Optimising nitrification inhibitors safe application to reduce nitrous oxide emissions in urine patches
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि सिम्युलेटेड मूत्र पैच (simulated urine patch) पर 0.6 ग्राम नाइट्रिफिकेशन इनहिबिटर DMPP का प्रयोग करने से न्यूजीलैंड के डेयरी चरागाहों में नाइट्रस ऑक्साइड उत्सर्जन में लगभग 42.5% की प्रभावी कमी आती है, जबकि यह DCD की तुलना में काफी कम अवशेष छोड़ता है, जो एक सुरक्षित और लक्षित शमन रणनीति प्रदान करता है।
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गाय के चरागाह में अदृश्य बादल
कल्पना कीजिए कि एक खेत एक विशाल, जीवित कारखाने की तरह है। गायें घास खाती हैं, और बदले में, वे मूत्र के धब्बों के रूप में एक बहुत ही विशिष्ट प्रकार का "उपहार" छोड़ जाती हैं। हालांकि यह सुनने में घिनौना लग सकता है, लेकिन यह वास्तव में चक्र का एक प्राकृतिक हिस्सा है। हालाँकि, यहाँ एक छिपा हुआ मुद्दा है: जब वह मूत्र मिट्टी से मिलता है, तो सूक्ष्म बैक्टीरिया काम करना शुरू कर देते हैं, और मूत्र में मौजूद नाइट्रोजन को नाइट्रस ऑक्साइड () नामक गैस में बदल देते हैं। नाइट्रस ऑक्साइड को एक सुपर-चार्ज्ड कंबल की तरह समझें जो वायुमंडल में गर्मी को रोकता है, जिससे यह सामान्य कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में ग्रह को गर्म करने में बहुत अधिक शक्तिशाली हो जाता है।
इसे रोकने के लिए, वैज्ञानिक "नाइट्रीफिकेशन इनहिबिटर्स" (nitrification inhibitors) का उपयोग करते हैं। आप इन्हें बैक्टीरिया के लिए एक अस्थायी 'पॉज़ बटन' (pause button) के रूप में समझ सकते हैं। बैक्टीरिया को नाइट्रोजन को गैस में बदलने देने के बजाय, यह इनहिबिटर उन्हें एक छोटी सी नींद लेने के लिए प्रेरित करता है, जिससे नाइट्रोजन मिट्टी में ही बनी रहती है ताकि घास इसका उपयोग बढ़ने के लिए कर सके। लेकिन यहाँ एक पेंच है: यदि आप इस "पॉज़ बटन" रसायन का बहुत अधिक छिड़काव करते हैं, तो यह उस घास पर जा सकता है जिसे गायें बाद में खाती हैं, या पानी में बह सकता है, जो सुरक्षित नहीं है। इसलिए, किसानों और वैज्ञानिकों के लिए बड़ा सवाल यह है: हम बैक्टीरिया को ठीक उतना ही रसायन दें जिससे गैस रुक जाए, बिना चरागाह पर कोई खतरनाक अवशेष छोड़े?
आदर्श "पॉज़ बटन" की खोज
न्यूजीलैंड में शोधकर्ताओं की एक टीम द्वारा किया गया यह अध्ययन ठीक इसी पहेली को सुलझाने के लिए शुरू किया गया था। वे दो अलग-अलग रसायनों—DCD और DMPP—की "गोल्डिलॉक्स" (Goldilocks - न बहुत कम, न बहुत ज्यादा) मात्रा खोजने चाहते थे, जिन्हें सीधे गाय के मूत्र के धब्बों पर लगाया जा सके। लक्ष्य नाइट्रस ऑक्साइड के उत्सर्जन को कम करना था, साथ ही यह सुनिश्चित करना था कि जब गायें दोबारा चरने आएं, तो घास साफ और सुरक्षित हो।
शोधकर्ताओं ने दो बहुत ही अलग परीक्षण स्थल बनाए। एक था एक अच्छी जल निकासी वाला खेत (रुआकुरा - Ruakura), जहाँ पानी रेत की तरह मिट्टी से जल्दी रिस जाता है। दूसरा था खराब जल निकासी वाला खेत (मैसी - Massey), जहाँ मिट्टी स्पंज की तरह पानी को रोक कर रखती है। उन्होंने कृत्रिम मूत्र के विशिष्ट मात्रा (12 ग्राम नाइट्रोजन युक्त 2 लीटर) को घास पर डालकर गाय के मूत्र के धब्बों का अनुकरण किया। फिर, उन्होंने इन धब्बों पर अलग-अलग सांद्रता और मात्रा में इनहिबिटर्स (DCD या DMPP) का छिड़काव किया।
परिणाम: दो प्रकार की मिट्टियों की कहानी
