V प्रायोगिक 09: कण घनत्व (PD) व रंध्र उपकरण: पिक्नोमीटर / RD Bottle (स्टॉपर सहित) 1. W₁ (खाली), W₂ (+10g मृदा) 2. पानी डालकर उबालें (हवा निकालें) → W₃ 3. केवल पानी से भरी बोतल → W₄ PD = (W₂−W₁) / [(W₄−W₁) − (W₃−W₂)]
अनुभाग 08

तुलनात्मक सारणियाँ (Important Comparison Tables)

सारणी 15.1: स्थूल घनत्व (Bulk Density) बनाम कण घनत्व (Particle Density) में अंतर (सर्वोच्च परीक्षा महत्व)

तुलना का आधार (Parameter) स्थूल घनत्व (Bulk Density — ρb or Db) कण घनत्व (Particle Density — ρp or Dp)
1. अन्य नाम आभासी घनत्व (Apparent Density) या आयतन भार (Volume Weight)। वास्तविक घनत्व (True Density) या आपेक्षिक घनत्व (Specific Gravity)।
2. परिभाषा एवं सूत्र ओवन-शुष्क मृदा का द्रव्यमान / संपूर्ण मृदा का कुल आयतन (ठोस + रंध्र): ρb = M_s / (V_s + V_p)। ओवन-शुष्क मृदा का द्रव्यमान / केवल ठोस कणों का आयतन (रंध्र रहित): ρp = M_s / V_s।
3. रंध्रावकाश का समावेशन इसमें रंध्रावकाश का आयतन (Pore space volume) शामिल किया जाता है। इसमें रंध्रावकाश का आयतन शामिल नहीं किया जाता (पूर्णतः हटा दिया जाता है)।
4. सामान्य खनिज मृदाओं में मान सामान्य परास: 1.10 से 1.80 Mg m⁻³ (मानक औसत मान = 1.33 Mg m⁻³)। सामान्य परास: 2.60 से 2.75 Mg m⁻³ (मानक औसत मान = 2.65 Mg m⁻³)।
5. संख्यात्मक परिमाण किसी भी मृदा के लिए स्थूल घनत्व सदैव कण घनत्व से कम (लगभग आधा) होता है। कण घनत्व सदैव स्थूल घनत्व से अधिक (लगभग दोगुना) होता है।
6. जुताई, संरचना एवं संहनन का प्रभाव जुताई, खाद, पडलिंग और ट्रैक्टर संहनन से यह तेजी से बदल जाता है। जुताई, संरचना या संहनन से इस पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता (अपरिवर्तित रहता है)।
7. कणाकार का प्रभाव रेतीली मृदा में अधिक (1.6 Mg m⁻³) और क्ले मृदा में कम (1.2 Mg m⁻³) होता है। रेतीली और क्ले दोनों खनिज मृदाओं में लगभग समान (~2.65 Mg m⁻³) रहता है।
8. निर्धारण की मानक विधि कोर सैंपलर विधि (Core Sampler), क्लोड वैक्स कोटिंग विधि, तथा रेत प्रतिस्थापन विधि। पिक्नोमीटर / आपेक्षिक घनत्व बोतल विधि (Pycnometer / RD Bottle Method)।

सारणी 15.2: बृहत् रंध्र (Macropores) बनाम सूक्ष्म रंध्र (Micropores) में अंतर

विशेषता (Feature) बृहत् रंध्र / अ-केशिकीय रंध्र (Macropores / Non-capillary Pores) सूक्ष्म रंध्र / केशिकीय रंध्र (Micropores / Capillary Pores)
1. प्रभावी व्यास (Effective Diameter) > 0.06 mm (या > 0.05 से 0.08 mm / > 60 µm) < 0.06 mm (< 60 µm)
2. स्थिति (Location) मृदा समुच्चयों के बीच (Inter-aggregate / Inter-pedal pores)। मृदा समुच्चयों के भीतर (Intra-aggregate / Intra-pedal pores)।
3. मुख्य कार्य (Primary Function) गुरुत्वीय जल निकास (Drainage) एवं मृदा वायु संचार (Soil Aeration)। केशिकीय बल द्वारा पादप-उपलब्ध जल का संचयन (Water Retention)।
4. मृदा कणाकार में प्रधानता रेतीली मृदाओं (Sandy Soils) में अधिक होते हैं। मृतिका / क्ले मृदाओं (Clayey Soils) में सर्वाधिक होते हैं।
अनुभाग 09

