व्याख्यान संख्या (Lecture No.): 16 | क्रेडिट घंटे (Credit Hours): 01

मृदा गाढ़ापन / सघनता: संसंजन व आसंजन बल, नमी अवस्थाएँ एवं एटरबर्ग सीमाएँ (Soil Consistency: Cohesion, Adhesion, Moisture Forms & Atterberg Limits)

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

पाठ्यक्रम (Curriculum) ICAR Sixth Deans’ Committee

विश्वविद्यालय संदर्भ (University) SKNAU, Jobner (Rajasthan)

प्रमुख वैज्ञानिक आधार (Key Scientist) अल्बर्ट एटरबर्ग (Albert Atterberg, 1911)

परीक्षा भार (Exam Weightage) उच्च (Cohesion vs Adhesion, SL-PL-LL, Plasticity Index PI = LL − PL)

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2. अधिगम उद्देश्य (Learning Objectives)
3. प्रस्तावना (Introduction)
4. विस्तृत अध्ययन सामग्री (Detailed Notes)
5. वैज्ञानिक आरेख (Scientific Diagrams)
6. विजुअल माइंड मैप (Visual Mind Map)
7. फ्लोचार्ट एवं इन्फोग्राफिक्स (Flowcharts)
8. तुलनात्मक सारणियाँ (Atterberg Tables)
9. व्यावहारिक कृषि अनुप्रयोग (Optimum Tillage)
10. एटरबर्ग सूत्र एवं संख्यात्मक प्रश्न
11. त्वरित पुनरावृत्ति (Quick Revision)
12. संपूर्ण प्रश्न बैंक (Exam Question Bank)
13. उत्तर कुंजी एवं व्याख्या (Answer Keys)
14. संबंधित व्याख्यान (Related Lectures)
15. फुटर एवं कॉपीराइट (Footer)

अनुभाग 02

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

उद्देश्य 01 (Concept of Soil Consistency) मृदा गाढ़ापन / सघनता (Soil Consistency) की वैज्ञानिक परिभाषा तथा बाह्य यांत्रिक बलों (Tillage/Compression) के प्रति मृदा के प्रतिरोध को समझना।

उद्देश्य 02 (Molecular Forces: Cohesion vs Adhesion) गाढ़ापन को नियंत्रित करने वाले दोनों आणविक बलों—संसंजन (Cohesion: समान अणुओं के बीच आकर्षण) और आसंजन (Adhesion: असमान अणुओं के बीच आकर्षण)—का नमी के साथ संबंध समझना।

उद्देश्य 03 (Consistency at Three Moisture Levels) USDA सर्वेक्षण मानकों के अनुसार शुष्क मृदा (Dry — Loose to Extremely Hard), नम मृदा (Moist — Friable to Extremely Firm) और गीली मृदा (Wet — Stickiness & Plasticity) में गाढ़ापन के रूपों का अध्ययन करना।

उद्देश्य 04 (Atterberg Limits: SL, PL, LL) अल्बर्ट एटरबर्ग (1911) के तीनों स्थिरांकों—संकुचन सीमा (Shrinkage Limit — SL), सुघट्य सीमा (Plastic Limit — PL) और द्रव सीमा (Liquid Limit — LL)—को समझना।

उद्देश्य 05 (Plasticity Index & Clay Mineralogy) सुघट्यता सूचकांक (Plasticity Index: PI = LL − PL) की गणना तथा मोन्टमोरिलोनाइट, इलाइट और काओलिनाइट क्ले में PI के क्रम का विश्लेषण करना।

उद्देश्य 06 (Optimum Moisture for Tillage) खेत की जुताई (Tillage) के लिए सर्वोत्तम नमी अवस्था अर्थात भुरभुरी अवस्था (Friable State — सुघट्य सीमा PL से ठीक नीचे) के सस्य-वैज्ञानिक महत्व को समझना।

अनुभाग 03

प्रस्तावना (Introduction to Soil Consistency)

