मृदा: मृदा म्हणजे शेतजमीन किंवा शेतमाती. ही एक स्वतंत्र सचेतन वस्तू आहे. ती नुसतीच झिजलेल्या खडकाचा चुरा नसून सचेतन आणि क्रियाशील आहे त्यामुळेच तीवर वनस्पती तग धरू शकतात. मृदा शब्दाची व्याख्या निरनिराळ्या शास्त्रज्ञांनी निरनिराळ्या रीतींनी केली आहे. सारांशाने ज्यावर वनस्पतीस आधार मिळतो, त्यांचे पोषण होते व त्या वाढू शकतात असा भूकवचाचा झिजलेला (रूपांतरित) थर म्हणजे मृदा असे म्हणता येईल. थोडक्यात मृदेवरच सकल प्राणिमात्रांचे जीवन, पालन, पोषण व पुनरूज्जीवन अवलंबून असते म्हणून मातीबद्दलचे सखोल ज्ञान असणे आवश्यक आहे. किंबहुना शास्त्रीय शेतीचा मृदा हा पायाच म्हणावा लागेल. जमिनीतून चांगले पीक काढता आले नाही, तर आपणास तिच्या समस्या समजल्याच नाहीत असे म्हणावे लागेल. कारण पिकासाठी योग्य जमिनीची निवड झाल्यास, तसेच जमिनीतील उणिवा योग्य प्रकारे भरून काढल्यास भरघोस पिके हमखास काढता येतात.

सर्वसामान्य माणूस मातीस अचेतन व निरुपयोगी पदार्थ म्हणून मानतो पण या मातीत वनस्पतींना पोषक अशी अन्नद्रव्ये असतात आणि म्हणूनच एक किग्रॅ. मक्याचे बी पेरले, तर त्यापासून २,००० ते ३,००० किग्रॅ. मका मिळू शकतो. येथे मृदा शब्द हा शेतजमीन ह्या अर्थी वापरला असून त्या दृष्टीनेच तिची उत्पत्ती, भौतिक व रासायनिक गुणधर्म, सर्वेक्षण व वर्गीकरण वगैरे बाबींचे विवरण केलेले आहे.

मृदा उत्पत्ती : मूळ खडकावर ऊन, वारा, पाऊस इत्यादींमुळे होणाऱ्या अखंड वातावरणक्रियेने (आघाताने व प्रत्याघाताने रूपांतर होऊन) त्याची माती बनते. सर्वप्रथम खडक तुटून फुटून त्याचे लहान लहान तुकडे बनतात व यास भौतिक झीज क्रिया म्हणतात. त्यानंतर ऑक्सिडीकरण [⟶ ऑक्सिडीभवन], विद्रावीकरण (विरघळण्याची क्रिया), जलसंयोगीकरण, कार्बनीकरण इ. विघटन क्रियांमुळे त्यातील खनिज पदार्थांचे अपघटन (रेणूचे तुकडे होऊन घटक द्रव्ये अलग होण्याची क्रिया) व परिवर्तन होते. अशा प्रकारच्या भौतिक आणि रासायनिक झीज क्रिया अखंडपणे चालू असतात व त्याचबरोबर जैव घटकांचे कार्यदेखील चालू असते. त्यामध्ये सूक्ष्मजीव, त्यापेक्षा मोठे सजीव, पालापाचोळा, वनस्पतींची मुळे ही विघटनाच्या कार्यात मदत करतात आणि मातीत कार्बनी घटकाची वाढ होते. अशा रीतीने जमिनीचा पृष्ठभाग बनण्यास सुरुवात होते व हलके हलके ही झीज क्रिया पृष्ठभागाखाली सरकत जाते व परिणामी मातीस एक सलग स्वरूप प्राप्त होते आणि निरनिराळ्या थरांची उत्पत्ती होते. जमिनीची खोली काही सेंटिमीटरांपासून ते अनेक मीटरांपर्यंत असू शकते आणि ही खोली जमीन कोणत्या परिस्थितीत बनली त्यावर अवलंबून असते. अशा रीतीने अचेतन खडकापासून सचेतन अथवा क्रियाशील असा मातीची पिंड तयार होतो व त्यास एक विशेष प्रकारची संरचना व आकार असतो (आ. १). एच्. एच्. बेनेट या शास्त्रज्ञांच्या मते पृष्ठभागावरील मातीचा ३० सेंमी. थर तयार होण्यास सु. ६,००० वर्षांचा कालावधी लागतो.

आ.१. शेतजमिनीचे आकार-स्वरुप : (१) पृष्ठभागाचा थर, (२) मधला थर, (३) झिजलेला खडक, (४) मूळ खडक.मूळ खडक व शेतजमिनी : ज्या मूळ खडकावर झीज क्रिया होऊन जमिनी बनतात त्यांचे प्रमुख तीन वर्ग आहेत : (१) अग्निज खडक : ग्रॅनाइट, डायोराइट, बेसाल्ट इ. [⟶ अग्निज खडक]. (२) रूपांतरित खडक : क्वॉर्ट्‌झाइट, संगमरवर, पाटीचा दगड (स्लेट), पट्टिताश्म, सुभाजा [⟶ रूपांतरित खडक]. (३) गाळाचे खडक : वालुकाश्म, चुनखडक, पिंडाश्म, मृत्तिकाश्म [⟶ गाळाचे खडक].

आ.२. शेतमातीच्या जनक खडकांचे अन्योन्य संबंध.

अग्निज खडक हे अतिप्राचीन खडक असून तप्त शिलारस थिजून, तसेच त्यांचे स्फटिकीकग्ण होऊन घट्ट बनलेले असतात. ज्वालामुखीच्या उद्रेकामधून बाहेर पडणारा लाव्हा रस थिजून असे अग्निज खडक तयार झाले आहेत. गाळाचे खडक हे अग्निज खडकांच्या झीज क्रियेतून निर्माण झाले आहेत. पृथ्वीवरील सु. ९०% खडक अग्निज प्रकाराखाली येतात. कालांतराने भूसांरचनिक घटनांमुळे, तसेच अत्यंतिक उष्णतेमुळे व प्रचंड दाबामुळे या अग्निज खडकांपासून व गाळाच्या खडकांपासून रूपांतरित खडक निर्माण झाले. हे तिन्ही प्रकारचे खडक शेतमातीचे जनक आहेत व त्यांपासून शेतजमीन बनते, हे आ. २ वरून स्पष्ट होईल.

मूळ खडकामध्ये कमीअधिक प्रमाणात विविध खनिजे असतात आणि त्यामुळे त्यांचे खनिज व रासायनिक संघटन विविध प्रकारचे दिसते. मूळ खडकांत असणाऱ्या सिलिकेच्या प्रमाणावरून ते खडक सिकत, अल्पसिकत वा मध्यम सिकत आहेत किंवा कसे हे ठरविले जाते. ज्या खडकांत सिलिकेचे प्रमाण ६६% पेक्षा अधिक आहे त्यास सिकत खडक म्हणतात, तर ज्या खडकांत हे प्रमाण सु. ५०% पेक्षा कमी आहे त्यास अल्पसिकत खडक असे म्हणतात. महाराष्ट्रातील मुख्य खडक बेसाल्ट (दक्षिण ट्रॅप) यात सिलिकेचे प्रमाण ५०% च्या आसपास आहे आणि लोह, मॅग्नेशियम व कॅल्शियम खनिजांचे प्रमाण जास्त असल्यामुळे त्यास अल्पसिकत खडक असे मानतात. भूकवनात आढळून येणारी प्रमुख कोष्टक क्र. १ मध्ये दिली आहेत.

कोष्टक क्र. १. भूकवचातील खनिजे 
खनिजाचे नाव  रासायनिक संघटन  प्रमाण (%) 
प्राथमिक खनिजे 
क्वार्ट्‌झ  सिलिकॉन ऑक्साइडे  ३० ते ४० 
फेल्स्पारे  ॲल्युमिनियम, पोटॅशियम, कॅल्शियम आणि सोडियम सिलिकेटे  ४० ते ५० 
अभ्रक  पोटॅशियम, ॲल्युमिनियम सिलिकेटे  ९ ते १२ 
हॉर्नब्लेंड व ऑजाइट  कॅल्शियम, मॅग्नेशियम व लोह सिलिकेटे  १ ते २ 
कॅल्साइट व डोलोमाइट  कॅल्शियम व मॅग्नेशियम कार्बोनेट  १·५ ते २ 
अपेटाइट व इतर  कॅल्शियम फ्युओरोफॉस्फेटे  १ ते २ 
द्वितीयक खनिजे 
चिकणमाती, मृत्तिका व मृद्खनिजे  सजल ॲल्युमिनियम सिलिकेटे  } १·२ 
लोह संयुगे व जिप्सम इ.  लिमोनाइट, हेमॅटाइट व लोहाची इतर ऑक्साइडे, कॅल्शियम सल्फेट 

या मूळ खडकाचे आणि त्यातील खनिजांचे वातावरणक्रियेमुळे तसेच इतर अनेक घटनांमुळे विघटन तसेच अपघटन होते व त्यामुळे त्यांची झीझ होते आणि शेवटी त्यापासून माती बनते. अशी झीज क्रिया घडवून आणणाऱ्या काही कारकांबाबत माहिती खाली दिली आहे. एच्. येनी या शास्त्रज्ञांनी जमीन बनण्याची क्रिया व तिचे गुणधर्म यांतील संबंध खालील समीकरणे व्यक्त केला आहे. 

 

S = F (cl, o, r, p, t, ……. ……) येथे S- मृदेचे एकूण गुणधर्म, cl – जलवायुमान (दीर्घकालीन सरासरी हवामान), o – जैव घटक, r – भूमिस्वरूप (उंचसखलपणा), p– मूळ खडक द्रव्य, t – काल आणि F – गणितीय संबंध (फलन) दर्शवितात. यातील t नंतरची टिंबे नंतर इतर मृदाजनक घटकांचाही समावेश करता येईल, असे दर्शवितात. 


जलवायुमान व इतर कारकांचा परिणाम : खडकांची झीज घडवून आणण्यात जलवायुमानाचे फार मोठे स्थान आहे. त्यात एकूण पर्जन्यमान व त्याचे विविध मोसमांतील वितरण, कमाल व किमान तापमान, बाष्पीभवनाची गती, तसेच वारा व त्याचा वेग इ. बाबींचा समावेश होतो. उष्णतेमुळे खडक व त्यातील खनिजे प्रसरण पावतात व थंडीमुळे आकुंचन पावतात. ह्या तापमानाच्या क्रियेमुळे खडकावर निरनिराळे ताण पडून ते फुटतात  व तुटतात आणि त्यांचे तुकडे होतात. पावसाच्या पाण्यामुळे त्यांच्यात काही रासायनिक अपघटनाच्या क्रिया घडतात. तसेच झिजलेल्या खडकांची आणखी झीज होत जाते. समुद्राच्या लाटांच्या आघातामुळे समुद्रकाठच्या खडकांची होत असलेली झीज आपणास पहावयास मिळते. पाण्यामुळे विघटित झालेली द्रव्ये वाहून नेली जातात, अगर मातीच्या खालच्या थरात जाऊन साठतात. खडकामधील फटीत पाणी साठते आणि हिवाळ्यात गोठून त्याचे बर्फ होते व त्यामुळे त्याचे आकारमान वाढते. या ताणामुळे शीत कटिबंधातील खडक फुटतात व त्यांची झीज होते. पाण्यात कार्बन डाय-ऑक्साइड काही प्रमाणात असतो त्यामुळे पाण्याची विद्राव्यता (विरघळविण्याची क्षमता) वाढते आणि हे पाणी अनेक रासायनिक विक्रियांत भाग घेते व पर्यायाने अनेक रासायनिक संयुगे तयार होतात. खडकांची झीज घडवून आणण्यात पाणी हा एक महत्त्वाचा कारक आहे. खडकांची झीज होण्यात पाणी दोन तऱ्हांनी सहभागी होते : (१) पाण्याच्या प्रवाहगतीमुळे होणारी झीज व (२) पाण्याच्या विद्राव्यतेमुळे होणारी झीज. पाण्याच्या प्रवाहगतीमुळे झीज झालेले घटक वाहून नेले जातात आणि प्रवाहकाठाची झीज होते. ही झीज प्रवाहवेगाच्या (ν च्या) पाचव्या घाताच्या (ν5) प्रमाणात होते, तर पाण्याबरोबर वाहणाऱ्या पदार्थांचे आकारमान प्रवाहगतीच्या वेगाच्या सहाव्या घाताच्या ( ν6) प्रमाणात असते. 

 

पाण्याची विद्राव्यता सर्वगामी असल्यामुळे खडकाची झीज होण्यास भरीव मदत होते. पाण्यात विरघळणाऱ्या कार्बन डाय-ऑक्साइडामुळे पाण्याची विद्राव्यता वाढते. तसेच पाण्यात सल्फ्युरिक अम्ल आणि कार्बनी अम्ले विरघळलेली असतात त्यामुळेही खडकांची झीज जास्त प्रमाणात होते. खडकाचे घटक एकत्रित धरून ठेवणारी लुकणे पाण्यात विरघळतात व परिणामी खडकाचे विघटन जलद होते. जेव्हा तापमान वाढत जाते तेव्हा रासायनिक विक्रियेचा वेगदेखील वाढत जातो. दर १० सें. तापमान वाढीबरोबर हा वेग दुप्पट होतो. म्हणूनच उष्ण कटिबंधातील जमिनीमध्ये रासायनिक विघटनाची क्रिया जास्त प्रगत असते, तेथे चिकणमातीचे प्रमाणही अधिक असते. याउलट शीत कटिबंधातील बर्फाळ भागातील जमिनींमध्ये मात्र भौतिक विघटन जास्त झाल्याचे दिसते आणि तेथे चिकणमातीचे प्रमाण कमी असते.

जमिनीतील नायट्रोजनाचे प्रमाण व जैव घटकांचा साठा यांचे नाते पर्जन्यमानाशी निगडीत आहे. जेथे पाऊस जास्त तेथे जैव घटकांचे प्रमाणही अधिक व पर्यायाने नायट्रोजनाचे प्रमाणही अधिक असते. त्याचप्रमाणे जमिनीतील सिलिका व ॲल्युमिनियम यांचे गुणोत्तर जास्त पावसाळी भागात कमी असते, तर कमी पावसाळी भागात ते वाढत जाते. 

 

जेव्हा हिमनद्या पर्वतावरून खाली येतात तेव्हा वाटेतील मोठमोठाले खडक बरोबर घेऊन येतात आणि त्यांच्या प्रचंड दाबामुळे व घर्षणामुळे खाली येत असताना ते त्या खडकाचा चुरा करतात. अशा प्रकारच्या हिमनद्या भारतात फक्त हिमालयात आढळून येतात. 

 

पाण्याप्रमाणेच वारा हादेखील खडकांची झीज करणारा कारक आहे. वाऱ्याबरोबर येणाऱ्या धुळीमुळे व वाळूच्या कणांच्या माऱ्याने खडकाची झीज होते. वाळवंटी प्रदेशातील वादळामुळे वाळू इतरत्र पसरली जाते. तसेच धुळीच्या वादळामुळे धूळदेखील इतरत्र पसरली जाते आणि साठली जाते. अशा रीतीने वातज जमिनी निर्माण होतात, तर पाण्याच्या प्रवाहाबरोबर झिजलेली घटक द्रव्ये वाहून जाऊन लांब अंतरावर साठविली जातात व त्यामुळे गाळाच्या अथवा जलोढ जमिनी तयार होतात. वनस्पती व प्राणी ह्यांमुळे देखील खडकांची झीज होते. वनस्पतींची मुळे खडकातील फटीत शिरून तो खडक ठिसूळ करतात, तर शैवाल वगैरे वनस्पती काही अम्ल पदार्थ बाहेर टाकतात आणि त्यामुळे खडकाच्या विघटनास मदत होते. गांडुळासारखे प्राणी आपल्या हालचालींमुळे देखील या झीज क्रियेस सक्रिय मदत करतात. सूक्ष्मजीव, पालापाचोळा, वनस्पतींची मुळे ही सर्व विघटनाच्या कार्यात भाग घेतात व त्यामुळे जमिनीत कार्बनी घटकांची वाढ होते आणि नंतर रासायनिक विघटनाची क्रिया प्रगत होते. खडकांची झीज होऊन त्यांचे विघटन व अपघटन होऊन माती तयार होते आणि तेथेच राहते त्यास स्वस्थानीय थवा अवशिष्ट जमिनी म्हणतात. अशा रीतीने माती तयार होत असताना तीवर वनस्पती उगवतात, तसेच असंख्य जीवजंतूंची वाढ होत जाते आणि त्यामुळे रासायनिक अपघटनाच्या क्रिया प्रगत होतात. खनिजाचे विघटन होऊन नवीन मृद्‌-खनिजे तयार होतात. जैव घटकांचे ⇨ ह्यूमसामध्ये रूपांतर होते. जमिनीच्या वरच्या थरांतून विद्राव्य घटकांचा व्यय होतो. विरघळलेले घटक पाण्याबरोबर बाहेर पडतात अथवा खालच्या थरात जमा होतात. अशा रीतीने वर नमूद केलेल्या विविध कारकांमुळे शेतजमिनी निर्माण होतात व त्यांना एक विशेष प्रकारचे स्वरूप प्राप्त होते [⟶ झीज आणि भर]. मृदा उच्छेदात (उभ्या छेदात) हे स्वरूप स्पष्टपणे पहाण्यास मिळले. तसेच शेतजमिनीस विविध भौतिक, रासायनिक व जैव गुणधर्म प्राप्त होतात. 

 

भूकवच व जमिनीच्या थरांतील रासायनिक घटक : भूकवचाचे रासायनिक संघटन, तसेच जमिनीच्या वरच्या व खालच्या थरांचे संघटन कोष्टक क्र. २ मध्ये दिले आहे. 

कोष्टक क्र. २. भूकवचाचे आणि जमिनीच्या वरच्या व खालच्या थरांचे रासायनिक संघटन. 
रासायनिक घटक  भूकवच % जमिनीचा वरचा थर % जमिनीचा खालचा थर %
ॲल्युमिनियम ऑक्साइड  १५·३४  ९·९७  ११·७७ 
आर्यन ऑक्साइड  ६·२६  ३·५९  ५·७४ 
कॅल्शियम ऑक्साइड  ४·९६  १·०४  १·०१ 
मॅग्नेशियम ऑक्साइड  ३·९०  ०·६०  ०·८५ 
पोटॅशियम ऑक्साइड  ३·०६  १·७३  २·०६ 
सोडियम ऑक्साइड ३·७८  ०·८२  ०·८३ 
मँगॅनीज ऑक्साइड  ०·१०  ०·१४  ०·१४ 
टिटँनियम ऑक्साइड  ०·७८  ०·९०  ०·९० 
फॉस्फरस ऑक्साइड  ०·२९  ०·१४  ०·१४ 
सल्फर ऑक्साइड  ०·२५  ०·०९  ०·०९ 
सिलिकॉन ऑक्साइड  ६१·२८  ७६·४६  ७६·४६ 

शेतजमिनीचा रंग: जमिनीचा रंग हा एक महत्त्वाचा गुणधर्म असून जमिनी बनण्याच्या अनेक प्रक्रियांचा तो परिपाक आहे. जमिनीच्या रंगाकडे नजर टाकताच तिच्या अंतरंगाची कल्पना येते. जमिनीचा कस, जमिनीची धूप, जमिनीचा निचरा वगैरे बाबींचीही स्थूल कल्पना तिच्या रंगावरून येते. त्यामुळे शेतजमिनीच्या वर्गिकरणात या गुणधर्माचे फार महत्त्व आहे. जलवायुमानाप्रमाणे जमिनीच्या रंगछटा बदलतात. सर्वसाधारणपणे जास्त पावसाच्या प्रदेशात तांबूस छटा आढळते, तर कमी पावसाच्या प्रदेशात काळसर रंगछटा प्रामुख्याने आढळतात. 


 

आ.३. महाराष्ट्रात आढळून येणाऱ्या प्रमुख जमिनींचे रंग (मुन्सेल वर्णमापन तक्त्याप्रमाणे)

शेतमातीचा रंग तिच्या पोतावर, तसेच तीत असणाऱ्या जैव घटकांवर आणि लोह, ॲल्युमिनियम इ. द्रव्यांच्या प्रमाणावर अवलंबून असतो. तेथे जैव पदार्थाचे प्रमाण (ह्यूमस) अधिक असते तेथे जमिनीस गडद रंगछटा प्राप्त होतात. मातीत जैव घटक व जुना (कॅल्शियम व त्याची संयुगे) यांचे प्रमाण जास्त असल्यास तीस गडद रंग येतो. जेव्हा लोह, ॲल्युमिनियम इ. घटकांचे प्रमाण जास्त असते अगर ती जास्त प्रमाणात विखुरलेली असतात त्या वेळी जमिनीस तांबूस रंग येतो. निरनिराळ्या लोह द्रव्यांनुसार जमिनीस तांबूस, पिवळसर, तपकिरी इ. रंगछटा येतात. जेथे जमिनीची धूप होते तेथे जमिनीच्या वरच्या थरांचा रंग भुरकट पांढरा किंवा करडा दिसतो. तसेच ज्या जमिनीत लवणांचे प्रमाण अधिक असेल तेथे तिचा रंग पांढरट भुरकट असा दिसतो. जेथे जमिनीतून निचरा योग्य होत नसेल तेथे पृष्ठभागावरील थरांच्या व खालील थरांच्या रंगांत तफावत दिसून येते. पृष्ठभागावरील मातीचा रंग तांबडा अगर लाल असेल आणि खालील थरांचा रंग भुरकट पिवळसर असेल, तर तेथे निचरा नीट होत नसावा, असे मानले जाते.

मातीचे रंग तपासून पाहण्याचे एक शास्त्र आहे. याकरिता रंगाचे खास तक्ते बनविले गेले आहेत. अशा तक्त्याला मुन्सेल वर्णमापन तक्ता [⟶ वर्ण व वर्णमापन] असे नाव असून त्यावरून मूळ रंग, त्यांच्या छटा (पातळ्या) व रंगस्तरता (भडकपणाचे मान) कळून येतात. महाराष्ट्रात आढळून येणाऱ्या जमिनींचे विविध रंग आ. ३ मध्ये दर्शविले आहेत. 

 

शेतजमिनीची पोत : शेतजमिनीचा पोत तीत असणाऱ्या विविध आकारमानांच्या मातीच्या कणांच्या प्रमाणावरून ठरविला जातो. ज्या जमिनीत वाळूचे अगर मोठ्या आकारमानाच्या कणांचे प्रमाण अधिक तीस भरड जमीन अगर हलक्या पोताची जमीन मानतात. ज्या जमिनीत सूक्ष्म आकारमानाच्या मातीच्या कणांचे प्रमाण अधिक तीस भारी पोताची अगर चिकण जमीन म्हणतात. मातीच्या कणांची वर्गवारी करताना त्यांच्या स्थूल आकरमानांची मर्यादा ठरविणे अगत्याचे आहे म्हणून मृदाशास्त्रज्ञांच्या १९२७ मधील आंतरराष्ट्रीय परिषदेत याबद्दलचे निर्णय घेण्यात आले. या परिषदेत मातीच्या कणांचे चार वर्ग सुचविण्यात आले, ते कोष्टक क्र. ३ मध्ये दिले आहेत. 

 

जमिनीत या चारही प्रकारचे मातीचे कण कमीअधिक प्रमाणात असतात आणि त्यांच्या प्रमाणावरून जमिनीचा पोत ठरविला जातो. शेतजमिनीच्या पोताचे प्रमुख प्रकार तीत असणाऱ्या मातीच्या विविध कणांचे प्रमाण व त्यांचे स्थूल गुणधर्म व ओळखण्याची सोपी पद्धत कोष्टक क्र. ४ मध्ये दिलेली आहे. ४ मध्ये जमिनीतील विविध कणांच्या प्रमाणानुसार पोत दर्शविणारा त्रिकोण दिलेला आहे.

 

कोष्टक क्र. ३ मातीच्या कणांचे वर्ग
मातीच्या कणाचा प्रकार  आकारमान (व्यास मिमी. मध्ये)  पाण्याच्या तळाशी स्थिरावण्याचा वेग (सेंमी./ से.) 
जाड वाळू  ०·२ ते २·००  ३४७ 
बारीक वाळू  ०·०२ ते ०·२०  ३·४७ 
पोयटा किंवा गाळ  ०·००२ ते ०·०२  ०·०३४७ 
चिकणमाती  ०·००२ पेक्षा कमी  ०·०००३४७ 
कोष्टक क्र. ४. जमिनीच्या पोतांचे विविध प्रकार 
पोताचा प्रकार कणांचे अंदाजे शेकडा प्रमाण  गुणधर्म व ओळखण्याची सोपी पद्धत 
वाळू  पोयटा  चिकणमाती 
वाळुसरा अगर भरड पोताची जमीन  ७० ते ८०  १० ते २०  ० ते १०  अत्यंत खरखरीत, मातीचे कण एकमेकांस चिकटून राहत नाहीत. 
वाळूमय पोयटा  ५० ते ७०  १० ते २०  १० ते २०  बारीक वाळूचे प्रमाण अधिक, खरखरीतपणा थोडा कमी. 
वाळूमय चिकण  ५० ते ६०  १० ते २०  २० ते ३०  चिकट परंतु थोडी खरखरीत, मातीच्या गोळ्यास आकार देता येतो. 
पोयटा किंवा गाळ  १० ते २०  ५० ते ६०  २० ते ३०  ओल्या स्थितीत मऊ लोण्यासारखी. हातास चिकटत नाहीत. 
चिकण पोयटा  २० ते ४०  २० ते ३०  ३० ते ५०  ओली माती हातास चिकटते. मातीच्या गोळ्यास कोणताही आकार देण्यास सुलभ. 
भारी चिकण  ५ ते २०  २० ते ३०  ५० ते ७०  अत्यंत चिकट, गुळगुळीत, मातीच्या गोळ्यास आकार देता येतो, तसेच मातीची तार पण काढता येते. 

वरील गुणधर्म अजमाविण्यासाठी माती ओली करून चिमटीत धरून तपासतात म्हणजे स्पर्शज्ञानाने पोत ओळखता येतो. 

 

आ.४. विविध कणांच्या प्रमाणानुसार जमिनीचा पोत दर्शविणारा त्रिकोण आ. ५. मातीचा नमुना पाण्यात टाकून हलविल्यानंतर विविध कणांचे होणारे विलगीकरण : (१) झूमस, (२) सूक्ष्म चिकणमातीचे कण, (३) चिकण, (४) गाळ, (५) बारीक वाळू, (६) भरड वाळू, (७) मोठी वाळू, (८) दगडगोटे.