व्यावहारिक कृषि अनुप्रयोग एवं प्रायोगिक 07, 08 व 09 समन्वय (Practical Applications)

1. प्रायोगिक 07, 08 एवं 09 की प्रमुख प्रायोगिक सावधानियाँ (Crucial Lab Viva Points)

  • कोर सैंपलर विधि (Practical 07) कहाँ फेल होती है? अत्यधिक सूखी व भुरभुरी रेतीली मृदा (जहाँ कोर उठाते ही रेत गिर जाती है) तथा बड़े पत्थरों/कंकड़ों वाली मृदा में कोर सैंपलर का प्रयोग कठिन होता है।
  • विक्षुब्ध बनाम अविक्षुब्ध स्थूल घनत्व (Practical 07 vs Practical 08): छानी गई विक्षुब्ध मिट्टी (Disturbed Soil — Practical 08) का स्थूल घनत्व प्राकृतिक अविक्षुब्ध मिट्टी (Undisturbed Soil — Practical 07) से थोड़ा कम आता है क्योंकि छानने से प्राकृतिक पैकिंग ढीली हो जाती है।
  • पिक्नोमीटर (RD Bottle — Practical 09) में पानी उबालना क्यों आवश्यक है? मिट्टी के कणों के बीच फंसी हुई सूक्ष्म हवा (Entrapped Air) को पूरी तरह बाहर निकालने के लिए पिक्नोमीटर में आधा पानी डालकर उसे हल्का उबाला या निर्वात पंप (Vacuum Desiccator) में रखा जाता है। यदि हवा के बुलबुले अंदर रह गए, तो ठोस आयतन (V_s) अधिक नपेगा और कण घनत्व (PD) वास्तविक से कम (Underestimated) प्राप्त होगा!
अनुभाग 10

सभी महत्वपूर्ण सूत्र एवं 4 हल सहित संख्यात्मक प्रश्न (Formulas & Solved Numericals)

संपूर्ण सूत्र संकलन (Master Formula Sheet for SOIL 111 Exams):
1. Bulk Density (BD, ρb) = Oven-dry Mass (M_s) / Total Bulk Volume (V_t) [V_t of Core = π · r² · h]
2. Particle Density (PD, ρp) = Oven-dry Mass (M_s) / Volume of Solids (V_s)
3. % Total Porosity (f) = [ 1 − (BD / PD) ] × 100 = [ (PD − BD) / PD ] × 100
4. % Solid Space (S) = 100 − % Porosity = (BD / PD) × 100
5. Void Ratio (e) = V_p / V_s = f / (1 − f) = (PD − BD) / BD

हल सहित संख्यात्मक प्रश्न (Solved Numericals — 100% Exam Guaranteed)

संख्यात्मक प्रश्न 1: किसी मृदा का स्थूल घनत्व (Bulk Density) 1.325 Mg m⁻³ तथा कण घनत्व (Particle Density) 2.65 Mg m⁻³ है। उस मृदा में (a) कुल रंध्रावकाश (% Porosity), (b) ठोस स्थान का प्रतिशत (% Solid Space), तथा (c) रिक्ति अनुपात (Void Ratio, e) की गणना कीजिए।

हल (Step-by-Step Solution):

  • (a) कुल रंध्रावकाश (% Porosity, f):
    % f = [ 1 − (BD / PD) ] × 100 = [ 1 − (1.325 / 2.65) ] × 100 = [ 1 − 0.50 ] × 100 = 50.0%।
  • (b) ठोस स्थान (% Solid Space):
    % Solid Space = 100 − % Porosity = 100 − 50.0 = 50.0%।
  • (c) रिक्ति अनुपात (Void Ratio, e):
    e = (PD − BD) / BD = (2.65 − 1.325) / 1.325 = 1.325 / 1.325 = 1.00।

संख्यात्मक प्रश्न 2 (प्रायोगिक 07 आधारित): खेत से लिए गए एक बेलनाकार कोर सैंपलर का आंतरिक व्यास (d) = 7.0 cm और ऊँचाई (h) = 10.0 cm है। कोर में भरी नम मिट्टी का भार 660 g था, जो 105°C पर ओवन में सुखाने के बाद 577.5 g रह गया। यदि मृदा का कण घनत्व 2.65 g cm⁻³ हो, तो (i) कोर का आयतन, (ii) मृदा का स्थूल घनत्व (BD), (iii) गुरुत्वीय नमी प्रतिशत, और (iv) कुल रंध्रावकाश ज्ञात कीजिए। (π = 22/7 लें)

हल (Step-by-Step Solution):

