Soil air, composition, gaseous exchange and importance in plant growth

Soil air, composition, gaseous exchange and importance in plant growth (मृदा वायु, संघटन, गैसीय विनिमय और पौधों की वृद्धि में महत्व):-

Soil air (मृदा वायु):- Soil is composed of solid, liquid and gaseous constituents in various proportions. The size and arrangement of soil particles or soil aggregates will determine the pore space. It is the part of the soil, not occupied by soil solids. This pore space is normally occupied by soil water and soil air in reciprocally varying amounts. An important characteristic of the pore space is its continuity. The degree of continuity of both soil water and the soil air is of great importance in determining the physical properties of soil.

(मृदा विभिन्न अनुपातों में ठोस, तरल और गैसीय घटकों से बनी होती है। मृदा कणों या मृदा समुच्चय का आकार और व्यवस्था छिद्र स्थान का निर्धारण करती है। यह मृदा का वह हिस्सा है जिस पर मृदा के ठोस पदार्थ कब्जा नहीं करते हैं। यह छिद्र स्थान आम तौर पर मृदा जल और मृदा वायु द्वारा पारस्परिक रूप से अलग-अलग मात्रा में व्याप्त होता है। छिद्र स्थान की एक महत्वपूर्ण विशेषता इसकी निरंतरता है। मृदा के भौतिक गुणों को निर्धारित करने में मृदा जल और मृदा वायु दोनों की निरंतरता की डिग्री का बहुत महत्व है।)

Composition of Soil air (मृदा वायु का संघटन):- The composition of soil air is not the same as that of the atmosphere. The plant life and microorganism cause the soil atmosphere to become dynamic with respect to the ratio of oxygen to carbon-di-oxide. The principal components of soil air are nitrogen, oxygen, inert gases, carbondioxide, water vapour and hydrogen. Methane, hydrogen sulfide etc., are present in negligible quantities. The proportion of nitrogen plus argon is usually found to be equal to that in the atmosphere and is 79 per cent by volume. Oxygen and carbondioxide vary in complementary proportions to make up the remaining 21 per cent.

(मृदा वायु का संघटन वायुमंडल के समान नहीं होता है। पादप जीवन और सूक्ष्मजीव मृदा के वातावरण को ऑक्सीजन और कार्बन-डाई-ऑक्साइड के अनुपात के संबंध में गतिशील बनाते हैं। मृदा वायु के प्रमुख घटक नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, अक्रिय गैसें, कार्बनडाइऑक्साइड, जल वाष्प और हाइड्रोजन हैं। मीथेन, हाइड्रोजन सल्फाइड आदि नगण्य मात्रा में मौजूद होते हैं। नाइट्रोजन + आर्गन का अनुपात आमतौर पर वायुमंडल के बराबर पाया जाता है और मात्रा के हिसाब से 79 प्रतिशत होते है। शेष 21 प्रतिशत बनाने के लिए ऑक्सीजन और कार्बनडाइऑक्साइड पूरक अनुपात में भिन्न होते हैं।)

CO2 content vary from 10-10000 times to that of atmospheric air.

(CO2 की मात्रा वायुमंडलीय वायु की तुलना में 10-10000 गुना तक भिन्न होती है।)

> Since soil air is located in the net work of soil pores separated by soil solids, it varies in composition from place to place in the soil. In local pockets, reactions involving gases can greatly modify the composition of the soil air. The composition of soil air at the surface and atmospheric air are mostly similar, because of rapid gas exchange at surface, but this similarity decreases with increase in the depth of soil.