मातीतील विविध आकारमानाच्या कणांचे प्रमाण किती आहे, हे अजमाविण्यासाठी सर्वमान्य आंतरराष्ट्रीय पद्धत आहे. तीस विलगीकरण विश्लेषण म्हणतात. ही पद्धत जी. जी. स्टोक्स यांच्या सिद्धांतावर [⟶ शानता] आधारलेली आहे. विविध आकारमानाच्या कणांचे मिश्रण एखाद्या द्रवात टाकले असता त्याचा तळाशी स्थिरावण्याचा वेग हा त्याच्या आकारमानाच्या प्रमाणाशी व्यस्त असतो म्हणजेच मोठ्या आकारमानाचे कण तात्काळ खाली बसतात, तर लहान आकारमानाच्या कणांस तळाशी जाण्यास फार वेळ लागतो (आ. ५). यामुळेच मातीचे सूक्ष्म व अतिसूक्ष्म कण वेगवेगळे करता येतात. ०·०२ मिमी. आकारमानाची छिद्रे असलेल्या चाळणीचा वापर करून जाड वाळूचे प्रमाण काढले जाते, तर सूक्ष्म कणांचे प्रमाण काढण्यासाठी विशिष्ट शोषनळीचा वापर केला जातो. शेतीमध्ये मातीच्या पोताचे फार महत्त्व आहे. त्यावरच तिचे अनेक गुणधर्म व पाण्याबाबतचे व्यवहार अवलंबून असतात. मातीच्या पोताचे पिकासंबंधीचे नाते ठरून गेलेले दिसते. हलक्या पोताच्या जमिनीत खरीपाची पिके घेतली जातात, तर भारी पोताच्या जमिनीत रब्बीची पिके केंद्रित झालेली दिसतात. जमिनीची सुपीकतादेखील तिच्या पोताशी निगडित असते. भारी पोताच्या जमिनीत खनिज द्रव्यांचा साठा चांगला असल्याने त्या सुपीक असतात. जमिनीचे पाण्याबाबतचे नाते तिच्या पोताशी निगडित असते. मातीच्या कणांच्या आकारमानावर तिची जलधारगशक्ती आणि मुरलेल्या पाण्याची हालचाल अवलंबून असते. भारी पोताच्या जमिनीत सूक्ष्म आकारमानाच्या कणांचे प्रमाण अधिक व पर्यायाने कणाकणांतर्गत पोकळीचे प्रमाण अधिक, त्यामुळे जलधारकशक्ती अधिक, तसेच केशाकर्षणाची क्रिया (अतिशय लहान व्यासाच्या केसासारख्या नलिकेतील वा मार्गातील द्रवाची पातळी बाहेरच्या द्रवाच्या पातळीपेक्षा वर चढण्याची क्रिया) प्रगतः पण निचऱ्याची क्षमता कमी असते. याउलट हलक्या पोताच्या जमिनीची जलधारकशक्ती कमी पण निचऱ्याची क्षमता चांगली असते. जमिनीचा पोत कळल्यानंतर त्याआधारे मशागतीचे व पीकपाण्याचे नियोजन करणे सोपे जाते. 

मृदा संरचना : (जमिनीची घडण). मातीत असणारे लहानमोठ्या आकारमानांचे (चारही वर्गांचे) कण अनेक नैसर्गिक घटनांनी एकत्रित येतात व त्यामुळे जमिनीस विविध प्रकारच्या संरचना प्रात होतात. जमिनीची संरचना हा एक नैसर्गिक गुणधर्म असून तो पुढील बाबींवर अवलंबून असतो : जमिनीतूल सूक्ष्म व अतिसूक्ष्म कणांचे प्रमाण, हवामान, मृदाविद्राव व त्याचा दाब, जमिनीतील जैव पदार्थ व सूक्ष्मजीवजंतुयुक्त चुन्याचे प्रमाण आणि मानवी हस्तक्षेप. एस्. ए. झॅकॅरॉव्ह या रशियन शास्त्रज्ञांच्या मते या संरचनेचे मूळ तीन प्रकार आहेत : (१) घनाकृती, (२) प्रचिनाकृती व (३) पापुद्रेयुक्त. सोईसाठी म्हणून या संरचचनेचे अनेक उपप्रकार पाडण्यात आले आहेत : (१) कणाकणांची रचना, (२) रवाळ, (३) कठीण कवचाच्या फळासारखी रचना, (४) कोनीय अथवा कोनाकृती, (५) ढेकळी, (६) प्रचिनाकृती, (७) स्तंभाकृती, (८) पापुद्रेयुक्त, (९) शिंपाकृती व (१०) आकारहीन अथवा अस्फटिकात्मक (आ. ६). 

 

जमिनीतील पाण्याची चलनवलनक्षमता, निचरा, तसेच वनस्पतीच्या मुळांचा विकास मृदा संरचनेवर अवलंबून असतो. मातीच्या क्रियाशील सूक्ष्म कणांस जर जास्त प्रमाणात चुना चिकटलेला असेल, तर जमिनीस सुयोग्य संरचना प्राप्त होते. भारी पोताच्या व रवाळ घडणीच्या जमिनी चांगल्या फुलाच्या व पोताच्या मानल्या जातात. अशी जमीन पाणी साठून ठेवते पण तुंबवून ठेवीत नाही. त्यामुळे पिकांच्या मुळांस हवा व पाणी योग्य प्रमाणात मिळते. उपयुक्त सूक्ष्मजीवांचे कार्यदेखील उत्तम चालते. त्यामुळे पिकास दिलेली खते अधिक काळपर्यंत उपलब्ध होतात. ही संरचना नीट राखण्यास भरखते योग्य प्रमाणात वरचेवर दिली पाहिजेत. निचरा चांगला राखणे, तसेच योग्य वाफशाच्या (घातीच्या) वेळीच मशागत करणे महत्त्वाचे आहे म्हणून जमिनीची संरचना व फूल टिकविणे हाच आदर्श शेतीचा पाया आहे. 

 

जमिनीचे फूल व मशागत : जेव्हा रोपांच्या वाढीच्या दृष्टीनेच जमिनीची एकूण भौतिक स्थिती विचारात घेतली जाते तेव्हा तिला जमिनीचे फूल असे संबोधिले जाते. जमिनीचे सुधारण्यासाठी पिकांच्या सर्व गरजांचा एकत्र विचार करावा लागतो. त्यामुळे जमिनीची संरचना यापेक्षा जमिनीचे फूल या गुणधर्मास जास्त महत्त्व दिले जाते. जमिनीचा पोत बदलता येत नाही पण मशागतीची कामे योग्य वेळी करून जमिनीची संरचना व फूल मात्र निश्चितपणे सुधारता येते. 


आ.६. मृदा संरचनेचे विविध प्रकार : (१) पापुद्रेयुक्त, (२) घनाकृती, (३) रवाळ, (४) प्रचिनाकृती,(५) स्तंभाकृती,(६) ढेकळी, (७) रवाळ (जाड चुरा).जमिनीच्या योग्य मशागतीमुळे बेणे रुजण्यासाठी योग्य असा वाफा तर तयार होतोच पण त्याचबरोबर रोपांच्या वाढीस अनुकूल असे भौतिक वातावरणही तयार होते. 

 

नांगरणी व कुळवणी ही कामे सर्व पोतांच्या जमिनीस काही प्रमाणात आवश्यक असली, तरी जास्त नांगरणी करणे किंवा भारी जमीन ओली असतानाच तिची मशागत करणे, संरचना आणि फूल या दोन्ही दृष्टींनी धोक्याचे ठरते. 

 

ओली असताना नांगरलेली भारी जमीन वाळल्यावर कडक बनते व तिची ही स्थिती बराच काळपर्यंत (३–४ महिने) टिकते. तणांचा नाश करण्यासाठी जरी मशागतीची कामे होत असली, तरी त्यामुळे जमिनीच्या संरचनेत फरक पडण्याची शक्यता असल्याने ती बिघडणार नाही, याची जास्तीत जास्त काळजी घेणे आवश्यक ठरते. थोडक्यात म्हणजे जमिनीच्या संरचनेला धोका न पोहोचता पिकांच्या वाढीस उत्तम भौतिक वातावरण तयार होईल अशीच मशागतीची कामे करणे फायद्याचे ठरते. 

 

कमीत कमी मशागत : शेतजमिनिच्या मशागतीचा मूळ उद्देश जमीन भुसभुशीत व तणरहित करणे हा असतो. तणांच्या वाढीमुळे मुख्य पिकाच्या पोषणावर विपरीत परिणाम होतो. अलीकडे प्रभावी तणनाशकांचा शोध लागल्यामुळे तणांचा बंदोबस्त या तणनाशकांच्या वापराने करता येतो. त्यामुळे जास्त मशागतीची कामे करणे आता अनावश्यक बाब झाली आहे. 

 

कमीत कमी मशागतीच्या पद्धतीचा मूळ उद्देश जमिनीतील पिकास पाण्याचा जास्तीत जास्त काळ उपयोग व्हावा हा आहे. याकरिता योग्य त्या पिकाचे बेणे पेरल्यावर तणांच्या बंदोबस्तासाठी तणनाशकाच्या वापरावर भर देणे, तसेच जमिनीतून बाष्पीभवनाद्वारे पाण्याचा जास्त व्यय होऊ नये म्हणून काही आच्छादन टाकणे (उदा., भुसा, काड, पाचट इ.) हे उपाय योजतात. 

तथापि भारतातील परिस्थितीत अजिबात मशागत न करता पिके घेता येणे फार अवघड बाब आहे. मात्र कमीत कमी मशागतीचा पर्याय हाताळता येण्यासारखा आहे. 

 

शेतजमिनीची घनता व सच्छिद्रता :मातीत असणाऱ्या विविध घन घटकांमुळे तिला घनता प्राप्त होते. मातीत असणारे प्रमुख घन घटक म्हणजे क्वॉर्ट्‌झ किंवा सिलिका, फेल्सार, मृद्‌-खनिजे ही होत. या घटकांची घनता २·५ ते २·८ ग्रॅ./ घ. सेंमी. असते. त्यामुळे मातीची खरी घनतादेखील याच मर्यादेत येते परंतु मातीत जर जैव घटकांचे प्रमाण अधिक असेल, तर घनता कमी होते. याउलट मातीत जर अधिक वजनाचे खनिज घटक जास्त प्रमाणात असतील, तर घनतादेखील वाढते. स्थूलमानाने मातीची खरी घनता २·६५ ग्रॅ./घ. सेंमी. धरली जाते. ह्याच घनतेला मातीच्या घन कणांची घनता म्हणतात आणि कणाच्या आकारमानाचा ह्या घनतेवर काहीही परिणाम होत नाही. या घनतेवरून सर्वसामान्य जमिनीच्या एक हेक्टर क्षेत्राचे व तिच्या नांगरटीच्या खोलीपर्यंतच्या थराचे म्हणजेच सु. १५ सेंमी. थराचे वजन काढता येते. ते वजन सु. २०,००,००० किग्रॅ. असते. या जमिनीच्या थराच्या वजनाच्या आधारे हेक्टरी जमिनीत किती प्रमाणात पाणी, जैव पदार्थ, पीक-पोषक खनिज द्रव्ये आहेत, याचा अंदाज घेता येतो. 

 

आ. ७. मातीच्या घन कणांची संरचना व सच्छिद्रता : (अ) ५०% सच्छिद्रता (आ) २५% सच्छिद्रता.

वाळुसरा पोताच्या जमिनीत हे वजन थोडे जास्त असते, तर ज्या जमिनीत जैव घटकांचे प्रमाण अधिक असते, तेथे हे वजन थोडे कमी राहते. शेतमातीची घनता दोन प्रकारची असते. एक तीत असणाऱ्या कणांची घनता हिलाच खरी घनता म्हणतात परंतु जर एक घन सेंटिमीटर मातीचे वजन घेतले, तर ते कमी भरते कारण त्यामध्ये कणांतर्गत असणाऱ्या पोकळीचा समावेश होतो म्हणून अशा घनतेस ‘आभासी घनता’ म्हणतात. आभासी घनतेवरून आपणास मातीच्या सच्छिद्रतेविषयी तसेच मातीच्या कणांच्या रचनेविषयी कल्पना येते. चांगल्या संरचनेची माती जास्त सच्छिद्र असते आणि तिची घनता सु. १·१ ते १·५ ग्रॅ./घ. सेंमी. पर्यंत असते परंतु वाळुसरा जमिनीची आभासी घनता मात्र १·४ ते १·८ ग्रॅ./घ. सेंमी. पर्यंत असते. मातीच्या ह्या दोन्ही घनतांचे ज्ञान असणे आवश्यक आहे. कारण त्यावरून जमिनीत असणाऱ्या पोकळीचे मोजमाप करता येते. 

 

शेतजमिनीची पोकळी अगर सच्छिद्रता = १०० – {  आभासी घनता X १००
खरी घनता

शेतमातीची सच्छिद्रता अथवा पोकळी ही अनेक बाबींमुळे नियंत्रीत होते उदा., जमिनीचा पोत, कणांची संरचना इ. वाळुसरा पोताच्या जमिनीत ही पोकळी कमी असते, तर भारी पोताच्या जमिनीत ती अधिक असते. जमिनीच्या खालच्या घट्ट थरांत ही पोकळी वरच्या थरापेक्षा कमी असते कारण वरचा थर भुसभशीत असतो. सर्वसाधारण चांगल्या जमिनीत ही पोकळी ५०% पर्यंत असते आणि सहसा ती २०% च्या खाली जात नाही. मातीच्या कणांच्या संरचनेवरून देखील ही पोकळी २५ ते ५०% पर्यंत जाते, हे आ. ७ वरून स्पष्ट होईल. 

जमिनीत योग्य ती पोकळी राखल्याने हवा व पाणी ह्यांच्या हालचाली सुलभ होतात व त्यायोगे पिकांच्या वाढीस मदत होते. 

 

शेतीच्या दृष्टीने मातीचा घट्टपणा व चिकटपणा ह्या गुणधर्मांस फार महत्त्व आहे कारण त्यांवर शेतीतील मशागतीच्या कामांची आखणी ठरवावी लागते. फार चिवट व घट्ट जमिनीत अगदी वाफशाच्या वेळीच मशागत करणे फायदेशीर ठरते. 


मातीची सुघट्यता व सुसंगतता (स्थिरता) : मातीमधील सूक्ष्म कणाकणांतील पोकळीत असणाऱ्या जलपटलामुळे ते कण एकमेकांस घट्टपणे धरून असतात व त्यामुळे तीस एक प्रकारची स्थिरता प्राप्त झालेली असते. गुरुत्वाकर्षण, बाह्य दाब व ताण या प्रेरणांपुढे ही स्थिरता कशी टिकून राहते व केव्हा बदलते हे अजमावण्यासाठी काही पद्धती आहेत. ओलसर माती चिमटीत धरून मळली असता तिचा चिवटपणा व स्थिरता स्पर्शज्ञानाने कळतात. त्यावरून माती ओली असताना, तसेच कोरडी असताना तिचा चिवटपणा अजमावतात. 

 

मातीच्या सुघट्यतेचा अभ्यास करताना कोरडी माती जसजशी ओली होते व वाहू लागते त्या स्थितीपर्यंत सुघट्यतेच्या उच्च व नीच मर्यादा ठरवितात. माती वाहू लागण्याच्या वेळेच्या पाण्याच्या मर्यादेस उच्च सुघट्यता मर्यादा म्हणतात, तर त्या वेळी ओलसर मातीची तार काढता येते तेव्हा त्या मर्यादेस नीच सुघट्यता मर्यादा मानतात. उच्च आणि नीच सुघट्यता मर्यादेतील फरकास सुघट्यता अंक असे नाव आहे. 

 

बी. ए. कीन या शास्त्रज्ञांनी संलग्नता मर्यादेच्या पातळीवर असलेल्या मातीतील ओलाव्यास बरेच महत्त्व दिले आहे. या पातळीवर ओलावा असलेली माती दुसऱ्या कोठल्याही पदार्थास चिकटत नाही त्यामुळे अशा वेळी जमिनीची मशागत चांगली करता येते. 

 

जमिनीवर पडणारे पाणी मातीत कसे व कोणत्या गतीने मुरते हे त्या मातीच्या पाझर शक्तीवर अवलंबून असते. ही पाझर शक्ती जमिनीच्या संरचनेवर व तिच्या सच्छिद्रतेवर अवलंबून असते. यावरून जमिनीवर पडलेले पाणी अगर जमिनीस दिलेले पाणी मातीत कितपत मुरेल व साठून राहील व नंतर पृष्ठभागावरून केव्हा वाहू लागेल याबाबतचे अंदाज करता येतात परंतु मातीचा हा गुण बदलणारा असून मातीच्या कणांची संरचना, पिकांचे नियोजन, मशागतीमधील फेरबदल इ. गोष्टींचा त्यांवर परिणाम होतो. 

 

शेतजमिनीतील जलवायुमान : जमिनीतील हवा तिच्या कणाकणांतर्गत असणाऱ्या पोकळीत असते. ही पोकळी जितकी जास्त तितकी हवा जास्त. ही पोकळी कणांच्या आकारमानावर व त्यांच्या संरचनेवर अवलंबून असते. जमिनीवरील जलवायुमान आणि मातीतील जलवायुमान ह्यांमध्ये पुष्कळच तफावत असते. 

 

जमिनीतील हवेत आर्द्रता जास्त असते. तसेच कार्बन डाय-ऑक्साइडवायूचे प्रमाण ८ ते १० पटींनी अधिक असते, पण ऑक्सिजनाचे प्रमाण मात्र थोडे कमी असते, हे खालील तक्त्यातील आकड्यांवरून दिसून येईल.

हवेतील प्रमाण  जमिनीतील हवेत असलेले प्रमाण 
(%)  (%)
ऑक्सिजन  २०·९९  २०·६० 
कार्बन डाय-ऑक्साइड  ०·०३  ०·२ 

जमिनीतील हवेत कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे अधिक प्रमाण असण्याचे प्रमुख कारण म्हणजे तीत वास्तव्य करून असलेले सूक्ष्मजीव व त्यांची श्वसन क्रिया हे होय. जमिनीच्या खालच्या थरांत कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे प्रमाण वाढते, तर ऑक्सिजनाचे प्रमाण कमी होत जाते. जमिनीतील आर्द्रता मातीच्या कणांच्या आकारमानावर अवलंबून असते. मातीचा पोत जितका भारी तितकी आर्द्रता अधिक व त्यामुळे सूक्ष्मजीवांचे प्रमाण अधिक. कमी निचऱ्याच्या व पाणथळ जमिनीत हवेचे प्रमाण फारच कमी असते किंबहुना त्या वातरहित असतात म्हणून तेथे मिथेन, हायड्रोजन सल्फाइड यांसारख्या अनॉक्सिजीवी (ऑक्सिजनावर अवलंबून असलेल्या सजीवांच्या जीवनास अनुकूल नसलेल्या ऑक्सिजनरहित) द्रव्यांची वाढ होते व ती पुष्कळ वेळा पिकास अपायकारक ठरते. म्हणून जमिनीत योग्य प्रकारे हवा खेळण्यासाठी तिच्या संरचनेकडे लक्ष दिले पाहिजे. यासाठी निचऱ्याची योग्य काळजी घेतली पाहिजे आणि चांगले फूल व पोत टिकविण्यासाठी भरखते देऊन जमिनीची मशागत योग्य वाफसा असतानाच केली पाहिजे. जमिनीची योग्य वेळी नांगरट केल्यास व ती चांगली तापून निघाल्यास अपायकारक द्रव्यांचे प्रमाण कमी होते. 

 

शेतजमिनीचे तापमान : जमिनीत पेरलेले बी रुजण्यासाठी व उगवण्यासाठी, तसेच वनस्पतीच्या वाढीसाठी उष्णतेची जरूरी असते. मातीतील रासायनिक विक्रिया, पाणी शोषणाची क्रिया वगैरे अनेक बाबी मातीच्या तापमानावर अवलंबून असतात. जमिनीच्या पृष्ठभागावरील माती सूर्याच्या प्रखर उन्हामुळे तापते व मग ती उष्णता हलके हलके खालच्या थराकडे जाते परंतु जास्त खोलीवर मात्र या उष्णतेचा विशेष परिणाम होत नाही. जमिनीच्या पृष्ठभागाच्या तापमानात वेळेनुसार पुष्कळ फरक पडतो परंतु १५ ते २० सेंमी. खोलीवर मात्र तितकासा फरक पडत नाही. किमान तापमान सकाळी सूर्योदयापूर्वी असते. नंतर ते वाढत जाते व दुपारी २ च्या सुमारास सर्वांत जास्त होते. दुपारी २ ते ४ पर्यंत ते साधारणतः स्थिर असते. नंतर ते हलके हलके कमी होऊ लागते. भारतातील उष्ण हवामानात जमिनीचे कमाल तापमान ३५ से. ते ४५ से. पर्यंत जाते. किमान तापमान १० से. ते १५ से. प्रर्यंत जाते. ज्या जमिनी पिकाखाली असतात तेथे तापमानाचे प्रमाण कमी होते कारण सूर्याची उष्णता परावर्तित होते. तसेच तेथे आर्द्रता असल्याने देखील तापमानात फारसा बदल होत नाही. भारी पोताच्या जमिनीत आर्द्रता जास्त म्हणून तापमान कमी परंतु हलक्या पोताच्या जमिनीत आर्द्रता कमी म्हणून तापमान जास्त असते. जमिनीचा रंग गडद असल्यास त्या जास्त उष्णता शोषून घेतात, खोल जमिनी कमी तापतात कारण जसजशी वरच्या थरातील माती तापून सुकते तसतशी खालील थरातील आर्द्रता वरच्या थराकडे येते. जमिनीचा उतार जर दक्षिणेकडे असेल, तर त्या बाजूची माती जास्त तापेल. उन्हाळ्यात शेत जमिनीचे तापमान खूप वाढते. त्यामुळे जैव पदार्थाचे ऑक्सिडीभवन जलद होते. त्यास आळा घालण्यासाठी आणि तापमान नियंत्रित ठेवण्यासाठी शेतीतील अपशिष्ट (निरूपयोगी) मालाचा आच्छादन म्हणून उपयोग करता येतो. मातीच्या विविध थरांतील तापमान मृदा तापमापकाच्या साहाय्याने विविध खोलींपर्यंत मोजता येते. 

 

शेतजमिनीतील ओलावा : पीक उत्पादन नियंत्रित करणारा जमिनीतील ओलावा हा एक महत्त्वाचा घटक आहे. जमिनीत मुरणाऱ्या व पिकास सहजतेने उपलब्ध होणाऱ्या पाण्याच्या साठ्यावरच शेतीचे उत्पादन अवलंबून असते. जमिनीत ओल असेल, तरच पेरलेले बी रुजेल व नंतर त्याची योग्य जोपासना होईल. पाण्यामुळेच मातीतील पीक-पोषक द्रव्ये पिकास सहज उपलब्ध होतात आणि त्यांचा तजेलदारपणा राखला जातो. मातीच्या तापमानावर नियंत्रण ठेवले जाते. रासायनिक व जीवरासायनिक विक्रियांना चालना मिळते. तसेच उपयुक्त सूक्ष्मजीवांच्या वाढीस व कार्यास मदत होते. म्हणूनच पाणी हा पिकांचा आत्मा मानला जातो. यासाठीच जमीन व पाणी यांच्या अन्योन्य संबंधाची शास्त्रीय माहिती असणे अगत्याचे आहे. जमिनीत पाणी कोणकोणत्या स्वरूपात आढळते, किती खोलीपर्यंत असते, ते कसे मोजले जाते व त्यावरून काय अनुमान काढावयाचे याबाबतची माहिती संक्षेपाने खाली दिली आहे. 


जमिनीतील पाण्याचे प्रकार : संपूर्ण कोरड्या मातीस पाणी दिल्यास सर्वप्रथम ती माती पाणी शोषून घेईल. ही शोषण क्रिया तिच्या सच्छिद्रतेवर किंवा मातीच्या कणाकणांमध्ये असलेल्या पोकळीवर अवलंबून राहील. नंतर जास्त झालेले पाणी झिरपून निचऱ्यावाटे बाहेर पडेल. तसेच मातीच्या पृष्ठभागावरून वाहू लागेल. पाणी देणे बंद केल्यानंतर काही काळाने पृष्ठभागावरील मातीच्या थरातील पाणी बाष्पीभवनामुळे वाफ होऊन बाहेर पडू लागेल, तरीदेखील मातीच्या पोकळीत काही पाणी धरून ठेवले जाते. कालांतराने माती पूर्ण सुकल्यावर देखील तीत आर्द्रता राहते. ही आर्द्रता मातीच्या सूक्ष्मकणांशी जवळजवळ एकरूप झालेली असते. अशी रीतीने जमिनीतील पाण्याचे खालील तीन प्रकार पडतात. 

( १)कणाकणांतर्गत आर्द्रता : संपूर्ण कोरडी माती हवेच्या सान्निध्यात आल्यावर हवेतील आर्द्रता काही प्रमाणात शोषून घेते. हे पाणी सहज दिसू शकत नाही. तसेच मातीदेखील ओली भासत नाही. हे पाणी मातीच्या कणाकणांशी जवळजवळ एकरूप झालेले असते. यास कणाकणांतर्गत आर्द्रता असे म्हणतात. ह्या आर्द्रतेचा कमीअधिकपणा मातीतील सूक्ष्म व अतिसूक्ष्म कणांच्या प्रमाणावर, तसेच जैव घटकांच्या साठ्यावर अवलंबून असतो, म्हणून भारी पोताच्या जमिनीत हे आर्द्रतेचे प्रमाण अधिक, तर वाळुसरा अगर भरड पोताच्या जमिनीत हे प्रमाण कमी असते. 

आ.८. केशाकर्षण पाण्याचे समायोजन: ज्या ठिकाणापासून वनस्पतीची मुळे केशाकर्षणाने पाणी शोषून घेतात तेथील केशिका (सूक्ष्म नलिकामार्गे) आकुंचन पावतात व त्यामुळे त्या बाजूस इतर केशिकांकडून पाणी ओढले जाते.(२)केशाकर्षणाचे पाणी : हे पाणी मातीच्या कणाकणांतील पोकळीत ⇨ पृष्ठताणामुळे धरून ठेवले जाते व हे बराच काळ पिकास उपलब्ध होऊ शकते. जसजसे मातीत सूक्ष्म कणांचे प्रमाण व जैव घटकांचे प्रमाण वाढत जाते तसेच जमिनीची संरचना रवाळ बनते तसतसे ह्या पाण्याचे प्रमाण वाढत जाते. 

(३)मुक्त पाणी : मातीच्या कणाकणांमधील पोकळी पाण्याने भरल्यावर जे पाणी जास्त राहते व जे गुरुत्वाकर्षणाच्या नियमानुसार पाझरून निचऱ्यावाटे बाहेर पडते, त्यास मुक्त पाणी अथवा गुरुत्वाकर्षणाचे पाणी म्हणतात. हे पाणी पिकांस उपयोगी पडत नाही परंतु केशाकर्षणाने होणाऱ्या पाण्याची घट भरून काढण्यासाठी हा पाण्याचा साठा उपयुक्त ठरतो. 

