सभी जीवित जीवों की मूल आवश्यकताएँ मूलतः एक समान हैं। वे अपनी वृद्धि और विकास के लिए कार्बन हाइड्रेट, प्रोटीन और तेल जैसे मैक्रोमोलेकुल्स, और पानी एवं खनिज तत्वों की आवश्यकता रखते हैं।

इस अध्याय में मुख्य रूप से अपघन पौधों का पोषण पर ध्यान केंद्रित किया गया है, जहाँ आप पौधों की वृद्धि और विकास के लिए आवश्यक तत्वों की पहचान करने की विधियों और आवश्यकता की स्थापना के मानदंडों का अध्ययन करेंगे। आप आवश्यक तत्वों की भूमिका, उनके प्रमुख अभाव लक्षणों और इन आवश्यक तत्वों के अवशोषण की तंत्रांकन के बारे में भी जानेंगे। इस अध्याय में आपको जैव नाइट्रोजन सिंचाई की महत्वपूर्णता और तंत्रांकन के बारे में छोटी जानकारी भी दी गई है।

12.1 पौधों की खनिज आवश्यकताओं का अध्ययन करने की विधियाँ

1860 में, जुलियस वॉन सैक्स एक प्रमुख जर्मन वनस्पति विज्ञानी ने पहली बार प्रदर्शित किया कि पौधे पूरी तरह से मिट्टी के बिना एक परिभाषित पोषक विलयात में परिपक्व तक बढ़ सकते हैं। पौधों को पोषक विलयात में उभारने की इस विधि को हाइड्रोपोनिक्स कहा जाता है। इसके बाद, पौधों के लिए आवश्यक खनिज पोषकों की पहचान करने के प्रयास में कई सुधारित विधियाँ लागू की गई हैं। इन सभी विधियों का मूल आधार मिट्टी के बिना एक परिभाषित खनिज विलयात में पौधों की शिकार होना है। इन विधियों में शुद्ध पानी और खनिज पोषक लवणों की आवश्यकता होती है। आप समझ सकते हैं क्यों यह आवश्यक है?

पौधों की जड़ों को पोषक विलयात में डुबोकर और एक तत्व को जोड़ा/बदला/हटाया/अलग-अलग सांद्रता में दिया जाने के एक श्रृंखला में प्रयोग के बाद, पौधों की वृद्धि के लिए उपयुक्त एक खनिज विलयात प्राप्त हो गई। इस विधि से आवश्यक तत्वों की पहचान की गई और उनके अभाव लक्षण खोजे गए। हाइड्रोपोनिक्स टमाटर, बिना बीज वाले खीरे, और सलाद जैसे सामानिक सब्जियों के उत्पादन के लिए व्यावसायिक रूप से सफलता प्राप्त करने वाली विधि बन गई है। यह जोर देना आवश्यक है कि पोषक विलयातों को उत्तम वृद्धि प्राप्त करने के लिए पर्याप्त रूप से वायु संतुलित किया जाना चाहिए। अगर विलयातों को कम वायु संतुलन मिलेगा, तो क्या होगा? हाइड्रोपोनिक्स विधि के आकृतिगत दृश्य आरेख 12.1 और 12.2 में दिए गए हैं।

12.2 आवश्यक खनिज तत्व

मिट्टी में मौजूद अधिकांश खनिज पौधों की जड़ों के माध्यम से प्रवेश करते हैं। वास्तव में, 105 तक पाए गए अधिकांश तत्वों में से 60 से अधिक तत्व विभिन्न पौधों में पाए जाते हैं। कुछ पौधों क्षेत्रों में सेलेनियम और अन्य क्षेत्रों में सोने का तत्व जमा होता है, जबकि कुछ पौधे परमाणु परीक्षण स्थलों के पास जमा होते हैं रेडियोधर्मी स्ट्रोन्शियम। तकनीकें हैं जो एक बहुत कम सांद्रता (10⁻⁸ ग्राम/मिलीलीटर) पर भी खनिज का पता लगा सकती हैं। प्रश्न यह है कि क्या पौधों में मौजूद सभी विविध खनिज तत्व, जैसे कि ऊपर उल्लेखित सोने का तत्व और सेलेनियम, वास्तव में पौधों के लिए आवश्यक हैं? आप पौधों के लिए क्या आवश्यक है और क्या नहीं, इसे कैसे तय करते हैं?

