जैव उर्वरकों का कृषि उत्पादन में प्रयोग

जैव उर्वरक प्रयोगशाला में जीवों की जीवित या गुप्त कोशिकाओं के साथ बनाए जाते हैं, या तो नाइट्रोजन फिक्सर, फॉस्फेट के सॉल्यूबिलाइजर, सेल्युलाईट सूक्ष्मजीव, विकास प्रमोटर, दूसरों के बीच, जो उनके विकास को बढ़ावा देने के लिए बीज या पौधों पर लागू होते हैं.

सिंथेटिक उर्वरकों के विपरीत, जैव उर्वरक में सूक्ष्मजीव होते हैं जो स्वयं पोषक तत्वों का स्रोत नहीं होते हैं, लेकिन राइजोस्फीयर में उपलब्ध पोषक तत्वों की पहुंच की अनुमति देते हैं.

पिछले दो दशकों में, दुनिया के कई हिस्सों में जैव उर्वरकों या माइक्रोबियल इनोकुलेंट्स का उपयोग उल्लेखनीय रूप से बढ़ा है. बायोफर्टिलाइजर्स को फसल की पैदावार बढ़ाने, मिट्टी की उर्वरता में सुधार और बहाल करने, पौधों की वृद्धि को प्रोत्साहित करने, उत्पादन लागत को कम करने और रासायनिक उर्वरक से जुड़े पर्यावरणीय प्रभाव के लिए एक व्यवहार्य और टिकाऊ आकर्षक जैव प्रौद्योगिकी विकल्प के रूप में माना जाता है. कई सूक्ष्मजीवों को आमतौर पर जैव उर्वरक के रूप में उपयोग किया जाता है, जिनमें नाइट्रोजन-फिक्सिंग मिट्टी बैक्टीरिया (जैसे एजोटोबैक्टर, राइजोबियम), नाइट्रोजन-फिक्सिंग साइनोबैक्टीरिया (जैसे एनाबीना), फॉस्फेट बैक्टीरिया (जैसे स्यूडोमोनास), और अर्बुस्कुलर माइकोरिकिकल कवक शामिल हैं. इसी तरह, फाइटोहोर्मोन (जैसे ऑक्सिन) के उत्पादक बैक्टीरिया और उन सेल्युलाईट सूक्ष्मजीवों का भी जैव उर्वरक के रूप में उपयोग किया जाता है. इसके अलावा, पौधों की वृद्धि को बढ़ावा देने वाले बैक्टीरिया का उपयोग सामान्य और अजैविक तनाव स्थितियों के तहत पौधों की वृद्धि को सुविधाजनक बनाने के लिए रणनीति विकसित करने में उपयोगी होता है.

प्रमुख फसलों में जैव उर्वरकों का प्रयोग

जैव उर्वरक और पीजीपीआर का मूल्यांकन विभिन्न प्रकार की फसलों में किया गया है, जिनमें शामिल हैंः चावल, ककड़ी, गेहूं, गन्ना, जई, सूरजमुखी, मक्का, सन, चुकंदर, तंबाकू, चाय, कॉफी, नारियल, आलू, पंखा सरू, घास सूडान, बैंगन, काली मिर्च, मूंगफली, अल्फाल्फा, टमाटर, एल्डर, ज्वार, पाइन, काली मिर्च, स्ट्रॉबेरी, हरी सोयाबीन, कपास, सेम, सलाद, गाजर, नीम, अन्य.

फसल उत्पादन में जैव उर्वरकों के उपयोग और महत्व का सबसे महत्वपूर्ण उदाहरण सोयाबीन है. सोयाबीन का उत्पादन मुख्य रूप से ब्रैडिरहिजोबियम जैपोनिकम, ब्रैडीरिजोबियम डायजोएफिशिएन्स या ब्रैडीहिजोबियम एल्कानी (संयुक्त रूप से ब्रैडीरिजोबियम एसपीपी के रूप में संदर्भित) के चयनित उपभेदों के साथ बीज को टीका लगाकर किया जाता है.

