Biochar formulation determines soil improvement and fertiliser synergy during Eucalyptus globulus plantation establishment

भूमध्यसागरीय क्षेत्रों के प्रबंधित वनों में, मिट्टी अक्सर नए पेड़ों के जीवन की शुरुआत के लिए एक चुनौतीपूर्ण स्थान होती है। यह अक्सर अम्लीय होती है, जिसका अर्थ है कि इसकी रासायनिक संरचना आवश्यक पोषक तत्वों को दूर रख सकती है, और इसमें पौधों के विकास के लिए आवश्यक खनिजों को थामे रखने की प्राकृतिक स्पंज जैसी क्षमता का अभाव होता है। दशकों से, वन विशेषज्ञ वृक्षारोपण को गति देने के लिए सिंथेटिक उर्वरकों को जोड़ने पर निर्भर रहे हैं, लेकिन यह दृष्टिकोण महंगा है और जमीन की अंतर्निहित खराब गुणवत्ता को ठीक नहीं करता है। हाल के वर्षों में, एक अलग प्रकार के मृदा संशोधन (soil amendment) ने ध्यान आकर्षित किया है: बायोचार (biochar)। यह कोई मानक उर्वरक नहीं है, बल्कि एक चारकोल जैसी पदार्थ है जिसे कम ऑक्सीजन वाले वातावरण में लकड़ी के चिप्स या वन अवशेषों जैसी वनस्पति सामग्री को गर्म करके बनाया जाता है। परिणामी सामग्री सूक्ष्म छिद्रों और स्थिर कार्बन से भरी होती है, जो मिट्टी को पानी और पोषक तत्वों को बेहतर ढंग से थामने में मदद कर सकती है। वन प्रबंधकों के लिए बड़ा सवाल यह रहा है कि क्या इस चारकोल को जमीन में मिलाने से वास्तव में युवा पेड़ों को बढ़ने में मदद मिलेगी, या यह केवल कार्बन को संग्रहीत करने का एक तरीका है जिसका जंगल के लिए कोई व्यावहारिक लाभ नहीं है।

मध्य पुर्तगाल के शोधकर्ताओं ने एक वास्तविक यूकेलिप्टस (Eucalyptus) बागान में बायोचार का परीक्षण करके इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास किया। उन्होंने एक ऐसा स्थल चुना जो इस क्षेत्र के विशिष्ट अम्लीय मिट्टी वाला था, और वहां हजारों युवा 'यूकेलिप्टस ग्लोबुलस' (Eucalyptus globulus) के पेड़ लगाए। यह देखने के लिए कि क्या सबसे अच्छा काम करता है, उन्होंने पेड़ों के कई अलग-अलग समूह बनाए। कुछ को केवल मानक खनिज उर्वरक दिए गए, कुछ को केवल बायोचार दिया गया, और कुछ को दोनों का संयोजन दिया गया। उन्होंने दो प्रकार के बायोचार का भी परीक्षण किया: एक जो यूकेलिप्टस की लकड़ी से बना शुद्ध चारकोल था, और दूसरा जिसे इसके निर्माण के दौरान मैग्नीशियम और पोटेशियम जैसे अतिरिक्त खनिजों के साथ समृद्ध किया गया था। लक्ष्य यह देखना था कि क्या चारकोल मिट्टी में सुधार करके पेड़ों के विकास में मदद कर सकता है, या क्या इसे उर्वरक के साथ मिलाने से एक ऐसा परिणाम मिलेगा जो इसके हिस्सों के योग से भी अधिक हो।

परिणामों ने दिखाया कि बायोचार डालने के बाद मिट्टी में तेजी से बदलाव आया। पांच महीनों के भीतर, उपचारित क्षेत्रों की मिट्टी कम अम्लीय हो गई, जिसमें pH लगभग 0.3 से 0.6 यूनिट बढ़ गया। मिट्टी ने पोषक तत्वों को भी अधिक थाम लिया, विशेष रूप से धनावेशित खनिजों को आकर्षित करने और उन्हें बनाए रखने की इसकी क्षमता में पहले कुछ महीनों में 80 प्रतिशत से अधिक की वृद्धि हुई। मिट्टी में कार्बनिक कार्बन की मात्रा भी काफी बढ़ गई, जो एक वर्ष के बाद भी उच्च बनी रही। हालांकि, इन रासायनिक सुधारों का पेड़ों की ऊंचाई में स्वतः ही अनुवाद नहीं हुआ। वह समूह जिसे बिना किसी उर्वरक के केवल शुद्ध बायोचार दिया गया था, वह नियंत्रण समूह (control group) के पेड़ों जितना ही ऊंचा बढ़ा जितना कि बिना कुछ दिए गए पेड़ थे। यह निष्कर्ष बताता है कि हालांकि मिट्टी रासायनिक रूप से स्वस्थ थी, फिर भी पेड़ों के पास उन विशिष्ट पोषक तत्वों की कमी थी जिनकी उन्हें तीव्र विकास के लिए आवश्यकता थी।