12.2.1 आवश्यकता के मानदंड

एक तत्व की आवश्यकता के मानदंड नीचे दिए गए हैं:

(ए) एक तत्व को सामान्य वृद्धि और प्रजनन को समर्थन देने के लिए पूर्णतः आवश्यक होना चाहिए। इस तत्व के अभाव में पौधे अपना जीवन चक्र पूरा नहीं करते या बीज नहीं देते।

(बी) इस तत्व की आवश्यकता विशिष्ट होनी चाहिए और किसी अन्य तत्व द्वारा प्रतिस्थापित नहीं की जा सकती। अन्य शब्दों में, किसी एक तत्व के अभाव को किसी अन्य तत्व के प्रभाव से पूरा नहीं किया जा सकता।

(सी) इस तत्व को पौधों के चरणीय क्रियाओं में सीधे शामिल होना चाहिए।

उपरोक्त मानदंडों के आधार पर केवल कुछ ही तत्वों को पौधों की वृद्धि और चरणीय क्रियाओं के लिए पूर्णतः आवश्यक पाया गया है। इन तत्वों को उनकी मात्रात्मक आवश्यकताओं के आधार पर दो व्यापक श्रेणियों में अलग किया जाता है।

(एक) मैक्रोपोषक, और

(दो) माइक्रोपोषक

मैक्रोपोषक आमतौर पर पौधे के ऊतकों में बहुत अधिक मात्रा में (शुद्ध द्रव्य की 10 मिलीमोल से अधिक) मौजूद होते हैं। मैक्रोपोषकों में कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, फास्फोरस, सल्फर, पोटाशियम, कैल्शियम और मैग्नीशियम शामिल हैं। इनमें से कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन मुख्यतः CO₂ और H₂O से प्राप्त होते हैं, जबकि अन्य खनिज पोषण के रूप में मिट्टी से अवशोषित होते हैं।

माइक्रोपोषक या खनिज तत्व, बहुत कम मात्रा में (शुद्ध द्रव्य की 10 मिलीमोल से कम) आवश्यक होते हैं। इनमें आयरन, मैंगनीज, कॉपर, मोलिब्डिनम, जिंक, बोरॉन, क्लोराइन और निकेल शामिल हैं।

ऊपर उल्लेखित 17 आवश्यक तत्वों के अतिरिक्त, कुछ लाभकारी तत्व जैसे सोडियम, सिलिकन, कोबाल्ट और सेलेनियम भी हैं। उनकी उच्च पौधों द्वारा आवश्यकता होती है।

आवश्यक तत्वों को उनके विविध कार्यों के आधार पर चार व्यापक श्रेणियों में भी समूहीकृत किया जा सकता है। ये श्रेणियाँ हैं:
(एक) जैव अणुओं के तत्व के रूप में और इसलिए कोशिकाओं के संरचनात्मक तत्वों (जैसे कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन)।

(दो) पौधों में ऊर्जा-संबंधी रासायनिक यौगिकों के अंग के रूप में आवश्यक तत्व (जैसे क्लोरोफिल में मैग्नीशियम और ATP में फास्फोरस)।

(तीन) एन्जाइमों को सक्रिय बनाने या अवरुद्ध करने वाले आवश्यक तत्व, उदाहरण के लिए Mg²⁺ फोटोसिंथेसिस में कार्बोन सिंचाई के दोनों महत्वपूर्ण एन्जाइमों के लिए सक्रियकर्ता है: रिबुलोज बिफॉसफेट कार्बोक्सीलेज और फॉस्फोएनोल पीरुवेट कार्बोक्सीलेज; Zn²⁺ एल्कोहल डीहाइड्रोजेनेज के सक्रियकर्ता है और Mo नाइट्रोजन एसिटेज के सक्रियकर्ता है नाइट्रोजन चरणीय क्रिया के दौरान। इस श्रेणी में और कुछ तत्वों के नाम स्मरण कर सकते हैं? इसके लिए, आपको पहले से अध्ययन किए गए कुछ जैव रासायनिक मार्गों को फिर से याद करने की आवश्यकता होगी।

