Effect of nano-silicon priming on germination dynamics, morpho-physiological changes, osmotic adjustment and yield responses of late sown Indian mustard (Brassica juncea L.) var. Kesari Gold and TBM-143
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि भारतीय सरसों के बीजों को 25-50 मिलीग्राम/लीटर नैनो-सिलिकॉन से प्राइमिंंग करना अंकुरण गतिकी, आकारिकी-शारीरिक गुणों, परासरण समायोजन और समग्र उपज को बढ़ाकर विलंब से बुवाई के तनाव को महत्वपूर्ण रूप से कम करता है, जिसमें 'केसरी गोल्ड' जीनोटाइप ने 'TBM-143' की तुलना में बेहतर प्रदर्शन दिखाया है।
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भारत के विशाल खेतों में, सरसों केवल एक फसल नहीं है; यह राष्ट्र की खाद्य सुरक्षा का एक आधार स्तंभ है, जो करोड़ों भोजन के दैनिक निर्माण के लिए तेल प्रदान करती है। फिर भी, यह महत्वपूर्ण पौधा एक निरंतर शत्रु का सामना करता है: कैलेंडर। जब किसानों को अपने बीजों को आदर्श समय से देरी से बोने के लिए मजबूर किया जाता है, तो फसल खुद को स्थापित करने के लिए संघर्ष करती है, अक्सर अपने बढ़ते मौसम के अंत में एक कठोर, गर्म समापन का सामना करती है जो इसकी वृद्धि को बाधित करता है और पैदावार को कम कर देता है। यह देरी एक शारीरिक बाधा (फिज़ियोलॉजिकल बॉटलनेक) पैदा करती है, जहाँ बीज जागने में अधिक समय लेते हैं, युवा अंकुर कमजोर होते हैं, और तनाव से लड़ने के लिए पौधे की आंतरिक मशीनरी पूरी क्षमता से काम करने में विफल हो जाती है। दशकों से, वैज्ञानिक इन देर से बोई गई फसलों को बढ़त देने का एक तरीका खोजने की कोशिश कर रहे हैं, एक ऐसा तरीका तलाश रहे हैं जिससे मिट्टी को छूने से पहले ही बीज को मजबूत बनाया जा सके।
नैनोटेक्नोलॉजी की दुनिया से एक नया उपकरण आया है: सिलिकॉन डाइऑक्साइड नैनोपार्टिकल्स। जबकि सिलिकॉन रेत और मिट्टी में पाया जाने वाला एक सामान्य तत्व है, इसके सूक्ष्म, नैनो-आकार के रूप में, यह अलग तरह से व्यवहार करता है। ये नन्हे कण इतने छोटे होते हैं कि बीज के कठोर बाहरी आवरण में प्रवेश कर सकते हैं, जो एक सूक्ष्म चाबी की तरह कार्य करते हैं जो बीज की क्षमता को खोल देती है। वे पारंपरिक अर्थों में पौधे को पोषण नहीं देते, बल्कि एक नियामक (रेगुलेटर) के रूप में कार्य करते हैं, जो पौधे के अंकुर को मजबूत जड़ें बनाने, गर्मी के खिलाफ बेहतर बचाव बनाने और सूर्य के प्रकाश को ऊर्जा में अधिक कुशलता से बदलने में मदद करते हैं। शोधकर्ताओं ने जो प्रश्न पूछा वह सरल लेकिन महत्वपूर्ण था: क्या सरसों के बीजों को इन नन्हे कणों के घोल में भिगोने से उन्हें तब भी जीवित रहने और फलने-फूलने में मदद मिलेगी जब बुवाई का समय बहुत देर से हो गया हो?
