માટીનો પી.એચ. અને તેની ખેતી પર અસર

વિભાવના

પૃથ્વી પર સૌથી વધુ માત્રામાં કોઇ તત્વ આવેલું છે તો તે પાણી છે. પાણીને વૈજ્ઞાનિક રીતે H,O કહેવામાં આવે છે, જે H” (હાઈડ્રોજન ધન વિજભાર) અને OH (હાઇડ્રોક્ઝાઈલ રૂણ વિજભાર) ના જોડાવાથી બનેલો છે. અહીં OH પોતાનો વધારાનો ઇકેલ્ટોન H' કે જેની પાસે એક ઇલેક્ટ્રોનની ઉણપ છે તેને આપે છે. આમ થવાથી અસ્થાયી કણ H' અને OH સ્થાયી કણ H,O માં પરીણમે છે. શુધ્ધ પાણીમાં જેટલા H* કણો આવેલા હોય છે તેટલા જ OH કણો આવેલ હોય છે.

જ્યારે શુધ્ધ પાણીમાં કોઈ અશુધ્ધી (જેમ કે મીઠું, માટી વગેરે) ભળે છે, ત્યારે તે શુધ્ધ પાણીના કણો સાથે રાસાયણિક પ્રક્રિયા કરે છે. જેને અંતે અશુધ્ધીના સ્વભાવ મુજબ કાં તો H' કણો મુક્ત રહી જાય છે કાં તો OH કણો મુક્ત રહી જાય છે. બસ આ મુક્ત H' કણ કે મુક્ત OH' કણના તફાવતને કારણે પી.એચ. અસ્તીત્ત્વમાં આવે છે.

પાણી અને અશુધ્ધીની રાસાયણિક પ્રક્રિયા બાદ જો H" કણો મુક્ત રહી જાય તો પ્રવાહી કે પ્રણાલી એસીડીક એટલે કે અમ્લીય (ખાટાશ) છે તેવું કહેવામાં આવે છે અને જો OH કણો મુક્ત રહી જાય તો પ્રવાહી કે પ્રણાલી બેઝીક એટલે કે ભાસ્મીક (તુરું) છે તેવું કહેવામાં આવે છે.

પી.એચ. આંક પટ્ટી (pH Scale)

પ્રવાહી કે પ્રણાલીમાં H* કણ અને OH કણની માત્રા કેટલી છે તેના આધારે પી.એચ. આંક નક્કી થાય છે. જો H" કણ અને OH કણ બન્ને સરખી માત્રમાં હોય તો તેને ૭ પી.એચ. ગણવામાં આવે છે, જે તટસ્થ પી.એચ. તરીકે પણ ઓળખાય છે. જો H' કણની માત્રા OH" કણની માત્રા કરતા વધુ હોય તો તેનો પી.એચ. ૭ થી ઓછો ગણવામાં આવે છે, જે એસીડીક કે અમ્લીય કહેવાય છે. જો OH કણની માત્રા H કણ કરતા વધુ હોય તો તેનો પી.એચ. ૭ થી વધુ ગણવામાં આવે છે, જે બેઝીક કે ભાસ્મીક કહેવાય છે. આ રીતે પી.એચ. આંક પટ્ટી (pH Scale)તૈયાર થાય છે.

કુદરતમાં ઓછામાં ઓછું કે વધુમાં વધુ કેટલું પી.એચ. હોઈ શકે તેની કોઈ મર્યાદા નથી, પરંતુ વ્યવહારીક વપરાશ માટે ઓછામાં ઓછું ૦ (શૂન્ય) પી.એચ. અને વધુમાં વધુ ૧૪ પી.એચ. ગણવામાં આવે છે. એ સમજવું જરૂરી છે કે પી.એચ. આંક પટ્ટી પર દરેક કાપા વચ્ચે H* કણ અને OH' કણ વચ્ચેનો તફાવત એક સરખો નથી, પરંતુ તે ૧૦ ના ગુણાંકમાં છે, જેને અંગ્રેજીમાં લોગેરીયમેટીક સ્કેલ કહે છે. જે પી.એચ. સમજવાનું જટીલ બનાવે છે, તો ચાલો તેને સરળતાથી સમજીએ.