प्रत्येक किसान अपने दैनिक अनुभव से जानता है कि एक ही खेत की मिट्टी अलग-अलग नमी की मात्रा (Moisture Content) पर बिल्कुल अलग व्यवहार करती है। जब मिट्टी कड़ी धूप में पूरी तरह सूख जाती है, तो वह पत्थर जैसे कठोर ढेलों (Hard Clods) में बदल जाती है जिसे तोड़ना मुश्किल होता है। जब सिंचाई या वर्षा के 2–3 दिन बाद खेत में “ओट या बत्तर (Optimum Moist Condition)” आती है, तो वही मिट्टी हल चलाते ही मक्खन की तरह भुरभुरी (Friable) होकर सुंदर दानेदार बीज-शय्या (Seedbed) बनाती है। और यदि भारी वर्षा के तुरंत बाद गीली अवस्था में हल चला दिया जाए, तो मिट्टी हल के फाल से चिपक जाती है (Sticky) और सूखने पर ईंट जैसे ढेले बना देती है!

विभिन्न नमी स्तरों पर मृदा के भीतर कार्य करने वाले संसंजन (Cohesion) और आसंजन (Adhesion) बलों की अभिव्यक्ति, जिसके कारण मृदा यांत्रिक दबाव, विरूपण (Deformation) या टूटने (Rupture) का प्रतिरोध करती है, उसे ही मृदा गाढ़ापन, सघनता या सुसंगतता (Soil Consistency) कहते हैं। भूपरिष्करण (Tillage) का सही समय तय करने और कृषि यंत्रों के डिजाइन के लिए यह सबसे महत्वपूर्ण भौतिक गुण है।

राजस्थान संदर्भ (हाड़ौती बनाम थार): कोटा, बारां, बूंदी और झालावाड़ की काली कपासी मृदाओं (Vertisols — Montmorillonite क्ले) में सुघट्यता सूचकांक (Plasticity Index) बहुत उच्च (25–40%) होता है, किंतु जुताई के लिए उपयुक्त भुरभुरी नमी का परास (Friable Range) अत्यंत संकीर्ण होता है। यदि किसान सही समय से 2 दिन पहले जुताई करे तो मिट्टी ट्रैक्टर के टायरों से चिपक जाती है, और 2 दिन देर कर दे तो मिट्टी इतनी सख्त हो जाती है कि फाल अंदर नहीं धँसता। इसके विपरीत, जोबनेर की रेतीली मृदाएँ (Sand) अ-सुघट्य (Non-plastic, PI = 0) होती हैं और किसी भी नमी पर जोती जा सकती हैं।

अनुभाग 04

संपूर्ण पाठ्यपुस्तक अध्ययन सामग्री (Complete Textbook Study Material)

4.1 मृदा गाढ़ापन की परिभाषा एवं नियंत्रित करने वाले बल: संसंजन बनाम आसंजन (Definition of Soil Consistency & Governing Forces: Cohesion vs Adhesion)

मानक वैज्ञानिक परिभाषा (Brady & Weil / Hillel / Russell): “विभिन्न नमी स्तरों पर मृदा के भीतर सक्रिय भौतिक बलों—संसंजन (Cohesion) तथा आसंजन (Adhesion)—की वह अभिव्यक्ति जिसके द्वारा मृदा कण आपस में जुड़े रहते हैं तथा बाह्य यांत्रिक बलों से होने वाले विरूपण (Deformation) या टूटने (Rupture) का प्रतिरोध करते हैं, मृदा गाढ़ापन या सघनता (Soil Consistency) कहलाती है।”

मृदा गाढ़ापन को नियंत्रित करने वाले दो मूलभूत आणविक बल (Two Fundamental Forces):

