Nitrogen: an invaluable element in agriculture

आधुनिक आवर्त सारणी में, नाइट्रोजन सातवां तत्व है। इसकी परमाणु संख्या सात है जबकि इसमें दो समस्थानिक हैं जिनकी संख्या द्रव्यमान संख्या चौदह और पंद्रह है। पर्यावरण में, यह N₂ गैस के रूप में मौजूद है और वायु संरचना में लगभग 78% योगदान देता है।

हालांकि, दो नाइट्रोजन परमाणुओं के बीच मजबूत ट्रिपल बांडों के कारण इस तरह की विशाल सांद्रता में मौजूद नहीं है। मिट्टी में नाइट्रोजन दो रूपों में मौजूद है: जैविक और अजैविक। 95% से अधिक नाइट्रोजन कार्बनिक रूप में और 5% से कम अकार्बनिक रूप में मौजूद है।

अमीनो एसिड, आरएनए, डीएनए, प्रोटीन आदि कार्बनिक रूप हैं, जबकि निश्चित नाइट्रोजन, NO₃^-, NH₄⁺, NO₂ अकार्बनिक रूप हैं। NO₂ अस्थिर है और मिट्टी में बहुत कम मात्रा में मौजूद है।

इतनी बड़ी मात्रा में उपस्थिति होने के बावजूद भी इसकी हमेशा सभी मिट्टी में कमी रहती है, क्योंकि नाइट्रोजन का कार्बनिक रूप अनुपलब्ध रूप है जो पौधों द्वारा नहीं लिया जाता है। केवल अकार्बनिक रूप पौधे द्वारा लिया जाता है। इसीलिए नाइट्रोजन को विश्व की मिट्टी में सार्वभौमिक कमी वाला पोषक तत्व भी कहा जाता है।

नाइट्रोजन एक आवश्यक पौधा पोषक तत्व है। इसे पौधे की जड़ों द्वारा NO₃^- रूप में और चावल के मामले में NH₄⁺ के रूप में अवशोषित किया जाता है। यह पौधों की चयापचय गतिविधियों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

यह डीएनए, आरएनए, प्रोटीन, न्यूक्लियोटाइड, अमीनो एसिड आदि का एक महत्वपूर्ण घटक है। क्लोरोफिल में मैग्नीशियम के साथ नाइट्रोजन प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बन के निर्धारण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। डीएनए और आरएनए के एक भाग के रूप में, यह ऑफ-स्प्रिंग में आनुवंशिक कोड के हस्तांतरण के लिए जिम्मेदार है।

चूंकि जैविक रूप पौधे के लिए उपलब्ध नहीं है, इसलिए यह उपलब्ध रूप में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रक्रिया को मिनरलाइजेशन (खनिज)  कहा जाता है जबकि मिनरलाइजेशन का उल्टा यानी अनुपलब्ध रूप में उपलब्ध रूपांतरण इम्मोबलिज़तिओन (स्थिरीकरण) कहलाता है। खनिजकरण की प्रक्रिया तीन चरणों से युक्त होती है। 

पहला कदम कार्बनिक नाइट्रोजन को अमीनों और अमीनो एसिड में परिवर्तित करना है जिसे एमिनेशन कहा जाता है।

दूसरा कदम अमोनियमिफिकेशन है, जिसमें रोगाणुओं की गतिविधियों द्वारा अमीनों और अमीनो एसिडको अमोनिया में बदल दिया जाता है। इस अमोनिया की प्रकृति में विभिन्न आस्थाएं हैं (a) इसे पौधे द्वारा ऐसे NH₄⁺ रूप में लिया जाता है, (b) इसे नाइट्रेट में परिवर्तित किया जाता है, (c) इसका उपयोग रोगाणुओं द्वारा उनकी आवश्यकताओं के लिए किया जाएगा और (iv) इस से हानि लीचिंग और वाष्पीकरण के माध्यम से मिट्टी।