જ્યારે પી.એચ. ૭ છે ત્યારે પ્રણાલીમાં H* કણ અને OH કણ સરખા છે. જ્યારે પી.એચ. ૮ છે ત્યારે પ્રણાલીમાં H' કણ કરતા OH કણ ૧૦ ગણા વધારે છે. જ્યારે પી.એચ. ૯ છે ત્યારે પ્રણાલીમાં H" કણ કરતા OH કણ ૨૦ ગણા નહીં પરંતુ ૧૦૦ ગણા વધારે છે. જ્યારે પી.એચ. ૧૦ છે ત્યારે પ્રણાલીમાં H’ કણ કરતા OH કણ ૩૦ ગણા નહીં પરંતુ ૧૦૦૦ ગણા વધારે છે. આથી ઉલ્ટું, જ્યારે પી.એચ. ૬ છે ત્યારે પ્રણાલીમાં OH કણ કરતા H* કણ ૧૦ ગણા વધારે છે અને પી.એચ. પ હોય ત્યારે પ્રણાલીમાં OH કણ કરતા H" કણ ૧૦૦ ગણા વધારે હોય છે તથા પી.એચ. ૪ હોય ત્યારે પ્રણાલીમાં OH કણ કરતા H કણ ૧૦૦૦ ગણા વધારે હોય છે. તેનો અર્થ એવો થયો કે પી.એચ. આંક પટ્ટી પર જ્યારે પી.એચ. માં નાનો ફેરફાર નોંધાય છે ત્યારે વાસ્તવમાં તે ખૂબ જ મોટો ફેરફાર છે. દા.ત. જ્યારે પી.એચ. ૭ થી ૮ થાય અને પી.એચ. ૮થી ૯ થાય તેમાં ખૂબ માટો તફાવત છે. જ્યારે પી.એચ. ૭ થી ૮ થાય છે ત્યારે ભાસ્મીકતાની તિવ્રતા ૧૦ ગણી વધે છે. પરંતુ, જ્યારે પી.એચ. ૮ થી ૯ થાય છે ત્યારે ભાસ્મીક્તાની તિવ્રતા ૧૦૦ ગણી વધે છે. પી.એચ. ૭ થી ૬ અને પી.એચ. ૬ થી ૫ ના તફાવત માટે એસીડીટીની તિવ્રતા તે જ રીતે સમજી શકાય. તો ચાલો, કેટલાક જાણીતા પદાર્થોના પી.એચ. આંકથી માહિતગાર થઇએ.

માટીનો પી.એચ. આંક

માટી ખારાશગ્રસ્ત છે કે નહી તે તો આપણે નીરિક્ષણ કરીને જાણી શકીએ છીએ, પરંતુ માટીમાં પી.એચ. સબંધિત કોઇ સમસ્યા છે કે કેમ તે નીરિક્ષણ કરીને જાણી શકાતું નથી. આ માટે પી.એચ. મીટર કે પી.એચ. પટ્ટી વડે માટીનો પી.એચ. માપવો પડે છે. કુદરતી પરિસ્થિતીમાં માટીની સઘળી રાસાયણિક અને જૈવિક ગતી-વિધીને માટીનો પી.એચ. ખૂબ જ પ્રભાવીત કરે છે. માટીનો પી.એચ. જાણવાથી માટીની સ્થિતીનો તાગ તરત જ મળી જાય છે.

પી.એચ. મીટર વડે માટીનો પી.એચ. માપવા માટીમાં શુધ્ધ પાણી ભેળવીને જે પ્રવાહી બને છે તેનું પી.એચ. માપવામાં આવે છે. માટી અને શુધ્ધ પાણીની માત્રાની વધ-ઘટના કારણે પી.એચ.ની વધ-ઘટ થવાની સંભાવના છે. આથી એવું નક્કી કરવામાં આવ્યું કે એક ભાગ માટી લેવી અને તેમાં બે ભાગ શુધ્ધ પાણી મિશ્ર કરવુ અને જે પ્રવાહી બને તેનું પી.એચ. માપવું અને તેને માટીનો પી.એચ. સમજવો. પી.એચ.નો કોઈ એકમ હોતો નથી, તે માત્ર આંક જ હોય છે. આથી માટીના પી.એચ.ને માટીનો પી.એચ. આંક કહે છે.