संसंजन बल (Cohesion — Attraction between LIKE molecules / समान अणुओं के बीच आकर्षण):
- एक ही प्रकार के अणुओं या कणों के बीच लगने वाले आपसी आकर्षण बल को संसंजन (Cohesion) कहते हैं। मृदा में यह दो रूपों में कार्य करता है:
  - (i) मृदा कण – मृदा कण आकर्षण (Clay particle to Clay particle attraction): अत्यंत सूखी मृदा में जब क्ले प्लेटलेट्स एक-दूसरे के बहुत निकट आ जाते हैं, तो वंडरवाल्स बल और धनायन सेतुओं के कारण संसंजन बल अधिकतम होता है। इसी कारण सूखी क्ले मिट्टी पत्थर जैसी कठोर (Extremely Hard) हो जाती है।
  - (ii) जल अणु – जल अणु आकर्षण (Water molecule to Water molecule attraction): हाइड्रोजन बंधन और पृष्ठ तनाव (Surface Tension) के कारण जल के अणु आपस में जुड़े रहते हैं।
आसंजन बल (Adhesion — Attraction between UNLIKE molecules / असमान अणुओं के बीच आकर्षण):
- दो भिन्न पदार्थों के अणुओं के बीच लगने वाले आकर्षण बल को आसंजन (Adhesion) कहते हैं—जैसे मृदा के ठोस कणों और जल के अणुओं के बीच आकर्षण (Soil Solid – Water attraction) अथवा गीली मिट्टी का लोहे के हल या खुरपी की सतह से चिपकना (Soil – Tillage Implement sticking)।
- सूखी मिट्टी में आसंजन शून्य होता है; जैसे-जैसे नमी बढ़ती है, आसंजन बढ़ता है और मध्यम से उच्च नमी (Wet state) पर अधिकतम होकर मिट्टी को चिपचिपा (Sticky) बना देता है। अत्यंत अधिक पानी (Liquid state) होने पर कण दूर-दूर हो जाते हैं और संसंजन व आसंजन दोनों घटकर शून्य के करीब पहुँच जाते हैं।

4.2 तीन नमी अवस्थाओं पर मृदा गाढ़ापन के रूप (Forms of Soil Consistency at Three Moisture Levels — USDA Field Classification)

क्षेत्र सर्वेक्षण (Soil Survey Manual) में मृदा गाढ़ापन का मूल्यांकन नमी की तीन मानक अवस्थाओं में किया जाता है:

1. शुष्क मृदा में गाढ़ापन (Consistency of DRY Soil — कठोरता / Hardness):

सूखे ढेले को अंगूठे और तर्जनी (या हथेलियों) के बीच दबाकर तोड़ने में लगने वाले बल के आधार पर 6 श्रेणियाँ हैं:

(i) ढीला (Loose): कण आपस में बिल्कुल नहीं जुड़ते (जैसे सूखी रेत / Dune sand)।
(ii) कोमल (Soft): ढेला बहुत हल्के दबाव से पाउडर या दानों में टूट जाता है।
(iii) थोड़ा कठोर (Slightly Hard): अंगूठे और तर्जनी के हल्के दबाव से टूट जाता है।
(iv) कठोर (Hard): हाथों से तोड़ने के लिए काफी जोर लगाना पड़ता है।
(v) बहुत कठोर (Very Hard): दोनों हाथों की पूरी ताकत से भी बड़ी मुश्किल से टूटता है।
(vi) अत्यंत कठोर (Extremely Hard): हाथों से तोड़ा नहीं जा सकता; तोड़ने के लिए हथौड़े (Hammer) की आवश्यकता होती है (जैसे सूखी काली कपासी या सोडिक मृदा)।

2. नम मृदा में गाढ़ापन (Consistency of MOIST Soil — भुरभुरापन / Friability & Firmness):

जब मृदा शुष्क और क्षेत्र क्षमता (Field Capacity) के बीच की नमी पर हो, तब 6 श्रेणियाँ होती हैं:

(i) ढीला (Loose): बिना जुड़े कण (गीली रेत)।
(ii) अत्यंत भुरभुरा (Very Friable): बहुत हल्के स्पर्श से ही दाने बिखर जाते हैं।
(iii) भुरभुरा (Friable — ★ सर्वोत्तम जुताई अवस्था ★): अंगूठे और तर्जनी के हल्के दबाव से ढेला आसानी से छोटे, मुलायम दानों (Crumb peds) में टूट जाता है और न तो चिपकता है और न ही कीचड़ बनता है। यह खेत की जुताई (Tillage) के लिए आदर्श अवस्था है क्योंकि इसमें न्यूनतम कर्षण बल (Minimum Draft Power) लगता है।
(iv) दृढ़ (Firm): मध्यम से अधिक दबाव लगाने पर ही टूटता है।
(v) बहुत दृढ़ (Very Firm): बहुत तेज दबाव से ही टूटता है।
(vi) अत्यंत दृढ़ (Extremely Firm): उँगलियों से दबाया नहीं जा सकता; चाकू से टुकड़े काटने पड़ते हैं।

3. गीली / आर्द्र मृदा में गाढ़ापन (Consistency of WET Soil — चिपचिपापन एवं सुघट्यता):

