Mild Deficit Irrigation Coupled with Moderate Planting Density Maintains Cotton Yield and Improves Water Productivity through Sustained Canopy Photosynthetic Capacity

उत्तर-पश्चिमी चीन के विशाल, धूप से झुलसे परिदृश्यों में, कपास केवल एक फसल नहीं है; यह एक विशाल कपड़ा उद्योग की जीवनधारा और इस क्षेत्र के लिए एक महत्वपूर्ण आर्थिक इंजन है। फिर भी, यह गहन खेती एक जिद्दी, अडिग विरोधी का सामना कर रही है: पानी। यहाँ की जलवायु शुष्क है, जहाँ वर्षा इतनी कम है कि कृषि पूरी तरह से सिंचाई पर निर्भर है, लेकिन उपलब्ध मीठे पानी के संसाधन सीमित हैं। किसान और वैज्ञानिक लंबे समय से इस प्रयास में लगे हैं कि कैसे कम पानी के साथ अधिक कपास उगाया जाए, जो एक ऐसी चुनौती है जो अक्सर पानी बचाने और पैदावार खोने के बीच एक कठिन विकल्प चुनने के लिए मजबूर करती है। इस संतुलन को प्रबंधित करने के लिए दो मुख्य उपकरण मौजूद हैं। पहला है 'डेफिसिट इरिगेशन' (कमी वाली सिंचाई), एक ऐसी रणनीति जहाँ किसान जानबूझकर फसल को उसकी सैद्धांतिक आवश्यकता से कम पानी देते हैं, इस उम्मीद में कि पौधा ढहने के बजाय अनुकूलन कर लेगा। दूसरा है 'प्लांटिंग डेंसिटी' (रोपण घनत्व) को समायोजित करना, या मिट्टी के एक निश्चित क्षेत्र में कितने बीज बोए जाते हैं। उच्च घनत्व का अर्थ है प्रकाश और पोषक तत्वों के लिए अधिक पौधों के बीच प्रतिस्पर्धा, जो यह बदल सकता है कि फसल सूर्य के प्रकाश को कैसे ग्रहण करती है और कैसे बढ़ती है। बड़ा सवाल यह रहा है कि क्या ये दोनों रणनीतियाँ मिलकर काम कर सकती हैं। क्या एक किसान फसल को नुकसान पहुँचाए बिना पानी का उपयोग कम कर सकता है और साथ ही प्रति एकड़ पौधों की संख्या बढ़ा सकता है?

एक उत्तर खोजने के लिए, शिनजियांग के शोधकर्ताओं ने दो बढ़ते मौसमों के दौरान एक बड़े पैमाने पर क्षेत्रीय प्रयोग आयोजित किया। उन्होंने एक व्यापक रूप से उगाई जाने वाली कपास की किस्म के साथ काम किया, जिसे प्लास्टिक मल्च के नीचे लगाया गया था और मिट्टी के नीचे ड्रिप सिंचाई लाइनें बिछाई गईं। टीम ने विभिन्न स्थितियों का एक ग्रिड बनाया, जिसमें पानी के तीन स्तरों को चार अलग-अलग रोपण घनत्वों के साथ मिलाया गया। एक समूह को स्थानीय किसानों द्वारा उपयोग किए जाने वाले पूर्ण, पारंपरिक मात्रा में पानी दिया गया। दूसरे समूह को थोड़ा कम पानी मिला, जिसमें पंद्रह प्रतिशत की कटौती की गई थी। तीसरे समूह को बहुत अधिक कटौती मिली, जो मानक से तीस प्रतिशत कम थी। प्रत्येक इन जल समूहों के भीतर, उन्होंने कपास को चार अलग-अलग घनत्वों पर लगाया, जो एक विरल व्यवस्था से लेकर एक बहुत घनी व्यवस्था तक थे। लक्ष्य यह देखना था कि पौधे कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, जिसमें उनके पत्तों द्वारा पकड़े गए प्रकाश की मात्रा से लेकर उनके द्वारा संचित शुष्क पदार्थ और अंततः उनके द्वारा उत्पादित कपास तक सब कुछ मापा गया।

परिणामों ने एक विशिष्ट संयोजन का खुलासा किया जो उल्लेखनीय रूप से अच्छा काम करता है। जब शोधकर्ताओं ने पानी को पंद्रह प्रतिशत कम किया और इसे मध्यम रोपण घनत्व के साथ जोड़ा, तो कपास ने एक ऐसी पैदावार दी जो पूर्ण-पानी, मानक-घनत्व वाले भूखंडों से सांख्यिक रूप से अभिन्न थी। वास्तव में, पैदावार लगभग समान थी, जिसमें पानी बचाने वाले समूह ने पूर्ण सिंचाई वाले समूह की तुलना में थोड़ा कम उत्पादन किया, जो कि इतना छोटा अंतर था कि इसे महत्वपूर्ण नहीं माना गया। अधिक महत्वपूर्ण बात यह है कि इस दृष्टिकोण ने उपयोग किए गए पानी को कहीं अधिक उत्पादक बना दिया। पानी के प्रत्येक घन मीटर के लिए, पानी बचाने वाले समूह ने पारंपरिक पद्धति की तुलना में काफी अधिक कपास का उत्पादन किया। यह सफलता पौधों को सामान्य से अधिक तेजी से बढ़ाने या प्रकाश को ऊर्जा में बदलने की उनकी दक्षता बढ़ाने से प्राप्त नहीं हुई थी। इसके बजाय, पौधों ने सूर्य के प्रकाश को पकड़ने और प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) करने की अपनी क्षमता को, वैसे ही बनाए रखा जैसे कि पूर्ण रूप से पानी वाले पौधों ने किया था।