(चूंकि मृदा वायु मिट्टी के ठोस पदार्थों द्वारा अलग किए गए मृदा छिद्रों के जाल में स्थित होती है, इसलिए मृदा में जगह-जगह इसका संघटन अलग-अलग होता है। स्थानीय इलाकों में, गैसों से जुड़ी अभिक्रियाएं मृदा वायु के संघटन को काफी हद तक रूपांतरित कर सकती हैं। सतह पर तेजी से गैस विनिमय के कारण सतह पर मृदा वायु और वायुमंडलीय वायु का संघटन ज्यादातर समान होता है, लेकिन मृदा की गहराई में वृद्धि के साथ यह समानता कम हो जाती है।)

> The composition of air is the resultant of two sets of processes that function simultaneously viz: chemical and biological reactions that result in the production of CO2 at the use of O2; and physical processes that affect the interchange of gaseous constituents between the soil voids and the atmosphere. First process accentuates the differences, whereas the second one minimizes the differences.

(वायु का संघटन प्रक्रियाओं के दो सेटों का परिणाम है जो एक साथ कार्य करती हैं जैसे: रासायनिक और जैविक अभिक्रियाएं जिनके परिणामस्वरूप O2 के उपयोग पर CO2 का उत्पादन होता है; और भौतिक प्रक्रियाएं जो मृदा के रिक्त स्थान और वायुमंडल के बीच गैसीय घटकों के आदान-प्रदान को प्रभावित करती हैं। पहली प्रक्रिया अंतरों को बढ़ाती है, जबकि दूसरी अंतरों को कम करती है।)

Gaseous exchange in soil (मृदा में गैसीय विनिमय):- The exchange of gases in between soil air and atmospheric air is referred to as soil aeration. This is very important for growth of plants and soil microorganisms and thin biological activities. Two mechanisms have been identified in the interchange of gases between soil voids and the atmosphere i.e. mass flow and diffusive flow.

(मृदा वायु और वायुमंडलीय वायु के बीच गैसों के आदान-प्रदान को मृदा वातायन कहा जाता है। यह पौधों और मृदा के सूक्ष्मजीवों की वृद्धि और पतली जैविक गतिविधियों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। मृदा के रिक्त स्थान और वायुमंडल के बीच गैसों के आदान-प्रदान में दो तंत्रों की पहचान की गई है अर्थात द्रव्यमान प्रवाह और विसरण प्रवाह।)

1. Mass flow (द्रव्यमान प्रवाह):- Mass flow of gases in to and out of the soil occurs whenever there is a difference in total pressure between the soil air and atmosphere. This difference is mainly due to expansion and contraction of soil gases due to changes in temperature and barometric pressure, air replacement through rainfall, irrigation and drainage.

(जब भी मृदा वायु और वायुमंडल के बीच कुल दबाव में अंतर होता है तो मृदा के अंदर और बाहर गैसों का बड़े पैमाने पर प्रवाह होता है। यह अंतर मुख्य रूप से तापमान और बैरोमीटर के दबाव में परिवर्तन, वर्षा, सिंचाई और जल निकासी के माध्यम से वायु प्रतिस्थापन के कारण मृदा गैसों के विस्तार और संकुचन के कारण होता है।)

2. Diffusion (विसरण प्रवाह):- Diffusion is the random movement of molecules (molecular motion) of a gas or of a liquid. Net movement of gases by diffusion occurs when the partial pressures of individual gases in two neighbouring systems are different, but the total pressure is the same in both. Diffusion accounts for more than 90% of gaseous exchange.

(विसरण किसी गैस या तरल के अणुओं की यादृच्छिक गति (आणविक गति) है। विसरण द्वारा गैसों का कुल संचलन तब होता है जब दो पड़ोसी तंत्रों में अलग-अलग गैसों का आंशिक दबाव अलग-अलग होता है, लेकिन दोनों में कुल दबाव समान होता है। 90% से अधिक गैसीय विनिमय के लिए विसरण जिम्मेदार है।)

> In soils, due to biological activity, there is a continuous production of CO2 at the exhaustion of oxygen. This results in the increased partial pressure of CO2 and reduced partial pressure of oxygen. It leads to continuous interchange of CO2 and O2 in between soil and atmosphere.