जब मृदा क्षेत्र क्षमता (Field Capacity) या उससे अधिक संतृप्त अवस्था में हो, तो इसका मूल्यांकन दो गुणों से किया जाता है:

चिपचिपापन (Stickiness — आसंजन का माप): गीली मिट्टी को अंगूठे और तर्जनी के बीच दबाकर खोलने पर वह उँगलियों से कितना चिपकती है: (0) अ-चिपचिपा (Non-sticky), (1) थोड़ा चिपचिपा (Slightly sticky), (2) चिपचिपा (Sticky), तथा (3) अति चिपचिपा (Very sticky)।
सुघट्यता (Plasticity — बिना टूटे किसी भी आकार में ढलने और बल हटाने पर वह आकार बनाए रखने का गुण): गीली मिट्टी को हथेलियों के बीच बेलकर तार या रिबन (Wire/Thread) बनाने की क्षमता के आधार पर: (0) अ-सुघट्य (Non-plastic — कोई तार नहीं बनता, जैसे रेत), (1) थोड़ा सुघट्य (Slightly plastic), (2) सुघट्य (Plastic), तथा (3) अति सुघट्य (Very plastic — पतला तार मुड़ने पर भी नहीं टूटता, जैसे मोन्टमोरिलोनाइट क्ले)।

4.3 एटरबर्ग की सीमाएँ / गाढ़ापन स्थिरांक (Atterberg Limits / Consistency Constants — Albert Atterberg, 1911)

स्वीडिश वैज्ञानिक अल्बर्ट एटरबर्ग (Albert Atterberg, 1911) ने देखा कि जैसे-जैसे किसी सूखी मृदा में पानी की मात्रा (% Moisture by weight) बढ़ाई जाती है, मृदा चार भौतिक अवस्थाओं से गुजरती है: (1) ठोस अवस्था (Solid State) → (2) अर्द्ध-ठोस / भुरभुरी अवस्था (Semi-solid / Friable State) → (3) सुघट्य अवस्था (Plastic State) → (4) द्रव / श्यान अवस्था (Liquid State)। इन चारों अवस्थाओं को अलग करने वाले तीन क्रांतिक नमी प्रतिशत बिंदुओं को ही एटरबर्ग सीमाएँ (Atterberg Limits) कहते हैं:

1. संकुचन सीमा (Shrinkage Limit — SL):
- यह नमी का वह अधिकतम प्रतिशत है जिससे नीचे मृदा को और अधिक सुखाने पर मृदा के कुल आयतन में कोई और कमी (संकुचन / Shrinkage) नहीं होती।
- यह ठोस अवस्था (Solid State) और अर्द्ध-ठोस / भुरभुरी अवस्था (Semi-solid / Friable State) के बीच की सीमा है। इस बिंदु पर मृदा का रंग गहरा से बदलकर हल्का होने लगता है क्योंकि रंध्रों में हवा प्रवेश करने लगती है।
2. सुघट्य सीमा या निम्न सुघट्य सीमा (Plastic Limit — PL / Lower Plastic Limit — LPL):
- यह नमी का वह न्यूनतम प्रतिशत है जिस पर मृदा सुघट्यता (Plasticity) का गुण प्रदर्शित करना प्रारंभ करती है।
- यह अर्द्ध-ठोस (भुरभुरी/Friable) अवस्था और सुघट्य अवस्था (Plastic State) के बीच की सीमा है।
- प्रयोगशाला परिभाषा: वह न्यूनतम नमी प्रतिशत जिस पर मिट्टी को काँच की प्लेट पर हथेली से बेलकर 3 mm (1/8 इंच) व्यास का तार/धागा (Thread) बनाने पर वह ठीक टूटने (Crumble होने) लगता है, सुघट्य सीमा (PL) कहलाता है।
- कृषि नियम: खेत की जुताई सदैव सुघट्य सीमा (PL) से कम नमी (अर्थात SL और PL के बीच की भुरभुरी अवस्था) पर ही करनी चाहिए। यदि नमी PL से अधिक हुई, तो जुताई करने पर मृदा संरचना नष्ट (Puddle) हो जाएगी!
3. द्रव सीमा या उच्च सुघट्य सीमा (Liquid Limit — LL / Upper Plastic Limit — UPL):
- यह नमी का वह प्रतिशत है जिस पर मृदा सुघट्य अवस्था को छोड़कर एक गाढ़े द्रव (Viscous Liquid) की तरह बहना प्रारंभ कर देती है क्योंकि कणों के बीच जल की फिल्म इतनी मोटी हो जाती है कि संसंजन बल लगभग समाप्त हो जाता है।
- यह सुघट्य अवस्था (Plastic State) और द्रव अवस्था (Liquid State) के बीच की सीमा है।
- प्रयोगशाला निर्धारण (Casagrande’s Liquid Limit Apparatus): कासाग्रांडे उपकरण के पीतल के प्याले (Brass Cup) में मिट्टी का पेस्ट भरकर मानक खाँचा (Groove) बनाया जाता है। जिस नमी प्रतिशत पर प्याले को 1 cm ऊँचाई से 2 बार/सेकंड की दर से गिराने पर ठीक 25 आघातों (25 Blows) में खाँचे के दोनों किनारे 12.7 mm (1/2 इंच) की लंबाई तक आपस में मिल जाएँ, वह नमी प्रतिशत द्रव सीमा (LL) कहलाता है।

