Evaluation of Integrated (Irrigation-Fertigation) Measures Taken Against Drought in Potatoes in Terms of Mathematical Modeling of Crop Water Production Functions (CWPF)

जैसे-जैसे ग्रह गर्म हो रहा है, बारिश और गर्मी के वे पैटर्न जिन पर किसान पीढ़ियों से भरोसा करते आए हैं, बदल रहे हैं, जिससे लंबे सूखे काल और अधिक तीव्र सूखाकाल की स्थिति बन रही है। आलू जैसी फसलों के लिए, जो वैश्विक खाद्य सुरक्षा के लिए महत्वपूर्ण हैं, ये परिवर्तन एक गंभीर खतरा पैदा करते हैं। चुनौती केवल पौधों को जीवित रखने की नहीं है, बल्कि यह जानने की भी है कि उन्हें जीवित रहने के लिए कब पानी और पोषक तत्वों की आवश्यकता होती है ताकि कीमती संसाधनों की बर्बादी न हो। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि पौधे स्पष्ट जीवन चरणों से गुजरते हैं, अंकुरण से लेकर फूल आने और अंत में उन कंदों (tubers) के उत्पादन तक जिन्हें हम खाते हैं। हालिया शोध को प्रेरित करने वाला मुख्य विचार यह है कि पौधे की पानी की आवश्यकता स्थिर नहीं होती; यह इस बात पर निर्भर करती है कि वह जीवन के किस चरण में है। यदि कोई किसान गलत समय पर पौधे को बहुत अधिक या बहुत कम पानी देता है, तो फसल जीवित तो रह सकती है लेकिन कम भोजन या कम गुणवत्ता वाले आलू पैदा कर सकती है। इसे हल करने के लिए, शोधकर्ता गणितीय मॉडलों का उपयोग करके यह मानचित्रित करते हैं कि सर्वोत्तम फसल प्राप्त करने के लिए प्रत्येक चरण में एक पौधे को कितने पानी की आवश्यकता होती है। ये मॉडल एक मार्गदर्शिका की तरह कार्य करते हैं, जो किसानों को यह तय करने में मदद करते हैं कि कब सिंचाई करनी है और कब रोकना है, विशेष रूप से तब जब पानी की कमी हो।

तुर्की के मारमारा क्षेत्र में किए गए एक हालिया अध्ययन में, एक शोधकर्ता ने इन विचारों को वास्तविक दुनिया की सूखा स्थितियों का सामना कर रही आलू की फसलों पर परीक्षण करने का निर्णय लिया। उन्होंने बुर्सा के पास एक अनुसंधान क्षेत्र में काम किया, जहाँ उन्होंने 'हर्मेस' नामक एक लोकप्रिय औद्योगिक आलू की किस्म लगाई, जिसका उपयोग अक्सर चिप्स बनाने के लिए किया जाता है। दो बढ़ते मौसमों (2019 से 2020 तक) के दौरान, शोधकर्ता ने विभिन्न रणनीतियों के साथ प्रयोग किया। उन्होंने अपने आलू के भूखंडों को समूहों में विभाजित किया और छह-दिवसीय अंतराल पर पानी लगाया। विशिष्ट पादप पोषक तत्व—फास्फोरस, पोटेशियम, कैल्शियम और सल्फर—ड्रिप सिंचाई के माध्यम से आलू के चार मुख्य जीवन चरणों के अनुरूप समय पर दिए गए: प्रारंभिक वानस्पतिक वृद्धि, फूल आना, कंद निर्माण (tuber formation), और अंतिम पकने की अवधि। लक्ष्य यह देखना था कि पानी और पोषक तत्वों के किस संयोजन ने सबसे अधिक आलू और उच्चतम गुणवत्ता (जिसे कंद के भीतर ठोस, शुष्क पदार्थ की मात्रा द्वारा मापा गया) का उत्पादन किया। आलू के लिए उच्च शुष्क पदार्थ (dry matter) महत्वपूर्ण है क्योंकि इसका अर्थ है बेहतर बनावट और स्वाद, विशेष रूप से चिप्स के प्रसंस्करण के लिए। शोधकर्ता ने यह भी ट्रैक किया कि पौधों ने वास्तव में कितना पानी उपयोग किया, जिसे पत्तियों और मिट्टी के माध्यम से हवा में पानी के नुकसान (वाष्पोत्सर्जन/evapotranspiration) को मापकर दर्ज किया गया।

