Citrate-functionalized nano-hydroxyapatite as a soil mobile and plant available phosphorus fertilizer

पौधों को बढ़ने के लिए फास्फोरस की आवश्यकता होती है, एक ऐसा पोषक तत्व जो उनकी ऊर्जा और संरचना के लिए एक मौलिक निर्माण खंड (बिल्डिंग ब्लॉक) के रूप में कार्य करता है। प्रकृति में, यह तत्व अक्सर मिट्टी में कहीं छिपा रहता है, खनिज कणों से इस तरह चिपका रहता है कि पौधों की जड़ों के लिए उस तक पहुँचना कठिन हो जाता है। किसान लंबे समय से इस समस्या को दूर करने के लिए जल-घुलनशील उर्वरकों पर निर्भर रहे हैं, जिसमें वे फास्फोरस का एक ऐसा रूप डालते हैं जो पानी में आसानी से घुल जाता है। हालाँकि, इस दृष्टिकोण में एक दोष है: जैसे ही घुलनशील पोषक तत्व मिट्टी के संपर्क में आता है, वह अक्सर उन्हीं खनिजों द्वारा फिर से फंस जाता है जिनसे बचने के लिए उसे बनाया गया था, जिससे पौधे के खाने से पहले ही अधिकांश उर्वरक बेकार हो जाता है। एक बेहतर समाधान की खोज इस बात में निहित है कि इस आवश्यक पोषक तत्व को पहुँचाने का तरीका कैसे खोजा जाए ताकि वह फँसे नहीं, और यह सुनिश्चित किया जा सके कि जो लगाया गया है वह वास्तव में जड़ों तक पहुँचे।

शोधकर्ताओं ने नैनो-हाइड्रॉक्सीएपेटाइट नामक एक सामग्री का उपयोग करके एक नई रणनीति का परीक्षण करने के लिए हाथ डाला, जो अनिवार्य रूप से एक खनिज का एक छोटा, इंजीनियर किया हुआ संस्करण है जिसमें स्वाभाविक रूप से फास्फोरस होता है। अपने आप में, यह सामग्री मिट्टी के माध्यम से प्रभावी ढंग से चलने के लिए बहुत बड़ी और चिपचिपी है। टीम ने सोचा कि क्या इन सूक्ष्म कणों को साइट्रेट (citrate), जो खट्टे फलों में पाया जाने वाला एक यौगिक है, से लेपित (कोटिंग) करने से उनके व्यवहार में बदलाव आएगा। उन्होंने परिकल्पना की कि यह कोटिंग एक ढाल की तरह काम कर सकती है, जो कणों को मिट्टी से चिपकने से रोक सकती है और उन्हें पौधे की जड़ों की ओर अधिक दूर तक जाने की अनुमति दे सकती है। यह जानने के लिए, उन्होंने मिट्टी के स्तंभों (सॉइल कॉलम्स) में और एक विशेष सेटअप जिसे राइजोबॉक्स (rhizobox) कहा जाता है, में प्रयोग किए, जो वैज्ञानिकों को यह देखने की अनुमति देता है कि जड़ें मिट्टी के साथ कैसे अंतःक्रिया करती हैं। उन्होंने परीक्षण पौधे के रूप रूप में स्प्रिंग बार्ली (spring barley) का उपयोग किया और शोधकर्ताओं के लिए पोषक तत्व को दृश्यमान बनाने वाले एक रेडियोधर्मी लेबल का उपयोग करके फास्फोरस की गति को ट्रैक किया।

परिणामों ने दिखाया कि सामग्री मिट्टी के माध्यम से कैसे चलती है, इसमें एक स्पष्ट अंतर था। बिना लेपित (uncoated) कण बिल्कुल भी नहीं हिले, वे वहीं रहे जहाँ उन्हें रखा गया था। इसके विपरीत, साइट्रेट-लेपित कणों ने मिट्टी के स्तंभों के माध्यम से काफी अधिक दूरी तय की, और उस बिंदु से भी आगे निकल गए जहाँ मानक जल-घुलनशील उर्वरक पहले ही फंस चुका था। जब शोधकर्ताओं ने राइजोबॉक्स में बार्ली उगाई, तो उन्होंने पाया कि लेपित कणों से पोषित पौधों ने मानक घुलनशील संस्करण की तुलना में बहुत अधिक उर्वरक अवशोषित किया। ऑटोरेडिओग्राफी (autoradiography) का उपयोग करते हुए, जो एक ऐसी तकनीक है जो रेडियोधर्मी लेबल के स्थान की छवि बनाती है, उन्होंने देखा कि लेपित कणों से प्राप्त पोषक तत्व पूरी जड़ प्रणाली तक पहुँच गया और सफलतापूर्वक पौधे के हरे तनों (shoots) में ऊपर पहुँचा दिया गया।

बेहतर गति और अवशोषण के बावजूद, अध्ययन ने पोषक तत्व के रिलीज होने के तरीके के बारे में एक आश्चर्यजनक विवरण का खुलासा किया। शोधकर्ता उम्मीद कर रहे थे कि कण समय के साथ धीरे-धीरे घुल जाएंगे, लेकिन रासायनिक परीक्षणों ने दिखाया कि सात सप्ताह की अवलोकन अवधि के दौरान कण काफी हद तक बरकरार रहे। यह सुझाव देता है कि पौधे कणों के पूरी तरह से टूटे बिना ही फास्फोरस तक पहुँचने में सक्षम थे, एक ऐसी प्रक्रिया जिसे मानक मृदा परीक्षण विधियाँ अक्सर पकड़ने में विफल रहती हैं। निष्कर्ष बताते हैं कि इन सूक्ष्म खनिज कणों को साइट्रेट से लेपित करने से वे पोषक तत्वों को थामे रखने की मिट्टी की प्राकृतिक प्रवृत्ति को दरकिनार करने में मदद कर सकते हैं, जिससे पारंपरिक तरीकों की तुलना में पौधे को अधिक फास्फोरस मिलता है। जबकि यह अध्ययन पुष्टि करता है कि यह दृष्टिकोण इन विशिष्ट स्थितियों में मानक उर्वरक से बेहतर काम करता है, यह यह भी रेखांकित करता है कि वैज्ञानिकों को नए तरीकों की आवश्यकता है जिससे यह सटीक रूप से मापा जा सके कि इन सूक्ष्म कणों का जमीन में जाने के बाद वास्तव में व्यवहार कैसा होता है।