 

पिकांस उपयुक्त पाणी : पिकांस पाणी योग्य प्रमाणात न मिळ्ल्यास ती सुकू लागतात व वाळून जातात. पुन: पाणी दिल्यास ती पुनःश्च वाढू शकत नाहीत. या वनस्पती सुकण्याची वेळी मातीत जे पाण्याचे प्रमाण असते त्या पाण्याच्या मर्यादेस पीक सुकण्याच्या वेळची जलमर्यादा असे म्हणतात. या मर्यादेच्या वर व मुक्त पाण्याच्या मर्यादेच्या आत जे पाणी मातीत राहते ते पिकांस उपयुक्त पाणी होय. पिकांच्या दृष्टीने उपयुक्त पाण्याची मर्यादा खालील तक्त्यावरून स्पष्ट होईल.

 

पिकास उपयोगी न पडणारे पाणी  { कणाकणांतर्गत आर्द्रता, पीक सुकण्याच्या वेळची जलमर्यादा. 
पिकास उपयुक्त पाणी { केशाकर्षणाचे पाणी, सर्वोच्य जलधारणा.
जलवनस्पतींशिवाय इतरांस अपायकारक पाणी { मुक्त पाणी

जमिनीतील ओल मापण्याची काही प्रमाणे : (१) कणाकणांतर्गत आर्द्रता : शेतामधील विशिष्ट वजनाची कोरडी माती घेऊन ती उष्णता पेटीत ११० से. तापमानात आठ तास ठेवून नंतर तिचे वजन करतात. या दोन वजनांतील फरकावरून कणाकणांतर्गत आर्द्रतेचे प्रमाण काढतात. 

 

(२) वनस्पती सुकण्याच्या वेळची जलमर्यादा : जमिनीत रुजलेले रोप वाढत असताना पाण्याअभावी ते सुकू लागते. त्या वेळी तेथील विशिष्ट वजनाची माती घेऊन ती वरीलप्रमाणे उष्णता पेटीत ठेवतात व आठ तासांनंतर पुनः वजन करतात. ह्या वजनांतील फरकावरून वनस्पती सुकण्याच्या वेळची जलमर्यादा काढता येते. 

 

(३) वाफशाच्या वेळची जलधारणा : कोरड्या मातीत हलके हलके पाणी घालून ती मळली असता तिचा गोळा होतो. ज्या वेळी हा गोळा हातास चिकटत नाही किंवा कागदावर त्याचा डाग पडत नाही अशा वेळी त्यात जे पाणी असते ते वरीलप्रमाणे अजमावतात. त्यास वाफशाच्या वेळची जलमर्यादा म्हणतात. सर्वसाधारणपणे ही मर्यादा आर्द्रता तुल्यांकाच्या जवळपास असते. 

 

(४) आर्द्रता तुल्यांक : केशाकर्षणामुळे जमिनीच्या पोकळीत साठून राहिलेले पाणी ह्या तुल्यांकावरून ढोबळ स्वरूपात मिळते. यासाठी एल्. जे. ब्रिग्झ व जे. डब्ल्यू. मक्लेन ह्या शास्त्रज्ञांनी सुचविलेल्या सच्छिद्र पेट्यांचा व केंद्रोत्सारक यंत्राचा [⟶ केंद्रोत्सारक] वापर करावा लागतो. प्रथम या विशिष्ट पेट्यांमध्ये माती घेऊन ती पूर्णपणे भिजल्यानंतर व त्यातील मुक्त पाणी निघून गेल्यानंतर त्या पेट्या केंद्रोत्सारक यंत्रात ठेवून सु. ४० मिनिटे गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रेरणेपेक्षा हजारपट केंद्रोत्सारी प्रेरणा मिळेल अशा वेगाने फिरवितात. यानंतर त्या मातीत जे पाणी राहते त्यावरून आर्द्रता तुल्यांक काढतात. 

(५) सर्वोच्च जलधारणा : माती संपूर्ण भिजल्यानंतर तीमधून गुरुत्वाकर्षणाचे पाणी निघून गेल्यावर जे पाणी मातीत राहते त्यास सर्वोच्च जलधारणा म्हणतात. या वेळी मातीतील सर्व लहानमोठ्या केशिका व पोकळ्या संपूर्णपणे पाण्याने व्यापलेल्या असतात. ही मर्यादा अजमावण्यासाठी कीन या शास्त्रज्ञांनी सुचविलेल्या विशिष्ट आकाराच्या सच्छिद्र तळाच्या डब्या प्रमाणित धरल्या आहेत. 

 

जमिनीत विविध अवस्थांत असणारे पाण्याचे प्रमाण वरीलप्रमाणे निरनिराळ्या पद्धतींनी अजमावले जाते परंतु सी. एस्. स्कोफील्ड या शास्त्रज्ञांनी ही प्रमाणे एकाच मापात दर्शविण्याची पद्धत शोधून काढली आहे. तिला pF पद्धत असे म्हणतात. जमिनीत पाणी किती घट्टपणे धरलेले आहे व ते काढण्यासाठी एकक क्षेत्रफळावर किती प्रेरणा अगर दाब द्यावा लागेल यावरून जमिनीतील आर्द्रता ताणाचे मोजमाप ठरविले जाते. पूर्णपणे भिजलेल्या मातीतून पाणी अगदी अल्प प्रेरणा अगर दाब देऊन बाहेर काढता येईल परंतु जसजसे मातीतील पाण्याचे प्रमाण कमी होत जाईल तसतसे माती पाणी घट्ट धरून ठेवील व ते काढण्यासाठी जास्त दाब किंवा प्रेरणा वापरावी लागेल. जमिन वाफशाच्या वेळी असताना तिच्यातील पाणी काढून घेण्यास सु १० सेंमी. उंचीच्या पाण्याच्या स्तंभाइतका दाब द्यावा लागेल. ह्या दाबाच्या लॉगरिथमावरून एक मापक्रम तयार केलेला असून त्यात ० ते ७ अंक असतात. या एका मापक्रमात जमिनीतील विविध अवस्थांतील पाण्याबाबतची प्रमाणे बसविली आहेत परंतु ओली माती सुकत असताना व सुकी माती भिजत असताना एकाच दाबाच्या वेळी मातीत असणाऱ्या पाण्याचे प्रमाण मात्र थोडे बदलते. जमिनीतील विविध अवस्थांतील ओलाव्याचे प्रमाण काढण्यासाठी द्यावे लागणारे दाब कोष्टक क्र. ५ मध्ये दिले आहेत.


 

कोष्टक क्र. ५ जमिनीच्या विविध अवस्थांतील ओलाव्याचे मापन 
ओलावा काढण्यासाठी लागणारा दाब 
जलमर्यादा  pF मर्यादा  वातावरणीय दाब (बारमध्ये)  जलस्तंभाची उंची (सेंमी. मध्ये)  शेतीस उपयुक्त जलमर्यादा 
बाष्परहित माती   ७·०  १०,०००  १०,०००,०००  } पिकांस निरुपयोगी पाणी 
कोरडी माती   ६·०  ,०००  ,०००,००० 
आर्द्रताशोषण गुणांक  ४·५  ३२  ३१,६२३ 
पीक सुकण्याच्चा वेळची जलमर्यादा  ४·२  १५  १५,४९६ 
केशाकर्षणाचे पाणी  २·७  ०·५  ५००  }  पिकास उपयुक्त पाणी 
जलधारणा शक्ती  २·५  ०·३३  ३४१ 
सर्वोच्च जलधारणा  ०·१०  ०·०१ ते ०·००१  १ ते १०  } जलवनस्पतींशिवाय इतरांस अपायकारक 
मुक्त पाणी       

आ. ९. विविध पोतांच्या जमिनींचे आर्द्रता ताण (pF) वक्रवरील पद्धत लक्षात घेऊन जमिनीतील ओलावा अजमावण्यासाठी काही नवनवीन साधने तयार केली गेली आहेत. सध्या ताणमापक (टेन्शोमीटर), जिप्सम ठोकळे, विद्युत् संवाहक ताणमापक, नायलॉन ठोकळे यांचा वापर पुष्कळ ठिकाणी केला जातो. 

 

जमिनीच्या पोतानुसार एकाच दाबाच्या वेळी त्यांच्या ओलाव्याच्या प्रमाणात फरक आढळतो. सर्वसाधारणपणे भारी पोताच्या जमिनीत ओल अधिक दिसते, तर हलक्या पोताच्या जमिनीत ती कमी दिसते आ. ९ वरून याची सहज कल्पना येईल. सर्वसाधारणपणे २·५ ते ४·२ pf मर्यादेत असलेले पाणी पिकास उपयोगी पडते. प्रमुख पोतांच्या जमिनींतील विविध प्रकारच्या पाण्याचे प्रमाण कोष्टक क्र. ६ मध्ये दिले आहे. जमिनीच्या पोतानुसार उपलब्ध पाण्याचे प्रमाण कसे बदलते हे आ. १० मध्ये दर्शविले आहे. 

कोष्टक क्र. ६. प्रमुख पोतांच्या जमिनीतील विविध प्रकारांच्या पाण्याचे प्रमाण. 
मातीच्या पोताचा प्रकार  कणाकणांतर्गत आर्द्रता  केशाकर्षणाचे पाणी  सर्वोच्च जलधारणा  आर्द्रता तुल्यांक 
वाळूची माती  २·५  २६·२  ३२·५  १८·० 
पोयट्याची माती  ५·२  १३·८  ४६·२  ४०·० 
चिकण माती  १०·८  ५७·३  ८०·७०  ४४·०० 

जमिनीतील पाण्याचा साठा हा तिचे आकारमान व खोली लक्षात घेऊन खालील समीकरणावरून काढला जातो. 

 

जमिनीतील पाण्याचे प्रमाण दर २·५ सेंमी. खोलीस = [ जमिनीतील ओलाव्याचे शेकडा प्रमाण (शुद्ध वजनावर) / १००] X खरी घनता X जमिनीची खोली (सेंमी. मध्ये). 

आ. १०. जमिनीच्या पोसानुसार उपलब्ध पाण्याचे प्रमाण

बाष्पोत्सर्जित पाणी : पिकांच्या वाढीसाठी व उत्पादनासाठी त्यांच्या वजनापेक्षा कितीतरी पट अधिक पाणी लागते. पिकाची वाढ होताना त्यामधून जे पाणी बाष्परूपाने उत्सर्जित होते त्यास बाष्पोत्सर्जित पाणी असे म्हणतात. या उत्सर्जित पाण्याचे पिकाच्या सुकलेल्या अवस्थेतील एक किग्रॅ. वजनाशी जे प्रमाण असते त्यास बाष्पोत्सर्जित पाण्याचे गुणोत्तर असे म्हणतात. हे प्रमाण सु. २०० ते ६०० पट असू शकते. काही महत्त्वाच्या पिकांच्याबाबत बाष्पोत्सर्जित पाण्याचे प्रमाण खालीलप्रमाणे आहे. 

गहू  ४५० ते ५०० पट ज्वारी  ४०० ते ५०० पट
मका  ३५० ते ४०० पट भात  ६०० ते ६०० पट
कापूस  ५०० ते ६०० पट बाजरी  ४०० ते ४५० पट

उत्सर्जित पाण्यामुळे होणारा पाण्याचा व्यय कमी करण्यासाठी सोपा उपाय नाही. हवामानानुसार ती पिकांची गरज आहे परंतु पिकास खते देऊन त्यांचे उत्पादन वाढविल्यास हे गुणोत्तर थोडे खाली आणता येणे शक्य आहे. 


जमिनीतून होणारा पाण्याचा व्यय:पिकांच्या उत्पादनासाठी त्यांच्या वजनापेक्षा कितीतरी पट अधिक पाणी लागते. हा पाण्याचा व्यय कशा प्रकारे होतो व जमिनीतील पाण्याचा साठा कसा कमी होतो हे आ. ११ वरून लक्षात येईल. पाण्याचा व्यय पुढील चार प्रमुख प्रकारांनी होतो : (१) पिकांनी बाष्परूपाने उत्सर्जित केलेले पाणी, (२) जमिनीच्या पृष्ठभागावरून वाहून जाणारे पाणी, (३) निचऱ्यावाटे झिरपून जाणारे पाणी, (४) बाष्पीभवनामुळे जमिनीच्या पृष्ठभागावरून वाफेच्या रूपात जाणारे पाणी. 

आ. ११. जमिनीतून विविध मार्गांनी होणारा पाण्याचा व्यय

आ. १२. जमिनीवरील आच्छादनामुळे होणारी पाण्याची बचत : (१) आच्छादनरहित, (२) पाण्याची पातळी, (३) पाणी, (४) पाण्याचा जास्त व्यय, (५) माती, (६) आच्छादन असलेले, (७) पाण्याची पातळी, (८) पाण्याची बचत. जेव्हा वरील घटनांमुळे पाण्याचा व्यय होतो तेव्हा साहजिकच पिकास लागणारे पाणी कमी पडते, म्हणून जास्तीत जास्त प्रयत्न करून हा व्यय कमी केला पाहिजे. पृष्ठभागावरून पाणी जास्त प्रमाणात वाहून जाऊ नये म्हणून उतारास आडवी नांगरट व मशागत करतात. जरूर तेथे बांधबंदिस्ती करतात. पट्टापेर अमलात आणतात. निचऱ्यावाटे पाणी जास्त जाऊ नये म्हणून जमिनीचे फूल व पोत सुधारून तिची जलधारक शक्ती वाढवावी लागते. बाष्पीभवनामुळे होणारा पाण्याचा व्यय कमी करण्यासाठी वरचेवर कोळपणी करतात. तसेच जमिनीवर पालापाचोळ्याचे आच्छादन घालतात (आ. १२). काही ठिकाणी आच्छादनासाठी काळ्या प्लॅस्टिकचे आवरण वापरतात. त्यामुळे तणाचे प्रमाण कमी राखण्यास मदत होते परंतु असे आवरण वापरणे फार महाग पडते. जमिनीची सुपीकता वाढवून व पिकास खते देऊन त्यांचे उत्पादन वाढविल्यास उत्सर्जित पाण्याचे गुणोत्तर थोडे खाली आणता येते. 

 

ओलित नियोजन : हमखास शेती उत्पादन मिळविण्यासाठी पाणी हे अत्यंत महत्त्वाचे साधन आहे. म्हणून पाणी या साधनाचा योग्य उपयोग करण्यालाच ओलित नियोजन असे म्हणतात. ओलित व्यवस्थापन व नियोजनाच्या दृष्टीने पुढील बाबी फार महत्त्वाच्या आहेत : (१) विभागाचे कृषी जलवायुमान, बाष्पीभवनाचा वेग व वाऱ्याचा वेग, (२) जमिनीचे प्रकार व पाण्याबाबतचे त्यांचे गुणधर्म, (३) जमिनीत घ्यावयाच्या पिकांचे प्रकार आणि पाण्याबाबतची त्यांची गरज व (४) जमिनीच्या प्रकारानुसार पिकास केव्हा व किती पाणी द्यावयाचे. 

 

पिकांना पाणी देण्याच्या पद्धती विचारात घेता जमिनीचे प्रकार व पाण्याबाबतचे त्यांचे व्यवहार या तांत्रिक बाबींचा विचार केला जातो. सर्वच जमिनींत एकाच प्रमाणात पाणी मुरत नाही, तर ते त्यांच्या पोतानुसार बदलते, भारी पोताच्या जमिनीत पाणी मुरण्याची किंवा आत शोषून घेण्याची क्रिया मंद असते (दर ताशी ०·२५ सेंमी.), तर हलक्या पोताच्या अगर वाळुसरा जमिनीत ही क्रिया फार प्रगत असते म्हणजे ताशी सु. ५ ते ६·२५ सेंमी. पर्यंत असते. म्हणून विशिष्ट खोलीपर्यंतच्या जमिनीचा थर भिजण्यासाठी भारी पोताच्या जमिनीस जास्त काळ लागतो, तर हलक्या पोताची जमीन लवकर भिजते. ह्या गुणधर्मावरूनच ओलितासाठी जमिनीचा उतार व पट्ट्याची लांबी ठरविली जाते. भारी पोताच्या जमिनीत पाणी हलके हलके मुरते म्हणून सऱ्यांचा अगर साऱ्याचा (वाफ्याचा) उतार ०·०५% पर्यंत ठेवला जातो व जास्तीत जास्त लांबी सु. ४५० मी. पर्यंत ठेवली जाते. याउलट वाळुसरा अगर हलक्या पोताच्या जमिनीत ही लांबी ९० मी. पर्यंत नियंत्रित केली जाते आणि उतार मात्र ०·५% पर्यंत ठेवला जातो. 

जमिनीची जलधारणा शक्ती तीत असणाऱ्या मातीच्या सूक्ष्म क्रियाशील कणांच्या प्रमाणावर म्हणजेच जमिनीच्या पोतावर अवलंबून असते. भारी पोताच्या जमिनीची जलधारणा शक्ती हलक्या पोताच्या जमिनीपेक्षा अधिक असते. भारी चिकण पोताची जमीन दर ३० सेंमी. खोलीस सु. ७·५ सेंमी. पाणी धरून ठेवते. त्या पाण्यापैकी जेव्हा अर्धे पाणी खर्च होते तेव्हा पिकास पाणी देण्याची गरज भासते. सर्वसाधारण पिकांची मुळे सु. ६० सेंमी. पर्यंत खोल जातात. म्हणून या खोलीपर्यंत असणारा जमिनीतील ओलावा जर एकूण जलधारणा शक्तीपेक्षा ५०% नी कमी झाला, तर व्यय झालेल्या पाण्याची भरपाई करण्यासाठी पाणी देणे आवश्यक ठरते. 


भारी चिकण पोताच्या जमिनीची जलधारणा शक्ती दर ३० सेंमी. स सु. ७·५ सेंमी. असते आणि म्हणून जमिनीतील पाण्याचा व्यय भरून काढण्यासाठी दर ओलिताच्या वेळी सु. ११ सेंमी. पाण्याची जरूरी भासते. त्यामुळे सु. ६० सेंमी. खोलीपर्यंत जरूर त्या प्रमाणात ओलावा राखला जातो परंतु हलक्या पोताच्या जमिनीची अगर वाळुसरा जमिनीची दर ३० सेंमी. खोलीची जलधारणा शक्ती सु. ३·७५ सेंमी. असते आणि त्या वेळी एकूण जलधारणा शक्तीच्या ५०% पाण्याचा खर्च होतो तेव्हा तो भरून काढण्यासाठी अधिकतर मुळांच्या खोलीपर्यंत (म्हणजे ६० सेंमी. पर्यंत) सु. ६·२५ सेंमी. पाण्याची जरूरी असते. या तांत्रिक बाबीवरून निरनिराळ्या पोताच्या जमिनींत पाण्याच्या दोन पाळ्यांतील अंतर ढोबळमानाने काढले जाते. भारतातील जलवायुमानात भारी पोताच्या जमिनीत हे अंतर १५ ते १८ दिवसांपर्यंत, तर हलक्या पोताच्या जमिनीत ८ ते १० दिवसांपर्यंत राखता येते.

आ. १३. ताणमापक: (१) हवाबंद बूच, (२) ताणदर्शक काटा, (३) ताण मोजणारी निर्वात डबी, (४) ॲल्युमिनियमाची किंवा काचेची नळी, (५) सच्छिद्र पात्र

 जमिनीतील उपलब्ध पाण्याचा साठा जर ५०% कमी झाला, तर पिकांच्या मुळास पाणी शोषून घेण्यास ताण पडतो. हा ताण ताणमापकाच्या साह्याने मोजता येतो (आ. १३) व त्यावरून पिकास केव्हा पाण्याची गरज आहे, हे ठरविले जाते. त्यासाठी सिंचन क्षेत्रात योग्य खोलीवर ताणमापक बसविल्यास पाण्याचा योग्य वापर करण्यास मदत होते. त्याचप्रमाणे ओलमापक उपकरणे, तसेच जिप्सम ठोकळे, नायलॉन ठोकळे वगैरेंचा वापर करून पाण्याचे नियोजन करता येते. जमिनीत ज्या खोलीपर्यंत मुळांचे प्रमाण अधिक असते तेथील मातीचा नमुना घेऊन प्रयोगशाळेत त्याची तपासणी करून त्यातील उपलब्ध पाण्याचे प्रमाण काढता येते. याशिवाय अनुभवी शेतकरी अशा मातीचा नमुना घेऊन त्याचा गोळा करून स्पर्शज्ञानाने देखील पाणी देण्याची वेळ निश्चित करू शकतो. तसेच काही ठिकाणी शेतामध्ये सूर्यफूलासारख्या एखाद्या दर्शक अगर सूचक पिकाची रोपेच विखरून टाकतात. जेव्हा ही रोपे पाण्याअभावी सुकू लागतात तेव्हा मुख्य पिकास पाणी देण्यासारखी परिस्थिती निर्माण झाली असे समजून पाणी दिले जाते. वनस्पतींना पाणी देण्याची केव्हा गरज आहे हे समजण्यासाठी अमेरिकन शास्त्रज्ञांनी ‘वॉटर विच’ या नावाचे एक छोटेसे इलेक्ट्रॉनीय उपकरण तयार केले आहे. पिकांना पाण्याची गरज भासू लागताच या उपकरणातून प्रकाशझोत बाहेर पडतो व त्याचबरोबर गुणगुण असा आवाज सारखा येत राहतो. पाण्याची पूर्तता केल्यावर ह्या दोन्ही गोष्टी एकदम बंद होतात.

 

जमिनीच्या पृष्ठभागावरून बाष्पीभवनाद्वारे होणारा पाण्याचा व्यय व वनस्पतीद्वारे उत्सर्जित जल यांचा आढावा घेऊन पाणी केव्हा द्यावे याबाबतचे नवे तंत्र एन्. जी. दास्ताने यांनी सुचविले आहे. त्यासाठी त्यांनी जमिनीत रोवलेल्या बाष्पीभवन पात्राचा वापर सुचविला आहे. वनस्पतींच्या मुळांची खोली, तसेच जमिनीचे जलधारणाविषयीचे गुणधर्म आणि बाष्पीभवनाद्वारे तसेच पिकाने उत्सर्जित केल्यामुळे होणारा जलव्यय लक्षात घेऊन पिकास द्यावयाच्या पाण्याचे अंदाजपत्रक ठरविले जाते. 

 

गरजेपेक्षा जास्त पाणी वापरले गेले, तर पिकांना ते वरदान ठरण्यापेक्षा शाप ठरू शकते. जमिनी पाणथळ बनतात. मातीतील सूक्ष्म कणाकणांतर्गत पोकळी पूर्णपणे पाण्याने व्यापली गेल्यास मुळांना हवा न मिळाल्याने पिके पिवळी पडतात. पाण्याचा वापर वाजवीपेक्षा अधिक झाल्यास जमिनीवर लवणे येतात व कालांतराने त्या खारवट चोपण बनतात. म्हणून मातीचे गुणधर्म व पाणी यांच्या परस्पर संबंधाबद्दलचे शास्त्रीय ज्ञान प्राप्त करून घेणे ओलित नियोजनाच्या दृष्टीने फार महत्त्वाची बाब ठरते. [⟶ सिंचन]. 

 

पिकास पाणी द्यावयाच्या पद्धती: जमिनीचे गुणधर्म, जमिनीचा उंचसखलपणा वगैरे बाबींचा विचार करून पिकांना पाणी देण्याच्या सुयोग्य पद्धतीचा वापर करतात. ओलिताच्या पुढील प्रमुख पद्धती प्रचलित आहेत : (१) मोकार माती, (२) सारा अगर पट्टा पद्धत, (३) वाफा पद्धत, (४) गादी वाफा पद्धत, (५) आळे व बांगडी पद्धत, (६) सरी वरंबा पद्धत, (७) ढाळाची सरी पद्धत, (८) फवारा जलसिंचन पद्धत, (९) ठिबक किंवा पाझर पद्धत इत्यादी [⟶ सिंचन].

 

जमिनीतील आर्द्रता व वनस्पती यांचे अन्योन्य संबंध : वनस्पतीत होणाऱ्या अनेक शरीरक्रियावैज्ञानिक प्रक्रियांसाठी पाण्याची गरज असते. मृदा हा एक पाण्याचा संचय असलेला घटक म्हणूनच वनस्पतींना उपयोगी पडतो. शोषून घेतलेल्या पाण्याचा मोठा भाग बाष्पीवनामुळे पानावाटे निघून जातो. याचाच अर्थ वनस्पती हा एक मृदा व बाह्य वातावरण यांना जोडणारा दुवा किंवा पंप ठरतो. बाष्पीभवनामुळे पानावाटे नाहीसे होणारे जेवढे पाणी लागते तेवढे जर मुळांना मृदेतून सहजपणे घेता आले, तर वनस्पतींना पाण्याचा ताण कधीच जाणवत नाही. मृदेतील पाण्याच्या कमतरतेमुळे अनेक तऱ्हेने वनस्पतीच्या वाढीस खीळ पडते व हा प्रतिकूल परिणाम, किती दिवस पाण्याचा ताण पडतो व तो किती तीव्रतेचा होता यावर अवलंबून राहतो. कृषिवैज्ञानिकांना जमिनीतील आर्द्रता व वनस्पती यांतील अन्योन्य संबंधाचे नेहमीच महत्त्व वाटते. 

 

मृदा व आर्द्रता यांतील अन्योन्य संबंध :मृदेची जलधारणा शक्ती व तिची परिवहन किंवा प्रेषण शक्ती यांवरच त्या त्या जमिनीतून पिकाला किती पाणी मिळू शकेल याचा अंदाज करता येतो. निरनिराळ्या जमिनींत आर्द्रता-उर्जा संबंध व छिद्र आकारमान वितरण यांचे प्रमाण वेगवेगळे असते. या फरकांचा परिणाम तिच्या आर्द्रतेच्या परिवहन शक्तीवर होतो. उदा., संपृक्त (पाण्याचे महत्तम प्रमाण असलेल्या) आणि असंपृक्त अवस्थेतील वाहकता व अभिसरणक्षमता निरनिराळ्या जमिनींत वेगवेगळी असते. निरनिराळ्या जमिनींतील पाण्याचे चलन हे जरी त्यांच्यातील आर्द्रतेचे प्रमाण एकच असले, तरी वेगवेगळे असते. याचाच अर्थ मृदा व आर्द्रता यांतील अन्योन्य संबंधावरच वनस्पतीकडून होणारे पाण्याचे शोषण अवलंबून असते.

