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नाइट्रोजन चक्र - nitrogen cycle in hindi

हमारे वातावरण में सबसे प्रचुर मात्रा में नाइट्रोजन विधमान हैं। जो जीवन के लिए महत्वपूर्ण है। नाइट्रोजन मिट्टी और पौधों में पाया जाता है। यह जीवन के लिए भी आवश्यक होता है जो हमारे डीएनए का एक प्रमुख निर्माण खंड होता हैं, जो हमारे आनुवंशिकी को निर्धारित करता है।  

पौधे के विकास के लिए यह आवश्यक है। लेकिन हर चीज की तरह इसका भी संतुलन महत्वपूर्ण होता है। नाइट्रोजन की कमी से पौधे नहीं पनप सकते, जिससे फसल की पैदावार कम होती है। लेकिन अधिक नाइट्रोजन पौधों के लिए विषाक्त हो सकती है। साथ ही हमारे पर्यावरण को भी नुकसान पहुंचा सकती है। 

जिन पौधों को पर्याप्त नाइट्रोजन नहीं मिल पाती है वे पीले हो जाते हैं और अच्छी तरह से विकसित नहीं होते हैं और फूल और फल छोटे हो सकते हैं। किसान बेहतर फसलों के उत्पादन के लिए नाइट्रोजन उर्वरक डालते हैं, लेकिन अधिक नइट्रोजन पौधों और जानवरों को नुकसान पहुंचा सकते हैं और हमारे जलीय तंत्र को भी प्रदूषित कर सकते हैं। 

नाइट्रोजन कैसे वायुमंडल से पृथ्वी पर, मिट्टी के माध्यम से और वापस वायुमंडल में एक अंतहीन चक्र में चलता है - हमें स्वस्थ फसल उगाने और हमारे पर्यावरण की रक्षा करने में मदद कर सकता है।

नाइट्रोजन का परिचय

नाइट्रोजन का वैज्ञानिक व संक्षिप्त नाम N हैं। यह एक रंगहीन, गंधहीन तत्व है। नाइट्रोजन हमारे पैरों के नीचे की मिट्टी में होते है, हम जो पानी पीते हैं उसमें और हवा में भी होता हैं। वास्तव में, नाइट्रोजन पृथ्वी के वायुमंडल में सबसे प्रचुर मात्रा में मौजूद है। वायुमंडल का लगभग 78% नाइट्रोजन है। नाइट्रोजन सभी जीवित चीजों के लिए महत्वपूर्ण है। यह पौधों की वृद्धि में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

नाइट्रोजन चक्र क्या है

नाइट्रोजन चक्र प्रक्रियाओं का एक दोहराव चक्र है जिसके दौरान नाइट्रोजन जीवित और निर्जीव दोनों चीजों के माध्यम से चलती है। जैसे वातावरण, मिट्टी, पानी, पौधे, जानवर और बैक्टीरिया सूक्ष्म जीव जिनमें आमतौर पर केवल एक कोशिका होती है और हर जगह पाई जाती है। 

बैक्टीरिया मिट्टी में कार्बनिक पदार्थों के अपघटन या टूटने का कारण बन सकते हैं। चक्र के विभिन्न भागों से गुजरने के लिए, नाइट्रोजन को कई रूपों को बदलना होता हैं। वायुमंडल में, नाइट्रोजन गैस (N2) के रूप में मौजूद है, लेकिन मिट्टी में यह नाइट्रोजन ऑक्साइड, NO, और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड, NO2 के रूप में मौजूद होता है।  और 

जब यह NO2 के रूप में मौजूद होता है तब इसे उर्वरक के रूप में उपयोग किया जाता है। इसे अन्य रूपों में पाया जा सकता है, जैसे अमोनिया, NH3, जिसे आगे भी एक अलग उर्वरक, अमोनियम नाइट्रेट, या NH4NO3 में संसाधित किया जा सकता है।

नाइट्रोजन चक्र में पाँच चरण होते हैं और अब हम उनमें से प्रत्येक पर बारी-बारी से चर्चा करेंगे: पहला हैं निर्धारण या वाष्पीकरण,  दूसरा खनिजकरण, तीसरा नाइट्रीकरण, चौथा स्थिरीकरण, और पांचवा हैं विनाइट्रीकरण। 