सुघट्यता सूचकांक या सुघट्यता संख्या (Plasticity Index / Plasticity Number — PI):

सुघट्यता सूचकांक का मानक समीकरण (Plasticity Index Equation):

Plasticity Index (PI) = Liquid Limit (LL or UPL) − Plastic Limit (PL or LPL)

यह नमी के उस परास (Range of Moisture Percentage) को दर्शाता है जिसके भीतर मृदा सुघट्य (Plastic) बनी रहती है। यह मृदा में उपस्थित क्ले की मात्रा (% Clay) और क्ले के प्रकार का प्रत्यक्ष सूचक है।

विभिन्न क्ले खनिजों का सुघट्यता सूचकांक (PI Order):
मोन्टमोरिलोनाइट (Montmorillonite / Smectite — सर्वोच्च PI) > इलाइट (Illite — मध्यम PI) > काओलिनाइट (Kaolinite — न्यूनतम PI) (तथा बालू/Sand के लिए PI = 0)।
अधिशोषित धनायनों का प्रभाव: Na⁺-संतृप्त क्ले का सुघट्यता सूचकांक (PI) और द्रव सीमा (LL) Ca²⁺-संतृप्त क्ले की तुलना में बहुत अधिक होती है, क्योंकि Na⁺ का उच्च जलयोजन क्ले कणों को विऊर्णित कर उनके पृष्ठीय क्षेत्रफल और जल-फिल्म को बढ़ा देता है।

अनुभाग 05

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

चित्र 16.1: एटरबर्ग सीमाओं का नमी स्पेक्ट्रम (Atterberg Limits Continuum: SL, PL, LL), सुघट्यता सूचकांक (PI) एवं सर्वोत्तम जुताई मंडल (Optimum Tillage Zone)

सस्य-वैज्ञानिक निष्कर्ष: खेत में हल चलाने (Ploughing) के लिए सर्वोत्तम नमी सदैव संकुचन सीमा (SL) और सुघट्य सीमा (PL) के बीच (अर्थात PL के ठीक नीचे — Friable State) होती है। PL के पार जाते ही मिट्टी सुघट्य और चिपचिपी हो जाती है।

चित्र 16.2: मृदा नमी के साथ संसंजन बल (Cohesion), आसंजन बल (Adhesion) एवं जुताई कर्षण बल (Tillage Draft Resistance) का परिवर्तन वक्र

अनुभाग 06

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

माइंड मैप: मृदा गाढ़ापन, संसंजन-आसंजन एवं एटरबर्ग स्थिरांक

अनुभाग 07

प्रक्रम फ्लोचार्ट (Flowchart — Effect of Organic Matter on Friable Tillage Window)

फ्लोचार्ट 16.1: मृदा में कार्बनिक पदार्थ (Humus) मिलाने से भुरभुरी जुताई सीमा (Friable Tillage Window) के विस्तार की क्रियाविधि

अनुभाग 08

तुलनात्मक सारणियाँ (Important Comparison Tables)