वनस्पती व आर्द्रता यांतील अन्योन्य संबंध : पानातील आर्द्रतेचे सापेक्ष प्रमाण हे वनस्पतीतील आर्द्रतेचे प्रमाण व तिची स्फीतता (पाण्यामुळे येणारा फुगीरपणा) यांचे निर्देशक मानले जाते. हा निर्देशक वरवर सोपा वाटला, तरी तो काढताना त्यात अनेक चुका होऊ शकतात. मृदेतील आर्द्रतेच्या प्रमाणतील बदलाप्रमाणे त्याचा मृदेचे प्रसरण व आकुंचन यांवर परिणाम होतो व त्यामुळे त्याचा जमीनीच्या वर्चसावर (संभाव्य क्षमतेवर) परिणाम होतो. सच्छिद्रता माहीत नसलेल्या व एकच वर्चस् असलेल्या जमिनीतील आद्रतेचे प्रमाण शेतात व प्रयोगशाळेत काढले, तर त्यात बरीच तफावत दिसून येते. मृदेतील महत्त्वाचे गुणधर्म व तिचा आर्द्रता स्थिरांक यांच्यातील अन्योन्य संबंधाचा सखोल अभ्यास झालेला आहे. कमी चोषणाच्या (पाणी कमी प्रमाणात ओढून घेण्याच्या) वेळी मृदेतील आर्द्रतेचे प्रमाण आणि उपलब्ध पाण्याचे प्रमाण यांचा मृदेतील कलिल कण [⟶ कलिल], पोयट्याचे कण आणि कलिल कण + पोयट्याचे कण यांच्या प्रमाणाशी निगडीत संबंध असतो. मृदेची ऋणायन-विनिमय शक्ती (‘आयन-विनिमय’ या उपशीर्षकाखालील मजकूर पाहावा) व जमिनीतील उपलब्ध आर्द्रता यांचाही घनिष्ठ संबंध असतो. ⇨ मृद्‌-खनिजाचे स्वरूप, मृदेची जलधारणा व जलप्रेषण शक्ती यांच्या अभ्यासात असे दिसून आले आहे की, ⇨ बेंटोनाईट मृत्तिकेत ही शक्ती सगळ्यांत जास्त असते व त्यानंतर क्रमाने इलाइट व केओलिनाइट या मृद्-खनिजांचा क्रमांक लागतो. कमी चोषणाच्या वेळी वरील फरक जास्त आढळतो व वाढत्या चोषणाबरोबर ही तफावत कमी होत जाते. भरखताच्या दीर्घकाळ व मुबलक वापरामुळे, विशेषतः हलक्या पोताच्या जमिनीत तिच्या जलधारणा व जलप्रेषण शक्तींत खूपच सुधारणा होते. फॉस्फेट खताच्या वापरामुळे मृदेतील समूह कणांचे प्रमाण व तिची जलधारणा शक्ती वाढते. शेणखतापेक्षा किंवा भुईमुगाच्या पेंडीपेक्षा हिरवळीच्या खताचा या दृष्टीने सरस परिणाम दिसून येतो. 


पाण्याचे परिवहन : संपृक्त अवस्थेतील जमिनीची बाष्प वाहकता ही तिच्या परिवहन शक्तीची सूचक मानली जाते. जमिनीचा पोत, तिची घडण, तिच्यातील जैव (सेंद्रिय) पदार्थाचे प्रमाण, मृद्-खनिजांचे स्वरूप, निरनिराळ्या ऋणायनांचे एकमेकांशी प्रमाण या कारकांचा मृदेच्या पाण्याच्या परिवहन शक्तीवर बराच परिणाम होतो. विनिमय ऋणायनातील कॅल्शियमाऐवजी सोडियम अथवा अमोनियम किंवा पोटॅशियम यांचे प्रमाण वाढल्यास त्या जमिनीची निचरा शक्ती (अंतःस्त्रवण) कमी होते. तसेच विनिमय ऋणायनांत सोडियम ऋणायनाचे प्रमाण वाढल्यास त्या मृदेची बाष्प वाहकता कमी होते. मृदेतील जैव कार्बनाच्या ऑक्सिडीकरणामुळे मृदेची पारगम्यता (एखादा पदार्थ पार जाऊ देण्याची क्षमता) खूपच कमी होते. चुनखडीच्या जमिनीत जैव कार्बनाचा दुष्परिणाम मृदेच्या बाष्प वाहकतेवर दिसून येतो. घनीकरणामुळे (दाब देऊन शुष्क घनता वाढल्यामुळे) हलक्या व भारी जमिनीची बाष्प वाहकता कमी होते. हिरवळीचे खत म्हणून घैंचाचा वापर केला व त्याचबरोबर जिप्समाचाही वापर केला, तर त्या मृदेची बाष्प वाहकता चांगलीच सुधारते. मृदेतील घडणीतील बदलाबरोबर तिच्या बाष्प वाहकतेतही फरक पडतो. बाष्प वाहकता व घडण निर्देशक यांचा घनिष्ट संबंध दिसून येतो. अंतर्गत निचरा पद्धतीने असंपृक्त परिस्थितीत जलोढ जमिनीची बाष्प वाहकता काढली गेली. विनिमय ऋणायनांमध्ये सोडियमाचे प्रमाण वाढले की, त्याचा तीव्र परिणाम मृदेच्या आर्द्रता परिवहन शक्तीवर होतो. मृदेची अभिसरणक्षमता व बाष्प वाहकता ही मृदेतील सोडियम ऋणायनांचे प्रमाण मृदा कमी प्रमाण असलेल्या मृदेपेक्षा पृष्ठभागावर लवकर वाळते व कडक होते. जास्त बाष्पीभवनामुळे वनस्पतीची पाण्याची गरज जेव्हा जास्त असते तेव्हा सोडियम ऋणायनाच्या जास्त प्रमाणाचा जास्त प्रतिकूल परिणाम वनस्पतीच्या वाढीवर होतो. मृदेची आर्द्रता परिवहन शक्ती ही जमिनीतील विद्राव्य (विरघळणाऱ्या) लवणांचे प्रमाण वाढले की वाढते परंतू सोडियम शोषण गुणांक लाढला की ती कमी होते. 

 

आद्रतेचे अंतःस्पंदन : जमिनीच्या उभ्या छेदाच्या आकारविज्ञानातील (आकार वा संरचना यांच्यातील) फरकाप्रमाणे आणि तिच्यातील सोडियम ऋणायनांचे प्रमाण व शाकीय (वनस्पती तज्जन्य पदार्थाच्या) आच्छादनाचे स्वरूप यांमुळे मृदेच्या अंतःस्यंदनाचा (मृदेच्या पृष्ठभागातून खाली जाणाऱ्या पाण्याच्या गतीचा) वेगही बदलतो. कमी अंतःस्यंदन असलेल्या जमिनीची ही क्षमता भाताचा भुसा वापरून वाढविता येते. सोडिक जमिनीपेक्षा चांगल्या जमिनीतील अंतःस्यंदन २० ते ३० पट जास्त असू शकते. सोडिक जमिनीवर २ सेंमी. जाडीचा वाळूचा थर पृष्ठभागावर घालून तिची अंतःस्यंदन शक्ती वाढविता येते परंतू तीच वाळू सोडिक जमिनीत मिसळली, तर मात्र वरील परिणाम दिसत नाही. पाण्यातील विद्राव्य लवणांचे प्रमाण वाढवून सोडिक मृदेची अभिसरणक्षमता व अंतःस्यंदनक्षमता सुधारता येते. भाताचा भुसा वापरूनही हाच अनुभव येतो. शेणखत अथवा उसाची मळी यांचा मात्र तेवढा चांगला परिणाम दिसून येत नाही. तसेच पिकांची फेरपालट करूनही वरील अपेक्षित सुधारणा दिसेलच असे नाही. सुरुवातीचे मृदेतील आर्द्रतेचे प्रमाण व आकारमान घनता वाढली असता त्याचा परिणाम म्हणून वालुकामय जमिनीतील अंतःस्यंदनक्षमता कमी होते असे आढळते. 

 

जमिनीची जलधारणा शक्ती व पाणी उपलब्ध करून देण्याची शक्ती यांबद्दल गुणात्मक माहिती मिळविण्यासाठी खूप प्रयोग झाले आहेत परंतू यांपैकी बरेचसे प्रयोग प्रयोगशाळेत झाल्याने त्यांतील निष्कर्ष प्रत्यक्ष शेतातील परिस्थितीत पुरेपूरपणे लागू पडत असल्याचे अनुभवास येत नाही. 

शेतजमिनीतील जैव पदार्थ : सर्वसाधारण उपजाऊ जमिनीमध्ये जैव पदार्थ थोड्या फार प्रमाणात असतात. पिकांची मुळे, पालापाचोळा, भरखते, तसेच सूक्ष्मजीवांचे अवशेष व त्यांचे उत्सर्जित भाग इ. सडून त्यांपासून होत असताना सूक्ष्मजीवांचे कार्य फार महत्त्वाचे असते. त्यामुळेच जैव पदार्थांचे अपघटन होते. जैव भागात प्रमुखतः पुढील घटक द्रव्ये असतात: कार्बन ५०%, ऑक्सिजन ३५%, नायट्रोजन ५%, हायड्रोजन वायू ५% आणि भस्म किंवा राख ५%. रासायनिक दृष्ट्या जैव भाग हा पिठूळ पदार्थ, तंतूमय पदार्थ, तैलयुक्त पदार्थ, प्रथिने इत्यादींच्या मिश्रणाने बनलेला असतो. सूक्ष्मजीवांच्या कार्यामुळे त्यांचे अपघटन होऊन त्यापासून काही संमिश्र पदार्थ तयार होतात. उदा., पाणी कार्बन डाय-ऑक्साइड, अमोनिया व मिथेन वायू इत्यादी. 

 

सडलेल्या किंवा रापलेल्या जैव पदार्थांपासून एक गडद रंगाचे द्रव्य तयार होते त्यास ह्यूमस ही संज्ञा आहे. या घटकाचे स्थान पिकाऊ जमिनीत फार महत्त्वाचे आहे कारण त्यामुळेच जमिनीस गडद रंग प्राप्त होतो व जमिनीच्या संग्राहक किंवा शोषण शक्तीत पुष्कळशी वाढ होते. या घटकामुळे मातीचे कण एकत्रित धरले जातात व त्यामुळे जमिनीस सुयोग्य संरचना प्राप्त होते. तसेच हा भाग चिकणमातीसारखा क्रियाशील असून तो ⇨ आयन-विनिमयाच्या क्रियेतदेखील भाग घेतो. त्यास अल्पसिकत द्रव्ये चिकटली जातात. ह्यूमसाची कॅल्शियम, मॅग्नेशियम तसेच सूक्ष्म पीक-पोषक खनिज घटकांशी विक्रिया होऊन ग्राभ संयुगे [⟶ ग्राभण] तयार होतात. एकंदरीत ह्यूमसमुळे जमिनीची भौतीक, रासायनिक, तसेच जैव सुपीकता वाढविण्यास मदत होते.[⟶ ह्यूमस]. 

सर्वसाधारणपणे उष्ण कटिबंधातील कमी पावसाळी भागात जैव घटकांचे प्रमाण कमी असते. ते सु. १% पर्यंत असू शकते. जास्त पावसाळी भागात हेच प्रमाण सु. २ ते ३% पर्यंत असते. जमिनीची सुपिकता राखण्यासाठी जमिनीतील जैव घटकांचे प्रमाण योग्य राखले पाहिजे व ह्या जैव द्रव्यांची घट वरचेवर भरखते देऊन भरून काढली पाहिजे. 


कार्बन चक्र: जमिनीतील जैव घटकांचे संधारण प्रामुख्याने तीवर असणाऱ्या वनस्पतींच्या ⇨ प्रकाशसंश्लेषण क्षमतेवर (सूर्यप्रकाशापासून मिळणाऱ्या ऊर्जेच्या साह्याने कार्बन डाय-ऑक्साईड व पाणी यांपासून कार्बनी संयुगे तयार करण्याच्या क्षमतेवर) अवलंबून असते. निसर्गत: हे कार्बन चक्र सतत चालू असते व वनस्पतींचे प्रकाशसंश्लेषण व कार्बन ग्रहण क्रिया यांमध्ये समतोल राखला जातो, हे आ. १४ वरून स्पष्ट होईल. 

 

आ. १४. कार्बन चक्र निरनिराळ्या हरित वनस्पतींनी संश्लेषित केलेल्या पदार्थांचा जमिनीतील लहानमोठ्या सजीवांना ऊर्जा व अन्न म्हणून उपयोग होतो. यांतील काही जैव घटकांचा (उदा., प्राणी, सूक्ष्मजीव) इतर जैव समूहांना अन्न म्हणून उपयोग होतो. या सर्व घडामोडी भूपृष्ठावर आणि विशेषतः जमिनीत होतात. कार्बन चक्रातील क्रिया पूर्णत्वास नेण्यास जमिनीतील सूक्ष्मजीवांचा फार मोठा हातभार लागतो. त्यांच्यामुळेच जैव पदार्थांचे नव्या पदार्थात रूपांतर होते. कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू व पाणी यांची निर्मिती होते. जमिनीतील नायट्रोजनाच्या प्रमाणात वाढ होते आणि कार्बन-नायट्रोजन गुणोत्तरात सुयोग्य बदल होतो व त्यामुळे जमिनीचा कस सुधारण्यास मदत होते. 

 

आ. १५. फॉस्फेट चक्र.

फॉस्फेट चक्र : वनस्पती फॉस्फरसाचे सात्मीकरण (शरीरीत सामावून घेणे) फॉस्फेटाचे स्वरूपास (H2PO4) आणि वनस्पतीमध्ये जैव पदार्थ (उदा., फायटीन, न्यूक्लिइक अम्ले, फॉस्फोलिपिडे) तयार करतात. सूक्ष्मजीवांच्या कार्यामुळे वनस्पतीच्या सुकलेल्या किंवा मृत अवशेषांचे अपघटन होते आणि त्यातून फॉस्फेट पुन्हा मुक्त होते. अशा रितीने जमिनीत रासायनिक फॉस्फेट आणि जैव फॉस्फेट यांची अदलाबदल सतत होत असते. सूक्ष्मजीव स्वतः देखील फॉस्फेटाचे सात्मीकरण करतात आणि पर्यायाने जमिनीत जैव फॉस्फेट वाढविण्यास मदत होते. जमिनीत जर कमी फॉस्फेट असलेली भरखते जास्त प्रमाणात वापरली, तर वनस्पतींना काही काळ फॉस्फेटचा तुटवडा भासू शकतो.

 

जमिनीत विद्राव्य रासायनिक फॉस्फेट व अतिद्रव्य रासायनिक फॉस्फेट यांमध्ये देखील सतत अदलाबदल होत असते. सूक्ष्मजीवांमुळे रासायनिक फॉस्फेट विद्राव्य स्वरूपात येऊन वनस्पतीस उपलब्ध होऊ शकते (आ. १५). 

 

गंधक चक्र : वनस्पती व सूक्ष्मजीव गंधकाचे सात्मीकरण जमिनीतील सल्फेट घेऊन करतात आणि नंतर त्याचे परिवर्तन जैव गंधकाच्या स्वरूपात करतात. जमिनीत सल्फेट बनण्याची क्रिया मुख्यत्वे सल्फाइडाच्या ऑक्सिडीकरणामुळे होते. ही सल्फाइडे मूळ खडकांत असतात. तसेच गंधकयुक्त जैव घटकांच्या अपघटनातून निर्माण होतात. डीसल्फोव्हिब्रिओ या अनॉक्सिजीवी सूक्ष्मजीवामुळे सल्फे टाचे रूपांतर सल्फाइडामध्ये होते. सल्फाइडाचे ऑक्सिडीकरण मात्र सूक्ष्मजीवाच्या कार्यामुळे होऊन त्याचे रूपांतर सल्फेटामध्ये होते. हे कार्य विशेषतःस्वपोषित थायोबॅसिलस या सूक्ष्मजीवाद्वारे होते. आ. १६ वरून ह्या विविध घटनांची कल्पना येईल.


शेतजमिनीतील सूक्ष्मजीव : यात सूक्ष्मजंतू, ॲक्टिनोमायसीटीज, कवक (बुरशीसारख्या हरितद्रव्यरहित वनस्पति) व शैवले ह्या सूक्ष्मवनस्पती आणि आदिजीव (प्रोटोझोआ) व सूत्रकृमी हे सूक्ष्मप्राणी यांचा मुख्यत्वेकरून समावेश होतो. सूक्ष्मजीव प्रामुख्याने जमिनीच्या वरच्या सु. ३० सेंमी. जाडीच्या थरांत आढळतात. 

 

शेतजमिनीच्या वरच्या थरातील कार्बनी पदार्थ वनस्पती, प्राणी व सूक्ष्मजीव यांचे अवशेष मिळून तयार झालेला असतो. कार्बनी पदार्थांचे प्रथम ह्यूमसामध्ये व नंतर वनस्पतीच्या पोषणास सुलभ अशा कार्बन, नायट्रोजन, फॉस्फरस पोटॅशियम, गंधक यांसारख्या मूलघटकांत रूपांतर होणे आवश्यक असते. हे कार्य जमिनीतील निरनिराळे सूक्ष्मजीव त्यांच्या स्वतःच्या पोषणाच्या व वाढीच्या क्रियेमध्ये घडवून आणतात. कार्बनी पदार्थांतील शर्करा, स्टार्च व प्रथिने यांचे अपघटन प्रथम घडून येते. त्यानंतर सेल्युलोज व स्निग्ध पदार्थांचे आणि सर्वांत शेवटी लिग्निनाचे अपघटन होते. सूक्ष्मजंतू, ॲक्टिनोमायसीटीज व कवक यांचा कार्बन पदार्थांच्या अपघटनात प्रमुख वाटा असतो. जमिनीतील कार्बनी संयुगांचे प्रमाण वाढल्यास सूक्ष्मजीवांचीही संख्या वाढते. 

 

आ. १६. गंधक चक्र जमिनीत सूक्ष्मजीवांची संख्या सर्वत्र सारखीच नसते. वनस्पती व प्राणी यांच्या कुजणाऱ्या अवशेषांच्या कणांभोवती ते मोठ्या संख्येने आढळून येतात. जमीन जितकी जास्त सुपीक असेल त्या प्रमाणात सूक्ष्मजीवांची संख्या जास्त असते. सुपीकतेबरोबरच जमिनीतील ओलाव्याचे प्रमाण, तापमान, कार्बनी पदार्थांचे प्रमाण, जमिनीचे pH मूल्य [⟶ पीएच मूल्य] व मशागत यांवर सूक्ष्मजीवांची वाढ व संख्या अवलंबून असते. बहुसंख्य सूक्ष्मजीव ६·० ते ६·८ pH असलेल्या जमिनीत विशेष क्रियाशील असतात. काही अपवाद वगळता ऑक्सिजनाचा भरपूर पुरवठा सर्व सूक्ष्मजीवांना आवश्यक असतो आणि तसा तो उपलब्ध असल्यास अपघटनाची क्रिया जलद रीतीने होते. 

 

शेतजमिनीतील सूक्ष्मवनस्पतींपैकी सु. ९०% सूक्ष्मजंतू, ९% ॲक्टिनोमायसीटीज आणि १% कवक व शैवले असतात. सूक्ष्मप्राण्यांमध्ये आदिजीवांची संख्या सूत्रकृमींपेक्षा जास्त असते.

 

जमिनीतील सर्वच सूक्ष्मजीव उपकारक असत नाहीत. काही सूक्ष्मजंतंमुळे नायट्रीकरणाऐवजी उलट क्रिया होते. तसेच काही सूक्ष्मजीव (सूक्ष्मजंतू, कवक व सूत्रकृमी) वनस्पतींमध्ये रोग उत्पन्न करतात. 

 

कार्य : स्थूलमानाने निरनिराळ्या सूक्ष्मजीवांचे कार्य खालीलप्रमाणे आहे. 

 

सूक्ष्मजंतू : उदासीन (pH मूल्य ७ असलेल्या) जमिनीत इतर सूक्ष्मजीवांपेक्षा सूक्ष्मजंतू फार मोठ्या संख्येने आढळून येतात. हे एककोशिकीय (एकाच पेशीच्या बनलेल्या) सूक्ष्मवनस्पती असून आकारमानाने अतिसूक्ष्म असतात. यांतील काही महत्त्वाचे सूक्ष्मजंतू तुलनेने जटिल (गुंतागुंतीचे) व अतिद्राव्य अशा नायट्रोजनयुक्त कार्बनी संयुगाचे अमोनियात रूपांतर करतात. नायट्रोसोमोनॅसप्रजातीतील सूक्ष्मजंतू अमोनियाचे नायट्राइटामध्ये व नायट्रोबॅक्टर प्रजातीतील सूक्ष्मजंतू नायट्राइटाचे नायट्रेटामध्ये रूपांतर करतात. या दोन प्रजातींतील सूक्ष्मजंतूंना एकत्रितपणे नायट्रीकरणाचे सूक्ष्मजंतू अशी संज्ञा आहे आणि एकूण प्रक्रियेला नायट्रीकरण असे म्हणतात. नायट्रीकरणाची क्रिया मुख्यत्वेकरून उदासीन जमिनीच्या वरच्या २५–३० सेंमी. थरात, २५–३८ से. तापमानात आणि जमिनीच्या जलधारणा शक्तीच्या ६०% ओलावा असताना उत्तम रीतीने होते. जमिनीची योग्य मशागत व खेळती हवा या क्रियेसाठी आवश्यक आहेत. अनुकूल परिस्थितीत सूक्ष्मजंतूंची संख्या जलद रीतीने वाढते. सुपिक जमिनीच्या १ ग्रॅम वजनात सु. १०० कोटी सूक्ष्मजंतू असतात. नायट्रीकरणाखेरीज शेतजमिनीतील सूक्ष्मजंतू हवेतील नायट्रोजनाच्या स्थिरीकरणाचे महत्त्वाचे कार्य करतात. हे कार्य दोन प्रकारांनी होते. पहिल्या प्रकारात ते सहजीवी (परस्परांना फायदेशीर होईल असे इतर सजीवांबरोबर जीवन जगणाऱ्या) सूक्ष्मजंतूंच्या मार्फत होते. ऱ्हायझोबियम प्रजातीतील सहजीवी सूक्ष्मजंतू शिंबावंत (शेंगा येणाऱ्या) वनस्पतींच्या उपमुळांत शिरून गाठी उत्पन्न करतात. या गाठींमध्ये सूक्ष्मजंतू वाढतात आणि वनस्पतीतील कार्बोहायड्रेट व खनिज द्रव्ये आणि हवेतील नायट्रोजन यांपासून प्रथिनांसारखी कार्बनी संयुगे तयार केली जातात. ती वनस्पतींना मागाहून उपलब्ध होतात. या पद्धतीने जमिनीला दर हेक्टरी प्रतिवर्षी ६७·५ ते २०२·५ किग्रॅ. नायट्रोजनाचा पुरवठा होतो, असा अंदाज आहे. हिरवळीच्या खतासाठी शिंबावंत पिकांचा उपयोग केल्यास त्यापासून जमिनीला उपलब्ध होणाऱ्या नायट्रोजनापैकी दोन तृतीयांश नायट्रोजन सूक्ष्मजंतूंनी स्थिरीकरण केलेला असतो. ऱ्हायझोबियम प्रजातीतील निरनिराळ्या जातींची गाठी उत्पन्न करण्याची क्षमता एकसारखी नसते.

 

हवेतील नायट्रोजनाच्या स्थिरीकरणाच्या दुसऱ्या प्रकारात ते कार्य असहजीवी सूक्ष्मजंतू करतात. अशा असहजीवी सूक्ष्मजंतूत ऑक्सिजीवी (वाढीसाठी ऑक्सिजनाची आवश्यकता असणारे) व ॲनॉक्सिजीवी असे भेद आहेत. ॲझोटोबॅक्टर, बायरिंकिया, ॲझोटोमोनॅस या प्रजातींतील सूक्ष्मजंतू असून क्लॉस्ट्रिडियम प्रजातीतील सुक्ष्मजीव अनॉक्सिजीवी आहेत. जरी या सर्व प्रजातींतील सूक्ष्मजंतू हवेतील नायट्रोजनाचे स्थिरीकरण करीत असले, तरी ॲझोटोबॅक्टर प्रजातींतील सूक्ष्मजंतू जास्त महत्त्वाचे मानले जातात. या सूक्ष्मजंतूंपासून जमिनीला दर हेक्टरी प्रतिवर्षी १७ ते ४५ किग्रॅ. नायट्रोजनाचा पुरवठा होऊ शकतो. [⟶ सूक्ष्मजंतुविज्ञान सूक्ष्मजीवविज्ञान नायट्रोजन]. 

 

ॲक्टिनोमायसीटिज: सूक्ष्मजंतूंच्या खालोखाल शेतजमिनीत या सूक्ष्मजीवांची संख्या आढळून येते. यांतील बहुसंख्य सूक्ष्मजीव शवोपजीवी (मृत वनस्पती व मृत प्राणी यांवर उपजीवीका करणारे) आहेत. काही परोपजीवी (दुसऱ्या सजीवांवर उपजीविका करणारे)असून ते प्राणी व वनस्पतींवर रोग उत्पन्न करतात (उदा., बटाट्यावरील खवड्या रोग). आकार व आकारमान या बाबतींत हे सूक्ष्मजीव सूक्ष्मजंतू व कवक यांच्या दरम्यान येतात. जमिनीच्या खालच्या थरांतही हे सूक्ष्मजीव राहू शकतात तसेच कोरड्या जमिनीत ते ओल्या जमिनीपेक्षा जास्त संख्येने आढळून येतात. यातील उष्णप्रिय सूक्ष्मजीव कुजणाऱ्या खतात आढळून येतात. सूक्ष्मजंतूंच्या तुलनेने या सूक्ष्मजीवांच्या कार्याविषयी विशेष ज्ञान उपलब्ध नाही परंतू कार्बन व नायट्रोजन यांच्या अपघटनास प्रतिकारक अशा सेल्युलोज व लिग्नीन यांसारख्या अनेक संयुगांच्या अपघटनात ते इतर सूक्ष्मजीवांबरोबर भाग घेतात. कार्बनी पदार्थांपासून ह्यूमस तयार होणाऱ्या क्रियेत या सूक्ष्मजीवांना फार महत्त्व आहे. या सूक्ष्मजीवांनी संश्लेषित केलेल्या विशिष्ट पदार्थांमुळे ह्यूमसाचे प्रमाण जास्त असलेल्या ओल्या जमिनीला कुबट वास येतो. अलीकडील काळात ५०० च्या वर प्रतिजैव (अँटिबायॉटिक) पदार्थ या सूक्ष्मजीवांपासून तयार करण्यात आले होते. [⟶ ॲक्टिनोमायसीटेलीझ]. 

 

कवक: कवकांचे अनेक प्रकार शेतजमिनीत आढळून येतात परंतु सूक्ष्मजंतूंच्या तुलनेने कवकांची संख्या एक शतांश एवढीच असते. यांतील काही प्रकार (उदा., भूछत्रे) नुसत्या डोळ्यांनी दिसतात परंतू बहुसंख्य प्रकार अतिसूक्ष्म असून ते कवकांतून अथवा बीजाणूंच्या स्वरूपात जमिनीत आढळून येतात. यांतील बहुसंख्य कवके शवोपजीवी असून कुजणाऱ्या खतात आढळून येतात. परंतू जमिनीत वास्तव्य करणारे कवकांचे अनेक प्रकार सजीव वनस्पतींमध्ये रोग (उदा., मूळकूज, मर वगैरे) उत्पन्न करतात. कार्बनी पदार्थांचे प्रमाण पुष्कळ असलेल्या व अम्लधर्मीय जमिनीत कवकांची संख्या सूक्ष्मजंतूंपेक्षा जास्त असते. सेल्युलोजासह अनेक प्रकारच्या कार्बनी संयुगांच्या अपघटनामध्ये सूक्ष्मजंतूपेक्षा कवके जास्त कार्यक्षम असतात. ज्या तापमानात सूक्ष्मजंतू वाढू शकत नाहीत अशा तापमानात कवकांचे काही प्रकार वाढतात. या कारणामुळे धान्य पिकांचा पेंढा व गवत यांच्या अपघटनात कवकांचा महत्त्वाचा वाटा असतो. पेनिसिलियम, ॲस्परजिलस, स्पोरोट्रिकमफ्युजेरियम या प्रजातींतील कवके सेल्युलोज व हेमिसेल्युलोजाचे अपघटन करतात. लिग्निनाचे अपघटन मुख्यतः कवकांमुळे घडून येते व प्रगत बॅसिडिओमायसिटीज (गदाकवक) वर्गातील कवके याबाबतीस विशेष कार्यक्षम असतात. 