માટીના પી.એચ. આંકના આધારે માટીને પાના નંબર ૩ ઉપર દર્શાવેલા મુજબ વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

કચ્છ જિલ્લાના અબડાસા, નખત્રાણા, માંડવી, મુન્દ્રા અને અંજાર તાલુકાના જ્યાં ખેતી થતી હોય તેવા ૨૮૩ ખેતરની માટીના નમુના ચકાસતા જાણવા મળે છે કે, કચ્છમાં માત્ર ૧% જ જમીન તટસ્થ કેટેગરીમાં આવે છે, જયારે બાકીની ૯૯% જમીન ઓછા કે વધુ અંશે ભાસ્મીક છે. જેમાં થી ૭૧% જમીન વધારે અને અત્યંત ભાસ્મીક વર્ગમાં આવે છે.

માટીનો પી.એચ. નક્કી કરનારાપરિબળો

• વિશ્વના શૂષ્ક વિસ્તારોમાં ઓછો વરસાદ અને વધુ બાષ્પીભવનના કારણે આ પ્રક્રિયા એ રીતે થાય છે કે જેને કારણે માટીમાં સોડિયમ કાર્બોનેટનું પ્રમાણ વધી જાય છે અને ભાષ્મીક માટીનું નિર્માણ થાય છે.
• માટીમાંથી નાઇટ્રોજન તત્વનો પાક દ્વારા ઉપાડ થવાથી.
• કેલ્શીયમ, મેગ્નેશીયમ, પોટાશ અને સોડિયમના કણોનું માટીમાંથી ધોવાણ થવાથી કે માટીમાં સંગ્રહ થવાથી.
• હાઇડ્રોજન અને એલ્યુમિનીયમના કણોની માટીમાં વધુ પ્રમાણમાં હાજરી હોવાથી.
• કાર્બન ડાયોક્સાઇડ વાયુનું માટીના ભેજ/પાણી સાથે પ્રક્રિયા કરી વિવિધ કાર્બોનિક એસીડનું નિર્માણ કરવું અને આ કાર્બોનિક એસીડનું સેન્દ્રીય કાર્બન (હ્યુમસ) સાથે રાસાયણિક પ્રક્રિયા થવાથી.

માટીનો પી.એચ. વધારનારા પરિબળો

• યુરિયા નાઇટ્રોજનવાળા રાસાયણિક ખાતરના વપરાશ વખતે સૌ પહેલા યુરિયા માટીમાં રહેલા H* કણ (કે જે ભાષ્મીક માટીમાં OH કણ કરતાં ઓછો હોય છે) સાથે રાસાયણિક પ્રક્રિયા કરી એમોનિયા અને બાય-કાર્બોનેટ બનાવે છે. માટીમાં H* કણો વપરાઈ જવાના કારણે ભાષ્મીકતા વધે છે તથા ઉત્પન્ન થયેલ બાય-કાર્બોનેટ પણ થોડે-ઘણે અંશે ભાષ્મીકતા વધારવામાં ભાગ ભજવે છે. ત્યાર બાદ બીજા તબક્કામાં આ એમોનિયાનું નાઇટ્રેટમાં રૂપાંતર થાય છે જે ભાષ્મીકતા ઓછી કરે છે. કેટલાક અભ્યાસ પરથી જાણવા મળ્યું છે કે ભાષ્મીકતામાં બીજા તબક્કા વખતે થતાં ઘટાડા કરતાં પહેલા તબક્કામાં થતો વધારો ખૂબ જ મોટો છે. આમ યુરિયા, અન્ય નાઈટ્રોજનવાળા રાસાયણિક ખાતરો જેટલો આ બાબતમાં નિર્દોષ નથી.
• માટીમાં એમોનિકલ નાઈટ્રોજનનું નાઈટ્રેટ નાઈટ્રોજનમાં રૂપાંતરણ થવું-એમોનીકલ નાઈટ્રોજનવાળા રાસાયણિક ખાતરના વપરાશ વખતે એમોનિયાનું નાઇટ્રેટમાં રૂપાંતર થાય છે અને H* કણનું નિર્માણ થાય છે જે માટીની ભાષ્મીકતા ઓછી કરે છે.
• ઉંચા પી.એચ.વાળું પિયતનું પાણી વાપરવાથી માટીનો પી.એચ. ઉંચો જતો નથી, કારણ કે, માટીમાં પી.એચ.ના અસ્થાયી બદલાવને ટાળવા માટે માટીમાં બફરીંગ કેપેસીટી છે. પરંતુ, જે પિયતના પાણીમાં કાર્બોનેટનું પ્રમાણ વધારે હોય અને તેનો પિયતમાં ઉપયોગ કરવામાં આવે તો તેને કારણે માટીનો પી.એચ. વધતો જાય છે.
• જે માટીમાં ચીકણી માટીના કણો અને સેન્દ્રીય કાર્બન (હ્યુમસ) વધારે હોય છે તે માટીમાં પી.એચ.નો બદલાવ ઝડપથી આવતો નથી. જ્યારે રેતાળ માટી કે જેમાં સેન્દ્રીય કાર્બન ઓછો હોય છે તેમાં પી.એચ.નો બદલાવ ઝડપથી આવી જાય છે.