(चार) कुछ आवश्यक तत्व कोशिका के ओस्मोटिक संभाव्यांतर को बदल सकते हैं। पोटाशियम स्टोमा के खुलने और बंद होने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। आप खनिजों के पानी के संभाव्यांतर को तय करने में सक्रिय रूप से सॉल्यूट के रूप में भूमिका का याद कर सकते हैं।

12.2.2 मैक्रो- और माइक्रो-पोषकों की भूमिका

आवश्यक तत्व कई कार्य निभाते हैं। वे पौधे के कोशिकाओं में विभिन्न चरणीय क्रियाओं में शामिल होते हैं, जैसे कोशिका धातु की प्रवाहता, कोशिका सैप की ओस्मोटिक सांद्रता का बनावट, इलेक्ट्रॉन प्रवाह तंत्र, बफरिंग क्रिया, एन्जाइम की गतिशीलता और मैक्रोमोलेकुल्स और को-एन्जाइमों के प्रमुख अंग।

आवश्यक पोषक तत्वों के विभिन्न रूप और कार्य नीचे दिए गए हैं।

नाइट्रोजन: यह पौधों द्वारा अधिकतम मात्रा में आवश्यक पोषक तत्व है। यह मुख्यतः NO₃⁻ के रूप में अवशोषित होता है, हालाँकि कुछ भी NO₂⁻ या NH₄⁺ के रूप में अवशोषित होता है। नाइट्रोजन पौधे के सभी भागों द्वारा आवश्यक है, विशेष रूप से मेरिस्टेम ऊतकों और चरणीय रूप से सक्रिय कोशिकाओं द्वारा। नाइट्रोजन प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, विटामिन और हार्मोनों के प्रमुख अंग है।

फास्फोरस: पौधे इसे फास्फेट आयन (या तो H₂PO₄⁻ या HPO₄²⁻) के रूप में मिट्टी से अवशोषित करते हैं। फास्फोरस कोशिका धातु की एक अंग है, कुछ प्रोटीन, सभी न्यूक्लिक एसिड और न्यूक्लेऑटाइड्स में और सभी फास्फोरेशन क्रियाओं के लिए आवश्यक है।

पोटाशियम: यह पोटाशियम आयन (K⁺) के रूप में अवशोषित होता है। पौधों में, यह मेरिस्टेम ऊतकों, बुयर, पत्तियों और जड़ की धुलिखेल में अधिक अभिजात मात्रा में आवश्यक है। पोटाशियम कोशिकाओं में आन्याण आयन-धनायन संतुलन बनाए रखने में मदद करता है और प्रोटीन संश्लेषण, स्टोमा के खुलने और बंद होने, एन्जाइमों को सक्रिय बनाने और कोशिकाओं की तुरंतता बनाए रखने में शामिल है।

कैल्शियम: पौधे इसे कैल्शियम आयन (Ca²⁺) के रूप में मिट्टी से अवशोषित करते हैं। कैल्शियम मेरिस्टेम और अंतर्वर्ती ऊतकों द्वारा आवश्यक है। कोशिका विभाजन के दौरान यह कोशिका धातु के संश्लेषण में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से मध्य लाइमेल में कैल्शियम पेक्टेट के रूप में। यह माइटोटिक स्पांडल के निर्माण के दौरान भी आवश्यक है। यह पुराने पत्तियों में एकत्रित होता है। यह कोशिका धातु के सामान्य कार्य में शामिल है। यह कुछ एन्जाइमों को सक्रिय बनाता है और चरणीय क्रियाओं को नियंत्रित करने में महत्वपूर