  • कोर की त्रिज्या (r) = d / 2 = 7.0 / 2 = 3.5 cm; ऊँचाई (h) = 10.0 cm
  • (i) कोर का आयतन (V_t): V_t = π · r² · h = (22/7) × 3.5 × 3.5 × 10.0 = 385.0 cm³।
  • (ii) स्थूल घनत्व (Bulk Density):
    BD = ओवन-शुष्क भार (M_s) / कुल आयतन (V_t) = 577.5 g / 385.0 cm³ = 1.50 g cm⁻³ (या 1.50 Mg m⁻³)।
  • (iii) भार के अनुसार नमी प्रतिशत (% Moisture):
    % θ_m = [ (660 − 577.5) / 577.5 ] × 100 = (82.5 / 577.5) × 100 = 14.28%।
  • (iv) कुल रंध्रावकाश (% Porosity):
    % f = [ 1 − (1.50 / 2.65) ] × 100 = [ 1 − 0.566 ] × 100 = 43.40%।

संख्यात्मक प्रश्न 3 (प्रायोगिक 09 आधारित): पिक्नोमीटर (RD Bottle) विधि द्वारा कण घनत्व ज्ञात करते समय निम्नांकित प्रेक्षण प्राप्त हुए: खाली सूखी RD बोतल का भार (W₁) = 25.0 g; बोतल + ओवन-शुष्क मृदा का भार (W₂) = 38.25 g; बोतल + मृदा + पानी का भार (W₃) = 83.25 g; तथा केवल पानी से भरी बोतल का भार (W₄) = 75.0 g। मृदा का कण घनत्व (PD) ज्ञात कीजिए।

हल (Step-by-Step Solution):

  • ओवन-शुष्क मृदा का द्रव्यमान (M_s) = W₂ − W₁ = 38.25 − 25.0 = 13.25 g
  • बोतल में आने वाले कुल पानी का भार = W₄ − W₁ = 75.0 − 25.0 = 50.0 g (अर्थात 50.0 cm³)
  • मृदा के साथ बोतल में आए पानी का भार = W₃ − W₂ = 83.25 − 38.25 = 45.0 g (अर्थात 45.0 cm³)
  • अतः मृदा के ठोस कणों द्वारा विस्थापित पानी का आयतन (V_s) = 50.0 − 45.0 = 5.0 cm³
  • कण घनत्व (PD) = M_s / V_s = 13.25 g / 5.0 cm³ = 2.65 g cm⁻³ (2.65 Mg m⁻³)।

संख्यात्मक प्रश्न 4: जोबनेर के एक खेत की ऊपरी 15 cm परत (0–15 cm Furrow Slice) का स्थूल घनत्व 1.48 Mg m⁻³ है। 1 हेक्टेयर खेत की इस 15 cm परत में उपस्थित ओवन-शुष्क मिट्टी का कुल भार (kg एवं टन में) ज्ञात कीजिए।

हल (Step-by-Step Solution):

  • 1 हेक्टेयर का क्षेत्रफल (A) = 10,000 m²; गहराई (d) = 15 cm = 0.15 m
  • 1 हेक्टेयर मृदा परत का कुल आयतन (V) = 10,000 m² × 0.15 m = 1,500 m³
  • स्थूल घनत्व (BD) = 1.48 Mg m⁻³ (जहाँ 1 Mg = 1 मीट्रिक टन = 1,000 kg)
  • कुल मृदा भार = आयतन × स्थूल घनत्व = 1,500 m³ × 1.48 Mg m⁻³ = 2,220 Mg (मीट्रिक टन) = 2.22 × 10⁶ kg (22,20,000 kg)।
अनुभाग 11

त्वरित पुनरावृत्ति बिंदु (Quick Revision Bullet Points)

  • Particle Density (ρp = M_s / V_s): केवल ठोस कणों का घनत्व; मानक औसत = 2.65 Mg m⁻³ (g cm⁻³); जुताई/रंध्रावकाश से अप्रभावित।
  • Bulk Density (ρb = M_s / V_t): ठोस + रंध्रावकाश का घनत्व; मानक औसत = 1.33 Mg m⁻³।
  • कणाकार और BD: रेतीली मृदा का BD उच्च (1.5–1.75 Mg m⁻³) होता है, जबकि क्ले मृदा का BD कम (1.1–1.35 Mg m⁻³) होता है।
  • रंध्रावकाश सूत्र: % Porosity = [1 − (BD / PD)] × 100; कुल रंध्रावकाश क्ले में अधिक (50–60%) और रेत में कम (35–40%) होता है।
  • प्रायोगिक विधियाँ: Practical 07 = Core Sampler (अविक्षुब्ध BD); Practical 08 = RD Bottle (विक्षुब्ध BD); Practical 09 = Pycnometer / RD Bottle (PD)।
अनुभाग 12

संपूर्ण परीक्षा प्रश्न बैंक (Complete Examination Question Bank)

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

प्रश्न 1. सामान्य कृषि योग्य खनिज मृदाओं (Normal Mineral Soils) का औसत कण घनत्व (Particle Density) कितना माना जाता है?

