भारतीय जैव प्रौद्योगिकीविदों ने भारत में चावल की लोकप्रिय किस्मों के बीच नाइट्रोजन उपयोग क्षमता में व्यापक भिन्नता की खोज की है।
नाइट्रोजन उपयोग दक्षता
- इसका उपयोग बायोमास उत्पादन के लिये प्रयुक्त या स्थिर नाइट्रोजन का उपयोग करने में संयंत्र की दक्षता का वर्णन करने हेतु किया जाता है।
- इसे फसल की उपज और जड़ों के माध्यम से मिट्टी से या बैक्टीरिया द्वारा स्थिरीकरण के माध्यम से, वातावरण से अवशोषित नाइट्रोजन की मात्रा के बीच के अनुपात के रूप में भी परिभाषित किया जाता है।
- अनाजों विशेषकर चावल में NUE, कृषि स्थिरता में एक महत्त्वपूर्ण कारक है।
चिंताएँ
- नाइट्रोजन उपयोग दक्षता अपर्याप्त होने के कारण भारत में प्रतिवर्ष 1 लाख करोड़ रुपए तथा विश्व स्तर पर प्रति वर्ष 170 बिलियन अमेरिकी डॉलर से अधिक मूल्य के नाइट्रोजन उर्वरक बर्बाद होते हैं।
- नाइट्रोजन उर्वरक वायु में नाइट्रस ऑक्साइड और अमोनिया प्रदूषण तथा जल में नाइट्रेट/अमोनियम प्रदूषण का मुख्य स्रोत हैं, जो हमारे स्वास्थ्य, जैव विविधता और जलवायु परिवर्तन को प्रभावित करते हैं।
- भारत विश्व में नाइट्रस ऑक्साइड (N2O) का दूसरा सबसे बड़ा स्रोत है, जो एक ग्रीनहाउस गैस है, जो कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में वायुमंडल को कहीं अधिक गर्म करती है।
- वर्ष 2020 में ऐसे वैश्विक मानव निर्मित उत्सर्जन का लगभग 11% भारत से था, जो चीन (16%) से दूसरे स्थान पर था। इन उत्सर्जनों का प्रमुख स्रोत उर्वरक का उपयोग है।
कृषि में NUE का महत्त्व
- फसल की पैदावार को अनुकूलतम बनाना: फसल की पैदावार को अधिकतम करने के लिए नाइट्रोजन का कुशल उपयोग महत्त्वपूर्ण है।
- खराब NUE का आर्थिक प्रभाव: खराब NUE के कारण नाइट्रोजन उर्वरक की भारी बर्बादी होती है, जिसकी लागत भारत में प्रतिवर्ष 1 लाख करोड़ रुपये और विश्व स्तर पर 170 बिलियन डॉलर से अधिक होने का अनुमान है।
- पर्यावरणीय परिणाम: अकुशल नाइट्रोजन प्रबंधन ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन (जैसे, नाइट्रस ऑक्साइड) और जल निकाय यूट्रोफिकेशन (Water Body Eutrophication) में योगदान देता है, जो जलीय पारिस्थितिकी तंत्र को नुकसान पहुँचाता है।
- उन्नत NUE के लाभ: NUE में वृद्धि से उर्वरक लागत में कमी एवं पर्यावरणीय प्रभावों को न्यूनतम करके किसानों की उत्पादकता एवं लाभप्रदता में वृद्धि हो सकती है।
नाइट्रोजन उपयोग दक्षता (NUE) को प्रभावित करने वाले कारक
- आनुवंशिकी: पौधों की विविधता NUE को प्रभावित करती है, जिससे समग्र नाइट्रोजन उपयोग दक्षता प्रभावित होती है।
- मृदा की स्थिति: मृदा का प्रकार और स्वास्थ्य नाइट्रोजन अवशोषण को प्रभावित करता है, जिससे फसल की पैदावार और उर्वरक की आवश्यकता प्रभावित होती है।
- उर्वरक अनुप्रयोग (Fertiliser Application): अनुप्रयोग का प्रकार, समय और विधि दक्षता को प्रभावित करते हैं तथा इनपुट लागत और पर्यावरणीय प्रभाव को प्रभावित करते हैं।
- फसल प्रबंधन: चक्रीकरण और आवरण फसल जैसी पद्धतियाँ NUE में सुधार करती हैं, उत्पादकता बढ़ाती हैं और बर्बादी को कम करती हैं।
- पर्यावरणीय परिस्थितियाँ: मौसम और जलवायु नाइट्रोजन के उपयोग को प्रभावित करते हैं, तथा पौधों की वृद्धि और पोषक तत्त्वों की उपलब्धता को प्रभावित करते हैं।
- मृदा सूक्ष्मजीव: सूक्ष्मजीवी गतिविधियाँ नाइट्रोजन की उपलब्धता को प्रभावित करती हैं तथा समग्र पोषक तत्त्व अवशोषण और पौधों के स्वास्थ्य को प्रभावित करती है।
पृष्ठभूमि
- उपज पर ऐतिहासिक फोकस (Historical Focus on Yield): भारतीय कृषि ने ऐतिहासिक रूप से NUE की तुलना में उपज को प्राथमिकता दी है, जिसके परिणामस्वरूप सिंथेटिक उर्वरक का उपयोग और संबंधित प्रदूषण में वृद्धि हुई है।
- किस्म रैंकिंग का अभाव (Lack of Variety Ranking): भारत में NUE पर आधारित फसल किस्मों के लिए रैंकिंग प्रणाली का अभाव है, जिससे चयन या प्रजनन के माध्यम से फसल सुधार में बाधा आती है।