(मृदा में जैविक गतिविधि के कारण ऑक्सीजन समाप्त होने पर CO2 का निरंतर उत्पादन होता रहता है। इसके परिणामस्वरूप CO2 का आंशिक दबाव बढ़ जाता है और ऑक्सीजन का आंशिक दबाव कम हो जाता है। इससे मृदा और वायुमंडल के बीच CO2 और O2 का निरंतर आदान-प्रदान होता है।)

> According to Fick’s law, diffusion is a function of the concentration gradient, the diffusion co-efficient of the medium, and the cross sectional area.

(फ़िक के नियम के अनुसार, विसरण सांद्रता प्रवणता, माध्यम के विसरण गुणांक और अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल का एक प्रतिफल है।)

dQ = DA (dc/dx)dt

where (जहाँ),

dQ = The mass flow (moles) during the time at across area  A (sq.cm)

[क्षेत्रफल A (वर्ग सेमी) के पार समय के दौरान द्रव्यमान प्रवाह (मोल्स)]

dc/dx = The concentration gradient {moles/cc (cm)}

[सांद्रता प्रवणता {मोल्स/सीसी (सेमी)}]

D = The proportionally constant or diffusion coefficient (sq.cm/sec)

[आनुपातिक स्थिरांक या विसरण गुणांक (वर्ग सेमी/सेकंड)]

Importance in plant growth (पादप वृद्धि में महत्व):- Soil air with its constituents plays a vital role in modifying the physical, chemical and biological properties of the soils, there by governs the nutrient and water availability and ultimately the plant growth.

(मृदा वायु अपने घटकों के साथ मृदा के भौतिक, रासायनिक और जैविक गुणों को रूपांतरित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जिससे पोषक तत्व और जल की उपलब्धता और अंततः पौधों की वृद्धि नियंत्रित होती है।)

• Under poor aerated conditions development of plant roots will be restricted or inhibited. Absorption of water and nutrients will be decreased. Toxic substances will be formed.

(खराब वातायन परिस्थितियों में पौधों की जड़ों का विकास प्रतिबंधित या अवरुद्ध हो जाता है। जल और पोषक तत्वों का अवशोषण कम हो जाता है। विषैले पदार्थों का निर्माण होता है।)

• Soil aeration influences the activity of soil micro organism and also affects the rate of decomposition of organic matter.

(मृदा वातायन मृदा सूक्ष्म जीवों की गतिविधि को प्रभावित करता है और जैविक पदार्थों के अपघटन की दर को भी प्रभावित करता है।)

• BNF and many nutrient transformations will be carried out by microbes under well aerated conditions. Many nutrients like Fe and Mn will be at their toxic levels under poorly aerated conditions.

(BNF और कई पोषक रूपान्तरण अच्छी तरह वातित परिस्थितियों में सुक्ष्म जीवों द्वारा किए जाते हैं। Fe और Mn जैसे कई पोषक तत्व खराब वातित परिस्थितियों में अपने विषाक्त स्तर पर होते हैं।)

• Many toxic organic acids like lactic, butyric and citric acid etc., will be found under anaerobic conditions and cause injury to plant roots thereby minimize the ability of roots to absorb nutrients and water.

(कई जहरीले कार्बनिक अम्ल जैसे लैक्टिक, ब्यूटाइरिक और साइट्रिक अम्ल आदि, अवायवीय परिस्थितियों में पाए जाते हैं और पौधों की जड़ों को नुकसान पहुंचाते हैं, जिससे जड़ों की पोषक तत्वों और जल को अवशोषित करने की क्षमता कम हो जाती है।)

• Zn and Mn availability will be reduced under poor aeration conditions.

(खराब वातायन परिस्थितियों में Zn और Mn की उपलब्धता कम हो जाती है।)

• Incidence and virulence of diseases largely controlled by soil aeration.

(मृदा वातायन द्वारा रोगों की घटना और उग्रता को काफी हद तक नियंत्रित किया जाता है।)