(A) 1.33 Mg m⁻³
(B) 2.65 Mg m⁻³ (या 2.65 g cm⁻³)
(C) 1.65 Mg m⁻³
(D) 5.20 Mg m⁻³
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) 2.65 Mg m⁻³ (या 2.65 g cm⁻³)
व्याख्या: खनिज मृदाओं में क्वार्ट्ज और फेल्डस्पार की प्रधानता के कारण औसत कण घनत्व 2.65 Mg m⁻³ होता है।

प्रश्न 2. ओवन-शुष्क मृदा के द्रव्यमान और संपूर्ण मृदा के कुल आयतन (ठोस + रंध्रावकाश) के अनुपात को क्या कहते हैं?

(A) कण घनत्व (Particle Density)
(B) स्थूल घनत्व (Bulk Density)
(C) आपेक्षिक घनत्व (Specific Gravity)
(D) रिक्ति अनुपात (Void Ratio)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) स्थूल घनत्व (Bulk Density)
व्याख्या: जब कुल आयतन (ठोस + रंध्र) लिया जाता है तो उसे स्थूल घनत्व या आभासी घनत्व (Bulk/Apparent Density) कहते हैं।

प्रश्न 3. रेतीली मृदा (Sandy Soil) का स्थूल घनत्व क्ले मृदा (Clay Soil) की तुलना में कैसा होता है?

(A) अधिक होता है (Higher: 1.5–1.7 Mg m⁻³)
(B) कम होता है (Lower: 1.1–1.2 Mg m⁻³)
(C) बराबर होता है
(D) शून्य होता है
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (A) अधिक होता है (Higher: 1.5–1.7 Mg m⁻³)
व्याख्या: रेतीली मृदा में कुल रंध्रावकाश कम (35–40%) होने और कणों की सघन पैकिंग के कारण उसका स्थूल घनत्व क्ले मृदा (1.1–1.3 Mg m⁻³) से अधिक होता है।

प्रश्न 4. यदि किसी मृदा का स्थूल घनत्व 1.40 g cm⁻³ और कण घनत्व 2.80 g cm⁻³ हो, तो उस मृदा का कुल रंध्रावकाश (% Porosity) कितना होगा?

(A) 40%
(B) 45%
(C) 50%
(D) 60%
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (C) 50%
व्याख्या: % Porosity = [1 − (BD/PD)] × 100 = [1 − (1.40 / 2.80)] × 100 = (1 − 0.5) × 100 = 50%।

प्रश्न 5. खेत में भारी ट्रैक्टर चलाने से मृदा संहनन (Soil Compaction) होने पर स्थूल घनत्व (BD) और कण घनत्व (PD) पर क्या प्रभाव पड़ेगा?

(A) BD और PD दोनों बढ़ेंगे
(B) BD बढ़ेगा, किंतु PD अपरिवर्तित रहेगा
(C) BD घटेगा और PD बढ़ेगा
(D) दोनों अपरिवर्तित रहेंगे
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) BD बढ़ेगा, किंतु PD अपरिवर्तित रहेगा
व्याख्या: संहनन से रंध्रावकाश दब जाता है जिससे BD बढ़ जाता है, किंतु ठोस कणों का अपना घनत्व (PD) नहीं बदलता।

प्रश्न 6. मृदा में गोबर की खाद (FYM) या कार्बनिक पदार्थ की अधिक मात्रा मिलाने पर स्थूल घनत्व एवं कण घनत्व पर क्या प्रभाव पड़ता है?

(A) दोनों बढ़ जाते हैं
(B) दोनों घट जाते हैं
(C) BD बढ़ता है, PD घटता है
(D) कोई प्रभाव नहीं पड़ता
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) दोनों घट जाते हैं
व्याख्या: कार्बनिक पदार्थ हल्का (PD = 1.3 Mg m⁻³) होता है जिससे PD घटता है, और वह दानेदार संरचना व रंध्रावकाश बढ़ाता है जिससे BD भी घटता है।

प्रश्न 7. प्रयोगशाला में कण घनत्व (Particle Density) ज्ञात करने के लिए किस उपकरण का प्रयोग किया जाता है (Practical 09)?

