Pore space in soil
માટીની છિદ્રોની જગ્યામાં જમીનના પ્રવાહી અને વાયુ તબક્કાઓ હોય છે, એટલે કે, ઘન તબક્કા સિવાયનું બધું જેમાં મુખ્યત્વે વિવિધ કદના ખનિજો તેમજ કાર્બનિક સંયોજનો હોય છે. છિદ્રાળુતા વધુ સારી રીતે સમજવા માટે જમીનના ત્રણ તબક્કાઓ વચ્ચેની માત્રાત્મક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને વ્યક્ત કરવા માટે સમીકરણોની શ્રેણીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો નથી. મેક્રોપોર્સ અથવા અસ્થિભંગ ઘણી જમીનમાં ઘૂસણખોરીના દરમાં તેમજ પ્રેફરન્શિયલ ફ્લો પેટર્ન, હાઇડ્રોલિક વાહકતા અને બાષ્પીભવનમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. વાયુ વિનિમયમાં પણ તિરાડો ખૂબ પ્રભાવશાળી હોય છે, જે જમીનની અંદર શ્વસનને પ્રભાવિત કરે છે. તેથી મોડેલિંગ તિરાડો આ પ્રક્રિયાઓ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે અને કોમ્પેક્શન જેવા માટીના તિરાડમાં ફેરફારોની આ પ્રક્રિયાઓ પર શું અસર થઈ શકે છે તે સમજવામાં મદદ કરે છે. જમીનની છિદ્રોની જગ્યામાં છોડ (રાઇઝોસ્ફિયર) અને સુક્ષ્મસજીવોના નિવાસસ્થાન હોઈ શકે છે. પૃષ્ઠભૂમિ જથ્થાબંધ ઘનતા જમીનની જથ્થાબંધ ઘનતા જમીનની ખનિજ રચના અને સંકોચનની માત્રા પર ઘણો આધાર રાખે છે. ક્વાર્ટઝની ઘનતા આશરે 2.6 ગ્રામ/સે. મી. 3 છે પરંતુ જમીનની જથ્થાબંધ ઘનતા અડધાથી ઓછી હોઈ શકે છે. મોટાભાગની જમીનની જથ્થાબંધ ઘનતા 1થી 1.6 ગ્રામ/સે. મી. 3ની વચ્ચે હોય છે, પરંતુ કાર્બનિક માટી અને કેટલીક ભૂકી માટીની જથ્થાબંધ ઘનતા 1 ગ્રામ/સે. મી. 3થી ઓછી હોઈ શકે છે. કોર નમૂનાઓ ઇચ્છિત ઊંડાઈ અને માટી ક્ષિતિજ પર પૃથ્વીમાં ધાતુના કોરને ચલાવીને લેવામાં આવે છે. નમૂનાઓ પછી પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીમાં સૂકવવામાં આવે છે અને તેનું વજન કરવામાં આવે છે. જથ્થાબંધ ઘનતા = (પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીમાં સૂકી માટીનું દળ)/કદ જમીનની જથ્થાબંધ ઘનતા એ જ જમીનની છિદ્રાળુતા સાથે વિપરિત રીતે સંબંધિત છે. જમીનમાં છિદ્રોની જગ્યા જેટલી વધારે હશે તેટલી જથ્થાબંધ ઘનતાનું મૂલ્ય ઓછું હશે. છિદ્રાળુતા અથવા છિદ્રાળુતા એ જમીનમાં કુલ છિદ્રાળુ જગ્યાનું માપ છે. આને વોલ્યુમ અથવા ટકાવારી તરીકે માપવામાં આવે છે. જમીનમાં છિદ્રાળુતાનું પ્રમાણ તે ખનિજો પર આધાર રાખે છે જે જમીન બનાવે છે અને જમીનની રચનામાં છટણીની માત્રા પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, રેતાળ જમીનમાં કાંપવાળી રેતી કરતાં મોટી છિદ્રાળુતા હશે, કારણ કે કાંપ રેતીના