सारणी 16.1: संसंजन बल (Cohesion) बनाम आसंजन बल (Adhesion) में अंतर

तुलना का आधार (Parameter)	संसंजन बल (Cohesion Force)	आसंजन बल (Adhesion Force)
1. वैज्ञानिक परिभाषा	समान प्रकार के अणुओं या कणों (Like Molecules) के बीच कार्य करने वाला पारस्परिक आकर्षण बल।	असमान या भिन्न प्रकार के अणुओं/सतहों (Unlike Molecules) के बीच कार्य करने वाला आकर्षण बल।
2. मृदा में उदाहरण	(i) क्ले कण का क्ले कण से जुड़ना (Clay–Clay), तथा (ii) जल अणु का जल अणु से जुड़ना (Water–Water H-bonding)।	(i) मृदा कण से जल अणु का चिपकना (Soil–Water), तथा (ii) गीली मिट्टी का लोहे के हल से चिपकना (Soil–Metal)।
3. अधिकतम मान की अवस्था	अत्यधिक शुष्क क्ले मृदा (Dry Clay Soil) में कणों के निकट आने पर संसंजन बल अधिकतम होता है।	गीली / सुघट्य अवस्था (Wet / Plastic Soil) में आसंजन बल अधिकतम होता है (अति चिपचिपापन)।
4. मृदा गुण जिससे यह प्रदर्शित होता है	सूखी मृदा की कठोरता (Hardness) तथा नम मृदा की दृढ़ता (Firmness) व तनन सामर्थ्य।	गीली मृदा का चिपचिपापन (Stickiness) तथा मैट्रिक विभव द्वारा जल का अधिशोषण।

सारणी 16.2: विभिन्न क्ले खनिजों एवं कणाकार वर्गों में एटरबर्ग सीमाओं (PL, LL एवं PI) के विशिष्ट मान

मृदा / क्ले खनिज का प्रकार	सुघट्य सीमा (Plastic Limit — PL %)	द्रव सीमा (Liquid Limit — LL %)	सुघट्यता सूचकांक (PI = LL − PL %)	सुघट्यता वर्ग (Plasticity Rating)
1. बालू / रेत (Sand / Loamy Sand)	निर्धारित नहीं (Non-plastic)	15 – 20%	0% (शून्य)	अ-सुघट्य (Non-plastic)
2. काओलिनाइट क्ले (Kaolinite — 1:1)	26 – 35%	35 – 60%	9 – 25%	निम्न सुघट्यता (Low Plasticity)
3. इलाइट क्ले (Illite — 2:1 Non-expanding)	34 – 45%	60 – 100%	25 – 55%	मध्यम से उच्च सुघट्यता
4. मोन्टमोरिलोनाइट (Montmorillonite — Ca²⁺)	50 – 80%	140 – 250%	90 – 170%	अत्यंत उच्च सुघट्यता
5. मोन्टमोरिलोनाइट (Montmorillonite — Na⁺)	55 – 90%	300 – 700%	240 – 600%	सर्वोच्च सुघट्यता एवं फैलाव

अनुभाग 09

व्यावहारिक कृषि अनुप्रयोग (Practical Agricultural Applications — Tillage & Engineering)

1. भूपरिष्करण के लिए इष्टतम नमी का चयन (Optimum Moisture for Tillage): किसी भी खेत में जुताई सदैव तब करनी चाहिए जब नमी सुघट्य सीमा (Plastic Limit — PL) से ठीक नीचे (लगभग 0.7 से 0.9 × PL अर्थात भुरभुरी / Friable अवस्था में) हो। इस अवस्था पर हल खींचने में ट्रैक्टर का डीजल सबसे कम खर्च होता है और सर्वोत्तम दानेदार टिल्थ (Good Tilth) प्राप्त होती है।
2. सब-सॉइलिंग / चीज़ल प्लाउ (Subsoiling / Chiseling): यदि अवमृदा में कठोर परत (Hardpan) तोड़नी हो, तो सब-सॉइलर सदैव शुष्क अवस्था (Dry State — SL के नीचे) में चलाना चाहिए ताकि कठोर परत चटक कर टूट (Shatter हो) जाए; गीली अवस्था में सब-सॉइलर चलाने से वह केवल मिट्टी में छेद या नाली (Smearing) बना देगा और परत नहीं टूटेगी!
3. ग्रामीण सड़क, नहर एवं बाँध निर्माण (Civil & Agricultural Engineering): उच्च सुघट्यता सूचकांक (PI > 25% — काली मृदा) वाली मृदाएँ भवन की नींव, पक्की सड़कों और नहर की लाइनिंग के लिए अनुपयुक्त होती हैं क्योंकि वे फूलने-सिकुड़ने से संरचना में दरारें पैदा कर देती हैं।

