Synergism between phosphate fertilization and phosphate-solubilizing microorganisms enhances phosphorus use efficiency in a soybean–maize succession

तकनीकी सारांश: सोयाबीन-मक्का उत्तराधिकार (Succession) में फॉस्फेट उर्वरक और फॉस्फेट-सुलubilizing सूक्ष्मजीवों के बीच सहक्रियात्मकता (Synergism)

समस्या विवरण
फास्फोरस (P) फसल वृद्धि के लिए एक महत्वपूर्ण मैक्रोन्यूट्रिएंट है, फिर भी अत्यधिक अपक्षयित ऑक्सीसोल (Oxisols) जैसे कि सेराडो बायोम की उष्णकटिबंधीय मृदाओं में इसकी दक्षता कम रहती है, जिसका मुख्य कारण आयरन और एल्युमीनियम ऑक्साइड द्वारा होने वाला तीव्र स्थिरीकरण (fixation) है। यह सीमा उच्च दर पर फॉस्फेट उर्वरक की आवश्यकता को बढ़ाती है, जिससे उत्पादन लागत बढ़ती है और यूट्रोफिकेशन (eutrophication) जैसे पर्यावरणीय जोखिम उत्पन्न होते हैं। जबकि फॉस्फेट-सुलubilizing सूक्ष्मजीव (PSMs) अघुलनशील P को गतिशील बनाने के लिए एक जैविक तंत्र प्रदान करते हैं, एकीकृत सोयाबीन-मक्का उत्तराधिकार प्रणालियों में खनिज उर्वरकों के साथ उनके सहक्रियात्मक प्रभावों के संबंध में फील्ड डेटा का अभाव है। यह अध्ययन इस ज्ञान अंतराल को संबोधित करता है कि कैसे PSM टीकाकरण और मोनोअमोनियम फॉस्फेट (MAP) की विभिन्न दरें मिलकर उष्णकटिबंधीय स्थितियों में मृदा P उपलब्धता, जैव रासायनिक गतिविधि, पादप शरीर क्रिया विज्ञान (plant physiology) और उपज को प्रभावित करती हैं।

कार्यप्रणाली
यह शोध 2023/2024 बढ़ते मौसम के दौरान मोंटिविडियु, गोइआस, ब्राजील में एक सेराडो ऑक्सीसोल पर किया गया था, जिसमें प्रारंभिक उपलब्ध P स्तर 25 mg dm⁻³ था। अध्ययन में चार प्रतिकतियों (replications) के साथ एक रैंडमाइज्ड कंप्लीट ब्लॉक डिजाइन (RCBD) का उपयोग किया गया। उपचारों में दो विशिष्ट PSM उपभेदों (strains): Bacillus subtilis (CNPMS B2084) और Priestia megaterium (CNPMS B119) के टीकाकरण के साथ या बिना, MAP के रूप में पाँच P₂O₅ दरों (0, 19.5, 39.0, 58.5, और 78.0 kg ha⁻¹) का प्रयोग किया गया। एक पूर्ण नियंत्रण (कोई P नहीं, कोई PSM नहीं) भी शामिल किया गया।

अध्ययन ने एक सोयाबीन-मक्का उत्तराधिकार का मूल्यांकन किया। अक्टूबर 2023 में सोयाबीन (Glycine max, cv. Soy Combate IPRO) की बुवाई की गई, जिसके बाद मार्च 2024 में मक्का (Zea mays, हाइब्रिड MG597) लगाया गया। प्रमुख मापन में शामिल थे:

• कृषि संबंधी लक्षण: फली संख्या, प्रति फली दाने, अनाज की उपज, और हजार-दानों का भार।
• पोषण संबंधी स्थिति: पत्ती और अनाज में P सांद्रता।
• शारीरिक पैरामीटर: फोटोसिस्टम II (PSII) प्रदर्शन का आकलन करने के लिए क्लोरोफिल a फ्लोरोसेंस ट्रांजिएंट्स (O–J–I–P प्रोटोकॉल), जिसमें रिएक्शन सेंटर क्लोजर दर, क्वांटम यील्ड और इलेक्ट्रॉन ट्रांसपोर्ट प्रोबेबिलिटी शामिल हैं।
• मृदा जैव रासायनिक गुण: उपलब्ध मृदा P (Mehlich-1), एंजाइमेटिक गतिविधियाँ ($\beta$-ग्लूकोसिडेज़, एरिल्सल्फेटेस, एसिड और अल्कलाइन फॉस्फेटेस), और आसानी से निष्कर्षण योग्य ग्लोमलिन-संबंधित मृदा प्रोटीन (EE-GRSP)।

डेटा का विश्लेषण ANOVA और पॉलीनोमियल रिग्रेशन मॉडल का उपयोग करके किया गया, और तुलना LSD परीक्षणों के माध्यम से पूर्ण नियंत्रण के विरुद्ध की गई।

प्रमुख परिणाम
अध्ययन ने दोनों फसलों के बीच अलग-अलग प्रतिक्रियाओं और विशिष्ट जैव रासायनिक परिवर्तनों को प्रकट किया:

• सोयाबीन की प्रतिक्रिया: PSM के टीकाकरण ने नियंत्रण की तुलना में मृदा P उपलब्धता और पत्ती P सांद्रता को बढ़ाया, भले ही खनिज P का कोई योग न किया गया हो। हालांकि, अनाज की उपज उपचारों से महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं हुई, जो P + PSM उपचारों में औसतन 4,199 kg ha⁻¹ रही। $\ge$19.5 kg ha⁻¹ P₂O₅ प्राप्त करने वाले उपचारों में प्रति पौधा फली की संख्या वास्तव में पूर्ण नियंत्रण की तुलना में कम थी। बढ़ती P दरों के साथ पत्ती P सांद्रता द्विघात (quadratically) रूप से कम हुई, जबकि अनाज P सांद्रता रैखिक (linearly) रूप से बढ़ी। PSII फोटोकेमिकल पैरामीटर सभी उपचारों में स्थिर रहे।
• मक्का की प्रतिक्रिया: मक्का ने संयुक्त उपचारों के प्रति मजबूत प्रतिक्रिया दिखाई। PSM टीकाकरण के तहत P₂O₅ दरों के साथ अनाज की उपज रैखिक रूप से बढ़ी, जिसमें $\ge$26 kg ha⁻¹ की खुराक के परिणामस्वरूप नियंत्रण की 3.2 Mg ha⁻¹ की तुलना में 3.5 Mg ha⁻¹ से अधिक उपज प्राप्त हुई। पत्ती P सांद्रता ने एक द्विघात प्रतिक्रिया दिखाई, जो 41.5 kg ha⁻¹ P₂O₅ पर चरम पर पहुँची।
• मृदा जैव रसायन: दोनों फसलों में P₂O₅ + PSM अनुप्रयोग के साथ $\beta$-ग्लूकोसिडेज़ गतिविधि रैखिक रूप से बढ़ी, जो उन्नत सूक्ष्मजीव कार्बन चक्र को दर्शाती है। इसके विपरीत, एरिल्सल्फेटेस गतिविधि स्थिर रही। एसिड और अल्कलाइन फॉस्फेटेस गतिविधियाँ आम तौर पर अप्रभावित रहीं या P + PSM की उपस्थिति में कम हो गईं, जो उपलब्ध अकार्बनिक P की उपस्थिति में एंजाइम संश्लेषण के डाउनरेगुलेशन का सुझाव देती हैं। ग्लोमलिन सामग्री उपचारों केAcross स्थिर रही।

प्रमुख योगदान और महत्व
यह शोध प्रदर्शित करता है कि Bacillus subtilis और Priestia megaterium का खनिज फॉस्फेट उर्वरकों के साथ सहक्रियात्मक अनुप्रयोग उष्णकटिबंधीय सोयाबीन-मक्का प्रणालियों में फास्फोरस उपयोग दक्षता को बढ़ाता है, हालांकि लाभ की मात्रा फसल-निर्भर है।

1. फसल-विशिष्ट गतिशीलता: अध्ययन रेखांकित करता है कि C₄ फसलें (मक्का) संयुक्त उपचार के तहत उपज की रैखिक प्रतिक्रिया दिखाती हैं, जो संभवतः उच्च प्रकाश संश्लेषण क्षमता और पोषक तत्व मांग के कारण है, जबकि C₃ फसलें (सोयाबीन) ने उपज में कमी के बिना बेहतर पोषक तत्व अवशोषण दक्षता दिखाते हुए स्थिर उपज बनाए रखी।
2. कार्य करने की विधि (Mechanism of Action): परिणाम पुष्टि करते हैं कि PSM टीकाकरण प्रभावी रूप से देशी या स्थिर मृदा P को गतिशील करता है, जैसा कि खनिज उर्वरक के बिना पत्ती P में सुधार से प्रमाणित होता है। $\beta$-ग्लूकोसिडेज़ गतिविधि में रैखिक वृद्धि यह सुझाव देती है कि संयुक्त उपचार व्यापक सूक्ष्मजीव चयापचय और कार्बनिक पदार्थ के टर्नओवर को उत्तेजित करता है।
3. शारीरिक स्थिरता: सभी उपचारों में PSII फोटोकेमिकल पैरामीटर्स की स्थिरता यह संकेत देती है कि लागू P दर और PSM टीकाकरण ने प्रकाश संश्लेषण तनाव उत्पन्न नहीं किया, जिससे पौधों का शारीरिक स्वास्थ्य बना रहा।
4. सतत प्रबंधन: लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि PSM टीकाकरण P उपयोग दक्षता में सुधार के लिए एक प्रभावी रणनीति है। निष्कर्ष बताते हैं कि ये सूक्ष्मजीव खनिज उर्वरक के पूरक हो सकते हैं, जिससे संभावित रूप से कृषि प्रदर्शन से समझौता किए बिना उष्णकटिबंधीय कृषि प्रणालियों में उच्च P खुराक पर निर्भरता को कम किया जा सकता है, जिससे अधिक टिकाऊ पोषक तत्व प्रबंधन में योगदान मिलता है।

यह शोध इन निष्कर्षों को फील्ड स्थितियों के तहत जैविक-अजैविक अंतःक्रियाओं की समझ में एक प्रगति के रूप में मामूली रूप से प्रस्तुत करता है, और नोट करता है कि बड़े पैमाने पर अपनाने के लिए दीर्घकालिक मूल्यांकन और लागत-लाभ विश्लेषण आवश्यक हैं।