हिरवळीचे खत शेतजमिनीत गाडल्यावर कवकांची संख्या झपाट्याने वाढते. 

 

संकवक (मायकोऱ्हायझा) हा शेतजमिनीतील कवकांचा प्रकार वनस्पतीच्या मुळात शिरून वाढतो व त्यामुळे वनस्पतीच्या मुळाची पोषक द्रव्यांच्या शोषणाची क्षमता वाढते. 

 

कवकांमुळे शेतजमिनीचा पोत सुधारण्यास पुष्कळ मदत होते. कवकतंतूमुळे मातीचे अतिसूक्ष्म कण एकत्र येऊन माती रवाळ बनते. या कामी कार्बनी पदार्थाच्या अपघटनातून उत्पन्न होणाऱ्या पदार्थांचा लुकणासारखा उपयोग होतो. रवाळ जमीन जास्त पाणी शोषून घेते व जमिनीत हवा खेळती राहण्यास मदत होते. 

 

कोशिकावरण नसलेला श्लेष्मकवकाचा प्रकार सूक्ष्मजंतूंवर जगतो. [⟶ कवक]. 

 

शैवल : या अतिसूक्ष्म अथवा मोठ्या आकारमानाच्या वनस्पती असतात. शेतजमिनीत सूक्ष्मजंतूंच्या तुलनेने शैवलांची संख्या पुष्कळ प्रमाणात आढळून येते. शैवले हरितद्रव्ययुक्त असल्यामुळे त्यांच्यापासून जमिनीला कार्बनी पदार्थांचा पुरवठा होतो. जमिनीतील शैवालांचे हरित शैवले, नील-हरित शैवले आणि करंडक वनस्पती (डायाटम) हे तीन प्रकार आहेत. नील-हरित शैवले भातशेतीमध्ये फार महत्त्वाची आहेत, कारण त्यांच्यामध्ये हवेतील नायट्रोजनाचे स्थिरीकरण करण्याची क्षमता असते. भात पिकाला त्यांच्यापासून प्रती हेक्टरी सु. २०–३० किग्रॅ. नायट्रोजनाचा पुरवठा होतो. जमीनीच्या खालच्या थरांतही शैवले आढळून येतात परंतु त्यांची संख्या कमी असते व त्यांत हरितद्रव्य नसते. [⟶ शैवले]. 

 

आदिजीव : हे एककोशिकीय सूक्ष्मप्राणी आकारमानाने सूक्ष्मजंतूंपेक्षा किंचित मोठे परंतु संख्येने बरेच कमी असतात व कार्बनी पदार्थ भरपूर प्रमाणात असलेल्या जमिनीच्या वरच्या ओलसर थरात आढळून येतात. मातीच्या कणाभोवती असलेल्या पाण्याच्या पटलात हे क्रियाशील असतात व कार्बनी पदार्थांचे कण अथवा सूक्ष्मजीवांचे अंतर्ग्रहण करून उपजीविका करतात. शेतजमिनीतील सूक्ष्मजंतूंचा समतोल राखण्याच्या कामी काही प्रमाणात त्यांचा उपयोग होतो. [⟶ प्रोटोझोआ]. 

 

सूत्रकृमी : हे सूक्ष्मप्राणी असून जमिनीतील सूक्ष्मवनस्पती व आदीजीव यांवर जगतात. सूत्रकृमी वनस्पतींच्या मुळांत शिरून गाठी उत्पन्न करतात व त्यामुळे त्यांचा समतोल बिघडून काही विकृती निर्माण होतात (उदा., ऊस, पानमळा इ.) अथवा अन्य तऱ्हेने नुकसान करतात. [⟶ नेमॅटोडा सूत्रकृमिजन्य वनस्पतिरोग]. 

 

सूक्ष्मजीवविषयक शेतजमिनीचे विश्लेषण : हे विश्लेषण जमिनीत निरनिराळ्या सूक्ष्मजीवांचे अस्तित्व व त्यांची संख्या निश्चित करण्यासाठी केले जाते. विश्लेषणाच्या दोन प्रमुख पद्धती आहेत : (अ) सूक्ष्मदर्शकीय पद्धत आणि (आ) संवर्धन (प्रायोगिक रीत्या सूक्ष्मजीव वाढविण्याची) पद्धत. सूक्ष्मदर्शकीय पद्धतीत दोन प्रकार आहेत. पहिल्या प्रकारात ठराविक वजनाची प्रतिनिधिक नमुन्याची माती काचपट्टीच्या ठराविक क्षेत्रावर पसरून काचपट्टीचे अभिरंजन (रंगीत जैव द्रव्याने रंगविण्याची क्रिया) करतात व ती पट्टी सूक्ष्मदर्शकाखाली ठेवून सूक्ष्मजीवांची संख्या विशिष्ट पद्धतीने मोजतात. या प्रकारात मातीचा प्रतिनिधिक नमुना तयार करण्यासाठी निरनिराळ्या ठिकाणी घेतलेले नमुने एकत्र मिसळावे लागतात. त्यामुळे सूक्ष्मजीवांच्या स्थानीकृत विभागणीचे आकलन करता येत नाही. हा दोष टाळण्यासाठी सूक्ष्मदर्शकीय पद्धतीच्या दुसऱ्या प्रकारात निर्जंतुकीकरण केलेली काचपट्टी मातीत विशिष्ट पद्धतीने ठेवून ती एक ते तीन आठवड्यांनंतर काढून अभिरंजन करून सूक्ष्मदर्शकाखाली वरीलप्रमाणे तपासतात. काचपट्टीवरील सूक्ष्मजीव जिवंत राहू शकत नाहीत. त्यामुळे त्यांचे संवर्धन करून त्यांच्याविषयी जास्त माहिती मिळविता येत नाही. 

 

संवर्धन पद्धतीत मातीतील सूक्ष्मजीवांचे संवर्धन करून त्यांची संख्या दोन प्रकारांनी अजमावतात. पहिल्या प्रकाराला ‘बशी (प्लेट) पद्धत’ आणि दुसऱ्या प्रकाराला ‘वैकल्पिक संवर्धन पद्धत’ अशी नावे आहेत. सूक्ष्मजंतू, ॲक्टिनोमायसीटीज व कवक यांच्या संख्येचा अंदाज करण्यासाठी बशी पद्धतीचा वापर करतात. या पद्धतीत शेतजमिनीतील सूक्ष्मजीवांच्या वाढीसाठी पोषक असे संवर्धन माध्यम तयार करून त्यात समुद्रातील शैवलांपासून तयार केलेले द्रव स्थितीतील आगर-आगर मिसळून ते मिश्रण निर्जंतुकीकरण केलेल्या काचेच्या बशीत ओततात व त्यावर दुसरी बशी झाकण म्हणून घालतात. थंड झाल्यावर ते मिश्रण घट्ट होते. या मिश्रणाला आगर माध्यम असे प्रचारातील नाव आहे. प्रतिनिधिक स्वरूपाच्या मातीच्या नमुन्यातील ठराविक वजनाची माती घेऊन तिचे निर्जंतुक केलेल्या पाण्यात निलंबन करून (कण लोंबकळत्या स्थितीत ठेवलेले मिश्रण करून) त्याचे क्रमशः विरलीकरण करतात. विरलीकृत निलंबनाचा प्रतिनिधिक भाग बशीमधील संवर्धन माध्यमावर पसरतात व ती बशी सूक्ष्मजीवांच्या वाढीसाठी इष्टतम तापमानात ठेवतात. सूक्ष्मजीवांची वाढ झाल्यावर मातीतील निरनिराळ्या सूक्ष्मजीवांची संख्या सूक्ष्मदर्शकाच्या साह्याने ठरवितात. विरलीकरणामुळे निरनिराळे सूक्ष्मजीव अलग अलग वाढतात. त्यांना वसाहती असे नाव आहे. निरनिराळ्या वसाहतींचे विलगीकरण करून त्यांचा विशेष अभ्यास करता येतो.

 

वैकल्पिक संवर्धन पद्धतीचा वापर सूक्ष्मजीवांच्या विशिष्ट क्रियावैज्ञानिक गटांनी (उदा., शैवाले, नायट्रीकरण करणारे अथवा विनायट्रीकरण करणारे सूक्ष्मजंतू) संख्या निश्चित करण्यासाठी करतात. या पद्धतीत त्या त्या गटांतील सूक्ष्मजीवांच्या वाढीसाठी पोषक अशा द्रव स्वरूपातील संवर्धन माध्यमात मातीचा विरलीकृत निलंबनाचा प्रातिनिधिक भाग मिसळतात. सूक्ष्मजीवांची वाढ झाल्यावर डोळ्यांनी पाहून अथवा सूक्ष्मदर्शकाच्या साहाय्याने किंवा रासायनिक परिक्षा करून त्यांची संख्या अजमावतात. 

 

निरनिराळ्या सूक्ष्मजीवांची संख्या शोधून काढण्यासाठी सर्वसाधारणपणे बशी पद्धतीचा वापर करतात परंतू कोणत्याही एका संवर्धन माध्यमावर सर्व प्रकारचे सूक्ष्मजीव वाढू शकत नाहीत. ही पद्धत व सूक्ष्मदर्शकीय पद्धत एकमेकींस पूरक आहेत. 


जमिनीतील सूक्ष्मजीव-समूहांतील समतोल : जमिनीमध्ये विविध प्रकारांचे जीवसमूह असतात. जमिनीतील सूक्ष्मजीवांच्या गुणात्मक व परिमाणात्मक प्रमाणावर तापमान, जमिनीतील ओलावा व जमिनीस देण्यात आलेली खते आणि करण्यात आलेली मशागत यांचा परिणाम होत असला, तरी अखेरीस एक प्रकारचा समतोल राखला जातो आणि तो त्या त्या प्रकारच्या जमिनीशी संबंधित असतो. परंतु काही वेळा जैव पदार्थांच्या वापरामुळे सूक्ष्मजंतू. कवक, ॲक्टिनोमायसीटीज व ॲझोटोबॅक्टर यांच्या संख्येत अनुक्रमे दुप्पट, चौपट, पाचपट व दीडपट या प्रमाणांत ४ ते ६ आठवड्यांत पुरती वाढ होते आणि मग पुन्हा ती स्थिर होते आणि समतोल राखला जातो. विविध जीव-समूहांची पोषक द्रव्यांची गरज निरनिराळी असते आणि त्यावरूनच ह्या समतोलाचा अंदाज घेता येतो. सूक्ष्मजीवांची संख्या व प्रकार हे त्यांस लागणाऱ्या उपलब्ध पोषक घटकाच्या प्रमाणाशी निगडीत असतात. सूक्ष्मजीव-समूहांतील व परस्परांतील सहयोगी आणि प्रतिरोधी प्रेरणांमुळे त्यांचा समतोल राखला जातो व तो सहजासहजी बिघडत नाही. 

 

सहयोगी क्रिया : या क्रियेमध्ये एका सूक्ष्मजीव-समूहाकडून अशा प्रकारच्या पदार्थांची निर्मिती होते की, ते दुसऱ्या समूहात अन्न म्हणून उपयोगी पडतात. अशा अनेक घटना जमिनीत घडत असतात. प्रथिनाच्या अपघटनातून जो अमोनिया एका सूक्ष्मजीव-समूहाकडून निर्माण होतो, तो नायट्रेट तयार करणाऱ्या सूक्ष्मजीव-समूहास उपयोगी पडतो. पुष्कळसे सूक्ष्मजीव जीवनसत्त्वांचे संश्लेषण करून ती इतर सूक्ष्मजीवांस उपलब्ध करून देतात. सूक्ष्मजीवांच्या एकमेकांस पूरक अशा घटना जमिनीत सतत घडत असतात. 

 

प्रतिरोधी क्रिया : जमिनीत सूक्ष्मजीवांच्या समतोल राखण्यासाठी ज्याप्रमाणे सहयोगी क्रिया घडत असतात त्याच्या उलट विरोधा क्रियादेखील दिसून येतात. अनेक आदिजीव आपल्या पोषणासाठी सूक्ष्मजंतूंचा उपयोग करतात. विरोधी क्रिया मुख्यत्वे पोषणासाठी लागणारी घटक द्रव्ये मिळविण्याच्या स्पर्धेमुळे घडतात. जमिनीत घडणाऱ्या काही विशिष्ट घटनांमुळे प्रतिजैव पदार्थ निर्माण होतात व ते काही सूक्ष्मजीवांच्या वाढींस प्रतिरोध करतात परंतू ही प्रतिरोधके अल्प प्रमाणात तयार होतात व त्यामुळे बाह्य परिस्थितीत सूक्ष्म बदल होतात आणि त्या त्या परिस्थितीत सूक्ष्मजीवांचा समतोल राखला जातो. 

 

सूक्ष्मजीव संवर्धके : शेतजमिनीत विविध प्रकारचे सूक्ष्मजीव असतात. त्यांपैकी काही हवेतील नायट्रोजनाचा उपयोग करून त्याचे स्थिरीकरण जमिनीत करतात व त्या सुपीक बनवितात. हवेतील वायुरूप नायट्रोजनाचे पिकांना उपयुक्त अशा अन्नांशामध्ये रूपांतर करतात. अशा सूक्ष्मजीवांची वाढ कृत्रिम रीत्या प्रयोगशाळेत करता येते. त्यांचा वापर करून जमिनीत नायट्रोजनाचे स्थिरीकरण योग्य प्रकारे करता येते. रासायनिक खताबरोबर जर ही संवर्धके वापरली, तर उत्पादनात सु. १० ते २०% वाढ झाल्याचे आढळून येते. 

 

अशा सूक्ष्मजीवांचे दोन प्रकार आहेत. पहिल्या प्रकारातील सूक्ष्मजीव हवेतील नायट्रोजन स्वतंत्र रीत्या परिपोषक पद्धतीने स्थिर करतात. ते आपल्या वाढीसाठी व संवर्धननासाठी इतर कोणत्याही वनस्पतीचा आधार घेत नाहीत. या प्रकारामध्ये ॲझोटोबॅक्टर हा महत्त्वाचा सूक्ष्मजीव येतो परंतु ह्यांच्या सुयोग्य वाढीस जमिनीचे pH मूल्य ६ ते ८·२ पर्यंत अनुकूल असावे लागते. अम्ल जमिनीत त्याची वाढ होऊ शकत नाही. अम्ल जमिनीसाठी बायरिंकीया प्रजातीतील सूक्ष्मजीव उपयुक्त असतात व तेथे त्यांची वाढ योग्य प्रकारे होते. हे सूक्ष्मजीव एकदल पिकांसाठी म्हणजे भात, ज्वारी, बाजरी, गहू, नागली इ. पिकांसाठी उपयुक्त असतात. 

 

दुसऱ्या प्रकारात मोडणारे सूक्ष्मजीव द्विदल वर्गातील वनस्पतीच्या बरोबर राहून कार्य करतात म्हणून यांस सहजीवी सूक्ष्मजीवी असे म्हणतात. द्विदल वर्गातील पिकांच्या मुळांवरील गाठींत हे सूक्ष्मजीव असतात आणि त्यांस ऱ्हायझोबियम या नावाने संबोधितात. हे हवेतील नायट्रोजन पिकांच्या मुळांवरील गाठीत स्थिर करतात. त्यामुळे अशा द्विदल पिकांस नायट्रोजन खताची विशेष आवश्यकता भासत नाही. द्विदल वनस्पतींच्या विविध पिकांसाठी एकाच सूक्ष्मजीव संवर्धकाचा उपयोग करता येत नाही, तर त्या त्या पिकासाठी साथ देणारीच संवर्धके वापरणे फायदेशीर ठरते. 

 

एकदल वनस्पतीसाठी ॲझो व द्विदल वनस्पतींसाठी ऱ्हायझो ही सूक्ष्मजीव संवर्धके वापरतात. ज्या पिकांसाठी ही संवर्धके वापरावयाची असतात ती बियाण्यास योग्य रीतीने चोळतात व नंतर सावलीत सुकवून ते बियाणे पेरणीसाठी वापरतात. सूक्ष्मजीव संवर्धके जमिनीत देखील मिसळता येतात. त्यासाठी जरूर तेवढे संवर्धक सु. १० किग्रॅ. मातीत मिसळून ती माती पिकांच्या ओळींमध्ये टाकून मिसळतात. नायट्रोजनाप्रमाणेच फॉस्फेट उपलब्ध करून देणारी सूक्ष्मजीव (फॉस्फेटबॅक्टेरिया) संवर्धक वापरल्याने फॉस्फेटाची उपलब्धता वाढते आणि पिकाकडून फॉस्फेटाचे अधिक शोषण होते. अशा प्रकारच्या फॉस्फेट सूक्ष्मजीव संवर्धकाचा उपयोग रशियात सु. १·४ कोटी हे. क्षेत्रावर होतो. 

 

जमिनीचे निर्जंतुकीकरण : काही विशिष्ट ठिकाणी जमिनी वनस्पतिरहित राखण्यासाठी जमिनीचे निर्जंतुकीकरण आवश्यक असते. विमानतळावरील धावपट्टी, रेल्वे आवार, पाटाची किनारपट्टी, मोटारगाडीतळ इ. जागा वनस्पतीरहित ठेवणे जरूर असते. अशा वेळी हे निर्जंतुकीकरण भूपृष्ठभाग जाळून किंवा काही, औषधांच्या धुरी देऊन साधतात. काही वेळेस तृणनाशके वापरूनदेखील असे निर्जुंकीकरण करता येते परंतू हे निर्जंतुकीकरण जास्त काळ राहू शकत नाही. १९४५ सालाच्या पूर्वी या कामासाठी आर्सेनिक, टाकणखार, मीठ वगैरे रसायने वापरीत असत. 

 

शेतजमिनीतील सजीव प्राणी : जमिनीमध्ये अनेक लहान मोठ्या आकारमानाचे प्राणी आढळून येतात. यांत काही अपृष्ठवंशी (पाठीचा कणा नसलेले), तर काही पृष्ठवंशी प्राण्याचा समावेश होतो. यांतील काही प्राणी पिकास व जमिनीस पोषक असतात, तर काही अपायकारक असतात. जमिनीतील पाण्यात गांडूळ, वाळवी (उधई), सूत्रकृमी, हुमणी, आदिजीव, गोगलगाय, सुरवंट, गोम, सहस्रपाद इत्यादींचा समावेश होतो. आदिजीव व सूत्रकृमी यांची माहिती वर दिली आहेच. 

 

गांडूळे जमिनीतील जैव पदार्थाबरोबर माती खाऊन तिचे रूपांतर करून विष्ठारूपात ती जमिनीच्या पृष्ठभागावर आणून सोडतात. त्यांनी उत्सर्जित केलेली ही माती अधिक कसदार असून ती जमिनीची संरचना सुधारण्यास मदत करते. अशी गांडुळे चांगल्या पोताच्या व जैव घटक जास्त असलेल्या जमिनीत जास्त प्रमाणात दिसतात परंतू ह्या प्राण्याची वाढ अम्ल जमिनीत नीट होत नाही. गांडुळे दर वर्षी दर हेक्टरी सु. ५० टनांपर्यंत माती उत्सर्जित करतात. [⟶ गांडूळ]. 

 

मुंग्या, वाळवी वगैरे प्राणी उष्ण प्रदेशांतील जमिनीत व जमिनीवर वसाहती करतात व जमिनीतील जैव घटकांवर उपजीविका करतात. जमिनीतील त्यांच्या चलनवलनामुळे पोकळ्या निर्माण होतात आणि त्यामुळे जमिनीत हवा खेळण्यास मदत होते. 


हुमणी हा एक उपद्रवी प्राणी असून अळीच्या अवस्थेत असताना जमिनीत तिच्या ओलीप्रमाणे तो खाली-वर येत जातो आणि वनस्पतींची मुळे कुरतुडून टाकतो. त्यामुळे वनस्पती निराधार होऊन विनाश पावतात. महाराष्ट्रात या किडीचा उपद्रव पुष्कळ भागात विस्तृत प्रमाणावर होत आहे [⟶ हुमणी]. 

 

जमिनीत असणाऱ्या असंख्य प्राणिजीवांमुळे व त्यांच्या विष्ठेपासून तसेच मृतावशेषांपासून तीत जैव घटकाची भर पडते आणि तिची संरचना सुधारण्यास मदत होते. 

 

वरील अपृष्ठवंशीय प्राण्यांशिवाय जमिनीत पृष्ठवंशीय प्राणीदेखील असतात. त्यांत प्रामुख्याने उंदीर, घुशी, खारी इत्यादींचा समावेश होतो. हे प्राणी जमिनीत बिळे करून राहतात आणि काही जीवनकाळ जमिनीच्या पृष्ठभागावर कंठतात. जमिनीतील जैव पदार्थ, शेतातील अपशिष्ट माल, कृमी, कीटक यांवर ते उपजीविका करतात. उंदीर, घुशी व खेकडे हे उभ्या पिकांना उपद्रव देतात व त्यांचे नुकसान करतात. 

 

मृदांच्या जैव व रासायनिक गुणधर्मांवर तणनाशके, धूमके व कीटकनाशके यांचा परिणाम : तणनाशके व कीटकनाशके जर शिफारस केलेल्या प्रमाणात व योग्य पद्धतीने वापरल्यास त्यांचा विपरीत परिणाम सूक्ष्मजीवांवर आणि जमिनीच्या इतर गुणधर्मांवर विशेष होत नाही, असे अभ्यासाअंती आढळून आले. तरीदेखील या रासायनिक तणनाशकांमुळे मृदांच्या जैव व रासायनिक गुणधर्मांवर होणारे अवांतर परिणाम अजमावण्याची गरज असते. क्वचित प्रसंगी हे परिणाम पिकास अनुकूल ठरत असतील परंतु कधीकधी मात्र यामुळे पिकांची वाढ तात्पुरती मंद होते. या परिणामाची तीव्रता तणनाशके व कीटकनाशके यांचे वापरण्यात येणारे प्रमाण, जमिनीची प्रकार आणि तिचे तापमान व तीत असणारा ओलावा आदि बाबींवर असते काही धूमके (धुरी देण्याची रसायने) व कवकनाशके यांच्या वापराने उपयुक्त सूक्ष्मजीवांच्या संख्येत घट होत असल्याचे आढळून आले आहे. 

 

जैव गुणधर्मांवर होणारे परिणाम : तणनाशके जर जास्त प्रमाणात वापरली गेली, तर त्याचा प्रतिकूल परिणाम शैवलांवर होतो व ती मरतात. तसेच कीटकनाशकांमुळे उपयुक्त सूक्ष्मजीवांची संख्या काही प्रमाणात कमी होते. बाष्पनशील धूमके वापरली असतादेखील असाच परिणाम उपयुक्त सूक्ष्मजीवांवर, तसेच उपयुक्त सजीवांवर होतो. त्यामुळे सूक्ष्मजीव, बुरशी, गांडुळे व कवके मरतात. परिणामी नायट्रीकरणाचे कार्य काही काळ तरी मंदावते. परंतु लवकरच सूक्ष्मजीवांचा समतोल पुन्हा साधला जातो. याचे प्रमुख कारण म्हणजे कीटकनाशके व तणनाशके वापरल्याने प्रथमतः सूक्ष्मजीवांची संख्या घटते. परंतु त्यातून वाचलेल्या सूक्ष्मजीवांस मृत सूक्ष्मजीवांचे अवशेष अन्न म्हणून उपयोगी पडतात. तसेच कीटनाशकापासून काही रासायनिक घटक मोकळे होऊन त्यांचा उपयोग वाचलेल्या सूक्ष्मजीवांची संख्या कमी झाल्याने त्यांच्यातील जीवनासाठीची स्पर्धा कमी होते आणि वाचलेल्या सूक्ष्मजीवांच्या संख्येत वाढ होते. ज्या सूक्ष्मजीवांची निर्मिती होण्यास अगोदर सुरुवात होते, त्यांच्या वाढीत कमी अडचणी येतात. 

 

रासायनिक गुणधर्मांवरील परिणाम : तणनाशके, कीटकनाशके व धूमके याचा जेव्हा मातीशी संपर्क येतो तेव्हा त्यांच्यामधील रासायनिक घटकांचे अपघटन होते आणि त्यापासून अमोनिया, हायड्रोजन, सल्फाइडे, क्लोराइडे, ब्रोमाइडे आदि द्रव्ये मुक्त होतात आणि त्यामुळे जमिनीच्या रासायनिक गुणधर्मांवर थोडेफार परिणाम होतात. कार्बन हा कार्बन-डायऑक्साइडाच्या स्वरूपात मुक्त होतो. कार्बन आणि नायट्रोजन वनस्पतीच्या संश्लेशण कार्यांत भाग घेतात, तसेच जमिनीतल जैव घटकांच्या संश्लेषण क्रियेत भाग घेतात. रासायनिक तणनाशके, किटकनाशके व धूमके यांचा वरचेवर वापर केल्याने जमिनीतील लवणांचे प्रमाण तात्पुरते वाढते. विशेषतः कॅल्शियम आणि क्लोराइडे यांच्या प्रमाणात वाढ होते. त्याचप्रमाणे मँगॅनीज, तांबे, जस्त आदि सूक्ष्म पीक-पोषक द्रव्यांचे प्रमाणदेखील वाढते. त्यांचे प्रमाण जर जरूरीपेक्षा जास्त झाले, तर त्यामुळे त्यांची अपायकारकता वाढते आणि तिचा पिकावर अनिष्ट परिणाम होतो. कांदा व लिंबू वर्गीय झाडे क्लोराइडे व ब्रोमाइडे यांबाबत फारच संवेदनक्षम असतात. काही धूमकांतील मँगॅनीजामुळे जमिनीतील विद्राव्य मँगॅनिजाचे प्रमाण वाढते व ते कधीकधी अपायकारक ठरते. रासायनिक तणनाशके, कीटकनाशके आणि धूमके यांच्या रासायनिक अपघटनानंतर काही अपायकारक अपशिष्ट भाग राहतात (उदा., आर्सेनिक, पारा, आयोडिन इ.) त्यांचा देखील पिकांवर अनिष्ट परिणाम होण्याची शक्यता असते. 

 

यावरून असे दिसते की, ही रासायनिक द्रव्ये वापरल्यामुळे पुष्कळ वेळा वनस्पतीस अपाय होण्याचा संभव असतो. परंतु ही रसायने वापरल्यानंतर जरूर तो काळ गेल्यानंतर त्यांचे अपघटन अगर बाष्पीभवन होते तेव्हा तेवढा काळ दिल्यास त्यांचे पिकांवर होणारा अनिष्ट परिणाम काही प्रमाणात टाळता येतो. [⟶ कीटकनाशके तण धूम्रकारी पदार्थ]. 