કણો વચ્ચેના અંતરાયોને ભરી દેશે. છિદ્ર અવકાશ સંબંધો હાઇડ્રોલિક વાહકતા હાઇડ્રોલિક વાહકતા (કે) એ જમીનનો એક ગુણધર્મ છે જે છિદ્રોની જગ્યાઓમાંથી પાણી કેટલી સરળતાથી આગળ વધી શકે છે તેનું વર્ણન કરે છે. તે સામગ્રીની પારગમ્યતા (છિદ્રો, સંકોચન) અને સંતૃપ્તિની માત્રા પર આધાર રાખે છે. સંતૃપ્ત હાઇડ્રોલિક વાહકતા, કે. એસ. એ. ટી., સંતૃપ્ત માધ્યમો દ્વારા પાણીની હિલચાલનું વર્ણન કરે છે. જ્યાં હાઇડ્રોલિક વાહકતા કોઈપણ રાજ્યમાં માપવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. તેનો અંદાજ વિવિધ પ્રકારના સાધનો દ્વારા લગાવી શકાય છે. હાઇડ્રોલિક વાહકતાની ગણતરી કરવા માટે, ડાર્સીના નિયમનો ઉપયોગ થાય છે. કાયદાની હેરફેર જમીનની સંતૃપ્તિ અને ઉપયોગમાં લેવાતા સાધન પર આધારિત છે. ઘૂસણખોરી એ એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા જમીનની સપાટી પરનું પાણી જમીનમાં પ્રવેશ કરે છે. પાણી ગુરુત્વાકર્ષણ અને કેશિકા ક્રિયા બળો દ્વારા છિદ્રો દ્વારા જમીનમાં પ્રવેશ કરે છે. સૌથી મોટી તિરાડો અને છિદ્રો પાણીના પ્રારંભિક પ્રવાહ માટે એક મહાન જળાશય પ્રદાન કરે છે. આ ઝડપી ઘૂસણખોરીને મંજૂરી આપે છે. નાના છિદ્રો ભરવા માટે વધુ સમય લે છે અને કેશિકા બળો તેમજ ગુરુત્વાકર્ષણ પર આધાર રાખે છે. જેમ જેમ જમીન વધુ સંતૃપ્ત થાય છે તેમ તેમ નાના છિદ્રોમાં ધીમે ધીમે ઘૂસણખોરી થાય છે. છિદ્રોના પ્રકારો એક છિદ્ર એ માત્ર જમીનની નક્કર રચનામાં ખાલી જગ્યા નથી. વિવિધ છિદ્રોના કદની શ્રેણીઓમાં વિવિધ લાક્ષણિકતાઓ હોય છે અને દરેક પ્રકારની સંખ્યા અને આવર્તનના આધારે જમીનમાં વિવિધ લક્ષણોનું યોગદાન આપે છે. છિદ્રોના કદનું વ્યાપકપણે વપરાતું વર્ગીકરણ બ્રેવર (1964) નું છેઃ મેક્રોપોર એવા છિદ્રો કે જે કોઈ નોંધપાત્ર કેશિકા બળ ધરાવવા માટે ખૂબ મોટા હોય છે. જ્યાં સુધી અવરોધ ન આવે ત્યાં સુધી, આ છિદ્રોમાંથી પાણી નીકળી જશે, અને તેઓ સામાન્ય રીતે ક્ષેત્રની ક્ષમતા પર હવાથી ભરેલા હોય છે. મેક્રોપોર્સ તિરાડો, પેડ્સ અને એગ્રીગેટ્સના વિભાજન, તેમજ છોડના મૂળ અને પ્રાણીશાસ્ત્રના સંશોધનને કારણે થઈ શકે છે. કદ> 75 માઇક્રોન. મેસોપોર ક્ષેત્રની ક્ષમતા પર પાણીથી ભરેલા સૌથી મોટા છિદ્રો છે. છોડ માટે ઉપયોગી પાણીનો સંગ્રહ કરવાની ક્ષમતાને કારણે તેને સંગ્રહ છિદ્રો તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. તેમની પાસે કેશિકા બળ ખૂબ વધારે નથી જેથી પાણી છોડ સુધી મર્યાદિત ન થઈ જાય. કૃષિ અને સિંચાઈ પર તેમની અસરને કારણે માટી વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા મેસોપોર્સના ગુણધર્મોનો ખૂબ અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. કદ 30-75 માઇક્રોન. માઇક્રોપોર આ એવા છિદ્રો છે જે એટલા નાના હોય છે કે આ છિદ્રોની અંદરનું પાણી સ્થિર માનવામાં આવે છે, પરંતુ છોડના નિષ્કર્ષણ માટે ઉપલબ્ધ છે. કારણ કે આ છિદ્રોમાં પાણીની ઓછી હિલચાલ હોય છે, દ્રાવણની હિલચાલ મુખ્યત્વે પ્રસરણની પ્રક્રિયા દ્વારા થાય છે. કદ 5-30 માઇક્રોન. અલ્ટ્રામાઇક્રોપોર આ છિદ્રો સુક્ષ્મસજીવો દ્વારા વસવાટ માટે યોગ્ય છે. તેમનું વિતરણ જમીનની રચના અને જમીનના કાર્બનિક પદાર્થો દ્વારા નક્કી થાય છે, અને તેઓ સંકોચન કદ 0.1-5 માઇક્રોનથી મોટા પ્રમાણમાં પ્રભાવિત થતા નથી. ક્રિપ્ટોપોર છિદ્રો જે મોટાભાગના સુક્ષ્મસજીવો દ્વારા ભેદવા માટે ખૂબ નાના હોય છે. તેથી આ છિદ્રોમાં કાર્બનિક પદાર્થો માઇક્રોબાયલ વિઘટનથી સુરક્ષિત છે. જ્યાં સુધી જમીન ખૂબ જ સૂકી ન હોય ત્યાં સુધી તેઓ પાણીથી ભરવામાં આવે છે, પરંતુ આ પાણી છોડ માટે ઓછું ઉપલબ્ધ હોય છે, અને પાણીની ગતિ ખૂબ ધીમી હોય છે. કદ <0.1 માઇક્રોન. મોડેલિંગ પદ્ધતિઓ મૂળભૂત ક્રેક મોડેલિંગ ઘણા વર્ષોથી ક્રેકના કદ, વિતરણ, સાતત્ય અને ઊંડાઈના સરળ અવલોકનો અને માપન દ્વારા હાથ ધરવામાં આવે છે. આ અવલોકનો કાં તો સપાટીનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવ્યા છે અથવા ખાડાઓમાં રૂપરેખાઓ પર કરવામાં આવ્યા છે. હેન્ડ ટ્રેસિંગ અને કાગળ પર ક્રેક પેટર્નનું માપન એ આધુનિક તકનીકીમાં પ્રગતિ પહેલાં ઉપયોગમાં લેવાતી એક પદ્ધતિ હતી. બીજી ક્ષેત્ર પદ્ધતિ તાર અને તારના અર્ધવર્તુળનો ઉપયોગ કરવાની હતી. અર્ધ વર્તુળને દોરીની રેખાની વારાફરતી બાજુઓ સાથે ખસેડવામાં આવ્યું હતું. અર્ધવર્તુળની અંદરની તિરાડોને શાસકનો ઉપયોગ કરીને પહોળાઈ, લંબાઈ અને ઊંડાઈ માટે માપવામાં આવી હતી. ક્રેક વિતરણની ગણતરી બફનની સોયના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી હતી. ડિસ્ક પરમીમીટર આ પદ્ધતિ એ હકીકત પર આધાર રાખે છે કે ક્રેક કદમાં પાણીની વિવિધ ક્ષમતાઓ હોય છે. જમીનની સપાટી પર શૂન્ય જળ ક્ષમતા પર પાણીથી ભરેલા તમામ છિદ્રો સાથે સંતૃપ્ત હાઇડ્રોલિક વાહકતાનો અંદાજ ઉત્પન્ન થાય છે. જેમ જેમ સંભવિતતા ઘટતી જાય છે તેમ તેમ મોટી તિરાડો વહે છે. નકારાત્મક ક્ષમતાની શ્રેણી પર હાઇડ્રોલિક વાહકતાને માપવાથી, છિદ્રોના કદનું વિતરણ નક્કી કરી શકાય છે. જ્યારે કે આ તિરાડોની ભૌતિક પ્રતિકૃતિ નથી, તે જમીનની અંદર છિદ્રોના કદનો સંકેત આપે છે. હોર્ગન અને યંગ મોડેલ હોર્ગન અને યંગ (2000) એ સપાટીની તિરાડની રચનાની