इसका उत्तर खोजने के लिए, भारत के विश्वभारती विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों की एक टीम ने 2024 और 2025 की सर्दियों के दौरान एक कठोर प्रयोग आयोजित किया। उन्होंने भारतीय सरसों की दो लोकप्रिय किस्मों, जिन्हें स्थानीय रूप से केसरी गोल्ड और TBM-143 के रूप में जाना जाता है, को चुना और उन्हें विभिन्न उपचारों के अधीन किया। शोधकर्ताओं ने पानी में सिलिकॉन डाइऑक्साइड नैनोपार्टिकल्स का एक सस्पेंशन तैयार किया, जिसमें सादे पानी के नियंत्रण (कंट्रोल) से लेकर प्रति लीटर 100 मिलीग्राम कणों वाले घोल तक पांच अलग-अलग सांद्रता (कॉन्सन्ट्रेशन) बनाई गईं। उन्होंने दोनों किस्मों के स्वस्थ, एकसमान बीजों को इन घोलों में पांच घंटे तक भिगोया, जिसे 'प्राइमिंग' की प्रक्रिया कहा जाता है, और फिर उन्हें सुखा लिया। यह केवल एक प्रयोगशाला अभ्यास नहीं था; इन बीजों को फिर श्रीनिकेतन के एक अनुसंधान फार्म में लगाया गया, जो एक उप-आर्द्र उष्णकटिबंधीय जलवायु वाला क्षेत्र है, ताकि यह देखा जा सके कि वे वास्तविक दुनिया की स्थितियों में कैसा प्रदर्शन करते हैं, जहाँ बुवाई की तारीख को जानबूझकर देरी से रखा गया था ताकि खेती के तनाव की नकल की जा सके।
परिणाम चौंकाने वाले और सुसंगत थे। नैनोपार्टिकल्स के साथ प्राइम किए गए बीज सादे पानी में भीगे बीजों की तुलना में तेजी से और अधिक विश्वसनीय रूप से जागे। कंट्रोल ग्रुप में, जहाँ बीजों को कोई विशेष उपचार नहीं मिला, अंकुरण में देरी हुई और यह कम एकसमान था। हालाँकि, नैनो-प्राइम्ड बीजों ने, विशेष रूप से वे जिन्हें 25 से 50 मिलीग्राम प्रति लीटर की सांद्रता के साथ उपचारित किया गया था, अधिक गति के साथ अंकुरित हुए। केसरी गोल्ड किस्म ने उल्लेखनीय प्रतिक्रिया दिखाई, जिसमें लगभग 93 प्रतिशत अंकुरण दर प्राप्त हुई, जबकि TBM-143 किस्म लगभग 88 प्रतिशत तक पहुँची। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह थी कि बीजों के फूटने (स्प्राउटिंग) में लगने वाला समय काफी कम हो गया, जिसका अर्थ है कि खेत जल्दी हरे अंकुरों से भर गया, जो कि छोटे बढ़ते मौसम के लिए एक महत्वपूर्ण लाभ है।
जैसे-जैसे पौधे बढ़े, नैनो-प्राइमिंग के लाभ और भी स्पष्ट रूप से दिखाई देने लगे। नैनो-घोल से उपचारित पौधों ने बिना प्राइम किए गए पौधों की तुलना में लंबी जड़ें और ऊंचे अंकुर विकसित किए। जड़ें, जो पौधे का आधार और जल-संग्रह प्रणाली हैं, न केवल लंबी थीं बल्कि मिट्टी में अधिक आयतन (वॉल्यूम) भी घेर रही थीं, जो पोषक तत्वों और नमी को थामे रखने की अधिक मजबूत क्षमता का संकेत देती हैं। अंकुर ऊंचे बढ़े और उनमें अधिक पत्ती का द्रव्यमान (लीफ मास) था, जो यह दर्शाता है कि पौधे भविष्य की वृद्धि को सहारा देने के लिए एक मजबूत संरचना बना रहे हैं। केसरी गोल्ड किस्म ने लगभग हर वृद्धि के पैमाने पर TBM-143 से बेहतर प्रदर्शन किया, जिससे ऊंचे पौधे, बड़ी पत्तियां और भारी बायोमास प्राप्त हुआ, लेकिन दोनों किस्मों ने अनुपचारित कंट्रोल की तुलना में स्पष्ट सुधार दिखाया।