(A) कोर सैंपलर (Core Sampler)
(B) पिक्नोमीटर / आपेक्षिक घनत्व बोतल (Pycnometer / RD Bottle)
(C) बुयूकस हाइड्रोमीटर
(D) टेन्सियोमीटर
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) पिक्नोमीटर / आपेक्षिक घनत्व बोतल (Pycnometer / RD Bottle)
व्याख्या: पिक्नोमीटर (RD Bottle) जल विस्थापन सिद्धांत द्वारा ठोस कणों का सटीक आयतन मापकर कण घनत्व बताता है।

प्रश्न 8. प्राकृतिक अविक्षुब्ध मृदा (Undisturbed Field Soil) का स्थूल घनत्व ज्ञात करने की मानक विधि कौन-सी है (Practical 07)?

(A) कोर सैंपलर विधि (Core Sampler Method)
(B) पिक्नोमीटर विधि
(C) पिपेट विधि
(D) योडर वेट सीविंग विधि
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (A) कोर सैंपलर विधि (Core Sampler Method)
व्याख्या: बेलनाकार कोर सैंपलर मृदा की प्राकृतिक संरचना और रंध्रावकाश को बिना बिगाड़े निश्चित आयतन (πr²h) का नमूना लेता है।

प्रश्न 9. मृदा परिच्छेदिका में ऊपर से नीचे गहराई (Depth) बढ़ने पर स्थूल घनत्व (Bulk Density) में सामान्यतः क्या परिवर्तन होता है?

(A) घटता है
(B) बढ़ता है (Increases with depth)
(C) समान रहता है
(D) पहले घटता है फिर शून्य हो जाता है
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) बढ़ता है (Increases with depth)
व्याख्या: निचले संस्तरों में ह्यूमस की कमी, कम जैविक गतिविधि और ऊपरी परतों के दबाव के कारण स्थूल घनत्व बढ़ता है।

प्रश्न 10. बृहत् रंध्रों (Macropores / Non-capillary pores) का व्यास कितना होता है?

(A) > 0.06 mm (> 60 µm)
(B) < 0.002 mm
(C) < 0.0002 mm
(D) > 10.0 mm
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (A) > 0.06 mm (> 60 µm)
व्याख्या: 0.06 mm (या 0.05–0.08 mm) से बड़े रंध्र बृहत् रंध्र (Macropores) तथा छोटे रंध्र सूक्ष्म रंध्र (Micropores) कहलाते हैं।

प्रश्न 11. मृदा घनत्व की अंतर्राष्ट्रीय (SI) इकाई ‘Mg m⁻³’ पुरानी CGS इकाई ‘g cm⁻³’ के कितने गुना के बराबर होती है?

(A) 10 गुना
(B) 100 गुना
(C) 1000 गुना
(D) संख्यात्मक रूप से ठीक बराबर (1 Mg m⁻³ = 1 g cm⁻³)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (D) संख्यात्मक रूप से ठीक बराबर (1 Mg m⁻³ = 1 g cm⁻³)
व्याख्या: 1 Mg = 10⁶ g तथा 1 m³ = 10⁶ cm³; अतः 1 Mg / 1 m³ = 10⁶ g / 10⁶ cm³ = 1 g cm⁻³।

प्रश्न 12. निम्नांकित में से किस मृदा में ‘कुल रंध्रावकाश (Total Porosity)’ सर्वाधिक पाया जाता है?

(A) मोटी बालू (Coarse Sand)
(B) बलुई दोमट (Sandy Loam)
(C) दोमट (Loam)
(D) मृतिका / क्ले मृदा (Clay Soil)
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (D) मृतिका / क्ले मृदा (Clay Soil)
व्याख्या: क्ले मृदा में असंख्य सूक्ष्म रंध्रों (Micropores) और कम स्थूल घनत्व (1.1–1.25 Mg m⁻³) के कारण कुल रंध्रावकाश सर्वोच्च (50–60%) होता है।

प्रश्न 13. कार्बनिक पदार्थ (Humus) का कण घनत्व सामान्यतः कितना होता है?