 

शेतजमिनीची विक्रिया : शेतजमिनीचा हा एक महत्त्वाचा रासायनिक गुणधर्म आहे व त्यावरूनच जमिनीची अम्लता व क्षारता (अल्कता) अजमावता येते. जमिनीचे पिकांबाबतचे सर्वसाधारण व्यवहार ह्या विक्रियेशी निगडीत असतात. पिकांस दिलेल्या खतांचा सुलभतेने पुरवठा होणे, तसेच जमिनीचे फूल टिकून राहणे वगैरेंबाबतचे प्रत्यक्ष नाते या विक्रियेशी निगडीत असते. शेतजमिनीची विक्रिया pH मूल्यात मोजतात. हे माप म्हणजे एक प्रकारचा मापक्रमच होय. 

 

जमिनीतील सूक्ष्म मातीचे कण क्रियाशिल असून त्यांचा केंद्रक भाग खनिजाचा असतो व तो कण विद्युत्‌ भाराने परिवेष्टित असतो. याच्या पृष्ठभागावर कॅल्शियम, मॅग्नेशियम, पोटॅशियम, हायड्रोजन आदिऋणायन [विद्रावातून विद्यूत भारित अणू (आयन)] शोषलेले किंवा घट्ट चिकटलेले असतात. या ऋणआयनाच्या व हायड्रोजनाच्या प्रमाणावर जमिनीची विक्रिया अवलंबून असते. या ऋणायनात जसजसे हायड्रोजनाचे प्रमाण वाढेल तसतसे Ph मूल्य १ ते १४ मध्ये केले जाते. जव्हा pH मूल्य ७ पेक्षा कमी असते तेव्हा ते अम्लता दर्शवते. हे मूल्य जितके जास्त तितकी क्षारता अधिक. pH मूल्य ७ हे उदासीनता किंवा अम्ल-क्षारातीतपणा दर्शवते (आ. १७ अ पहा). सर्वसाधारण उपजाऊ जमिनीची विक्रिया pH मूल्य ६ ते ८ दरम्यान असते.


जमिनीच्या विक्रियेवरून त्या कोणत्या परिस्थितीत बनल्या याची पण स्थूल कल्पना येते. सर्वसाधारणपणे जास्त पावसाळी पण उष्ण प्रदेशात अम्ल जमिनी आढळतात.

शेतजमिनीची विशिष्ट विक्रिया असताना काही पिके चांगली येतात. उदा., चहा, कॉफी, बटाटा ही पिके साधारण अम्ल विक्रिया असलेल्या जमिनीत चांगली येतात, तर गहू, कापूस, कांदा, ऊस, बीट आदि पिके क्षार विक्रिया असलेल्या जमिनीत चांगली येतात.

आ. १७ (अ) pH मूल्य प्रमाण मापक्रम (आ) pH मूल्य व पीक-पोषक द्रव्यांची उपलब्धता.जमिनीच्या विक्रियेचा पीक-पोषक द्रव्याच्या उपलब्धतेवर परिणाम होतो. काही पीक-पोषक द्रव्ये विशिष्ट परिस्थितीतच योग्य प्रमाणात उपलब्ध होतात. सर्वसाधारणपणे जमिनीची विक्रिया pH ६ ते ८ च्या दरम्यान असल्यास बहुतेक सर्व पीक-पोषक द्रव्ये पिकास सहज उपलब्ध होतात परंतु जमिनीची विक्रिया अती अम्लीय किंवा अती क्षारीय असल्यास फॉस्फेटाच्या उपलब्धतेवर त्याचा विपरीत लोह, मँगॅनीज, जस्त आदि सूक्ष्म पीक-पोषक द्रव्यांची उपलब्धता जास्त क्षार जमिनीत कमी होते. जमिनीच्या विक्रियेशी पीक-पोषक द्रव्याच्या उपलब्धतेबाबतचे नाते आ. १७ (आ) मध्ये विशद केले आहे.

 

जमिनीच्या विक्रियेचा परिणाम तिच्या फुलापोतावर दिसून योतो, तसेच सूक्ष्मजीवांच्या कार्यावरदेखील दिसतो. अती अम्लीय जमिनीत ॲझोटोबॅक्टर सूक्ष्मजीवांची, तसेच गांडुळांची वाढ होत नाही. अती क्षारीय जमिनीत फूलपोत बिघडते, निचरा नीट होत नाही व त्यामुळे उपयुक्त सूक्ष्मजीवांच्या कार्यात अडथळे उत्पन्न होतात. म्हणून अती अम्लीय जमिनी सुधारण्यासाठी चुनखडीची पूड वापरण्याची शिफारस केली जाते, तसेच अती क्षारीय जमिनी सुधारण्यासाठी जिप्सम, गंधक आदि पदार्थांचा वापर सुचविला जातो. 

 

जमिनीच्या विक्रियेचा पीक जीवनावर प्रत्यक्ष परिणामदेखील दिसून येतात. अम्लीय जमिनीत लोह, तांबे, ॲल्युमिनीयम इ. द्रव्ये अपायकारक प्रमाणात असल्यास पिकास अपाय होतो. तसेच कवकजन्य रोगांचा देखील प्रादुर्भाव होण्याची शक्यता असते. कधीकधी अती अम्लतेमुळे अगर क्षारतेमुळे पिकांची मुळे व त्यांच्यात कोशिका (पेशी) विक्रिया बनतात व उगवलेली रोपे सुकून अथवा जळून जातात. हा पीक जीवनावर होणारा आघात होय. म्हणूनच जमिनीची विक्रिया योग्य मर्यादेत राखणे ही शेतीमधील महत्त्वाची बाब आहे. 

 

शेतजमिनीच्या अम्लतेचे स्वरूप व प्रकार: शेतजमिनीतील अम्लतेच्या स्वरूपाबद्दल निरनिराळ्या कल्पना व दृष्टीकोन मांडले गेले आहेत. एच्. ओ. बकमन व एन्. सी. ब्रॅडी या शास्रज्ञांची अशी धारणा आहे की, अम्ल जमिनीत आयन स्वरूपातील हायड्रोजन दोन निरनिराळ्या गटांत (समूहांत) उपस्थित असतो. आयन स्वरूपांतील एक गट जमिनीतील मृदा विद्रावामध्ये उपस्थित असतो, तर आयन स्वरूपांतील हायड्रोजनाचा दुसरा गट मृद्-खनिजे किंवा जैव अथवा अजैव कलिल कण यांच्या पृष्ठभागावर अधिशोषित (पृष्ठभागावर धरून ठेवलेल्या) स्वरूपात असतो. मातीतील सूक्ष्म व अती सूक्ष्म कण क्रियाशील व ऋण विद्युत् मारित असल्याने त्यांवर धन विद्युत् भारित आयन अधिशोषित होतात. जास्त पाऊस असणाऱ्या प्रदेशांत तयार होणाऱ्या जमिनीत कलिल कणांच्या पृष्ठभागावर हायड्रोजन आयनाचे अधिशोषित स्वरूपातील प्रमाण कमी पावसाचे प्रदेशांत तयार होणाऱ्या जमिनीपेक्षा जास्त असते. अधिशोषित स्वरूपातील हायड्रोजन आयनाच्या प्रमाणाचा जमिनीच्या अम्लतेच्या स्वरूपावर आणि तिच्या भौतिक व रासायनिक गुणधर्मांवर वेगवेगळा परिणाम होतो. 

 

मृदा विद्रावातील हायड्रोजन आयन व कलिल कणाच्या पृष्ठभागावर अधिशोषित स्वरूपात उपस्थित असलेला हायड्रोजन आयन हे एकमेकांशी गतिमान समतोल (एकूण अवस्था कालानुसार बदलणार नाही असा समतोल) साधतात. अधिशोषित हायड्रोजन आयनाचे प्रमाण वाढल्यास त्यातील काही भाग मृदा विद्रावात जाऊन समतोल राखण्याचा प्रयत्न केला जातो. मृदा विद्रावात हायड्रोजन आयनाचे प्रमाण वाढल्यास त्यातील काही भाग अधिशोषित हायड्रोजन आयनाच्या स्वरूपात रूपांतरित होतो. समतोलातील होणाऱ्या या बदलाचा परिणाम मृदा विद्रावातील हायड्रोजन आयन व हायड्रॉक्सिल (OH) आयन यांच्या गुणोत्तरावर होतो. 

 

समजण्याच्या सोईसाठी मृदा विद्रावात उपस्थित असलेल्या हायड्रोजन आयनाच्या प्रमाणाला (संहतीला) क्रियाशील आणि प्रभावित अम्लता असे म्हणतात व तिचे मापन pH मूल्यांद्वारे केले जाते. उलट कलिल कणांच्या पृष्ठभागावरील अधिशोषित हायड्रोजन ऋणायनांच्या प्रमाणाला राखीव अम्लता किंवा वर्चस् अम्लता असे संबोधले जाते. 


अम्लतेच्या स्वरूपाविषयीच्या सिद्धांतात अनेक बदल झालेले आहेत. आर्. के. स्कोफील्ड यांना असे आढळून आले की, मृद्-खनिजात समरूपी गुणधर्मामुळे होणाऱ्या प्रतिष्ठापनेमुळे त्यावर ऋण विद्युत्‌ भार तयार होतो. pH मूल्यात उदासीनतेच्या आसपास होणाऱ्या बदलामुळे या ऋण भारात फारशी तफावत पडत नाही. बदल न होणाऱ्या अशा या ऋण भारास कायम स्वरूपाचा ऋण भार असे संबोधतात. त्यानंतर आर्. कोलमन आदि शास्रज्ञांनी असा सिद्धांत मांडला की, कायम विनिमय होणाऱ्या ठिकाणी प्रोटॉन हे विद्युत् स्थितिक आकर्षणामुळे धरून ठेवले जातात. अम्लता निर्माण करणारा ॲल्युमिनियमासारखा ऋणायनदेखील कायम स्वरूपाच्या ऋण भारामध्ये मोठ्या प्रमाणात आढळतो आणि एक सममूल्य पोटॅशियम क्लोराइडाच्या विद्रावामध्ये विनिमय क्रियेने बाहेर निघून येतो. अशा तऱ्हेच्या अम्लतेला पोटॅशियम क्लोराइड विद्रावामुळे निर्माण होणारी अम्लता असे म्हणतात. टी. एल्. युआन व ए. मेहलिच या शास्रज्ञांच्या मतानुसार वरील अम्लतेला विनिमयक्षम अम्लता असे म्हणतात. 

 

जमिनीची क्षारीयता वाढू लागली म्हणजे ऋण भारात वाढ होते, असे अनेक संशोधकांनी दाखवून दिले आहे. यालाच pH मूल्यावर अवलंबून असणारा ऋण भार असे म्हणतात. pH मूल्यावर अवलंबून असलेल्या ऋण भारात हायड्रोजन ऋणायन हा सहसंयुजी बंधामुळे (प्रत्येक अणूकडून एकेक इलेक्ट्रॉन घेऊन होणाऱ्या इलेक्ट्रॉन जोडीद्वारे तयार होणाऱ्या बंधामुळे) धरून ठेवला जातो, असे पी. एफ्. प्रॅट व एफ्. एल. बेअर या शास्रज्ञांचे मत आहे. यालाच काहीजण pH मूल्यावर अवलंबून असलेली अम्लता असे म्हणतात. 

 

अम्लयुक्त जमीन सुधारण्यासाठी चुनखडीचा वापर करण्याची प्रथा खूप जुनी आहे. रोमन लोकांनी या तंत्राचा यशस्वी रीत्या वापर पहिल्यांदा केला. एच्. डी. भौमिक व आर्. एल्. डोनेहू यांच्या अंदाजाप्रमाणे भारतात सु. ६४ दशलक्ष हे. जमिनीचे pH मूल्य ५·५ च्या खाली आहे व सु. ५८·४ दशलक्ष हे. जमिनीचे pH मूल्य ६·५ या दरम्यान आहे. जमिनीत होणाऱ्या असंख्य जीवरासायनिक विक्रियांना जमिनीचे pH मूल्य विशिष्ट मर्यादेपर्यंत लागते. ही विक्रिया उदासीन मर्यांदेपर्यंत असल्यास उत्तम असते. नैसर्गिक स्वरूपातील अम्लतेत विनिमयक्षम आयनांत हायड्रोजन ऋणायनांचे प्रमाण जास्त असते. चुनखडी वापरण्याचा मुख्य उद्देशच हा असतो की, ही नैसर्गिक स्वरूपातील अम्लता कमी व्हावी व उदासीन मर्यांदेपर्यंत पोहोचावी. अम्लीय जमिनीत चुनखडीच्या वापरामुळे होणारे बहुविध फायदे समजावून घेण्यासाठी मुळात या अम्लतेचे स्वरूपच काय असते व तिचे प्रकार कोणते, हे माहीत असणे आवश्यक ठरते. 

 

अम्लतेचे प्रश्न ज्या ठिकाणी पाऊस फार आहे (वार्षिक पर्जन्यमान १,२५० मिमी.च्या वर) व ज्या खडकापासून जमीन तयार झाली तो मूळ खडकच अम्लयुक्त आहे, त्याच ठिकाणी जाणवतात. जास्त पावसामुळे जमिनीतील विनिमयक्षम अधिशोषित कॅल्शियमाचे निचरा होणाऱ्या पाण्यामधून अपक्षालन (अलग होऊन वा विरघळून निघून जाण्याची क्रिया) होते. कॅल्शियम व मॅग्नेशियम या विनिमयक्षम अधिशोषित ऋणायनांचे जमिनीतील प्रमाण जसजसे कमी होत जाते, तसतसे कलिल कणांवरील हायड्रोजन ऋणायनांचे जमिनीतील प्रमाण वाढत जाते आणि अशा जमिनीचे रूपांतर अम्लयुक्त जमिनीत होते. ही अम्लता पिकांच्या वाढीस अपायकारक समजली जाते. 

 

जमिनीत चुनखडी घातल्यावर तिच्या अम्लतेच्या स्वरूपात होणारे बदल समजण्यासाठी तिच्या pH मूल्यात काय बदल झाला एवढे कळले तरी पुरेसे असते. जमिनीचे मुळातील pH मूल्य व तिची विनिमयक्षम अम्लता यांवरून दर हेक्टरी किती चुनखडी घालावयास पाहिजे हे कळते. 

 

अम्लीय जमिनीत चुनखडी घातल्यावर प्रथम कायम ऋण भार अम्लता उदासीन होतो. व मगच pH मूल्यावर असलेला ऋण भार कमी होतो. एन्. टी. कोलमन यांच्या या मताविरूद्ध मेहलिच या शास्रज्ञांचे मत आहे. त्यांच्या अनुभवाप्रमाणे अम्लता दर्शविणारे दोन्ही मापक्रम (विनिमयक्षम अम्लता व pH मूल्यावर अवलंबून असलेली अम्लता) एकाच वेळी कार्यक्षम बनतात व pH मूल्य ९ पर्यंत चढेपर्यंत जमिनीतील एकूण अम्लता उदासीन झालेली असते. या रासायनिक प्रक्रियेत ॲल्युमिनियम ऋणायनाचे रूपांतर ॲल्युमिनियम बहुवारिकामध्ये (लहान, साध्या रेणूंच्या संयोगाने बनणाऱ्या प्रचंड रेणूच्या संयुगामध्ये) किंवा ॲल्युमिनयम हायड्रॉक्साइडामध्ये झालेले असते. 

एल्. विकलँडर व एच्. येनी या शास्रज्ञांच्या मतानुसार हायड्रोजन ऋणायन व ॲल्युमिनियम ऋणायन या दोन्ही आयनांमुळे जमिनीची अम्लता वाढते. अम्लीय जमिनीत चुनखडी घातल्यावर तिचा या दोन्ही ऋणायनांशी रासायनिक संयोग होऊन या दोन्ही ऋणायनांमुळे निर्माण होणारी अम्लता कमी होते. कळीचा चुना (कॅल्शियम ऑक्साइड) किंवा चुनखडी वापरल्यावर विनिमयक्षम अम्लता किंवा pH मूल्यावर अवलंबून असलेली अम्लता यांवर होणारे परिणाम हे वेगवेगळे असतात. 

 

शेतजमिनीची लवणता : जमिनीची निर्मिती होत असतानाच मूळ खडकामधील खनिज घटकावर रासायनिक विक्रिया होऊन लवणांची उत्पत्ती होते. जमिनीत सर्वसाधारपणे पुढील लवणे आढळतात: (१) सोडियम क्लोराइड, (२) कॅल्शियम क्लोराइड, (३) मॅग्नेशियम क्लोराइड, (४) सोडियम सल्फेट, (५) कॅल्शियम सल्फेट, (६) मॅग्नेशियम सल्फेट, (७) सोडियम कार्बोनेट व बायकार्बोनेट आणि (८) कॅल्शियम बायकार्बोनेट. यांशिवाय अगदी अल्प प्रमाणात सोडियम नायट्रेट, पोटॅशियम नायट्रेट व सल्फेट आदि लवणे दिसून येतात. वरील लवणापैकी क्लोराइड लवणे पाण्यात सहज विरघळणारी असतात. तसेच सोडियम सल्फेट व मॅग्नेशियम सल्फेट पण सहज विरघळणारी असतात. सोडियमाची कार्बोनेट व बायकार्बोनेट लवणे सहज विरघळणारी असतात परंतु कॅल्शियमाची सल्फेट, बायकार्बोनेट आणि कार्बोनेट ही लवणे मात्र अल्प प्रमाणात पाण्यात विरघळणारी असतात. जेव्हा या लवणांचे प्रमाण विशिष्ट मर्यादेपलिकडे जाते तेव्हा जमिनी लवणयुक्त बनतात आणि त्यांची उत्पादनक्षमता घटते. 

 

जमिनी खारवट बनण्याची प्रमुख कारणे म्हणजे माती बनत असताना जी लवणे तयार होतात त्यांचे निचऱ्यावाटे बाहेर पडण्याचे प्रमाण कमी असते. याशिवाय माथ्यावरच्या जमिनीतून पाझराच्या पाण्याबरोबर लवणे येणे व तेथे योग्य निचरा न झाल्याने साठून राहणे. तसेच जमिनीचा निचरा योग्य नसल्यास व पाण्याची पातळी पृष्ठभागापासून सु. १–१·५ मी. खोलीवर असल्यास बाष्पीभवनामुळे लवणे वर येतात व जमिनीच्या पृष्ठभागावर साठतात. स्थानिक जलवायुमान उष्ण व कोरडे असल्यास तेथे खारवट जमिनी अधिक प्रमाणात आढळतात. जमिनीचा उतार व लवणांचे प्रमाण याबाबत काही आडाखे आहेत. उतारावयाच्या चांगल्या निचऱ्याच्या जमिनी व सपाटीवरील अगर सखल भागातील भारी पोताच्या कमी निचऱ्याच्या जमिनी यांच्या संधिप्रदेशांत पाण्याची पातळी वर येते व त्यामुळे अशा भागात लवणांचे प्रमाण वाढते. समुद्रकाठाच्या गोड्या भात खाचरात भरतीच्या वेळी खारे पाणी शिरले, तर त्या जमिनी खारवट बनतात. 

 

लवणांमुळे मातीची विद्युत्‌ संवाहकता वाढते आणि ह्याच तत्त्वावर जमिनीतील लवणांचे प्रमाण अजमावतात. त्यासाठी विद्युत्‌ संवाहकतामापकाचा उपयोग करतात. लवणता अजमावण्याची दुसरी सोपी पद्धत म्हणजे माती व पाणी यांचे प्रमाण १ : २·५ किंवा १ : ५ घेऊन केलेला विद्राव गाळून त्यातील ५० किंवा १०० घ. सेंमी. विद्राव घेऊन त्याचे बाष्पीभवन करून आणि नंतर उष्णता पेटीत १०५से. पर्यंत काही काळ ठेवून नंतर वजन करतात व त्यावरून लवणांचे प्रमाण अजमावतात. 

 

जमिनीत लवणांचे प्रमाण वाढले, तर त्याचे पीक वाढीवर विपरीत परिणाम होतात. मृदा विद्रावाच्या तर्षण दाबामुळे [⟶ तर्षण] वनस्पतींना प्रथमतः पाणी शोषून घेण्यास अडचण पडते. त्यामुळे त्यांची बाष्पोत्सर्गाची क्रिया मंदावते. पिकांची मुळे व कोशिका अकार्यक्षम बनतात आणि कधीकधी तर मुळे जळून निष्क्रिय बनतात. म्हणून विशिष्ट मर्यादेच्या पलीकडे लवणांचे प्रमाण गेल्यास ते पिकाच्या दृष्टीने अपायकारक ठरते परंतु काही पिके मात्र जास्त लवणांच्या जमिनीत देखील तग धरू शकतात. लवणांच्या बाबत वनस्पतीची सहिष्णुता कोष्टक क्र.७ मध्ये दिलेली आहे. 

 

खारवट जमिनीतील लवणांचे प्रमाण कमी करण्यासाठी व त्यांच्या निचऱ्यासाठी चर काढणे जरूरीचे असते. तसेच पृष्ठभागावर जमलेली लवणे खरडून बाहेर काढावी लागतात. निचऱ्यासाठी विहिरी काढून त्यातून पाणी उपसून जमिनीतील पाण्याची पातळी मर्यादित खोलीवर राखता येते. अशा खारवट जमिनीस जास्त पाणी देऊन ते निचऱ्यावाटे बाहेर काढून लवणांचे प्रमाण योग्य मर्यादित राखण्याची जरूरी असते. पाटबंधारे योजनेखाली येणाऱ्या लाभक्षेत्रात जमिनी पुष्कळदा खारवट बनतात आणि त्याचे प्रमुख कारण म्हणजे तेथे सतत वर येणारी पाण्याची पातळी आणि निचऱ्याचा अभाव म्हणून सुसंबद्ध चर योजना आखून जादा पाण्याचा निचरा करणे अगत्याचे ठरते. 

कोष्टक क्र. ७. शेतजमिनीतील लवणांचे प्रमाण व त्यास सहिष्णू असणाऱ्या वनस्पती. 

लवणांचे प्रमाण  सहिष्णू वनस्पती 
जास्त लवण १·५ च्या पुढे  पाणकणीस, तुंगा, लव्हाळा, रुद्रवंती इ. 
अधिक लवण १ ते १·५  खजूर, शिंदी, माड, शेवरी, बीट, धैंचा, पॅरा गवत, बार्ली गवत, डाळिंब, गिनी गवत. 
मध्यम लवण ०·५ ते १  कापूस, गजराज गवत, ऊस, गहू, कांदा, करडई, भात, नारळ. 
साधारण लवण ०·२ ते ०·५  लसूण, ओट, लसूण घास, ज्वारी, मका, टोमॅटो, सालीट, गाजर. 
कमी लवण ०·२ पेक्षा कमी  संत्री मोसंबी, सफरचंद आदि फळझाडे भुईमूग, द्विदल वर्गाची पिके बटाटा, वाटाणा, कोबी वर्गीय भाजीपाल्याची पिके मुळा. 

अशा लाभदायी योजनांचा फायदा दीर्घकाळ टिकविण्यासाठी चर काढणे आवश्यक बाब आहे. 


खारवट जमिनीवर लवणांची तीव्रता पाहून त्याप्रमाणे पिके घ्यावी लागतात. ऊस, कांदा, कापूस, गहू, शेवरी, भात आदि पिके साधारण खारवट जमिनीत घेता येतात. खारवट जमिनी सहसा मोकळ्या ठेवीत नाहीत. त्याऐवजी शेवरी, धैंचा यांसारखी हिरवळीची पिके घेतात.[⟶ जमीन सुधारणा]. 

 

आ. १८. मातीतील क्रियाशील सूक्ष्मकणांची संरचना.आयन-विनिमय : शेतजमिनीतील मातीचे अतिसूक्ष्म कण क्रियाशिल असून ते जरी कलिलरूपी [⟶ कलिल] असले, तरी ते स्फटिकाकृती असतात. म्हणून त्यांना कलिलरूपी स्फटिक असे म्हणतात. क्ष-किरणांच्या साहाय्याने तसेच ⇨ इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकाच्या साहाय्याने या सूक्ष्मकणांच्या रचनेचा अभ्यास केल्यानंतर त्यांचे स्फटिकरूपी दर्शन सिद्ध झाले. या कलिलरूपी स्फटिकाचा सांगाडा म्हणजे सजल सिलिकेचा थर व सजल ॲल्युमिनियमाचा थर ऑक्सिजनाच्या कणांनी एकत्रीत धरलेला असतो. माती तयार होत असताना झीज क्रियेच्या अंती अशी पर्यांयी खनिजे तयार होतात [⟶ मृद्-खनिजे]. 

 

मातीच्या सूक्ष्म क्रियाशील कणांचा केंद्रक भाग ऋण विद्युत्‌ भारित असून त्यावर धन विद्युत्‌ भारित कॅल्शियम, मॅग्नेशियम, सोडियम, पोटॅशियम आदि ऋणायन अधिशोषित असतात (आ. १८). हे मातीचे कण विद्युत्‌ विच्छेद्य (विद्यूत प्रवाहाच्या साहाय्याने घटक अलग करता येणारे) असून एखाद्या लवणाप्रमाणे विनिमयाच्या क्रियेत भाग घेतात. अशा मातीच्या कणांचे विद्युत्‌ विच्छेदन केले, तर कॅल्शियम, मॅग्नेशियम आदि ऋणायन ऋणाग्र भागात जमतील, तर ऋण विद्यूत भारित धनायन धनाग्र भागात जमतील. अशा मातीच्या कणावर जर सोडियम क्लोराइडाचा विद्राव ओतला, तर मातीतील सोडियमाखेरीज इतर ऋणायन बाहेर पडतील व मातीस सोडियम चिकटून बसेल. अशा रीतीने सोडियमयुक्त माती बनेल. 

 

चिकणमाती + सोडियम क्लोराइड = सोडियमयुक्त माती + कॅल्शियम क्लोराइड + मॅग्नेशियम क्लोराइड + पोटॅशियम क्लोराइड इत्यादी. 