जैव उर्वरकों की क्रिया का तंत्र

जैव उर्वरक पर्यावरण के अनुकूल तरीके से फसलों की वृद्धि और उपज में वृद्धि करते हैं. वे मिट्टी के मूल माइक्रोबायोटा के साथ सहक्रियात्मक और विरोधी बातचीत दिखाते हैं और पारिस्थितिक महत्व की कई प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं. जैव उर्वरक जैविक और अजैविक पौधों की तनाव सहिष्णुता को बढ़ाकर और वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ठीक करके और मिट्टी के पोषक तत्वों को घोलकर इसके पोषण का समर्थन करके पौधों की वृद्धि को बढ़ावा देते हैं.

पौधे की वृद्धि को लाभ पहुंचाने के लिए पीजीपीआर द्वारा उपयोग किए जाने वाले क्रिया मोड को प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष तंत्र में वर्गीकृत किया जा सकता है, जो क्रमशः संयंत्र के अंदर और बाहर होते हैं. पीजीपीआर सीधे पोषक तत्वों के अधिग्रहण को बढ़ाकर और फाइटोहोर्मोन को विनियमित करके पौधों की वृद्धि को बढ़ावा देते हैं. पौधों की वृद्धि पर पीजीपीआर के अप्रत्यक्ष प्रभाव रोगजनक रोगाणुओं की एक विस्तृत श्रृंखला के खिलाफ पौधों के प्रणालीगत प्रतिरोध को शामिल करने के कारण होते हैं. प्रत्यक्ष क्रिया मोड में पोषक तत्व प्रदान करके पौधों के पोषण में सुधार, जैसे नाइट्रोजन, या मिट्टी से घुलनशील खनिज (जैसे च्ए ज्ञए थ्र्मए दए अन्य के बीच)  फाइटोहोर्मोन के स्तर को विनियमित करके पौधों की वृद्धि को प्रोत्साहित करना शामिल है (जैसे जिबरेलिन, ऑक्सिन, एथिलीन, साइटोकिनिन और एब्सिसिक एसिड).

पौधों के विकास पर अप्रत्यक्ष प्रभाव परजीवीवाद के माध्यम से रोगजनकों और अन्य हानिकारक सूक्ष्मजीवों के दमन द्वारा दिया जाता है, जो कि राइजोस्फीयर के भीतर पोषक तत्वों के लिए प्रतिस्पर्धा करते हैं, विरोधी पदार्थ (जैसे एंटीबायोटिक्स, हाइड्रोजन साइनाइड और साइडरोफोर्स) और एंजाइम का उत्पादन करते हैं.

जैव उर्वरकों के विकास और उपयोग की चुनौतियाँ

जैव उर्वरकों का उपयोग कृषि के सतत गहनीकरण की दिशा में एक जैविक दृष्टिकोण है. हालांकि, कृषि उपज बढ़ाने के लिए उनके आवेदन में कई चुनौतियां हैं जिन्हें अभी तक हल किया जाना है. जैव उर्वरक जैविक और अजैविक तनाव के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं और जो प्रयोगशाला और ग्रीनहाउस में अच्छा प्रदर्शन करते हैं, वे अक्सर क्षेत्र में उसी तरह से प्रदर्शन नहीं करते हैं. विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में फसलें उगाई जाती हैं, जिसमें तापमान, वर्षा, मिट्टी के प्रकार, मिट्टी की जैव विविधता और फसल की विविधता की विविध श्रेणियां शामिल हैं. इसलिए, इस तरह की विविधताएं जैव उर्वरकों की प्रभावकारिता में असंगति पैदा करती हैं.

इसके अलावा, जैव उर्वरक सिंथेटिक उर्वरक की तुलना में धीमी गति से कार्य करते हैं, क्योंकि इनोकुलम को अपनी एकाग्रता बनाने और जड़ को उपनिवेशित करने में समय लगेगा. ये प्रतिक्रियाएं किसानों द्वारा जैव उर्वरकों को अपनाने को प्रभावित कर सकती हैं. इन चुनौतियों से बचने के लिए, विभिन्न प्रकार की मिट्टी और पर्यावरणीय परिस्थितियों में कई फसलों के साथ, क्षेत्र की परिस्थितियों में उनके प्रदर्शन के आधार पर संभावित आइसोलेट्स का चयन किया जाना चाहिए. इसके अलावा, जैव उर्वरकों को अन्य उर्वरकों को पूरी तरह से प्रतिस्थापित नहीं करना चाहिए, लेकिन वे उन्हें पूरक कर सकते हैं और उनके उपयोग को कम कर सकते हैं.