(A) 0.1 – 0.3 Mg m⁻³
(B) 1.1 – 1.5 Mg m⁻³ (औसत 1.3 Mg m⁻³)
(C) 2.65 Mg m⁻³
(D) 3.50 Mg m⁻³
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) 1.1 – 1.5 Mg m⁻³ (औसत 1.3 Mg m⁻³)
व्याख्या: ह्यूमस का वास्तविक कण घनत्व 1.1 से 1.5 Mg m⁻³ और स्थूल घनत्व 0.2 से 0.5 Mg m⁻³ होता है।

प्रश्न 14. क्लोड विधि (Clod Method) द्वारा स्थूल घनत्व ज्ञात करते समय मिट्टी के ढेले को पानी में डुबोने से पहले उस पर किस पदार्थ की परत चढ़ाई जाती है?

(A) कैलगन
(B) पिघला हुआ पैराफिन मोम (Melted Paraffin Wax) या सारन रेजिन
(C) ग्लिसरीन
(D) हाइड्रोक्लोरिक अम्ल
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) पिघला हुआ पैराफिन मोम (Melted Paraffin Wax) या सारन रेजिन
व्याख्या: मोम की परत ढेले के रंध्रों में पानी घुसने से रोकती है ताकि आर्कमिडीज के सिद्धांत से ढेले का कुल आयतन (V_t) मापा जा सके।

प्रश्न 15. यदि किसी मृदा में कुल रंध्रावकाश 60% है और कण घनत्व 2.50 Mg m⁻³ है, तो उसका स्थूल घनत्व (BD) कितना होगा?

(A) 1.00 Mg m⁻³
(B) 1.25 Mg m⁻³
(C) 1.50 Mg m⁻³
(D) 1.65 Mg m⁻³
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (A) 1.00 Mg m⁻³
व्याख्या: 60 = [1 − (BD / 2.50)] × 100 → 0.60 = 1 − (BD / 2.50) → BD / 2.50 = 0.40 → BD = 2.50 × 0.40 = 1.00 Mg m⁻³।

प्रश्न 16. पौधों के लिए उपयोगी उपलब्ध जल (Available Water) मुख्यतः किन रंध्रों में संग्रहित रहता है?

(A) बृहत् रंध्रों (Macropores) में
(B) सूक्ष्म / केशिकीय रंध्रों (Micropores / Capillary Pores) में
(C) चट्टान की दरारों में
(D) कंकड़ों के भीतर
उत्तर एवं व्याख्या देखें (Show Answer & Explanation)
सही उत्तर: (B) सूक्ष्म / केशिकीय रंध्रों (Micropores / Capillary Pores) में
व्याख्या: बृहत् रंध्रों से पानी गुरुत्वाकर्षण द्वारा बह जाता है और उनमें हवा रहती है, जबकि सूक्ष्म रंध्र केशिकीय बल से जल धारण करते हैं।

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

  1. ओवन-शुष्क मृदा के इकाई ठोस आयतन (रंध्र रहित) के द्रव्यमान को __________ कहते हैं।
  2. सामान्य खनिज मृदाओं का औसत स्थूल घनत्व __________ Mg m⁻³ तथा कण घनत्व __________ Mg m⁻³ होता है।
  3. कुल रंध्रावकाश (% Porosity) ज्ञात करने का सूत्र __________ है।
  4. अविक्षुब्ध मृदा का स्थूल घनत्व ज्ञात करने के लिए __________ उपकरण (Practical 07) का प्रयोग किया जाता है।
  5. कण घनत्व (Particle Density) ज्ञात करने के लिए प्रयोगशाला में __________ (RD Bottle) का उपयोग किया जाता है।
  6. बृहत् रंध्रों (Macropores) और सूक्ष्म रंध्रों (Micropores) का आदर्श अनुपात __________ होना चाहिए।
  7. धान के खेत में पडलिंग (Puddling) करने से मृदा का स्थूल घनत्व __________ जाता है।
  8. रंध्रों के आयतन (V_p) और ठोस कणों के आयतन (V_s) के अनुपात (V_p / V_s) को __________ (Void Ratio) कहते हैं।
  9. लौह अयस्क खनिजों (हेमेटाइट, मैग्नेटाइट) की अधिकता वाली मृदाओं का कण घनत्व 2.65 Mg m⁻³ से __________ होता है।
  10. मिट्टी को ओवन-शुष्क (Oven-dry) करने के लिए मानक तापमान __________°C रखा जाता है।