मिट्टी में रोगाणु नाइट्रोजन गैस (N2) को वाष्पशील अमोनिया (NH3) में बदल देते हैं, इसलिए निर्धारण प्रक्रिया को वाष्पीकरण कहा जाता है।

चरण 1: नाइट्रोजन निर्धारण

इस अवस्था में नाइट्रोजन वायुमंडल से मिट्टी में चली जाती है। पृथ्वी के वायुमंडल में नाइट्रोजन गैस (N2) का विशाल भंडार है। लेकिन यह नाइट्रोजन पौधों के लिए "अनुपलब्ध" होते है, क्योंकि गैसीय रूप का उपयोग पौधों द्वारा सीधे परिवर्तन के बिना नहीं किया जा सकता है। पौधों द्वारा उपयोग किए जाने के लिए, N2 को नाइट्रोजन स्थिरीकरण नामक प्रक्रिया के माध्यम से परिवर्तित किया जाता हैं। 

स्थिरीकरण वातावरण में नाइट्रोजन को ऐसे रूपों में परिवर्तित करता है जिन्हें पौधे अपनी जड़ प्रणालियों के माध्यम से अवशोषित कर सकते हैं।

नाइट्रोजन की एक छोटी मात्रा तय की जा सकती है जब बिजली N2 को ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करती है, नाइट्रोजन ऑक्साइड, NO और नाइट्रोजन डाइऑक्साइड, NO2 का उत्पादन करती है। नाइट्रोजन के ये रूप फिर बारिश या बर्फ के माध्यम से मिट्टी में प्रवेश करते हैं। 

नाइट्रोजन को उर्वरक बनाने वाली औद्योगिक प्रक्रिया के माध्यम से भी स्थिर किया जा सकता है। फिक्सिंग का यह रूप उच्च ताप और दबाव में होता है, जिसके दौरान वायुमंडलीय नाइट्रोजन और हाइड्रोजन को मिलाकर अमोनिया (NH3) बनाया जाता है। जिसे आगे संशोधित किया जा सकता है और अमोनियम नाइट्रेट (NH4NO3) का उत्पादन करने के लिए, नाइट्रोजन का एक रूप जोड़ा जाता है। जिसे आसानी से पौधे ग्रहण कर लेते हैं। 

अधिकांश नाइट्रोजन स्थिरीकरण प्राकृतिक रूप से, मिट्टी में, जीवाणुओं द्वारा किया जाता है।

नाइट्रोजन चक्र - nitrogen cycle in hindi

आप चित्र में मिट्टी में नाइट्रोजन स्थिरीकरण और रूप के आदान-प्रदान को देख सकते हैं। कुछ बैक्टीरिया पौधों की जड़ों से जुड़ जाते हैं और पौधे के साथ सहजीवी संबंध रखते हैं। जीवाणु प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से ऊर्जा प्राप्त करते हैं और बदले में, वे नाइट्रोजन को उस रूप में स्थिर करते हैं जिससे पौधे को आवश्यक नइट्रोजन मिल जाता है। 

स्थिर नाइट्रोजन को फिर पौधे के अन्य भागों में ले जाया जाता है और पौधे के ऊतकों को बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, ताकि पौधा विकसित हो सके। अन्य जीवाणु मिट्टी या पानी में स्वतंत्र रूप से रहते हैं और पौधों को निट्रोजन प्रदान करते है।

चरण 2: खनिजीकरण

यह अवस्था मिट्टी में होती है। नाइट्रोजन कार्बनिक पदार्थों, जैसे खाद या पौधों की सामग्री से नाइट्रोजन के अकार्बनिक रूप में चलती है जिसका पौधे उपयोग कर सकते हैं। आखिरकार, पौधे के पोषक तत्व खत्म हो जाते हैं और पौधा मर जाता है और सड़ जाता है। 

नाइट्रोजन चक्र के दूसरे चरण में यह महत्वपूर्ण हो जाता है। खनिजकरण तब होता है जब सूक्ष्मजीव जैविक सामग्री पर कार्य करते हैं, जैसे कि पशु खाद या विघटित पौधे या पशु सामग्री और इसे नाइट्रोजन के रूप में परिवर्तित करना शुरू कर देते हैं जिसका उपयोग पौधों द्वारा किया जा सकता है। 