तीसरा चरण रोगाणुओं द्वारा अमोनिया को नाइट्रेट में परिवर्तित करना है जिसे नाइट्रिफिकेशन कहा जाता है। इस तरह से कार्बनिक नाइट्रोजन अकार्बनिक रूप में परिवर्तित हो जाता है।

हालांकि, विभिन्न नुकसान और धीमी खनिज प्रक्रिया के कारण, यह नाइट्रोजन पौधों के लिए पर्याप्त नहीं है। नाइट्रोजन की आवश्यकता को पूरा करने के लिए अकार्बनिक नाइट्रोजन उर्वरक का अतिरिक्त स्रोत जोड़ा गया।

प्रमुख पोषक संरचना के साथ विभिन्न नाइट्रोजन उर्वरक नीचे दिए गए हैं:

 उर्वरक बहुत महंगे हैं और उनके संश्लेषण की प्रक्रिया खतरनाक है। उर्वरक पौधों को तुरंत नाइट्रोजन प्रदान करता है लेकिन विभिन्न नुकसानों के कारण नाइट्रोजन की एक बड़ी मात्रा खो जाती है। नाइट्रोजन के नुकसान में शामिल प्रमुख प्रक्रियाएं डेनिट्रिफिकेशन, वाष्पीकरण और लीचिंग हैं।

विमुद्रीकरण वह प्रक्रिया है जिसमें NH4+ आयन को जीनस स्यूडोमोनस और बैसिलस के जीवाणुओं द्वारा क जल भराव की स्थिति में N2O, NO और N2 में बदल दिया जाता है।

हालांकि, लीचिंग में नाइट्रोजन NO3- आयन के रूप में खो जाता है जो जलमग्न अवस्था में मिट्टी में रूट ज़ोन से नीचे चला जाता है। जबकि वाष्पीकरण में, नाइट्रोजन NH3 गैस के रूप में पर्यावरण के खो जाता है ।

पौधों को नाइट्रोजन प्रदान करने के लिए जैव उर्वरक भी एक अन्य विधा है। जैव उर्वरक वे पदार्थ होते हैं जिनमें जीवित जीव होते हैं जो बीज, पौधे की सतह, या मिट्टी पर लागू होते हैं, प्रकंद या पौधे के आंतरिक भाग को उपनिवेशित करते हैं, वायुमंडलीय नाइट्रोजन को नियतन करता हैं और पौधों के लिए उपलब्ध कराता हैं।

Rhizobium, Azotobacter, Azospirillium और Azolla फ़र्न सामान्य नाइट्रोजन फिक्सिंग जैव उर्वरक हैं। राइजोबियम सहजीवी जैव उर्वरक है जिसका उपयोग आमतौर पर फलीदार फसलों में किया जाता है।

एजोटोबैक्टर मुक्त जीवित जैव उर्वरक है जिसका उपयोग अनाज की फसल में किया जाता है, जबकि अजोला का उपयोग चावल की फसल में किया जाता है जो पानी की सतह पर तैरती है। नाइट्रोजन के नुकसान को रोकने के लिए धीमी गति से जारी नाइट्रोजन उर्वरक और नाइट्रिफिकेशन अवरोधक का भी उपयोग किया जाता है।

धीमी गति से रिलीज होने वाली नाइट्रोजन उर्वरक धीमी दर पर नाइट्रोजन छोड़ती है जो आसानी से पौधे द्वारा ले ली जाती है और नुकसान कम होता है। नाइट्रिफिकेशन इनहिबिटर नाइट्रिफाइंग प्रक्रिया को धीमा कर देता है जिससे नाइट्रिफाइंग रोगाणुओं की गतिविधि प्रभावित होती है। हालांकि, वे अपने उच्च लागत के कारण हमारे देश में कम उपयोग में हैं।

Authors:

दीपक कोचर,

मृदा विज्ञान विभाग,

चौधरी चरण सिंह हरियाणा कृषि विश्वविद्यालय, हिसार (हरियाणा)

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