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

  1. स्थूल घनत्व (Bulk Density) को परिभाषित कीजिए।
  2. कण घनत्व (Particle Density) को ‘वास्तविक घनत्व (True Density)’ क्यों कहते हैं?
  3. कुल रंध्रावकाश (Total Porosity) की परिभाषा एवं सूत्र लिखिए।
  4. रिक्ति अनुपात (Void Ratio) क्या है?
  5. बृहत् रंध्र (Macropores) और सूक्ष्म रंध्र (Micropores) का मुख्य कार्य क्या है?
  6. बेलनाकार कोर सैंपलर के आयतन का सूत्र लिखिए।
  7. पिक्नोमीटर विधि से कण घनत्व ज्ञात करने का सूत्र लिखिए।
  8. कण घनत्व को प्रभावित करने वाले दो कारक लिखिए।
  9. मृदा संहनन (Soil Compaction) का जड़ों की वृद्धि पर क्या प्रभाव पड़ता है?
  10. 1 Mg m⁻³ में कितने kg m⁻³ होते हैं?

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

  1. मृदा के स्थूल घनत्व (Bulk Density) को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों का वर्णन कीजिए।
  2. कण घनत्व (Particle Density) क्या है? यह किन कारकों पर निर्भर करता है और जुताई से क्यों नहीं बदलता?
  3. कोर सैंपलर विधि (Core Sampler Method — Practical 07) द्वारा अविक्षुब्ध मृदा का स्थूल घनत्व ज्ञात करने की कार्यविधि लिखिए।
  4. आपेक्षिक घनत्व बोतल (RD Bottle — Practical 09) द्वारा कण घनत्व ज्ञात करने की प्रयोगशाला विधि का वर्णन कीजिए।
  5. मृदा रंध्रावकाश (Soil Porosity) के महत्व तथा रंध्रावकाश को प्रभावित करने वाले कारकों को समझाइए।
  6. बृहत् रंध्रों (Macropores) और सूक्ष्म रंध्रों (Micropores) की कृषि उत्पादन में भूमिका स्पष्ट कीजिए।
  7. पैराफिन वैक्स कोटेड क्लोड विधि (Clod Method) द्वारा स्थूल घनत्व कैसे ज्ञात किया जाता है?
  8. स्थूल घनत्व के आंकड़ों का उपयोग कर 1 हेक्टेयर हल-परत के भार और सिंचाई जल की गहराई की गणना कैसे की जाती है?

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

  1. स्थूल घनत्व (Bulk Density) तथा कण घनत्व (Particle Density) में अंतर स्पष्ट कीजिए।
  2. बृहत् रंध्र (Macropores) तथा सूक्ष्म रंध्र (Micropores) में अंतर लिखिए।
  3. अविक्षुब्ध मृदा के स्थूल घनत्व (Practical 07) तथा विक्षुब्ध मृदा के स्थूल घनत्व (Practical 08) में अंतर बताइए।
  4. रंध्रावकाश (Porosity, f) तथा रिक्ति अनुपात (Void Ratio, e) में अंतर स्पष्ट कीजिए।

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

  1. कारण बताइए: रेतीली मृदा में बड़े आकार के रंध्र (Macropores) होने के बावजूद उसका कुल रंध्रावकाश क्ले मृदा से कम और स्थूल घनत्व अधिक क्यों होता है?
  2. व्याख्या कीजिए: पिक्नोमीटर (RD Bottle) से कण घनत्व ज्ञात करते समय मिट्टी और पानी के मिश्रण को उबालना क्यों आवश्यक है?
  3. स्पष्ट कीजिए: किसी भी मृदा का स्थूल घनत्व (Bulk Density) कभी भी उसके कण घनत्व (Particle Density) के बराबर या उससे अधिक क्यों नहीं हो सकता?
  4. कारण सहित समझाइए: अवमृदा (Subsoil / B-horizon) का स्थूल घनत्व पृष्ठीय मृदा (Topsoil / A-horizon) से अधिक क्यों होता है?
  5. व्याख्या कीजिए: खेत में गोबर की खाद (FYM) मिलाने से मृदा का स्थूल घनत्व कैसे कम होता है?