 

आ. १९. आयन-विनिमयाची क्रिया या क्रियेस आयन-विनिमयाची क्रिया असे म्हणतात व यामध्ये भाग घेणारे ऋणायन अधिशोषित व विनिमयक्षम असतात. अशा प्रकारच्या क्रियेने आपणास कॅल्शियमयुक्त, पोटॅशियमयुक्त, मॅग्नेशियमयुक्त किंवा अमोनियायुक्त अधिशोषित अशी माती बनविता येईल परंतु त्यासाठी त्या त्या ऋणायनांच्या लवणांचे विद्राव मातीवर ओतले पाहिजेत आणि त्यातून ते झिरपले पाहिजेत म्हणजे झिरप विद्रावाबरोबर इतर ऋणायन बाहेर पडतील आणि विद्रावातील ऋणायन मातीच्या कणास चिकटून बसेल. अधिशोषित ऋणायन शेकडा मिग्रॅ. सममूल्य भार या प्रमाणात दर्शविले किंवा मोजले जातात. असे अधिशोषित ऋणायन नुसत्या शुद्ध पाण्याने बाहेर पडत नाहीत, ही बाब जमिनीची सुपिकता राखण्यासाठी महत्त्वाची आहे. त्यामुळे मातीच्या सूक्ष्म कणास अधिशोषित असलेली पीक-पोषक द्रव्ये सहजासहजी निचऱ्यावाटे बाहेर पडत नाहीत. जमिनीतील कॅल्शियम, मॅग्नेशियम, सोडियम, पोटॅशियम, अमोनियम हे प्रमुख ऋणायन अधिशोषित स्वरूपात आढळतात. यांशिवाय लोह, मँगॅनीज, हायड्रोजन, जस्त, तांबे इत्यादींचे ऋणायनदेखील सूक्ष्म प्रमाणात आढळतात. उष्ण कटिबंधातील साधारण कमी पावसाळी भागात ज्या काळ्या जमिनी आढळतात, त्यांत अधिशोषित कॅल्शियमाचे प्रमाण अधिक असते परंतू उष्ण कटिबंधातील जास्त पावसाळी भागातील जमिनीत मात्र अशा कॅल्शियमाचे प्रमाण कमी असते, तेथे काही प्रमाणात अधिशोषित हायड्रोजन असतो आणि त्यामुळे जमिनीचे pH मूल्य अम्लतेकडे झुकलेले असते. जमिनीची ऋणायन-विनिमयक्षमता तीत असणाऱ्या विविध खनिजांच्या प्रकारावर व प्रमाणावर अवलंबून असते. शुद्ध मृद्-खनिजामध्ये हे प्रमाण सु.१० ते २०० मिग्रॅ. सममूल्य भार प्रती १०० ग्रॅ. असते परंतु सर्वसाधारण मातीमध्ये मात्र हे प्रमाण ५ ते ५० मिग्रॅ. सममूल्य भार प्रती १०० ग्रॅ. असते. 


 

आ. २०. वनस्पतीच्या मुळाद्वारे होणारे पोषक द्रव्याचें शोषण : (अ) जमिनीतील कण व वनस्पतीचे मूळ: (१) जमिनीतील हवा, (२) वनस्पतीचे मूळ, (३) जमिनीतील छिद्रे, (४) मृदा कण, (५) जमिनीतील पाणी (अ,) एक मृदा कण मोठा करून दाखविलेला आहे (आ) मृदा विद्रावातून पोषक द्रव्ये शोषण्याची क्रिया: (१) वनस्पतीच्या मूळातील कोशिका, (२) मूळाचा केस, (३) मृदा विद्राव, (४) ह्यूमस, (५) चुनखडीचा तुकडा (CaCO3), (६) चिकण माती. जमिनीचे भौतिक व रासायनिक गुणधर्म तीत असणाऱ्या अधिशोषित ऋणायनांच्या प्रमाणावर अवलंबून असतात. सर्वसाधारण उपजाऊ काळ्या जमिनीत अधिशोषित ऋणायनांमध्ये कॅल्शियमाचे प्रमाण ८० टक्क्यांच्या वर असते. अशा जमिनी फुलापोताने चांगल्या असतात. त्यांतून निचरादेखील चांगला होतो. अशा जमिनीचे pH मूल्य सर्वसाधारपणे ७ ते ८·२ पर्यंत असते. क्षारीय अगर चोपण जमिनीत अधिशोषित सोडियमाचे प्रमाण वाढते व ते जेव्हा एकूण ऋणायन-विनिमयक्षमतेच्या १०–१५ टक्क्यांपेक्षा जास्त होतो तेव्हा अनेक समस्या निर्माण होतात आणि त्यांची उत्पादनक्षमता घटते. 

 

समरूपी गुणधर्मांमुळे होणारे प्रतिष्ठान : अतिसूक्ष्म कणांच्या कलिलरूपी स्फटिकाच्या सांगाड्यात सजल सिलिकेच्या चतुष्फलक थरातील सिलकॉन अथवा सजल ॲल्युमिनियमामधील अस्फटिकीय ॲल्युमिनियम, आयनाच्या सारख्या आकारमानामुळे अनुक्रमे ॲल्युमिनियम अथवा मॅग्नेशियम वा लोहाने प्रतिष्ठापित होऊ शकते. या प्रतिष्ठापनेमुळे अतिसूक्ष्म कणाच्या धनायन-विनिमय क्षमतेत वाढ होते व त्याचा फायदा वनस्पतींना अन्नद्रव्यांचा पुरवठा वाढवण्यात होतो. 

 

धनायन-विनिमय : जमिनीमध्ये ज्याप्रमाणे ऋणायन-विनिमयाची क्रिया मोठ्या प्रमाणावर होत असते, त्याप्रमाणे धनायन-विनिमयाची क्रिया होत नाही. ती काही विशिष्ट परिस्थितीत अल्प प्रमाणात होते. धनायन-विनिमय विशेषतः अम्ल विक्रियेच्या जमिनीत आढळते (pH मूल्य ५ पेक्षा कमी). याखेरीज ही क्रिया जमिनीचे pH मूल्य, तसेच निक्षालक विद्रावाची आयनीकरणक्षमता आणि ऋण मृद्-खनिजाचा प्रकार व सूक्ष्म क्रियाशील कणांचा आकार या बाबींवर अवलंबून असते. ही धनायन-विनिमयक्षमता pH मूल्य ७ असताना शून्याच्या जवळपास असते परंतू ॲलोफेन गटाच्या मृद्-खनिजांनी युक्त असलेल्या जमिनीत pH मूल्य ४ असताना ती ५०मिग्रॅ. सममूल्य भार प्रती १०० ग्रॅ.पर्यंत असू शकते.

 

फॉस्फेट, बोरेट, मॉलिब्डेट आदि धनायन मातीच्या क्रियाशील सूक्ष्म कणांवर अधिशोषित असू शकतात परंतु जमिनीची एकंदरीत धनायन विनिमय क्षमता फार कमी असते. याशिवाय नायट्रेट, क्लोराइड, सल्फेट आदि धनायन मात्र मातीच्या सूक्ष्मकणावर अधिशोषित नसतात आणि म्हणून ते निचऱ्यावाटे सहज बाहेर पडू शकतात. पिकांची मुळे त्यास लागणारी काही पीक-पोषक द्रव्ये ह्या आयनविनिमयाच्या क्रियेने शोषून घेतात. [⟶ आयन-विनिमय]. 

 

शेतजमीन व पीक-पोषक द्रव्ये : पिकांच्या सुयोग्य वाढीसाठी व पुनर्निर्मितीसाठी सु.१६ पोषक द्रव्यांची कमीअधीक प्रमाणात गरज असते. त्यांपैकी कार्बन डायऑक्साइड, हायड्रोजन व ऑक्सिजन ही द्रव्ये हवा व पाणी यांतून मिळतात. उरलेली सर्व पोषक द्रव्ये जमिनीतून घेतली जातात. त्यांपैकी नायट्रोजन, फॉस्फरस आणि पोटॅशियम ही प्रमुख द्रव्ये अधिक प्रमाणात शोषली जातात. यांशिवाय कॅल्शियम, मॅग्नेशियम, गंधक आदि द्रव्ये अल्प प्रमाणात घेतली जातात परंतु याखेरीज काही द्रव्ये अत्यल्प किंवा सूक्ष्म प्रमाणात आवश्यक असतात, त्यांस सूक्ष्म पीक-पोषक द्रव्ये म्हणतात. लोह, जस्त, तांबे, मँगॅनीज, बोरॉन, कोबाल्ट, मॉलिब्डेनम ही प्रमुख सूक्ष्म पीक-पोषक द्रव्ये होत.

 

साधारणतः  पाण्यात विरघळणारी रासायनिक द्रव्ये वनस्पती सहजपणे शोषून घेतात. याशिवाय मातीच्या कणावर अधिशोषित असलेली पीक-पोषक द्रव्ये वनस्पतीस उपलब्ध होतात. हवेतून व जमिनीतून शोषून घेतलेल्या मूलद्रव्यांची रासायनिक संयुगे वनस्पती तयार करू शकतात व त्यांतूनच वनस्पतींची ऊतके (समान रचना व कार्य असलेल्या कोशिकांचे समूह) तयार होतात. वनस्पतीची मुळे जमिनीतून मूलद्रव्ये कशा प्रकारे शोषून घेतात, हे आ. २० वरून स्पष्ट होईल. ही क्रियादेखील एक प्रकारे आयन –विनिमयाची क्रिया होय. वनस्पतीच्या मुळांतून हायड्रोजन आयन बाहेर टाकला जातो आणि त्याचे शोषण मातीचे सूक्ष्म क्रियाशील कण करतात व त्याऐवजी कॅल्शियम, मॅग्नेशियम यांसारखे ऋणायन वनस्पतीच्या मुळांतून शोषले जातात. सर्वसाधारणपणे प्रमुख पीक–पोषक द्रव्यांचे शोषण त्यांच्या ऋणायनांतर्फे होते परंतु फॉस्फरस हा फॉस्फेटाच्या स्वरूपात, नायट्रोजन हा नायट्रेटाच्या स्वरूपात व गंधक हे सल्फेटाच्या स्वरूपात धनायन म्हणूनच घेतले जातात.


वनस्पतींना आवश्यक असणाऱ्या पीकपोषक द्रव्यांचे प्रमाण आणि त्यांची सुलभ उपलब्धता ह्यांवरच जमिनीची उत्पादनक्षमता अवलंबून असते. यांपैकी एखाद्या पीक–पोषक घटकाच्या अभावाचा वनस्पतीच्या उत्पादनावर अनिष्ट परिणाम होतो. कधीकधी तर त्यात काही क्रियावैज्ञानिक बिघाड निर्माण होऊन त्याचा उत्पादनावर विपरीत परिणाम होतो. काही महत्त्वाची पिके आपल्या सर्वसाधारण पोषणासाठी जमिनीतून नायट्रोजन, फॉस्फरस आणि पोटॅशियम पुष्कळ प्रमाणात काढून घेतात म्हणून जमिनीची उत्पादनक्षमता टिकविण्यासाठी खतांचा सतत वापर करणे आवश्यक ठरते [⟶ खते]. त्यासाठी अधूनमधून मृदा परीक्षण करून जमिनीतील पीक–पोषक द्रव्यांचा साठा अजमावणे व त्यानुसार खतांचा वापर करणे उपयुक्त ठरते.

नायट्रोजन : वनस्पतीच्या निकोप वाढीसाठी नायट्रोजनाची फार आवश्यकता असते म्हणून त्याची गणना प्रमुख पीक–पोषक घटकांत केली जाते. हवेमध्ये सु. ७५ टक्के नायट्रोजन वायू असतो परंतु तरीही पिके मात्र नायट्रोजनासाठी भुकेलेली असतात. याचे मुख्य कारण म्हणजे हवेतील नायट्रोजन वायू आपल्या पोषणासाठी घेण्यास पिके असमर्थ असतात. तेव्हा नायट्रोजन या मूलद्रव्याच्या स्वरूपात उपयुक्त असा बदल होऊन तो दुसऱ्या मूलद्रव्यांशी संयोग पावतो तेव्हाच पिके त्याचे शोषण करू शकतात. जमिनीमध्ये कार्बनी घटकांत प्रथिने अगर तत्सम पदार्थांतून नायट्रोजन आढळतो किंबहुना जमिनीतील जैव पदार्थांचा साठा हाच नायट्रोजनाचे भांडार होय परंतु त्याचा उपयोग पिकांना होण्यासाठी त्याचे अपघटन होऊन तो उपलब्ध अकार्बनी स्वरूपात आला पाहिजे. हे कार्य जमिनीत असणाऱ्या विशिष्ट सूक्ष्मजंतूंकडून क्रमाक्रमाने होते. सर्वप्रथम कार्बनी नायट्रोजनाचे रूपांतर विशिष्ट सूक्ष्मजंतूंद्वारे अमोनियात होते. त्यानंतर नायट्रोसोमोनॅस ह्या सूक्ष्मजंतूकडून अमोनियाचे रूपांतर नायट्राइटामध्ये होते. त्यानंतर नायट्रोबॅक्टर ह्या सूक्ष्मजंतूंच्या कार्यामुळे नायट्रोइटाचे रूपांतर नायट्रेटामध्ये होते व ते पिकास सहज उपलब्ध होते. म्हणून शेतात पिके वाढत असताना त्या शेताची निगा अशी राखली पाहिजे की, त्यायोगे नायट्रीकरणाच्या क्रियेस चालना मिळेल. जमिनीमध्ये असंख्य सूक्ष्मजीव कार्यरत असतात. त्यांपैकी काही कार्बनी नायट्रोजनाचे रूपांतर अकार्बनी स्वरूपात करतात, काही कार्बनी पदार्थाचे अपघटन करतात, तर काही हवेतील नायट्रोजन घेऊन तो जमिनीत स्थिर करतात आणि ही क्रिया सतत चालू असते. त्यास नायट्रोजन चक्र म्हणून संबोधिले जाते [⟶ नायट्रोजन].

आ. २१ नायट्रोजनाची जमिनीमध्ये होणारी स्थित्यंतरेनायट्रोजनाचा  व्यय कसा होतो : पिकास दिलेल्या नायट्रोजन खतापैकी फक्त ६० ते ७० टक्के नायट्रोजनाचे वनस्पतीकडून शोषण होते आणि उरलेल्या ३० ते ४० टक्के नायट्रोजनाचा व्यय अनेक मार्गांनी होतो. उदा., निचऱ्याद्वारे नायट्रोजनाचा होणारा व्यय, नायट्रेटाच्या अपघटनामुळे वायुरूपात होणारा व्यय, अमोनियाचा वायुरूपात होणारा व्यय, तसेच जमिनीच्या धुपीमुळे होणारा व्यय इत्यादी.

जमिनीतून नायट्रोजनाची विविध रूपांत होणाऱ्या व्ययाची क्रिया ही जमिनीचे pHमूल्य, तापमान, पाण्याचे प्रमाण, खत देण्याची पद्धत. जमिनीतील क्रियाशील सूक्ष्म कणांचे प्रमाण इ. बाबींवर अवलंबून असते. चोपण जमिनीवर नायट्रोजनयुक्त खते पृष्ठभागावर टाकली असता जमिनीची क्षारता व कॅल्शियम यांमुळे नायट्रोजनाचा व्यय होतो. म्हणून अशा वेळी खते ४–५ सेंमी. खोलीवर द्यावी लागतात. क्षारीय जमिनीस नायट्रेटयुक्त खते देतात. दीर्घ मुदतीच्या पिकास यूरिया खत देते वेळी त्यास निंबोळी पेंड किंवा करंजी पेंड चोळून दिली असता ते दीर्घकाळापर्यत उपलब्ध राहते. खाचरी भात पिकास अमोनियायुक्त खते अधिक फायदेशीर ठरतात.

फॉस्फरस : पिकांच्या जोमदार वाढीस नायट्रोजनाच्या खालोखाल फॉस्फेटाची अत्यंत जरूरी असते. वनस्पती जीवनात हे द्रव्य अनेक महत्त्वाच्या कार्यात भाग घेते. फॉस्फेटामुळे पिकाच्या मुळांची वाढ चांगली होते व पिकास परिपक्वता लवकर येते म्हणून फॉस्फेट हे पिकांची प्रत सुधारणारे महत्त्वाचे पीक-पोषक द्रव्य आहे. पिकांमधील संश्लेषण क्रियेत, तसेच प्रभेदनाच्या (कार्य विभाजनाच्या विकासामुळे ऊतकांच्या संरचनेत फेरबदल होण्याच्या) क्रियेत व पुनर्निर्मितीच्या क्रियेत फॉस्फेटाचे मोठे स्थान आहे. जमिनीत फॉस्फेट खनिज स्वरूपात तसेच कार्बनी घटकांत असते. त्याचप्रमाणे लोह व ॲल्युमिनियम यांच्याशी निगडित असलेले फॉस्फेट पण आढळते. त्याशिवाय काही फॉस्फेटी सूक्ष्मजंतूदेखील जमिनीत फॉस्फेटाचे प्रमाण वाढविण्यास मदत करतात.

फॉस्फेटाच्या उपलब्धतेच्या दृष्टीने जमिनीत फॉस्फेट कोणत्या स्वरूपात आहे, हे माहीत असणे जरूरीचे आहे. कॅल्शियमाशी निगडित असलेले मोनो व डाय फॉस्फेट काही प्रमाणात सहज उपलब्ध होते परंतु खनिज फॉस्फेट मात्र पिकास सहज मिळू शकत नाही. जास्त जुनखडी असलेल्या जमिनीत फॉस्फेटाचा संयोग मुक्त चुन्याशी होऊन त्याचे रूपांतर खनिज फॉस्फेटामध्ये होऊन त्याचे स्थिरीकरण होते व ते पिकास सहजपणे मिळू शकत नाही. तांबड्या अम्ल जमिनीत किंवा जांभ्याच्या जमिनीत विद्राव्य फॉस्फेटाचा लोह अथवा ॲल्युमिनियम यांच्याशी रासायनिक संयोग होऊन आयर्न–ॲल्युमिनियम फॉस्फेट तयार होते व त्यांचा उपयोग पिकास होऊ शकत नाही. अशा रीतीने जास्त अम्ल जमिनीत आणि जास्त चुनखडीच्या जमिनीत फॉस्फेटाचे स्थिरीकरण होते व ते पिकास उपयोगी पडत नाही. सर्वसाधारणपणे ही स्थिरीकरण मर्यादा दर दशलक्ष भागांमध्ये ४०० ते ८०० भागांपर्यत असू शकते. जमिनीचे pH मूल्य जेव्हा ६ ते ८ च्या दरम्यान असते तेव्हा फॉस्फेटाची उपलब्धता चांगली असते. जैव घटकातील फॉस्फेट मात्र पिकांस सहज मिळू शकते. एकंदरीत फॉस्फेटाची उपलब्धता आणि फॉस्फेट खतास मिळणारा प्रतिसाद ही एक मोठी गुंतागुंतीची समस्या असून तीमध्ये खालील बाबींचा समावेश होतो : (१) जमिनीत असणारा फॉस्फेटाचा साठा, (२) जमिनीतील मुक्त चुन्याचे प्रमाण, (३) जमिनीचे मूल्य pHमूल्य आणि (४) फॉस्फेट खताचा प्रकार, ते देण्याची वेळ व पद्धत. या सर्व बाबींचा अभ्यास करून फॉस्फेट खताबाबत खालील शिफारसी उपयुक्त ठरल्या आहेत : (१) उपलब्ध फॉस्फेटाचा कमी साठा असलेल्या जमिनीत फॉस्फेट खतास चांगला प्रतिसाद मिळतो. (२) जास्त चुन्याच्या जमिनीत फॉस्फेटयुक्त खते कंपोस्ट शेण खतात मिसळून योग्य खोलीवर एका ओळीत दिली असता त्याचा परिणाम चांगला दिसतो. (३) अम्ल जमिनीस अगोदर चुन्याची भुकटी देऊन तिचे pHमूल्य ६ पर्यत वाढवून नंतर फॉस्फेट खते दिल्यास ती उपयुक्त ठरतात किंवा अम्ल जमिनीस सुपरफॉस्फेट खत न देता क्षारकीय धातुमळी (पोलाद निर्मितीत निर्माण होणारी फॉस्फरसयुक्त मळी), हाडाची भुकटी अगर खनिज फॉस्फेट दिल्यास ते अधिक उपयुक्त ठरते.

पिकांची फॉस्फेटाबाबतची अतृप्तता दूर करण्यासाठी फॉस्फेट खताचा वापर करणे जरूरीचे असते परंतु हा वापर योग्य रीतीने होण्यासाठी जमीन व फॉस्फेट खते यांचे अन्योन्य संबंध समजावून घेणे आवश्यक आहे.


पोटॅश :पिकांच्या जोमदार वाढीस नायट्रोजन व फॉस्फेट यांच्याबरोबर पोटॅशाची देखील आवश्यकता असते कारण ही सर्व पोषक द्रव्ये पिके अधिक प्रमाणात शोषून घेतात आणि ती खतातून पुरवावी लागतात. वनस्पतीमध्ये जे अनेक जैव घटक तयार होतात त्यांमध्ये पोटॅश मात्र सापडत नाही परंतु वनस्पतीच्या असंख्य जीवन कार्यात पोटॅश मदत करते. पोटॅशामुळे पिष्टमय पदार्थाचे साखरेत रूपांतर होते, तसेच नायट्रोजनाचे प्रथिनामध्ये रूपांतर करण्यास आणि ती प्रथिने वनस्पतीच्या सालीकडून अंतर्भागात नेण्यास मदत होते. त्यामुळे वनस्पतींची साल मजबूत बनते आणि त्यांची रोगप्रतिकारक शक्ती वाढते. या पोषक द्रव्यामुळेच वनस्पती नेहमी तजेलदार राहतात. पोटॅशदेखील एक पीक प्रत सुधारणारे पोषक द्रव्य आहे.

जमिनीत विविध प्रकारची पोटॅश खनिजे असतात आणि पिके आपली गरज त्यांतून भागविण्याच्या प्रयत्न करतात परंतु विनिमयाच्या क्रियेत भाग घेणारे पोटॅश पिकास सहज उपलब्ध होते, तसेच विद्राव्य पोटॅशदेखील पिकास उपयुक्त असते.

फॉस्फेटाप्रमाणे पोटॅशाचे देखील स्थिरीकरण विशिष्ट परिस्थितीत होते. एका दृष्टीने ही बाब उपयुक्त म्हणावी लागेल. कारण पोटॅशाची लवणे विद्राव्य असल्याने पाण्याबरोबर ती निचरून जाण्याची शक्यता असते परंतु आयन-विनिमयाच्या क्रियेमुळे पोटॅश आयन हा मातीच्या सूक्ष्म क्रियाशील कणास चिकटून राहतो. काही वेळा पोटॅश आय़न हा माँटमोरिलोनाइटासारख्या पर्यायी खनिज स्फटिकाच्या पोकळीत जातो आणि त्याचे स्थिरीकरण होते. जमिनी जास्त ओलसर राहिल्या, तर पोटॅशाचे स्थिरीकरण अधिक होत असल्याचे आढळते कारण तेथे माँटमोरीलोनाइट हे पर्यायी खनिज अधिक प्रमाणात असते. जास्त पावसाळी भागातील अम्ल जमिनीत, तसेच हलक्या पोताच्या जमिनीत उपलब्ध पाटॅशाचे प्रमाण कमी असते. महाराष्ट्रातील काळ्या जमिनी बेसाल्टपासून साधारण उष्ण व कमी पावसाळी जलवायुमानात बनलेल्या आहेत. साहजिकच त्यात पोटॅशयुक्त खनिजांचे प्रमाण मूलतःच बरे आहे. त्यामुळे तेथे या पीक–पोषक द्रव्याची उणीव सहसा भासत नाही परंतु जेथे जेथे ह्या पीक–पोषक द्रव्याची उणीव आढळून येते. तेथे पोटॅशयुक्त खताचा वापर करणे आवश्यक ठरते, तसेच भरखते व पिकांचे शेषभाग जमिनीत मिसळून जमिनीत पोटॅशाचा साठा योग्य प्रमाणात राखण्याचा प्रयत्न करावा लागतो.

कॅल्शियम : कॅल्शियम हेदेखील महत्त्वाचे पीक–पोषक द्रव्य असून पिके ते अधिक प्रमाणात शोषून घेतात. अम्ल जमिनीत त्याचे महत्त्व प्रकर्षाने जाणवते. अम्ल जमिनीस चुना दिला असता त्याची कमतरता दूर होतेच परंतु त्यामुळे अशा जमिनीतील लोह, मँगॅनीज-ॲल्युमिनियम आदि घटकांचा अपायकारकपणा कमी होतो. तसेच कॅल्शियमाचा वापर केल्याने अशा जमिनीचे pH मूल्य वाढते आणि त्यामुळे फॉस्फेटाची उपलब्धताही वाढते. चोपण जमिनीत अधिशोषित सोडियमाचे प्रमाण वाढते आणि त्यामुळे अधिशोषित कॅल्शियमाचे प्रमाण कमी होऊन जमिनीचे फूलपोत बिघडते.

पिकांच्या मुळांच्या योग्य कार्यासाठी व विभज्येच्या (वृद्धी होत असलेल्या भागात आढळणाऱ्या व सतत विभाजन होणाऱ्या अप्रभेदित कोशिकांच्या समूहाच्या) वाढीस कॅल्शियमाची आवश्कता असते. वनस्पतीच्या कोशिकांच्या भित्तीमध्ये कॅल्शियम पेक्टेट आढळते. या घटकाच्या अतृप्तेचे प्रमुख लक्षण म्हणजे पिकांच्या मुळांची वाढ खुंटणे आणि पानावर पिवळसर रंगछटा येणे हे होय. जमिनीतून कॅल्शियमचा व्यय तीन प्रकारे होतो. पिकाच्या शोषणामुळे हेक्टरी सु. ५० ते ३०० किग्रॅ. कॅल्शियमाचा व्यय होतो आणि त्याचा कमीअधिकपणा पिकांच्या प्रकारावर अवलंबून असतो. निचऱ्यावाटे व विविध अम्ल विक्रिया असणाऱ्या खताच्या वापरामुळे, तसेच जमिनीच्या धुपीमुळे देखील कॅल्शियमाचा व्यय मोठ्या प्रमाणात होतो. याशिवाय उपलब्ध स्वरूपात असलेल्या कॅल्शियमाचे अनुपलब्ध घटकांत रूपांतर झाल्याने देखील कॅल्शियमाचा एक प्रकारे व्यय होतो. अधिशोषित कॅल्शियमाचे चुनखडाच्या स्वरूपात बाहेर पडणे, हे या प्रकारचे उदाहरण आहे. अधिशोषित कॅल्शियम व अधिशोषित सोडियम यांचे गुणोत्तर दहाच्या वर असेल आणि अधिशोषित कॅल्शियम व अधिशोषित मॅग्नेशियम यांचे गुणोत्तर तीनच्या वर असेल, तर जमिनीचे फूलपोत चांगले असते आणि बहुतेक सर्व पिकांस उपयुक्त ठरते. म्हणून जमिनीत अधिशोषित कॅल्शियमाचे योग्य प्रमाण राखण्याचे प्रयत्न करावे लागतात.

मॅग्नेशियम : हे एक महत्त्वाचे पीक–पोषक द्रव्य आहे. वनस्पतींतील हरितद्रव्याचा तो एक महत्त्वाचा घटक आहे. तसेच ते फॉस्फेटाच्या चलनवलनक्षमतेस मदत करते. तेलबियांमध्ये ते आढळते. गंधकाच्या बरोबर कार्य करून ते विविध पिकांतील तेलांमध्ये लक्षणीय वाढ घडवून आणते. मॅग्नेशियमामुळे फॉस्फरसाच्या चयापचय क्रियेस (शरीरात सतत होणाऱ्या भौतिक आणि रासायनिक घडामोडींस) चालना मिळते. तसेच वनस्पतीमधील एंझाइमांच्या (जीवरासायनिक विक्रिया घडवून आणण्यास मदत करणाऱ्या प्रथिनांच्या) कार्यास मदत होते. मॅग्नेशियम हे मोठे गतिशील पीक-पोषक द्रव्य असून त्याची उणीव जुन्या पानाकडून नवीन पानाकडे वाढत जाते व त्यामुळे पानाच्या शिरांमधील भागात हरिताभाव (हिरवेपणाचा अभाव) निर्माण होतो. पिकांकडून या घटकाचे शोषण विविध प्रमाणांत होते. सर्वसाधारणपणे विविध पिकांकडून हे शोषण हेक्टरी १५ ते १०० किग्रॅ. पर्यत होते. साखरेचा बीट आणि झेंडू ही पिके मॅग्नेशियमाचे शोषण अधिक करतात, तर गव्हाच्या पिकाकडून हे शोषण सु. १५ किग्रॅ.पर्यत होते.