फलियों को छोड़कर खेती के अंतर्गत आने वाले सभी पौधेमटर परिवार का एक सदस्य: बीन्स, दाल, सोयाबीन, मूंगफली और मटर, बीज की फली वाले पौधे हैं जो आधे में विभाजित हो जाते हैं। उन्हें मिट्टी के माध्यम से नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है। फलियां नाइट्रोजन को स्थिरीकरण के माध्यम से प्राप्त करती हैं।

खनिजकरण की प्रक्रिया द्वारा उत्पादित नाइट्रोजन का पहला रूप अमोनिया, NH3 है। मिट्टी में NH3 पानी के साथ प्रतिक्रिया करके अमोनियम, NH4 बनाता है। यह अमोनियम मिट्टी में रहता है और पौधों द्वारा उपयोग के लिए उपलब्ध होता है जो ऊपर वर्णित सहजीवी नाइट्रोजन फिक्सिंग संबंध के माध्यम से नाइट्रोजन प्राप्त नहीं करते हैं।

चरण 3: नाइट्रिफिकेशन

तीसरा चरण नाइट्रिफिकेशन मिट्टी में भी होता है। नाइट्रिफिकेशन के दौरान, मिट्टी में अमोनिया, खनिज के दौरान उत्पादित, नाइट्राइट्स, NO2- और नाइट्रेट्स, NO3- नामक यौगिकों में परिवर्तित हो जाता है। नाइट्रेट्स का उपयोग पौधों और जानवरों द्वारा किया जा सकता है जो पौधों का उपभोग करते हैं। 

मिट्टी में कुछ बैक्टीरिया अमोनिया को नाइट्राइट में बदल सकते हैं। यद्यपि नाइट्राइट पौधों और जानवरों द्वारा सीधे उपयोग करने योग्य नहीं होते है। अन्य बैक्टीरिया नाइट्राइट को नाइट्रेट्स में बदल सकते हैं एक ऐसा रूप जो पौधों और जानवरों द्वारा प्रयोग योग्य होता है। यह प्रतिक्रिया इस प्रक्रिया में लगे जीवाणुओं को ऊर्जा प्रदान करती है। 

हम जिस बैक्टीरिया के बारे में बात कर रहे हैं उसे नाइट्रोसोमोनास और नाइट्रोबैक्टर कहा जाता है। नाइट्रोबैक्टर नाइट्राइट को नाइट्रेट्स में बदल देता है। दोनों प्रकार के जीवाणु केवल ऑक्सीजन, O2 की उपस्थिति में ही कार्य कर सकते हैं। नाइट्रिफिकेशन की प्रक्रिया पौधों के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह उपलब्ध नाइट्रोजन का एक अतिरिक्त संचय पैदा करती है जिसे पौधे अपनी जड़ प्रणाली के माध्यम से अवशोषित कर सकते हैं।

चरण 4: स्थिरीकरण

नाइट्रोजन चक्र का चौथा चरण स्थिरीकरण है, जिसे कभी-कभी खनिजकरण के विपरीत के रूप में वर्णित किया जाता है। ये दोनों प्रक्रियाएं मिलकर मिट्टी में नाइट्रोजन की मात्रा को नियंत्रित करती हैं। पौधों की तरह, सूक्ष्मजीव जैसे कि जीवाणु को मिट्टी में रहने के लिए ऊर्जा स्रोत के रूप में नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है। 

ये मिट्टी के सूक्ष्मजीव मिट्टी से नाइट्रोजन खींचते हैं जब सड़ने वाले पौधों के अवशेषों में पर्याप्त नाइट्रोजन नहीं होती है। जब सूक्ष्मजीव अमोनियम (NH4+) और नाइट्रेट (NO3−) लेते हैं, तो नाइट्रोजन के ये रूप पौधों के लिए उपलब्ध नहीं होते हैं और नाइट्रोजन की कमी या नाइट्रोजन की कमी का कारण बन सकते हैं। स्थिरीकरण, इसलिए, सूक्ष्मजीवों में नाइट्रोजन को बांधता है। 