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

  1. स्थूल घनत्व (Bulk Density) और कण घनत्व (Particle Density) को परिभाषित कीजिए। दोनों में विस्तृत अंतर स्पष्ट करते हुए स्थूल घनत्व को प्रभावित करने वाले कारकों एवं कृषि में इसके महत्व का वर्णन कीजिए। (15 Marks)
  2. मृदा रंध्रावकाश (Soil Porosity) से आप क्या समझते हैं? स्थूल घनत्व और कण घनत्व की सहायता से रंध्रावकाश के सूत्र की व्युत्पत्ति कीजिए तथा बृहत् एवं सूक्ष्म रंध्रों का सविस्तार वर्णन कीजिए। (15 Marks)
  3. कोर सैंपलर विधि (Practical 07), विक्षुब्ध मृदा हेतु RD बोतल विधि (Practical 08) तथा कण घनत्व हेतु पिक्नोमीटर विधि (Practical 09) की सिद्धांत, उपकरण, कार्यविधि एवं गणना सूत्रों सहित व्याख्या कीजिए। (15 Marks)
  4. (a) एक मृदा कोर का व्यास 5 cm और लंबाई 10 cm है। इसका ओवन-शुष्क भार 275 g है। यदि कण घनत्व 2.65 g cm⁻³ हो, तो स्थूल घनत्व और कुल रंध्रावकाश की गणना कीजिए। (b) मृदा संहनन (Soil Compaction) के कारणों, प्रभावों और निवारण उपायों का वर्णन कीजिए। (7 + 8 = 15 Marks)
  5. त्रि-प्रावस्था मृदा प्रणाली (Three-phase soil system) में द्रव्यमान-आयतन संबंधों का वर्णन करते हुए विभिन्न मृदा कणाकार वर्गों में BD, PD और रंध्रावकाश के अंतर्संबंधों की समीक्षा कीजिए। (15 Marks)

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

  • [SKNAU Jobner Sem-I Theory PYQ]: “Differentiate between Bulk Density and Particle Density of soil. Discuss the factors affecting Bulk Density. Calculate the percentage pore space of a soil having bulk density of 1.35 Mg m⁻³ and particle density of 2.70 Mg m⁻³.” (Answer: 50%). (15 Marks)
  • [SKNAU Jobner Practical Exam]: “Determine the bulk density of an undisturbed soil sample by Core Sampler method and compute total porosity.” (10 Marks)
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: (B) | 3: (A) | 4: (C) 5: (B) | 6: (B) | 7: (B) | 8: (A) 9: (B) | 10: (A) | 11: (D) | 12: (D) 13: (B) | 14: (B) | 15: (A) | 16: (B)

13.2 भाग B (रिक्त स्थान) के सटीक उत्तर

  1. कण घनत्व / वास्तविक घनत्व (Particle Density)
  2. 1.33 Mg m⁻³, 2.65 Mg m⁻³
  3. [1 − (BD / PD)] × 100
  4. कोर सैंपलर (Core Sampler)
  5. पिक्नोमीटर / आपेक्षिक घनत्व बोतल (Pycnometer / RD Bottle)
  6. 1 : 1 (50% बृहत् रंध्र : 50% सूक्ष्म रंध्र)
  7. बढ़ (Increases)
  8. रिक्ति अनुपात (Void Ratio, e)
  9. अधिक (2.75 से 3.0 Mg m⁻³)
  10. 105°C (105 से 110°C)

13.3 भाग G-4 संख्यात्मक प्रश्न का हल (Solution to Long Question 4a)

भाग G-4(a) का चरणबद्ध हल देखें
  • दिया है: व्यास d = 5 cm → त्रिज्या r = 2.5 cm; ऊँचाई h = 10 cm; ओवन-शुष्क भार W = 275 g; PD = 2.65 g cm⁻³।
  • कोर का आयतन (V_t) = π · r² · h = 3.1416 × (2.5)² × 10 = 3.1416 × 6.25 × 10 = 196.35 cm³।
  • स्थूल घनत्व (BD) = W / V_t = 275 / 196.35 = 1.40 g cm⁻³ (Mg m⁻³)।
  • कुल रंध्रावकाश (% Porosity) = [1 − (1.40 / 2.65)] × 100 = (1 − 0.5283) × 100 = 47.17%।
अनुभाग 14

संबंधित व्याख्यान नेविगेशन (Related Lectures Navigation)

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व्याख्यान 14: मृदा संरचना एवं मृदा रंग (Soil Structure & Soil Colour)

संरचना के प्रकार, वर्ग व श्रेणी, योडर आर्द्र चालन विधि और मुंसेल कलर चार्ट (Practicals 10 & 11)।

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व्याख्यान 16: मृदा गाढ़ापन / सघनता एवं एटरबर्ग सीमाएँ (Soil Consistency, Cohesion, Adhesion & Atterberg Limits)

संसंजन व आसंजन बल, शुष्क-नम-आर्द्र गाढ़ापन, संकुचन सीमा, सुघट्य सीमा, द्रव सीमा एवं सुघट्यता सूचकांक (Plasticity Index)।

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