महाराष्ट्रातील उष्ण व कमी पावसाळी भागातील काळ्या जमिनीत मॅग्नेशियमाचे प्रमाण बरे असते परंतु जास्त पावसाळी भागातील जांभ्या जमिनीत मात्र हे प्रमाण कमी आढळते. म्हणून तेथे डोलोमाइटाचा वापर करण्याचे सुचविले जाते. कॅल्शियमाप्रमाणेच मॅग्नेशियमाचा व्यय जमिनीतून विविध मार्गानी होतो. पिकाकडून शोषण केल्याने, पाझरावाटे बाहेर पडल्याने, तसेच स्थिरीकरणामुळे हा व्यय होत असतो परंतु महाराष्टातील जमिनीत मॅग्नेशियमचे प्रमाण बरे असल्याने त्याची उणीव विशेष भासत नाही. तसेच भरखतात आणि मॅग्नेशियम सिलिकेट अगर डोलोमाइट खतांच्या वापरामुळे ही उणीव पुष्कळ प्रमाणात भरून निघते.


गंधक : हेदेखील एक महत्त्वाचे पीक–पोषक द्रव्य आहे. नायट्रोजन व फॉस्फेट यांप्रमाणेच त्याची आवश्यकता वनस्पतीमध्ये प्रथिने बनविण्यासाठी लागते. तसेच वनस्पतीच्या चयापचय क्रियेत आणि एंझाइमांच्या कार्यात त्याची जरूरी असते. हरितद्रव्य निर्मितीमध्ये देखील त्यास महत्त्वाचे स्थान आहे. वनस्पतीमध्ये महत्त्वाच्या जैव पदार्थाच्या निर्मितीत गंधकाचा भाग असतो आणि त्यामुळे थायोयूरिया, थायामीन, बायोटीन, वनस्पती वृद्धिनियंत्रके आदि संयुगे तयार होतात.

गंधकाच्या अभावामुळे वनस्पतीच्या कोशिकांत नायट्रेट, अमाइडे यांचा संचय होतो व प्रथिने बनण्याची क्रिया मंदावते, गंधकाच्या उणिवेची लक्षणे साधारणपणे नायट्रोजनासारखीच दिसतात. वनस्पतीची वाढ खुंटते आणि त्या रंगहीन दिसू लागतात.

भूकवचातील खनिजांत गंधक आढळते आणि त्याच्या झीज क्रियेमुळे ते सल्फाइड, सल्फेट आदि स्वरूपांत बाहेर पडते तसेच कार्बनी पदार्थातदेखील गंधक असते. जास्त पावसाळी प्रदेशात कार्बनी पदार्थातील गंधक हाच महत्त्वाचा गंधक घटक असतो परंतु उष्ण व कमी पावसाळी भागातील जमिनीत कॅल्शियम सल्फेट, मॅग्नेशियम सल्फेट, सोडियम व पोटॅशियम सल्फेट आदि संयुगांमधून जास्त प्रमाणात गंधक मिळते. नायट्रोजनाप्रमाणे गंधकाचे देखील एक नैसर्गिक चक्र आहे. त्यामुळे वातावरणातील गंधक जमिनीत व पुढे वनस्पतीत आणि नंतर प्राण्यांत असे चक्र सतत चालू असते (आ. १७) खतांमधून देखील गंधकाचा पुरवठा मोठ्या प्रमाणात होतो. एकेरी सुपरस्फॉस्फेटामध्ये ६० टक्क्यांपर्यत कॅल्शियम सल्फेट असते. अमोनियम सल्फेटामध्ये सु. २४% गंधक असते. अशा रीतीने विविध खतांद्वारे जमिनीला गंधकाचा पुरवठा होतो. जमिनीतून गंधकाचा व्यय निचऱ्यावाटे आणि पिकांच्या शोषणाद्वारे होतो तसेच काही प्रमाणात वायुरूपात बाहेर पडल्याने होत असतो. महाराष्ट्रातील काही प्रयोगांत जिप्सममधून गंधक दिले असता त्याचा भुईमुगाच्या उत्पादनावर अनुकूल परिणाम झाल्याचे दिसून आले. तसेच भुईमुगाच्या मुळांवरील गाठींच्या वाढीवर सुयोग्य परिणाम दिसून आला.

सूक्ष्म पीक–पोषक द्रव्ये : वनस्पतींच्या निकोप वाढीसाठी व स्वास्थ्यासाठी काही पीक–पोषक द्रव्ये अत्यल्प प्रमाणात आवश्यक असतात, त्यांनाच सूक्ष्म पीक–पोषक द्रव्ये असे म्हणतात. ही द्रव्ये जरी अत्यल्प प्रमाणात लागत असली, तरी त्यांच्या अभावाचा पिकांची अपेक्षित वाढ व उत्पादन यांवर परिणाम होतो. ही सूक्ष्म पीक-पोषक द्रव्ये पुढीलप्रमाणे आहेत. (१) लोह, (२) मँगॅनीज, (३) जस्त, (४) तांबे, (५) बोरॉन, (६) मॉलिब्डेनम, (७) कोबाल्ट इत्यादी. वनस्पति–जीवनातील सूक्ष्म पीक–पोषक द्रव्याचे कार्य थोडक्यात खालीलप्रमाणे आहे.

बोरॉनामुळे पीकवर्धक पदार्थांच्या कार्यास चालना मिळते व त्यामुळे फुले येण्यास आणि फलधारणेस मदत होते. वनस्पतीच्या कोशिकांतून कार्बोहायड्रेटांची चलनक्षमता वाढते. प्रथिने बनविण्याच्या कार्यास चालना मिळते व त्यामुळे द्विदल वर्गातील पिकांत प्रथिनांचे प्रमाण वाढविण्यास व संग्रहित करण्यास मदत होते. तांब्यामुळे एंझाइमे व त्यांच्या कार्यास चालना मिळते. प्रथिने बनण्यास मदत होते तसेच पिकांत अ जीवनसत्व तयार होण्याच्या कामात मदत होते. लोहामुळे हरितद्रव्याच्या संश्लेषणात व त्याचे प्रमाण राखण्यास मदत होते. मँगॅनिजामुळे वनस्पति-जीवनातील अनेक एंझाइमांच्या कार्यास चालना मिळते. हरितद्रव्याच्या संश्लेषण क्रियेस मदत होते, तसेच वनस्पतीच्या श्वसन क्रियेत नियमितपणा राखला जातो. नायट्रेटाच्या संश्लेषण क्रियेत व पिष्टमय पदार्थाच्या विभाजन क्रियेत या द्रव्याचे फार महत्त्व आहे.

वनस्पति –जीवनाच्या विविध अवस्थांत जी काही एंझाइमे तयार होतात त्यांमध्ये जस्त असते. जस्ताच्या उपलब्धतेमुळे ⇨ हॉर्मोनांची निर्मिती व वाढ होण्यास मदत होते. हरितद्रव्याच्या निर्मितीस जस्तदेखील आवश्यक असते. वनस्पतीच्या नायट्रोजन ग्रहण क्रियेत व संश्लेषण क्रियेत मॉलिब्डेनमाचे फार महत्त्व आहे. त्याचप्रमाणे नायट्रोजनाच्या स्थिरीकरणास देखील या घटकाची आवश्यकता असते. यामुळेच मुळांच्या गाठींमधील सूक्ष्मजीवांच्या नायट्रोजन संग्रहित करण्याच्या कामात मॉलिब्डेनमाची फार मदत होते. जमिनीतील सूक्ष्म–पीक–पोषक द्रव्यांचा साठा जमीन कोणत्या खडकापासून बनली त्यांवर आणि त्या खडकांत असणाऱ्या विविध खनिजांच्या साठ्यावर अवलंबून असतो. म्हणून सर्वत्र सारख्याच प्रमाणात ह्या द्रव्यांचा साठा आढळत नाही तसेच त्यांचा पुरवठा जमिनीस दिली जात असलेली भरखते, वरखते, मृदा उद्धारके, पिकाला दिलेले पाणी आदि दुय्यम बाबींशी देखील निगडित असतो. विविध प्रकारच्या खडकांत व मातीत आढळून येणारे सूक्ष्म पीक–पोषक द्रव्यांचे प्रमाण कोष्टक क्र. ८ मध्ये दिले आहे.

कोष्टक क्र. ८. विविध प्रकारच्या खडकांतील व मातीतील सूक्ष्म पीक–पोषक  द्रव्यांचे प्रमाण.

सूक्ष्म पीक-पोषक द्रव्य विविध खडकांतील व मातीतील प्रमाण

(दर दशलक्ष भागांत)

भूकवच अल्पसिकत

खडक

सिकत

खडक

गाळाचे

खडक

माती
बोरॉन १० १० १५ १२ १०
मँगॅनीज १,००० १,००० २,००० ६०० १,०००
लोह ५०,००० ८६,००० २७, ००० ३३,००० भरपूर (६ ते १०%)
तांबे ७० १४० ३० ५७ २०
जस्त ८० १३० ६० ८० ४०
मॉलिब्डेनम २·३ १·४ १·९ २·० १·०
कोबाल्ट ४० ४५ २३

महाराष्ट्रातील जमिनीतील सूक्ष्म पीक–पोषक द्रव्यांच्या साठ्याबाबतचे संशोधन अल्प प्रमाणात झाले आहे. जमिनीतील एकूण बोरॉनाचे प्रमाण दर दशलक्ष भागांत ३·७५ पासून ६·३० भागांपर्यत आढळते आणि उपलब्ध बोरॉनाचे प्रमाण अत्यल्पापासून १२·२ भागांपर्यत आहे. एकूण तांब्याच्या बाबत हे प्रमाण ४·४ भागांपासून २४६ भागांपर्यत दिसते, तर उपलब्ध तांब्याचे प्रमाण अत्यल्पापासून १६·६ भागांपर्यत दिसते. एकूण लोहाचे प्रमाण ०·४६ ते २६·३% आहे. एकूण मँगॅनिजाचे प्रमाण दर दशलक्ष भागांत ८०० पासून ३,४०० पर्यत आढळते. मॉलिब्डेनमाच्या बाबत हे प्रमाण ०·०१५ ते ११·६० भाग दर दशलक्ष भागांत आढळते. तर उपलब्ध मॉलिब्डेनमाचे प्रमाण अत्यल्प ते १·६५ भाग दिसून येते. एकूण जस्त व उपलब्ध जस्त यांचे प्रमाण अनुक्रमे १४· ४ ते ८६९ भाग आणि ०·०५ ते २१·६ भागांपर्यत दिसून येते. या विविध सूक्ष्म पीक-पोषक द्रव्यांची उपलब्धता जमिनीच्या विशिष्ट गुणधर्मावर आणि कृषि–जल वायुमानावर अवलंबून असल्याचे दिसते. जमिनीचे pHमूल्य आणि पीक–पोषक द्रव्यांची उपलब्धता आ. १८ (आ) वरून लक्षात येईल.

सर्वसाधारणपणे अतिपावसाळी भागातील जांभ्या जमिनीची विक्रिया अम्लीय असते आणि तीमध्ये लोह व मँगॅनीज या द्रव्यांचे प्रमाण अधिक असते. हलक्या पोताच्या व जास्त चुनखडीच्या जमिनीत जस्ताचे प्रमाण कमी भासते. चोपण व जास्त चुनखडीच्या जमिनीत जस्ताचे प्रमाण कमी भासते आणि लोहाची उपलब्धता कमी होते. जास्त पावसाळी भागातील अम्लीय जमिनीत बोरॉनाचे प्रमाण कमी आढळते. हलक्या पोताच्या व अम्लीय जमिनीत तांब्याची उणीव भासते परंतु मध्यम पोताच्या काळ्या जमिनीत हे प्रमाण बरे असते. उपलब्ध मँगॅनिजाचे प्रमाण जमिनीच्या पोताशी निगडित असून भारी पोताच्या जमिनीत त्याचे प्रमाण अधिक असते. अम्लीय जमिनीत मॉलिब्डेनमाची उपलब्धता कमी दिसते. कोबाल्टाची उपलब्धता अम्लीय जमिनीत अधिक असते आणि त्याची उणीव जास्त चुनखडीच्या जमिनीत, तसेच जास्त निचरा होणाऱ्या जमिनीत प्रमुखपणे जाणवते.


सूक्ष्म पीक–पोषक द्रव्यांचे वनस्पति–जीवनातील अनन्य साधारण महत्त्व लक्षात घेऊन जेथे जेथे त्यांची उणीव भासते तेथे ती योग्य प्रमाणात वापरणे फायद्याचे ठरते. पुष्कळ वेळा अशा द्रव्यांच्या विशिष्ट संयुगांची फवारणी करतात, तसेच अशा विशिष्ट सूक्ष्म पीक–पोषक द्रव्यांची ग्राभ संयुगे तयार करून त्यांचा वापरदेखील त्यांची कमतरता दूर करण्यासाठी करतात. ही ग्राभ संयुगे पाण्यात विरघळणारी असली, तरी त्यांचे विदलन अथवा विच्छेदन कमी प्रमाणात होते म्हणूनच त्यांचा उपयोग या कामी चांगला होतो.

पीक–पोषक द्रव्यासंबंधी किरणोत्सर्गी समस्थानिकांच्या साहाय्याने अभ्यास : पिकांच्या वाढीसाठी खताचा वापर केला जातो. ही खते जमिनीस दिल्यानंतर त्यांत होणारे रूपांतर व स्थलांतर, तसेच पिकाच्या अंतर्गत भागात त्यांची होणारी चलनवलनक्षमता इ. गोष्टींचा अभ्यास करण्यासाठी त्या त्या मूलद्रव्याचे किरणोत्सर्गी समस्थानिक (अणुक्रमांक तोच पण भिन्न अणुभार असलेले व भेदक कण वा किरण बाहेर टाकणारे प्रकार) वापरण्यात येतात. या आधुनिक तंत्रामुळे जमिनीत या मूळ पीक–पोषक द्रव्यांचे रूपांतर, स्थलांतर, स्थिरीकरण आदि गोष्टी कशा होतात, हे समजू शकते, तसेच वनस्पतीमध्ये या मूलद्रव्याचे शोषण कसे, केव्हा व किती प्रमाणात होते, हे समजण्यास मदत होते. पीक–पोषक द्रव्यातील मूळ घटकाचे रूपांतर उपयुक्त असेल, तर त्याचा फायदा कसा घेता येईल व हानिकारक असेल, तर ही क्रिया कशी टाळता येईल, यासाठी प्रयत्न करणे सुलभ होते. जमिनीतील व वनस्पति–जीवनातील अनेक समस्या सोडविण्यासाठी या आधुनिक तंत्राचा फार उपयोग होतो. [⟶ अणुऊर्जेचे शांततामय उपयोग].

आ. २२. मृदा विद्रावाच्या रासायनिक गुणधर्मावर प्रभाव पाडणारे कारक (अवक्षेप–न विरघळणारा साका, प्रारण– तरंगरूपी ऊर्जा, प्रतिक्षेप–प्रारण–विषयक परावर्तनक्षमता).मृदा विद्राव : मातीमध्ये जी जलपटले असतात त्यांतील पाण्यास मृदा विद्राव असे म्हणतात. ह्या मृदा विद्रावास अनेक कारणांमुळे रासायनिक गुणधर्म प्राप्त होतात. ज्या अनेक कारकांमुळे मृदा विद्रावाचा रासायनिक गुणधर्मावर प्रभाव पडतो, ते आ. २२ मध्ये दर्शविले आहेत. मृदा विद्राव हा गतिमान व नैसर्गिक पाण्याचा प्रकार असून त्याचे संघटन बदलत असते. जमीन व पाणी, तसेच कार्बनी घटक यांमध्ये सतत चालत असलेल्या परस्परक्रियेचे स्थूलमानाने दर्शन मृदा विद्रावात आढळते. मृदा विद्रावाच्या अभ्यासावरून, तसेच त्याच्या रासायनिक गुणधर्मावरून जमिनीची सुपीकता राखण्याबाबत अंदाज घेता येतात. तसेच निचऱ्यावाटे बाहेर पडणारे पाणी व पृष्ठभागावरून वाहून जाणारे पाणी यांच्या संघटनावरून जमिनीतून कोणत्या द्रव्यांचा व्यय होत आहे याची कल्पना येते.

मृदा विद्रावातील विविध विद्राव्य घटकांचे प्रमाण विद्रावाच्या pH मूल्याशी निगडित असते. साधारणपणे उदासीन विक्रिया असताना मृदा विद्रावात प्रामुख्याने कॅल्शियम, पोटॅशियम, सोडियम, मॅग्नेशियम यांची क्लोराइडे. बायकार्बोनेटे, सल्फेट आणि विद्राव्य सिलिका आढळते. जर pHमूल्य अम्लतेकडे झुकलेले असेल, तर त्यात हायड्रोजन आणि ॲल्युमिनियम यांची भर पडते आणि pH मूल्य क्षारतेकडे झुकले असेल, तर त्यात कार्बोनेट घटकाची भर पडते. जमिनी जर खतावलेल्या असतील, तर मृदा विद्रावात नायट्रेट व फॉस्फेट आढळतात. जमिनी जास्त निचऱ्याच्या असल्यास ॲल्युमिनियमाचे प्रमाण वाढते परंतु निचरा नीट होत नसल्यास मृदा विद्रावात सल्फेट, कार्बोनेट आदि घटकांचे प्रमाण वाढते. जमिनीत जर कार्बनी घटकांचा साठा जास्त असेल, तर मृदा विद्रावात कार्बनी विद्राव्य घटकांचे प्रमाण वाढते. तसेच नायट्रोजनयुक्त खते वापरल्यास मृदा विद्रावात अमोनियाचे प्रमाण वाढते.

थोडक्यात मृदा विद्रावाच्या अभ्यासामुळे जमिनीत होत असलेल्या विविध जैव व रासायनिक घटनांच्या, तसेच त्यांवर कार्बनी पदार्थाच्या, जलवायुमानाच्या व मृद्‍-खनिजांच्या होणाऱ्या प्रत्यक्ष आणि अप्रत्यक्ष परिणामांचा अंदाज घेणे सुलभ होते. अल्प विद्राव्य घटकांचे मृदा विद्रावात अत्यल्प प्रमाण आढळते. हे घटक मूळ खडकातील खनिजांच्या रासायनिक झीज क्रियेतून निर्माण होतात. तसेच रासायनिक खते, कीटकनाशके व कवकनाशके यांच्या वापरामुळे देखील हे घटक मृदा विद्रावात येऊ शकतात.

मृदा उद्धारके : (शेतजमीन सुधारणारी द्रव्ये). जमिनीची सुपीकता अनेक कारणांनी कमी होते. त्यांपैकी काही महत्त्वाची कारणे म्हणजे जमिनी चोपण व खारवट बनणे, अतिअम्ल बनणे, तसेच जमिनीची संरचना बिघडणे वगैरे होत. म्हणून अशा जमिनी सुधारण्यासाठी व सुस्थितीत आणण्यासाठी काही द्रव्यांचा वापर करतात, त्यांस मृदा उद्धारक असे म्हणतात.

मृदा उद्धारके मुख्यतः दोन प्रकारची आहेत : (१) भौतिक मृदा उद्धारक : ज्यामुळे जमिनीची संरचना व त्या अनुषंगाने फूलपोत सुधारण्यास मदत होते. (२) रासायनिक मृदा उद्धारक : ज्यामुळे मातीचे रासायनिक गुणधर्मांत परिवर्तन होऊन सुधारणा होते.

मृदा उद्धारक द्रव्यांपैकी भौतिक गुणधर्म सुधारणारी द्रव्ये म्हणजे शेणखत, कंपोस्ट खत, साखर कारख्यान्यातील मळी, तसेच शेतीमधील अपशिष्ट (टाकाऊ) पदार्थ ही होत. रासायनिक गुणधर्म सुधारणारी द्रव्ये म्हणजे चुनखडी, जिप्सम, डोलोमाइट, पायराइट, गंधक ही होत.


अम्लीय जमिनी सुधारणे : ज्या जमिनीची विक्रिया (pHमूल्य) ५ च्या खाली जाते तिला अम्लीय जमीन म्हणतात. अशा जमिनीतील मातीच्या सूक्ष्म कणास हायड्रोजन अधिक प्रमाणात शोषून धरलेला असतो. त्यामुळे पिकांस तो अपायकारक ठरतो. तसेच अशा अती अम्लीय जमिनीत उपयुक्त सूक्ष्मजीवांची वाढ होत नाही. यांशिवाय फॉस्फरसाचा संयोग लोह, ॲल्युमिनियम यांच्याशी होऊन त्याचे स्थिरीकरण होते व तो पिकास उपलब्ध होत नाही. काही उपयुक्त सूक्ष्म पीक–पोषक द्रव्यांचा अभाव जाणवतो. ह्या सर्व गोष्टींमुळे पिकांच्या मुळांवर आणि कोशिकारसावर (कोशिकांतील द्रव घटकांवर) अनिष्ट परिणाम होतो.

अशा अम्लीय जमिनी सुधारण्यासाठी जमिनीच्या विक्रियेत सुयोग्य बदल घडवून आणणे आवश्यक असते. त्यासाठी अशा जमिनीत हेक्टरी २·५ ते ७·५ टनांपर्यत चुनखडीची पूड अथवा डोलोमाइटाची पूड यांचा वापर करतात. अशा अम्लीय जमिनीची चुन्याबाबतची आवश्यकता मातीच्या विश्लेषणावरून अजमावतात. या विश्लेषणावरून संकल्पित विक्रिया आणण्यासाठी चुन्याची गरज किती आहे, याचे अनुमान करता येते. चुना दिल्याने जमिनीत खालीलप्रमाणे रासायनिक बदल होतो.

विनिमयक्षम हायड्रोजन अधिक प्रमाणात असलेली चिकण माती + चुन्याची

पूड ⟶

विनिमयक्षम

चुना अधिक

प्रमाणात

असलेली

चिकण माती

+ पाणी + कार्बन डाय

ऑक्साइड

ही प्रक्रिया जलद होण्यासाठी चुनखडीची बारीक पूड करून ती जमिनीत चांगली खोलवर विखुरली गेली पाहिजे.

आ. २३. चोपण जमिनीची सुधारणाचोपण जमिनी सुधारणे : जमिनीतील सूक्ष्म क्रियाशील कणास जर जास्तप्रमाणात सोडियम चिकटला असेल, तर त्या चोपण बनतात आणि त्यांची संरचना बदलते, फूलपोत बिघडतो, निचरा नीट होत नाही आणि त्यामुळे सूक्ष्मजीवांचे कार्य सुरळीत होत नाही व पिकास हवा, पाणी आणि पोषक द्रव्यांचा पुरवठा नीट होत नाही. पर्यायाने अशा जमिनीत पिके नीट तग धरू शकत नाहीत. हा चोपणपणा कमी करण्यासाठी आणि जमिनीची विक्रिया खाली आणण्यासाठी जिप्सम, पायराइट, गंधक पूड व साखर कारखान्यातील मळी यांचा वापर करतात. त्यामुळे विनिमयक्षम चुन्याचे प्रमाण वाढते व अपायकारक सोडियम हा सोडियम सल्फेटाच्या बाहेर पडतो. रासायनिक प्रक्रिया चांगली होण्यासाठी जिप्समाची बारीक पूड करून वापरणे, तसेच निचऱ्याची पूर्वयोजना करणे आवश्यक असते. चोपण जमिनी सुधारण्यासाठी मृदा विश्लेषण करून जिप्समाची जरूरी अजमावता येते.

 चांगली अधिशोषित चुन्याची जमीन चोपण सोडियमयुक्त जमीन अर्धवट सुधारित जमीन पूर्ण सुधारित जमीन
 • कॅल्शियम ७०–८० % ४० – ५० % ६० – ७० % ७० – ८० %
☉ मॅग्नेशियम ५ – १०% १० – १५ % १२ – १४ % ५ – १० %
+ सोडियम २ – ५ % ३० – ४० % १० – १५ % २ – ५ %
रवाळ संरचना स्फटिकाकृती ढेकळी       संरचना साधारण स्फटिकी

ढेकळी संरचना

रवाळ संरचना
अधिशोषित सोडियम असलेली चिकणमाती + जिप्सम पूड ⇋ अधिशोषित चुन्याची चिकणमाती + सोडियम सल्फेट     (निचऱ्यावाटे

बाहेर पडते)

 भौतिक गुणधर्म सुधारणारी मृदा उद्धारके : ह्यामध्ये कंपोस्ट, शेणखत, गुऱ्हाळाची राख व मळी ही प्रमुख उद्धारके होत. यांचा वापर विपुल प्रमाणात करावा लागतो व ती जमिनीत खोलवर मिसळावी लागतात. त्यामुळे जमिनीची संरचना सुधारते. मातीच्या कणाकणांतर्गत पोकळी वाढते व निचरा सुलभ होतो. तसेच सूक्ष्मजीवांचे कार्य सुरळीत चालते व पिकास पोषक द्रव्ये सुलभतेने मिळतात.

अलीकडे नवीन संशोधनात असे आढळून आले की, चोपण जमिनीची संरचना, फूल व पोत सुधारण्यासाठी कृत्रिम रेझिनासारख्या पदार्थांचा उपयोग चांगला होतो. क्रिलियम अगर तत्सम द्रव्यांचा उपयोग यासाठी केला जातो. ह्या द्रव्यांची जमिनीचे फूल सुधारण्याबाबतची उपयुक्तता साध्या शेणखतापेक्षा अगर कंपोस्टखतापेक्षा पुष्कळ जास्त आहे परंतु हे द्रव्य रासायनिक प्रक्रियेत विशेष भाग घेत नाही. क्रिलियमासारख्या कृत्रिम मृदा उद्धारकाच्या संशोधनामुळे खार व चोपण जमिनी सुधारण्यासाठी एक नवीन मार्ग उपलब्ध झाला आहे.

शेतीतील अपशिष्ट पदार्थाचा उपयोगदेखील खारवट व चोपण जमिनीचे फूलपोत सुधारण्यास होतो. यासाठी भाताचे तूस, शेंगाची टरफले, करडईची टरफले इ. पदार्थाचा उपयोग करतात. चिंचोक्याची पूडदेखील उपयोगी ठरते. यांशिवाय काही ठिकाणी झिजलेल्या तांबड्या मांजऱ्या मुरमाचा वापर जमिनीचे फूलपोत सुधारण्यासाठी व निचऱ्याची क्षमता वाढविण्यासाठी केला गेला आणि तो उपयुक्त ठरला. [⟶ जमीन सुधारणा].

पुढील मजकूर पहाण्यासाठी येथे क्लिक करा.