हालांकि, स्थिरीकरण महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सूक्ष्मजीवों में नाइट्रोजन को बांधकर या नाइट्रोजन को स्थिर करके मिट्टी में नाइट्रोजन की मात्रा को नियंत्रित और संतुलित करने में मदद करता है।

चरण 5: विमुद्रीकरण

नाइट्रोजन चक्र के पांचवें चरण में, नाइट्रोजन हवा में वापस आ जाती है क्योंकि नाइट्रेट को बैक्टीरिया द्वारा वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N2) में बदल दिया जाता है। इस प्रक्रिया को हम अनाइट्रीकरण कहते हैं। इसके परिणामस्वरूप मिट्टी से नाइट्रोजन का समग्र नुकसान होता है, क्योंकि नाइट्रोजन का गैसीय रूप वायुमंडल में चला जाता है, जहां से हमने अपनी कहानी शुरू की थी।

नाइट्रोजन जीवन के लिए महत्वपूर्ण है

पारिस्थितिक तंत्र के माध्यम से नाइट्रोजन का चक्रण न तो बहुत अधिक और न ही बहुत कम नाइट्रोजन वाले उत्पादक और स्वस्थ पारिस्थितिक तंत्र को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है। पौधों का उत्पादन और बायोमास (जीवित सामग्री) नाइट्रोजन की उपलब्धता से सीमित हैं। 

यह समझना कि पौधे-मृदा नाइट्रोजन चक्र कैसे काम करता है, हमें इस बारे में बेहतर निर्णय लेने में मदद कर सकता है कि कौन सी फ़सलें उगाएँ और कहाँ उगाएँ, इसलिए हमारे पास भोजन की पर्याप्त आपूर्ति है। नाइट्रोजन चक्र का ज्ञान मिट्टी में बहुत अधिक उर्वरक जोड़ने से होने वाले प्रदूषण को कम करने में भी हमारी मदद कर सकता है। 

कुछ पौधे अधिक नाइट्रोजन या अन्य पोषक तत्वों को ग्रहण कर सकते हैं, जैसे कि फॉस्फोरस, एक अन्य उर्वरक, और अत्यधिक उर्वरक को जलमार्ग में प्रवेश करने से रोकने के लिए "बफर" या फिल्टर के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है। 

उदाहरण के लिए, हेकॉक और पिनय द्वारा किए गए एक अध्ययन से पता चला है कि चिनार के पेड़ का उपयोग बफर के रूप में किया जाता है, जो 99% नाइट्रेट को सर्दियों के दौरान भूमिगत जल प्रवाह में प्रवेश करता है, जबकि एक नदी के किनारे का क्षेत्र एक विशिष्ट घास से ढका होता है नाइट्रेट का 84 % तक धारण करता है, इसे नदी में प्रवेश करने से रोकता है।

जैसा कि आपने देखा है, मिट्टी में पर्याप्त नाइट्रोजन नहीं होने से पौधे भूखे रह जाते हैं जबकि अतिरिक्त नाइट्रोजन पौधों और यहां तक ​​कि पशुओं के लिए जहर इ समान होती है। 

जीवन को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण पदार्थों का संतुलन अनुसंधान का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है, और पर्यावरण में नाइट्रोजन का संतुलन कोई अपवाद नहीं है। जब पौधों में नाइट्रोजन की कमी होती है, तो वे पीले हो जाते हैं, विकास रुक जाता है, और छोटे फल और फूल पैदा करते हैं। फसल वृद्धि बढ़ाने के लिए किसान अपनी फसलों में नाइट्रोजन युक्त उर्वरक मिला सकते हैं। 

नाइट्रोजन उर्वरकों के बिना, वैज्ञानिकों का अनुमान है कि हम भोजन और अन्य प्रकार की कृषि के लिए जिन फसलों पर भरोसा करते हैं, उनमें से एक तिहाई तक हम खो देंगे। लेकिन हमें यह जानने की जरूरत है कि पौधों की वृद्धि के लिए नाइट्रोजन कितना आवश्यक है, क्योंकि अधिक नाइट्रोजन का उपयोग जलमार्गों को प्रदूषित कर सकता है, जलीय जीवन को नुकसान पहुंचा सकता है।

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