अध्ययन ने दिखाया कि इस सफल समूह के पौधों ने पूरे मौसम में अपने पत्तों को हरा और कार्यात्मक बनाए रखा। उन्होंने लगभग सारा सूर्य का प्रकाश पकड़ा, जिससे एक ऐसा कैनोपी (छत्र) बना जो प्रकाश को पकड़ने के लिए पर्याप्त घना था, लेकिन इतना भी भीड़भाड़ वाला नहीं था कि निचले पत्ते छायांकित होकर व्यर्थ हो जाएं। शोधकर्ताओं ने पाया कि व्यक्तिगत पत्तियों द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करने की दर उच्च बनी रही, जो पूर्ण रूप से सिंचाई वाले पौधों के प्रदर्शन से मेल खाती थी। यह निरंतर प्रकाश संश्लेषण क्षमता ही पैदावार को बनाए रखने की कुंजी थी। पौधे पानी की मामूली कमी की भरपाई अपने आंतरिक तंत्र को बनाए रखकर करने में सक्षम थे, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि उनके द्वारा पकजी गई ऊर्जा का उपयोग कपास के बोल्स (bolls) बनाने में किया जाए।

हालाँकि, प्रयोग ने एक स्पष्ट सीमा रेखा भी खींची। जब पानी की कटौती को तीस प्रतिशत तक धकेला गया, तो यह रणनीति विफल हो गई। पौधे इस स्तर के तनाव की भरपाई करने में असमर्थ रहे। उनकी प्रकाश संश्लेषण करने की क्षमता तेजी से गिर गई, उनके पत्ते खराब होने लगे, और रोपण घनत्व चाहे जो भी रहा हो, पैदावार मानक स्तर से काफी नीचे गिर गई। इससे संकेत मिलता है कि एक कपास के पौधे के लिए पानी की कितनी कमी सहने की एक शारीरिक सीमा होती है, जिसके बाद उसके विकास तंत्र टूट जाते हैं। पंद्रह प्रतिशत की मध्यम कमी पौधे की सहनशीलता के भीतर थी, लेकिन तीस प्रतिशत की कटौती बहुत गंभीर थी।

शोधकर्ताओं ने यह भी देखा कि पौधे पकड़े गए प्रकाश का उपयोग कैसे करते हैं। उन्होंने पाया कि प्रकाश को पौधे के द्रव्यमान में बदलने की दक्षता पानी बचाने वाली स्थितियों के तहत सुधरी नहीं; यह बस पूर्ण रूप से सिंचाई वाले पौधों के समान ही रही। यह एक महत्वपूर्ण अंतर है। इसका अर्थ है कि पानी की बचत पौधों के प्रकाश के उपयोग में 'सुपर-कुशल' बनने से नहीं आई, बल्कि इस तथ्य से आई कि वे कम पानी के बावजूद सामान्य रूप से कार्य करने में सक्षम थे। मध्यम रोपण घनत्व ने यह सुनिश्चित करके मदद की कि प्रकाश पकड़ने के लिए पर्याप्त पत्ते हों, जबकि हल्के जल तनाव ने पौधों को बहुत अधिक वानस्पतिक सामग्री उगाने से रोका जो संसाधनों को बर्बाद कर देती।

अंततः, यह कार्य शुष्क क्षेत्रों में कपास की खेती के लिए एक व्यावहारिक मार्ग सुझाता है। सिंचाई को पंद्रह प्रतिशत कम करके और मध्यम घनत्व पर लगाकर, किसान अपनी पैदावार के स्तर को बनाए रखते हुए काफी कम पानी का उपयोग कर सकते हैं। यह दृष्टिकोण पौधे के प्राकृतिक लचीलेपन पर निर्भर करता है, जिससे वह पानी की कमी होने पर भी अपने प्रकाश संश्लेषण इंजन को बनाए रखने में सक्षम होता है। हालांकि यह अध्ययन एक विशिष्ट स्थान और कपास की एक प्रकार की किस्म के साथ किया गया था, यह पानी और रोपण घनत्व को एक साथ प्रबंधित करने के लिए एक मजबूत, साक्ष्य-आधारित संदर्भ प्रदान करता है। यह दिखाता है कि सही संतुलन के साथ, पैदावार से समझौता किए बिना पर्याप्त मात्रा में पानी बचाना संभव है, जो तेजी से पानी की कमी वाली दुनिया में कृषि के लिए एक व्यवहार्य रणनीति पेश करता है।