कहानी तब बदली जब उर्वरक पेश किया गया। केवल मानक उर्वरक प्राप्त करने वाले पेड़ पांच महीने के बाद नियंत्रण समूह की तुलना में 57 प्रतिशत अधिक ऊंचे थे, और एक वर्ष के बाद 117 प्रतिशत अधिक ऊंचे थे। लेकिन सबसे नाटकीय विकास तब हुआ जब बायोचार और उर्वरक का एक साथ उपयोग किया गया। बागान के समतल क्षेत्रों में, जिन पेड़ों को उर्वरक के साथ शुद्ध बायोचार दिया गया था, वे एक वर्ष के बाद बिना उर्वरक वाले नियंत्रण समूह की तुलना में 175 प्रतिशत अधिक ऊंचे थे। यह उन पेड़ों से काफी अधिक था जिन्हें केवल उर्वरक दिया गया था। शोधकर्ताओं ने इस परस्पर क्रिया को मापने के लिए एक 'सिनर्जी इंडेक्स' (synergy index) की गणना की, और यह संख्या 1.50 आई, जो यह दर्शाती है कि बायोचार और उर्वरक के संयोजन ने एक ऐसा परिणाम दिया जो प्रत्येक के प्रभावों को अलग-अलग जोड़ने से प्राप्त होने वाले परिणाम से कहीं अधिक था। बायोचार एक सहायक के रूप में कार्य करता हुआ प्रतीत हुआ, जो पोषक तत्वों को थामकर और उन्हें बहने से रोककर उर्वरक को अधिक कुशलता से काम करने में मदद करता है।

दूसरे प्रकार के बायोचार ने, जो खनिजों से समृद्ध था, एक अलग पैटर्न दिखाया। बिना किसी अतिरिक्त उर्वरक के खनिज-समृद्ध बायोचार प्राप्त करने वाले पेड़ एक वर्ष के बाद नियंत्रण समूह की तुलना में 75 प्रतिशत अधिक ऊंचे बढ़े। यह एक मजबूत परिणाम था, जिससे पता चलता है कि समृद्ध बायोचार अपने आप में उर्वरक के कुछ लाभ प्रदान कर सकता है। हालांकि, यह पूर्ण खनिज उर्वरक उपचार प्राप्त करने वाले पेड़ों की वृद्धि के बराबर नहीं पहुंच सका। जब खनिज-समृद्ध बायोचार को उर्वरक के साथ मिलाया गया, तो पेड़ नियंत्रण समूह की तुलना में 158 प्रतिशत अधिक ऊंचे बढ़े, जो उत्कृष्ट था, लेकिन दोनों को मिलाने से मिलने वाला अतिरिक्त उछाल शुद्ध बायोचार की तुलना में उतना बड़ा नहीं था। यह सुझाव देता है कि खनिज-समृद्ध संस्करण पहले से ही इतना काम कर रहा था कि उर्वरक जोड़ने से सापेक्ष आश्चर्य कम हुआ।

अध्ययन से यह भी पता चला कि जमीन का प्रकार मायने रखता था। बागान में दो अलग-अलग क्षेत्र थे: एक समतल खंड और एक ढलान पर बना सीढ़ीदार (terraced) खंड। सीढ़ीदार मिट्टी स्वाभाविक रूप से अधिक समृद्ध थी, जिसमें शुरुआत से ही अधिक मिट्टी (clay) और कार्बनिक पदार्थ थे। इस बेहतर मिट्टी में, पेड़ आम तौर पर अधिक ऊंचे बढ़े, लेकिन उपचारों से होने वाले सापेक्ष सुधार समतल, कमजोर मिट्टी की तुलना में कम नाटकीय थे। यह इंगित करता है कि बायोचार सबसे प्रभावी तब होता है जब मिट्टी को मदद की आवश्यकता होती है, जो क्षयग्रस्त जमीन को पुनर्जीवित करने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण के रूप में कार्य करता है। शोधकर्ताओं ने मिट्टी की गुणवत्ता और पेड़ की ऊंचाई को एक एकल स्कोर में मिलाकर एक समग्र वन प्रणाली के स्वास्थ्य को मापने का तरीका भी विकसित किया। इस स्कोर ने पुष्टि की कि सर्वोत्तम परिणाम तब मिले जब मिट्टी में सुधार किया गया और पेड़ों को खिलाया गया।

अंततः, यह अध्ययन सिद्ध करता है कि बायोचार वन प्रबंधन के लिए एक कार्यात्मक उपकरण है, लेकिन यह पोषक तत्वों की आवश्यकता को प्रतिस्थापित करने वाला कोई जादुई समाधान नहीं है। भूमध्यसागरीय वनों की अम्लीय मिट्टी में, बायोचार जमीन की रासायनिक स्थिति में तेजी से सुधार कर सकता है, जिससे युवा पेड़ों के लिए वातावरण अधिक अनुकूल हो जाता है। फिर भी, पोषक तत्वों के बिना, पेड़ इस बेहतर वातावरण का पूरी तरह से लाभ नहीं उठा सकते। नए वृक्षारोपण की स्थापना के लिए सबसे प्रभावी रणनीति पारंपरिक उर्वरक के साथ बायोचार का उपयोग करना है। यह दृष्टिकोण न केवल पेड़ों को तेजी से बढ़ने में मदद करता है बल्कि एक अधिक कुशल प्रणाली भी बनाता है जहाँ पोषक तत्वों को मिट्टी में बेहतर तरीके से थाम कर रखा जाता है। वन अवशेषों को एक मृदा संशोधन में बदलकर जो उर्वरक के प्रदर्शन को बढ़ाता है, वनपाल एक अधिक चक्रीय प्रणाली का समर्थन कर सकते हैं जहाँ जंगल के अवशेषों का उपयोग भूमि को ठीक करने और पेड़ों की अगली पीढ़ी को उगाने के लिए किया जाता है।