દ્વિ-પરિમાણીય આગાહી બનાવવા માટે કમ્પ્યુટર મોડેલનું નિર્માણ કર્યું હતું. તે એ હકીકતનો ઉપયોગ કરે છે કે એકવાર તિરાડો એકબીજાના ચોક્કસ અંતરની અંદર આવે છે ત્યારે તેઓ એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે. તિરાડો પણ ખૂણાઓની ચોક્કસ શ્રેણીમાં ફેરવવાનું વલણ ધરાવે છે અને અમુક તબક્કે સપાટીનો એકંદર જથ્થો તે કદ સુધી પહોંચે છે કે જેથી વધુ તિરાડો નહીં થાય. આ ઘણીવાર માટીની લાક્ષણિકતા હોય છે અને તેથી તેને ખેતરમાં માપી શકાય છે અને નમૂનામાં તેનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. જો કે તે કયા બિંદુઓ પર તિરાડ શરૂ થાય છે તેની આગાહી કરી શક્યું ન હતું અને જો કે તિરાડ પેટર્નની રચનામાં રેન્ડમ હોવા છતાં, ઘણી રીતે, જમીનમાં તિરાડ ઘણીવાર રેન્ડમ હોતી નથી, પરંતુ નબળાઈઓની રેખાઓને અનુસરે છે. એરાલ્ડાઇટ-ગર્ભાધાન ઇમેજિંગ એક મોટો કોર નમૂનો એકત્રિત કરવામાં આવે છે. આ પછી એરાલ્ડાઇટ અને ફ્લોરોસન્ટ રેઝિન સાથે ગર્ભિત થાય છે. કોર પછી ગ્રાઇન્ડીંગ સાધનનો ઉપયોગ કરીને ખૂબ જ ધીમે ધીમે (~ 1 મીમી પ્રતિ સમય) કાપવામાં આવે છે, અને દરેક અંતરાલ પર કોર નમૂનાની સપાટી ડિજિટલ રીતે છબી કરવામાં આવે છે. પછી છબીઓને કમ્પ્યુટરમાં લોડ કરવામાં આવે છે જ્યાં તેમનું વિશ્લેષણ કરી શકાય છે. પછી જમીનની અંદરની તિરાડો પર ઊંડાઈ, સાતત્ય, સપાટી વિસ્તાર અને અન્ય સંખ્યાબંધ માપ કરી શકાય છે. વિદ્યુત પ્રતિરોધકતા ઇમેજિંગ હવાની અનંત પ્રતિરોધકતાનો ઉપયોગ કરીને, જમીનની અંદરની હવાની જગ્યાઓનો નકશો બનાવી શકાય છે. ખાસ રચાયેલ પ્રતિકારકતા મીટરથી મીટર-માટીના સંપર્કમાં સુધારો થયો હતો અને તેથી વાંચનનું ક્ષેત્ર. આ તકનીકનો ઉપયોગ છબીઓ બનાવવા માટે થઈ શકે છે જેનું વિશ્લેષણ ક્રેકિંગ ગુણધર્મોની શ્રેણી માટે કરી શકાય છે. આ પણ જુઓ માટીના કણોની ઘનતાનું વાયુમિશ્રણ છિદ્રોમાં પાણીનું દબાણ માટીના શ્વસન સંદર્ભો વધુ વાંચન ફોથ, એચ. ડી. ; (1990) જમીન વિજ્ઞાનના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો. (વિલીઃ ન્યૂયોર્ક) હાર્પસ્ટેડ, એમ. આઈ. ; (2001) માટી વિજ્ઞાન સરળીકૃત. (આયોવા સ્ટેટ યુનિવર્સિટી પ્રેસઃ એમ્સ) હિલેલ, ડી.; (2004) પર્યાવરણીય માટી ભૌતિકશાસ્ત્રનો પરિચય. (સિડનીઃ એલ્સેવિયર/એકેડેમિક પ્રેસઃ એમ્સ્ટર્ડમ;) કોહ્નકે, એચ.; (1995) માટી વિજ્ઞાન સરળીકૃત. (વેવલેન્ડ પ્રેસઃ પ્રોસ્પેક્ટ હાઇટ્સ, ઇલિનોઇસ) લીપર જી. ડબલ્યુ. (1993) માટી વિજ્ઞાનઃ એક પરિચય. (મેલબોર્ન યુનિવર્સિટી પ્રેસઃ કાર્લટન, વિક્ટોરિયા.) માટી વિજ્ઞાન માટી મિકેનિક્સ છિદ્રાળુ માધ્યમો