अनुभाग 10

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

एटरबर्ग सूचकांकों के प्रमुख सूत्र (Atterberg Indices Equations):

1. Plasticity Index (PI) = Liquid Limit (LL) − Plastic Limit (PL)

2. Friability Index (FI) = Plastic Limit (PL) − Shrinkage Limit (SL)

3. Liquidity Index (LI) = (Natural Moisture Content w − PL) / PI

4. Activity of Clay (A, Skempton) = Plasticity Index (PI) / (% Clay Fraction < 2 µm)

हल सहित संख्यात्मक प्रश्न (Solved Numerical)

संख्यात्मक प्रश्न: कोटा (हाड़ौती) से लिए गए एक काली कपासी मृदा नमूने में 50% क्ले पाई गई। प्रयोगशाला परीक्षण में इसकी संकुचन सीमा (SL) = 12%, सुघट्य सीमा (PL) = 26% तथा कासाग्रांडे उपकरण द्वारा द्रव सीमा (LL) = 61% प्राप्त हुई। इस मृदा के लिए (a) सुघट्यता सूचकांक (Plasticity Index — PI), (b) भुरभुरापन सूचकांक (Friability Index — FI), (c) क्ले की सक्रियता (Activity of Clay), तथा (d) जुताई के लिए सुरक्षित नमी परास ज्ञात कीजिए।

हल (Step-by-Step Solution):

(a) सुघट्यता सूचकांक (PI): PI = LL − PL = 61% − 26% = 35%।
(b) भुरभुरापन सूचकांक (FI): FI = PL − SL = 26% − 12% = 14%।
(c) क्ले की सक्रियता (Activity of Clay, A): A = PI / %Clay = 35 / 50 = 0.70।
(d) जुताई के लिए सुरक्षित नमी परास (Optimum Friable Moisture Range): संकुचन सीमा (12%) और सुघट्य सीमा (26%) के बीच, विशेषतः PL से ठीक नीचे अर्थात 18% से 24% नमी पर जुताई करना सर्वोत्तम रहेगा।

अनुभाग 11

त्वरित पुनरावृत्ति बिंदु (Quick Revision Bullet Points)

Soil Consistency: विभिन्न नमी स्तरों पर मृदा में सक्रिय संसंजन (Cohesion) और आसंजन (Adhesion) बलों का परिणाम जिसके द्वारा मृदा विरूपण या टूटने का प्रतिरोध करती है।
Cohesion vs Adhesion: समान अणुओं में आकर्षण = Cohesion (सूखी क्ले में अधिकतम); असमान अणुओं में आकर्षण = Adhesion (गीली मिट्टी में अधिकतम)।
सर्वोत्तम जुताई अवस्था: नम मृदा की भुरभुरी अवस्था (Friable Consistency — PL से ठीक नीचे), जहाँ कर्षण बल (Draft) न्यूनतम होता है।
Atterberg Limits (1911): (1) Shrinkage Limit (SL): ठोस और अर्द्ध-ठोस के बीच; (2) Plastic Limit (PL): अर्द्ध-ठोस और सुघट्य के बीच (3 mm तार परीक्षण); (3) Liquid Limit (LL): सुघट्य और द्रव के बीच (कासाग्रांडे 25 blows)।
Plasticity Index (PI): PI = LL − PL; क्रम: Montmorillonite > Illite > Kaolinite; तथा Na⁺ > Ca²⁺।

अनुभाग 12

संपूर्ण परीक्षा प्रश्न बैंक (Complete Examination Question Bank)

भाग A: बहुविकल्पीय प्रश्न (Multiple Choice Questions — 15 MCQs)

प्रश्न 1. विभिन्न नमी स्तरों पर विरूपण या टूटने के प्रति मृदा के प्रतिरोध (संसंजन व आसंजन बलों की अभिव्यक्ति) को क्या कहते हैं?

(A) मृदा कणाकार (Soil Texture)

(B) मृदा संरचना (Soil Structure)

(D) मृदा रंध्रावकाश (Soil Porosity)