प्रयोग ने मिट्टी के प्रकार के आधार पर कुछ दिलचस्प अंतर प्रकट किए। अच्छी जल निकासी वाले रुआकुरा स्थल पर, मूत्र डालने के तुरंत बाद एक भारी बारिश हुई। इसने नाइट्रोजन के एक बड़े हिस्से को बैक्टीरिया के काम करने से पहले ही मिट्टी में गहराई तक धो दिया, जिसके परिणामस्वरूप उत्सर्जन पहले से ही बहुत कम था। चूंकि उत्सर्जन बहुत कम था, इसलिए यह बताना कठिन था कि रसायन अतिरिक्त कितना काम कर रहे हैं।
हालाँकि, खराब जल निकासी वाले मैसी स्थल पर, कहानी अलग थी। मिट्टी ने नाइट्रोजन को वहीं रोक लिया जहाँ बैक्टीरिया उसका उपभोग कर सकते थे, जिससे उत्सर्जन बहुत अधिक हुआ। यहाँ, इनहिबिटर्स ने अपना असली कमाल दिखाया। दोनों रसायनों ने अच्छी जल निकासी वाले रुआकुरा स्थल पर लगभग 33% से 47% और खराब जल निकासी वाले मैसी स्थल पर 36% से 43% तक नाइट्रस ऑक्साइड उत्सर्जन को सफलतापूर्वक कम किया।
सुरक्षा जाँच: "अवशेष" की समस्या
इस शोध की वास्तविक सफलता केवल गैस को रोकने के बारे में नहीं थी; बल्कि यह इस बारे में थी कि पीछे क्या बचा है। शोधकर्ताओं ने यह देखने के लिए घास और मिट्टी की जाँच की कि गायों के चरने के बाद कितना रसायन शेष रह गया।
- DCD (भारी प्रहार): जब उन्होंने प्रति मूत्र पैच 0.8 ग्राम DCD का उपयोग किया, तो परिणाम मिले-जुले रहे। हालांकि इसने उत्सर्जन को कम किया, लेकिन घास पर रसायन के अवशेष का स्तर अपेक्षाकृत उच्च था (एक स्थल पर 8.58 से 13.14 mg/kg)। यह सुझाव देता है कि DCD की इतनी मात्रा का उपयोग करना खाद्य श्रृंखला के लिए बहुत जोखिम भरा हो सकता है, क्योंकि गायें बहुत अधिक मात्रा में रसायन खा सकती हैं।
- DMPP (हल्का स्पर्श): टीम ने दो स्तरों पर DMPP का परीक्षण किया: 0.3 ग्राम और 0.6 ग्राम प्रति पैच। 0.6 ग्राम की खुराक सबसे सफल रही। इसने नाइट्रस ऑक्साइड उत्सर्जन को लगभग 42.5% (विशेष रूप से 200 मिलीलीटर वॉल्यूम के साथ मैसी स्थल पर 42.55%) कम कर दिया। महत्वपूर्ण बात यह है कि जब उन्होंने घास की जाँच की, तो DMPP का अवशेष या तो पता लगाने योग्य नहीं था या अत्यंत कम था (अक्सर पहचान की सीमा से नीचे)।
इसका क्या अर्थ है
यह शोध निष्कर्ष निकालता है कि जबकि दोनों रसायन गैस को रोकने में सक्षम हैं, DMPP भविष्य के लिए अधिक सुरक्षित विकल्प है। विशेष रूप से, मूत्र के धब्बे पर 150 मिलीलीटर या 200 मिलीलीटर के घोल में 0.6 ग्राम DMPP लगाना सबसे सटीक तरीका लगता है। यह हानिकारक उत्सर्जन को काफी हद तक कम कर देता है बिना घास पर कोई जहरीला निशान छोड़े।
लेखक सुझाव देते हैं कि यह "लक्षित" (targeted) दृष्टिकोण—पूरे खेत के बजाय केवल उन विशिष्ट स्थानों पर छिड़काव करना जहाँ गायें पेशाब करती हैं—रसायन की मात्रा को 90% तक कम कर सकता है। यह न केवल पैसे बचाता है, बल्कि इन रसायनों के खाद्य श्रृंखला में प्रवेश करने के जोखिम को भी काफी कम करता है। हालांकि यह अध्ययन पुष्टि करता है कि DMPP एक आशाजनक उपकरण है, शोधकर्ता नोट करते हैं कि आधिकारिक सुरक्षा सीमाएँ (अधिकतम अवशेष स्तर - Maximum Residue Levels) निर्धारित करने के लिए और अधिक काम की आवश्यकता है ताकि इन तरीकों को किसानों द्वारा व्यापक रूप से उपयोग के लिए स्वीकृत किया जा सके। फिलहाल, डेटा बताता है कि हमारे चरागाहों को हरा-भरा और वायुमंडल को ठंडा रखने के लिए DMPP एक बहुत ही स्वच्छ और सुरक्षित तरीका है।
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