शोधकर्ता ने पाया कि आलू हर चरण में पानी की कमी के प्रति समान रूप से संवेदनशील नहीं थे। पानी के लिए सबसे महत्वपूर्ण समय वह था जब कंद बन रहे थे। यदि इस विशिष्ट अवधि के दौरान पौधों को पर्याप्त पानी नहीं मिला, तो उपज काफी कम हो गई। फूल आने की अवस्था और प्रारंभिक वानस्पतिक वृद्धि भी महत्वपूर्ण थी, लेकिन कंद निर्माण की अवधि की तुलना में थोड़ी कम महत्वपूर्ण थी। आश्चर्यजनक रूप से, अंतिम पकने की अवस्था वह समय था जब आलू कुल वजन में बड़ी गिरावट के बिना सबसे कम पानी झेल सकते थे। इसका मतलब है कि एक किसान सिंचाई को कम करके, सीजन के बिल्कुल अंत में काफी पानी बचा सकता है, बिना कुल फसल के आकार को नुकसान पहुँचाए। हालाँकि, अध्ययन ने गुणवत्ता के संबंध में एक जटिल व्यापार-समझौता (trade-off) को भी उजागर किया। जबकि पूरे सीजन में पौधों को भरपूर पानी देने से आलू का कुल वजन सबसे अधिक हुआ, इसने वास्तव में गुणवत्ता को कम कर दिया। पौधों को जितना अधिक पानी मिला, शुष्क पदार्थ की मात्रा उतनी ही कम होती गई, जिसके परिणामस्वरूप आलू कम सघन (dense) थे और संभावित रूप से प्रसंस्करण के लिए कम उपयुक्त थे।

इन परिणामों को समझने के लिए, शोधकर्ता ने यह देखने के लिए पांच अलग-अलग गणितीय मॉडलों का परीक्षण किया कि कौन सा मॉडल पानी के उपयोग और आलू के उत्पादन के बीच के संबंध को सबसे अच्छी तरह से अनुमानित कर सकता है। ये मॉडल अनिवार्य रूप से गणना करने के विभिन्न तरीके हैं कि कैसे एक पौधे की वृद्धि पानी के तनाव के प्रति प्रतिक्रिया करती है। शोधकर्ता ने प्रत्येक मॉडल के अनुमानों की तुलना अपने द्वारा एकत्र किए गए वास्तविक डेटा से की। उन्होंने पाया कि दो विशिष्ट मॉडल, जिन्हें राव (Rao) और मिन्हास (Minhas) मॉडल के रूप में जाना जाता है, अन्य मॉडलों की तुलना में कहीं अधिक सटीक थे। इन दो मॉडलों ने सही ढंग से भविष्यवाणी की कि आलू पानी की कमी के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करेंगे, जो वास्तविक दुनिया के अवलोकनों के साथ उल्लेखनीय सटीकता के साथ मेल खाते थे। अन्य मॉडल कम विश्वसनीय थे, या तो पानी के तनाव के प्रभाव को बहुत अधिक बताते थे या बहुत कम। यह निष्कर्ष महत्वपूर्ण है क्योंकि यह कृषि योजनाकारों को निर्णय लेने के लिए एक बेहतर उपकरण प्रदान करता है। अधिक सटीक मॉडलों का उपयोग करके, किसान सिंचाई के ऐसे कार्यक्रम बना सकते हैं जो पानी के उपयोग को कम करते हुए उत्पादित भोजन की मात्रा को अधिकतम करें।

अध्ययन ने पोषक तत्वों के समय (timing) के महत्व पर भी प्रकाश डाला। शोधकर्ता ने पौधों को सूखा प्रतिरोध करने में मदद करने के लिए नियमित जल कार्यक्रम के साथ-साथ चार अलग-अलग फेनोलॉजिकल चरणों के अनुरूप ड्रिप सिंचाई के माध्यम से विशिष्ट पोषक तत्व लगाए। उन्होंने पाया कि हालांकि इन पोषक तत्वों ने मदद की, लेकिन पानी के अनुप्रयोग का समय ही अंतिम परिणाम निर्धारित करने वाला प्रमुख कारक बना रहा। डेटा ने दिखाया कि भारी वर्षा वाले वर्षों में, पौधे पानी के तनाव के प्रति कम संवेदनशील थे, लेकिन शुष्क वर्षों में, सिंचाई रणनीतियों के बीच के अंतर बहुत अधिक स्पष्ट हो गए। शोधकर्ता ने निष्कर्ष निकाला कि मारमारा क्षेत्र के लिए, और संभवतः समान जलवायु वाले क्षेत्रों के लिए, सबसे अच्छा दृष्टिकोण कंद निर्माण चरण पर जल संसाधनों को केंद्रित करना है। उन्होंने यह भी नोट किया कि हालांकि मॉडल शक्तिशाली उपकरण हैं, लेकिन उनकी सटीकता सुनिश्चित करने के लिए उन्हें विभिन्न स्थानीय स्थितियों के लिए परीक्षण और समायोजित करने की आवश्यकता है। यह कार्य आलू की फसलों के प्रबंधन के लिए एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करता है, जो दिखाता है कि सावधानीपूर्वक, विज्ञान-आधारित जल प्रबंधन से किसान अनिश्चित वर्षा के बावजूद उच्च उपज और उच्च गुणवत्ता दोनों बनाए रख सकते हैं।