 जैव उर्वरक के विकास और व्यावसायीकरण के दौरान एक और महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना करना पड़ा, वह है इसकी शेल्फ लाइफ. बायोफर्टिलाइजर्स में जीवित सूक्ष्मजीव कोशिकाएं होती हैं, जिनकी शेल्फ लाइफ कम होती है (लगभग 6 महीने, 20-25 डिग्री सेल्सियस से कम) और उनके भंडारण और परिवहन के लिए अतिरिक्त देखभाल और सावधानी की आवश्यकता होती है, जिससे उत्पाद की लागत बढ़ जाती हैए इस स्थिति का कारण यह भी है कि उत्पाद अक्सर दूरदराज के ग्रामीण क्षेत्रों में उपलब्ध नहीं होता है.

नियामक बाधाओं में उत्पाद पंजीकरण और पेटेंट भरने में चुनौतियां शामिल हैं. ‘‘प्लांट बायोफर्टिलाइजर‘‘ या ‘‘प्लांट बायोस्टिमुलेंट‘‘ के लिए एक मानकीकृत कानूनी और नियामक परिभाषा की कमी विश्व स्तर पर समन्वित समान नियामक नीति की कमी के पीछे प्राथमिक कारण है. जैव उर्वरकों को पंजीकृत करने की प्रक्रिया दुनिया के अधिकांश हिस्सों में काफी अस्पष्ट या जटिल, व्यापक और जटिल है.

जैव उर्वरकों की भविष्य की संभावनाएं

स्थायी तरीके से उत्पादित कृषि वस्तुओं की मांग बढ़ रही है इसलिए, खाद्य उत्पादन के लिए जैव-उर्वरक जैसे पर्यावरण के अनुकूल आदानों के उपयोग में आने वाले वर्षों में उल्लेखनीय वृद्धि होगी. जैव उर्वरकों का वैश्विक बाजार 2020 में 2.3 बिलियन अमेरिकी डॉलर से बढ़कर 2025 में 3.9 बिलियन हो जाने की उम्मीद है. बाजार मूल्य में वृद्धि का समर्थन सरकारी एजेंसियों और उद्योग द्वारा किसानों और उपभोक्ताओं के बीच जैव उर्वरकों के उपयोग के लाभों के बारे में जागरूकता पैदा करने के लिए किया जाएगा, जो कि एफएओ द्वारा प्रस्तावित विकास सतत लक्ष्य 12 के अनुरूप हैः ‘‘स्थायी खपत और उत्पादन पैटर्न सुनिश्चित करें‘‘.

राइजोस्फीयर से जुड़े माइक्रोबियल समुदायों की बेहतर समझ रखने के लिए मेटागेनोमिक्स की भूमिका अनुसंधान का एक बढ़ता हुआ क्षेत्र है, और यह बढ़ता रहेगा. पादप राइजोस्फीयर बड़ी संख्या में सूक्ष्मजीवों द्वारा उपनिवेशित होता है और इसके परिणामस्वरूप बड़ी संख्या में सूक्ष्मजीव जीन होते हैं जो पौधों के जीनों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं. हालांकि, अधिक विस्तृत शोध किया जाना है, जैसे मेटा ट्रांसक्रिपटामिक और मेटा प्रोटिओमिक्स, और पौधों की वृद्धि के साथ उनका संबंध. ओमिक्स के परिणामों का क्षेत्र में अनुवाद किया जाना चाहिए ताकि बेहतर कृषि संबंधी अभ्यास और नए जैव उर्वरक निर्माण हो सकें.