માટીના ઉંચા પી.એચ.ની પાક ઉત્પાદન ઉપર અસર

માટીના ઉંચા પી.એચ. આંકના કારણે માટીનું મુળભૂત બંધારણ પડી ભાંગે છે અને મોટા ભાગના પોષકતત્વોની લભ્યતાને આડ અસર થાય છે. આ સમજવા માટે આપણે નીચેનું ચિત્ર સમજીએ. આ ચિત્ર આમ તો આપણી માટી અને પર્યાવરણિય પરિસ્થિતી માટે બનેલું નથી, તેમ છતાં માટીનો પી.એચ. પોષકતત્વની લભ્યતાને કઈ રીતે આડ અસર કરે છે તે સમજવા માટે ઉપયોગી છે.

અહીં દર્શાવેલા ચિત્રમાં વિવિધ પોષકતત્વોને પટ્ટા સ્વરૂપે દર્શાવેલા છે. આ પટ્ટામાં લીલા ભાગનો અર્થ એ છે કે જો પોષકતત્વ માટીમાં છે તો તે છોડને લભ્ય છે અને લાલ ભાગનો અર્થ એ છે કે પોષકતત્વ માટીમાં છે પરંતુ પી.એચ.ના કારણે છોડને લભ્ય નથી.

આપણે જોઇ શકીએ છીએ કે માટીના ૭ પી.એચ.ની લાઈન પર નાઈટ્રોજન, ફોસ્ફરસ, પોટાશ, સલ્ફર, કેલ્શીયમ, મેગ્નેશીયમ અને મૅગેનિઝ સંપૂર્ણ પણે લભ્ય છે. જ્યારે લોહ, મેંગેનીઝ, બોરોન, તાંબુ, જસત અને મોલીબ્ડેનમ અંશતઃ પણે જ લભ્ય છે.

જ્યારે માટીનો પી.એચ. ૮.૫ થાય છે ત્યારે પોટાશ, સલ્ફર અને મેગ્નેશીયમ સીવાય તમામ પોષકતત્વો અલભ્ય થઈ જાય છે એટલે કે નાઇટ્રોજન, ફોસ્ફરસ, કેલ્શીયમ, લોહ, મેંગેનીઝ, બોરોન, તાંબુ અને જસત જો માટીમાં હોય તો પણ તે છોડને માટે લભ્ય થતાં નથી.

આવું શા માટે થાય છે તે માટીના ફોસ્ફરસની રાસાયણિક પ્રક્રિયાના ઉદાહરણથી સમજીએ. માટીનો અલભ્ય ફોસ્ફરસ પાણી સાથે રાસાયણિક પ્રક્રિયા કરીને લભ્ય બને છે જેનું રાસાયણિક સમીકરણ નીચે મુજબ છે.

Ca₁₀(PO₄)₆F₂ + 12H₂O → 10Ca²⁺ + 6H₂PO₄^- + 2F^- + 12OH^-
(રોક ફોસફેટ)    (પાણી)    (ચુનો અને ફોસફરસ છુટું પડવાની પ્રક્રિયા)

ઉપર દર્શાવેલી રાસાયણિક પ્રક્રિયા તો જ પૂરી થાય જો રૂણ વિજભારીત કણ 12OH અન્ય કોઈ ધન વિજભારીત કણ જેવા કે H* સાથે પ્રક્રિયા કરે. પરંતુ ઉંચા પી.એચ.વાળી માટીમાં ધન વિજભારીત H* કણ કરતાં રૂણ વિજભારીત OH કણની પ્રબળ હાજરી હોય છે. આથી આ રાસાયણિક પ્રક્રિયા પૂર્ણ થતી નથી અને અલભ્ય ફોસ્ફરસ લભ્ય થતું નથી