- भारत में यूरिया की खपत: भारत में कुल यूरिया का दो-तिहाई हिस्सा अनाजों द्वारा खपत किया जाता है, जिसमें चावल का प्रमुख योगदान है।
- आर्थिक प्रभाव (Economic Impact): चावल में खराब नाइट्रोजन-उपयोग दक्षता (Nitrogen Use Efficiency- NUE) के कारण भारत में प्रतिवर्ष 1 ट्रिलियन रुपये और विश्व स्तर पर 170 बिलियन डॉलर से अधिक मूल्य का यूरिया बर्बाद होता है।
- पर्यावरण संबंधी चिंताएँ: नाइट्रोजन उर्वरक नाइट्रस ऑक्साइड (N2O) और अमोनिया प्रदूषण के प्रमुख स्रोत हैं, जो स्वास्थ्य, जैव विविधता और जलवायु परिवर्तन को प्रभावित करते हैं।
- ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन (Greenhouse Gas Emissions): भारत नाइट्रस ऑक्साइड (N2O) का दुनिया में दूसरा सबसे बड़ा उत्सर्जक है, जिसका मुख्य कारण उर्वरक का उपयोग है, जो वैश्विक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में महत्त्वपूर्ण योगदान देता है।
- वैश्विक प्रतिबद्धताएँ: भारत कुनमिंग-मॉन्ट्रियल वैश्विक जैव विविधता फ्रेमवर्क (Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework), 2022 का हस्ताक्षरकर्ता है, जो देशों को वर्ष 2030 तक सभी स्रोतों से पोषक तत्त्वों की बर्बादी को आधा करने का आदेश देता है।
नाइट्रोजन (N)
- पृथ्वी के वायुमंडल में प्रमुख गैस नाइट्रोजन जीवन के लिए महत्त्वपूर्ण है क्योंकि यह मिट्टी, भोजन और हमारे DNA में पाई जाती है।
- नाइट्रोजन (N) को एक आवश्यक सूक्ष्म पोषक तत्त्व (Macronutrient) माना जाता है।
- सूक्ष्म पोषक तत्त्व (Macronutrient) उन आवश्यक पोषक तत्त्वों में से एक है जो पौधों को उनकी वृद्धि और विकास के लिए अपेक्षाकृत बड़ी मात्रा में चाहिए।
नाइट्रोजन का महत्त्व
- यह पौधों में प्रोटीन, एंजाइम, क्लोरोफिल और DNA के लिए आवश्यक है, प्रकाश संश्लेषण, अमीनो एसिड उत्पादन और महत्त्वपूर्ण पौधों की संरचनाओं का समर्थन करता है।
- अपर्याप्त नाइट्रोजन के कारण विकास अवरुद्ध हो जाता है, पत्तियाँ पीली पड़ जाती हैं तथा उपज कम हो जाती है।
नाइट्रोजन निर्धारण
- वायुमंडल का 78% हिस्सा होने के बावजूद, अधिकांश जीव वायुमंडलीय नाइट्रोजन का सीधे उपयोग नहीं कर सकते, जिसके लिए नाइट्रोजन निर्धारण जैसी रूपांतरण प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।
- नाइट्रोजन स्थिरीकरण वह प्रक्रिया है, जिसके द्वारा नाइट्रोजन को वायुमंडल में उसके आणविक रूप (N2) से लिया जाता है और अन्य जैव रासायनिक प्रक्रियाओं के लिए उपयोगी नाइट्रोजन यौगिकों में परिवर्तित किया जाता है।
- फिक्सेशन वायुमंडलीय (आकाशीय बिजली), औद्योगिक, या जैविक प्रक्रियाओं के माध्यम से हो सकता है।
नाइट्रोजन प्रदूषण
- यह पर्यावरण में नाइट्रोजन यौगिकों की अत्यधिक उपस्थिति को संदर्भित करता है, जो अक्सर कृषि, औद्योगिक प्रक्रियाओं और परिवहन जैसी मानवीय गतिविधियों के परिणामस्वरूप होता है।
- नाइट्रोजन की अधिकता से विभिन्न पर्यावरणीय समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं, जिनमें जल प्रदूषण, वायु प्रदूषण और पारिस्थितिकी तंत्र में व्यवधान शामिल हैं।
नाइट्रोजन प्रदूषण के स्रोत
- कृषि उर्वरक: अत्यधिक उपयोग से नाइट्रस ऑक्साइड उत्सर्जन होता है, जो एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है।
- सीवेज: उचित तरीके से उपचार न किए जाने पर नाइट्रोजन प्रदूषण में योगदान देता है।
- खाद्य अपशिष्ट: इसमें नाइट्रोजन की मात्रा अधिक होती है, जो मानव और पशुधन दोनों स्रोतों से उत्पन्न होता है।
- अपशिष्ट जल उपचार: नाइट्रोजन निष्कासन प्रक्रियाओं के बिना सुविधाएँ पानी में नाइट्रोजन के स्तर को बढ़ा सकती हैं।
- स्टॉर्म वाटर अपवाह: शहरी अपवाह सड़कों और छतों से नाइट्रोजन और फास्फोरस को जल निकायों तक ले जाता है।
- जीवाश्म ईंधन का उपयोग: स्वच्छ प्रौद्योगिकियों के बावजूद, डीजल वाहन अभी भी नाइट्रोजन प्रदूषण में योगदान करते हैं।