आनुवंशिक संशोधन द्वारा राइजोबैक्टीरिया के विकास को बढ़ावा देने वाले लक्षणों में सुधार करने का एक वैकल्पिक तरीका है. इस आधार पर, यह संभावना हो सकती है कि पीजीपीआर के जीन को उनके विशेष पौधे-लाभकारी कार्यों द्वारा पहचाना जा सकता है और जीन संपादन या ट्रांसजेनिक दृष्टिकोण ख्73, के लिए उपयोग किया जा सकता है.

उदाहरण के लिए, कुछ ट्यूमर-उत्प्रेरण एग्रोबैक्टीरियम उपभेदों में गैर-संवेदनशील पौधे मेजबान, पर पौधे के विकास को बढ़ावा देने की क्षमता होती है, और बैक्टीरिया जीन सीधे पौधे-लाभकारी गुणों को प्रदान करते हैं, जैसे कि एनआईएफ (नाइट्रोजन निर्धारण) या पीएचएल (फ्लोरोग्लुसीनोल संश्लेषण), की पहचान की गई है. कृषि में नैनो उर्वरकों का उपयोग बढ़ रहा है. नैनो उर्वरक गैर-विषैले होते हैं, उत्पादन लागत को कम करते हैं और पोषक तत्वों के उपयोग की दक्षता को बढ़ाते हैं. नैनो बायोफर्टिलाइजर्स का एनकैप्सुलेशन सोने, एल्यूमीनियम और चांदी के नैनोकणों के संयुग्मन द्वारा लक्ष्य सेल में पीजीपीआर की रिहाई को बढ़ाने में योगदान देता है.

निष्कर्ष

जैव उर्वरकों का उपयोग टिकाऊ तरीके से भोजन का उत्पादन करने का एक कारगर तरीका साबित हुआ है. कई वैज्ञानिक रिपोर्टें कई फसलों की वृद्धि और उपज में पीजीपीआर के लाभों का आश्वासन देती हैं, जिनमें शामिल हैंः मक्का, चावल, ककड़ी, गेहूं, गन्ना, जई, सूरजमुखी, सन, चुकंदर, तंबाकू, चाय, कॉफी, नारियल, आलू, सरू, सूडान घास, काली मिर्च, मूंगफली, अल्फाल्फा, टमाटर, ज्वार, पाइन, काली मिर्च, स्ट्रॉबेरी, सोयाबीन, कपास, बीन्स, सलाद, गाजर, आदि. जैव-उर्वरक योगों में उपयोग किए जाने वाले सबसे महत्वपूर्ण सूक्ष्मजीव राइजोबियम, एजोटोबैक्टर, एजोस्पिरिलम, स्यूडोमोनास, बैसिलस और वेसिकुलो-अर्बस्क्यूलर माइकोराइजा हैं.

जैव उर्वरक का तकनीकी विकास विज्ञान और प्रौद्योगिकी के लिए छिटपुट राष्ट्रीय नींव पर निर्भर था और वर्तमान में, यह अंतर्राष्ट्रीय सहयोग पर निर्भर करता है. एजोस्पिरिलम एसपीपी युक्त मक्का के लिए जैव उर्वरक का विकास और पी. फ्लोरेसेंस ने उपज में वृद्धि की और सिंथेटिक उर्वरकों के उपयोग को लगभग 50ः तक कम कर दिया, जिससे उत्पादन की लागत कम हो गई. इसने प्रदर्शित किया कि जैव उर्वरकों के साथ सिंथेटिक उर्वरकों के उपयोग को प्रतिस्थापित करना संभव है, जिससे इक्वाडोर के ऊंचे इलाकों में एक स्थायी और पर्यावरण के अनुकूल मक्का उत्पादन प्रणाली के अवसर खुलते हैं.

लेखक

डॉ. तनुजा पूनिया (शोध सहयोगी),भा॰कृ॰अनु॰प॰-केन्द्रीय मृदा लवणता अनुसंधान संस्थान, करनाल (हरियाणा) -132001

डॉ. एस. एम. कुमावत (आचार्य), शस्य विज्ञान विभाग, एस.के.आर.ऐ.यू. बीकानेर