આવા સંજોગોમાં જ્યારે ફોસ્ફરસ લભ્ય કરનાર બેક્ટેરીયા કલ્ચર વાપરવામાં આવે છે ત્યારે આ બેક્ટેરીયા તેના કોષમાંથી ચોક્કસ પ્રકારના એસીડનું નિર્માણ કરે છે એટલે કે પોતાના કોષની આસપાસની માટી એસીડીક એટલે કે H' કણવાળી બનાવે છે, જને કારણે ઉપર દર્શાવેલી અધુરી રહેલી રાસાયણિક પ્રક્રિયા ખૂબ જ સૂક્ષ્મ પાયે પૂરી થાય છે.

ઉંચા પી.એચ. વાળી માટીમાં ખેતી માટે રાખવાની તકેદારીઓ

1. ઉંચા પી.એચ.ને અનુકૂળ આવે તેવા પાકોની પસંદગી કરવી જોઇએ.
2. સેન્દ્રીય ખાતર અને લીલા પડવાશથી માટીમાં સેન્દ્રીય પદાર્થ ઉમેરાય છે. આ સેન્દ્રીય પદાર્થનું માટીમાં કોહવાણ થવાથી વિવિધ પ્રકારના એસીડ બને છે, જે માટીના પી.એચ.ને નીચો લાવે છે. મતલબ કે ખેતીમાં સેન્દ્રીય ખાતરના વપરાશ અને લીલા પડવાશ ઉપર જોર રાખવું.
3. ઉંચા પી.એચ.વાળી માટીમાં કૃત્રિમ રાસાયણિક ખાતરો ન વાપરતાં સેન્દ્રીય ખાતરો, તેલીબીયા પાકોનો ખોળ અને અન્ય કુદરતી ખાતરો જેવા કે રોક ફોસ્ફેટ વગેરે વાપરવા જોઈએ.
4. માટીની ચકાસણી કરાવવી અને જો ચકાસણી અહેવાલમાં સુધારક તરીકે જીપ્સમની ભલામણ કરવામાં આવી હોય તો ભલામણ મુજબનું જીપ્સમ માટીમાં ઉમેરવું જોઇએ.
5. જો પિયતના પાણીમાં કાર્બોનેટનું પ્રમાણ વધારે હોય તો તે પાણીનો ઉપયોગ ટાળવો કે ઓછો કરવો જોઇએ.
6. ઉંચા પી.એચ.ના કારણે અલભ્ય થઈ જનારા પોષકતત્વોને લભ્ય કરવા બેક્ટેરીયા, ફૂગ અને અન્ય સૂક્ષ્મ જીવો સતત કાર્ય કરે છે. આ સુક્ષ્મજીવો માટીમાં વિવિધતા અને સંખ્યાબળ મુખ્યત્વે માટીમાં રહેલા સેન્દ્રીય કાર્બન પર આધાર રાખે છે. આથી આવી માટીમાં સેન્દ્રીય કાર્બન વધારવા પ્રયત્ન કરવો જોઇએ.
7. ઉંચા પી.એચ.વાળી માટીમાં અલભ્ય થયેલ પોષકતત્વો લભ્ય કરવા યોગ્ય પ્રકારના બાયોફર્ટીલાઈઝર જેવા કે ફોસ્ફેટ સોલ્યુબેલાઇઝીંગ કલ્ચર, પોટાશ મોબીલાઇઝીંગ કલ્ચર, ઝીક સોલ્યુબેલાઇઝીંગ કલ્ચર વગેરેનો ઉપયોગ કરવો જોઇએ.
8. માટીનો ઉંચો જતો પી.એચ. માટીમાં એકત્ર થતા કેટલાક રાસાયણિક કણોને આભારી છે. જ્યારે મોટા જથ્થામાં એક સામટો વરસાદ પડે છે. ત્યારે ખેતરમાંથી બહાર જતું પાણી પોતાની સાથે અશુધ્ધીઓને પણ વહેવડાવી જાય છે આથી વરસાદનું પાણી આપણા ખેતરની માટીનો મહત્તમ સુધારો કરે તે પ્રકારે આયોજન કરવું જોઇએ.
9. પિયતના પાણીની ગુણવત્તા સુધારવા માટે ભૂગર્ભજળ રીચાર્જની કામગીરી કરવી જોઇએ.