पत्तियों के भीतर, रासायनिक परिवर्तन भी उतने ही महत्वपूर्ण थे। नैनो-प्राइम्ड पौधों में क्लोरोफिल का उच्च स्तर जमा हुआ, जो सूर्य के प्रकाश को पकड़ने के लिए जिम्मेदार हरा वर्णक है। इसका मतलब था कि पौधे प्रकाश संश्लेषण (फोटोसिंथेसिस) में अधिक कुशल थे, जिससे वे विकास के लिए आवश्यक ऊर्जा में प्रकाश को बदल पा रहे थे। इसके अलावा, पौधों ने तनाव प्रबंधन की उच्च क्षमता प्रदर्शित की। उन्होंने अधिक प्रोलाइन का उत्पादन किया, जो एक प्राकृतिक यौगिक है जो कोशिकाओं के लिए एक सुरक्षात्मक ढाल की तरह कार्य करता है, जिससे उन्हें पानी बनाए रखने और देर से आने वाली धूप की गर्मी को सहने में मदद मिलती है। उन्होंने शर्करा और फेनोलिक यौगिकों के भंडार भी बढ़ाए, जो गर्मी के तनाव के हानिकारक प्रभावों को बेअसर करने के लिए एंटीऑक्सीडेंट के रूप में कार्य करते हैं। इन आंतरिक समायोजनों ने पौधों को अपनी जीवंतता बनाए रखने में सक्षम बनाया, भले ही मौसम उनके विरुद्ध हो गया हो।
हालाँकि, अंतिम परीक्षण कटाई (हार्वेस्ट) था। शोधकर्ताओं ने बीज के फलियों (सिलिक्वै) की संख्या गिनकर और उनके द्वारा उत्पादित बीजों को तौलकर अंतिम उपज को मापा। नैनोपार्टिकल्स के साथ प्राइम किए गए पौधों ने प्रति पौधा काफी अधिक सिलिक्वै (फलियाँ) उत्पन्न कीं, और ये फलियाँ अनुपचारित पौधों की तुलना में लंबी थीं और इनमें अधिक बीज थे। केसरी गोल्ड किस्म ने, जब नैनोपार्टिकल्स की इष्टतम सांद्रता के साथ उपचारित की गई, तो लगभग 786 किलोग्राम प्रति हेक्टेयर की कुल उपज प्राप्त की, जो कंट्रोल ग्रुप की तुलना में एक बड़ी वृद्धि है। यहाँ तक कि TBM-143 किस्म ने भी उल्लेखनीय सुधार देखा, हालांकि यह केसरी गोल्ड के स्तर तक नहीं पहुँच सकी। टेस्ट वेट (बीज का भार), जो बीज की गुणवत्ता और घनत्व का माप है, में भी सुधार हुआ, जो यह दर्शाता है कि बीज न केवल अधिक संख्या में थे बल्कि भारी और बेहतर गुणवत्ता के भी थे।
अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि सरसों के बीजों को सिलिकॉन डाइऑक्साइड नैनोपार्टिकल्स के घोल में भिगोना देर से बुवाई के कारण होने वाले नुकसान को कम करने का एक व्यावहारिक और प्रभावी तरीका है। यह एक ऐसी तकनीक है जिसके लिए जटिल मशीनरी या महंगे निवेश की आवश्यकता नहीं है, जिससे यह उन किसानों के लिए सुलभ हो जाती है जो देरी से बुवाई के कार्यक्रम के कारण अपनी फसल खो सकते हैं। बीजों को खेत में लगाने से पहले बस उपचार करके, किसान फसल को अधिक तेज़ी से स्थापित करने, मज़बूत बढ़ने और उस गर्मी के तनाव का सामना करने में मदद कर सकते हैं जो आमतौर पर देर से होने वाली बुवाई के मौसम में होता है। हालांकि आदर्श, जल्दी बुवाई की तुलना में इस स्थिति में उपज उतनी नहीं थी, लेकिन तनाव सहने की क्षमता और उत्पादकता में महत्वपूर्ण लाभ यह सुझाव देते हैं कि यह विधि एक विश्वसनीय सुरक्षा कवच प्रदान करती है। यह आदर्श और अपरिहार्य के बीच के अंतर को पाटती है, और तब भी फसल सुरक्षित करने का एक तरीका प्रदान करती है जब कैलेंडर सहयोग नहीं करता।
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