Biochar in native Brazilian tree seedling production: growth responses to substrate replacement
ब्राजील में एक नर्सरी प्रयोग ने प्रदर्शित किया कि उच्च गुणवत्ता वाले सब्सट्रेट में 5-10% छंटाई-अपशिष्ट बायोचार को शामिल करने से पांच देशी वृक्ष प्रजातियों की वृद्धि में कोई महत्वपूर्ण बाधा नहीं आती है, जबकि 50% प्रतिस्थापन दर प्रजाति- और खुराक-निर्भर तरीके से विकास को नकारात्मक रूप से प्रभावित करती है।
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वनों की बहाली समय के विरुद्ध एक दौड़ है और लागत के विरुद्ध भी एक दौड़ है। दुनिया की खराब हो चुकी भूमि को ठीक करने के लिए, वैज्ञानिकों और संरक्षणवादियों को लाखों स्वस्थ पेड़ के पौधों की आवश्यकता है, जिन्हें नर्सरी में उगाया जाता है और जो जमीन में रोपण के लिए तैयार होते हैं। इन युवा पेड़ों की गुणवत्ता काफी हद तक उस मिट्टी के मिश्रण पर निर्भर करती है जिसमें वे उगते हैं, जिसे अक्सर 'ग्रोइंग मीडियम' (बढ़ने वाला माध्यम) कहा जाता है। दशकों से, सबसे अच्छे मिश्रण पीट मॉस (peat moss) पर निर्भर रहे हैं, जो प्राचीन आर्द्रभूमियों (wetlands) से निकाला जाने वाला एक पदार्थ है, जो प्रभावी तो है लेकिन इसे निकालने में पर्यावरणीय लागत अधिक आती है। जैसे-जैसे दुनिया प्रकृति को फिर से बनाने के लिए हरित तरीके खोज रही है, शोधकर्ता बायोचार (biochar) की ओर मुड़े हैं। यह एक चारकोल जैसा पदार्थ है जिसे पेड़ की छंटाई जैसे पौधों के कचरे को कम ऑक्सीजन वाले वातावरण में जलाकर बनाया जाता है। यह सूक्ष्म छिद्रों से भरा होता है जो पानी और पोषक तत्वों को रोक कर रख सकते हैं, और चूंकि यह कार्बन-समृद्ध पौधों से बना है, इसलिए यह कार्बन को वायुमंडल से दूर रखने में मदद करता है। वन पुनरुद्धार करने वालों के लिए बड़ा सवाल सरल है: क्या हम अपने नर्सरी मिट्टी में इस बायोचार को मिलाने के लिए पीट के कुछ हिस्से को बदल सकते हैं बिना पेड़ों को नुकसान पहुँचाए? यदि हम ऐसा कर सकते हैं, तो हम कम लागत में अधिक पेड़ उगा सकते हैं और साथ ही ग्रह की मदद भी कर सकते हैं।
ब्राजील के साओ पाउलो राज्य की एक नर्सरी में, शोधकर्ताओं की एक टीम ने पांच अलग-अलग देशी वृक्ष प्रजातियों के लिए उत्तर खोजने का प्रयास किया, जिनका उपयोग बड़े पैमाने पर पुनरुद्धार परियोजनाओं में किया जाता है। वे यह जानना चाहते थे कि बायोचार की कितनी मात्रा को मिट्टी के मिश्रण में बदला जा सकता है इससे पहले कि पौधे संघर्ष करने लगें। टीम ने एक उच्च गुणवत्ता वाली व्यावसायिक मिट्टी ली, जो पहले से ही पेशेवर नर्सरी द्वारा सफलतापूर्वक उपयोग की जा रही थी, और इसमें छंटाई के कचरे से बने बायोचार को मिलाया। उन्होंने मिट्टी के छह अलग-अलग बैच बनाए। एक बैच मानक मिश्रण था जिसमें कोई बायोचार नहीं था, जो एक नियंत्रण (control) के रूप में कार्य कर रहा था। अन्य पांच बैचों में आयतन के अनुसार बढ़ता हुआ बायोचार मिलाया गया था: 5%, 10%, 20%, 35%, और अंत में, एक बहुत भारी मात्रा 50%। उन्होंने कुल 750 पौधे लगाए, जिनमें प्रत्येक पांच प्रजातियों के 125 पौधे हर मिट्टी के प्रकार में थे, और उन्हें 150 दिनों तक ब्राजील की प्राकृतिक धूप में बढ़ते हुए देखा।
परिणामों ने एक स्पष्ट, हालांकि सतर्क, मार्ग प्रदान किया। पहले कुछ महीनों के लिए, 5% और 10% बायोचार वाले मिश्रणों में पौधे उतने ही स्वस्थ दिखे और उनकी ऊंचाई और मोटाई उतनी ही बढ़ी जितनी कि बिना किसी बायोचार वाली मानक मिट्टी वाले पौधों की थी। उनकी ऊंचाई, तने की चौड़ाई, या उनकी पत्तियों और जड़ों में संचित शुष्क भार (dry weight) में कोई पता लगाने योग्य अंतर नहीं था। यह सुझाव देता है कि व्यावसायिक मिट्टी के एक छोटे हिस्से को बायोचार से बदलना सुरक्षित है और इससे युवा पेड़ों को नुकसान नहीं पहुँचता है। हालांकि, कहानी तब बदल गई जब शोधकर्ताओं ने उच्च मात्रा वाले बायोचार वाले मिश्रणों को देखा। जब मिट्टी में 50% बायोचार था, तो अधिकांश प्रजातियों के पौधों में स्पष्ट तनाव के लक्षण दिखने लगे। वे छोटे रह गए, उनके तने पतले हो गए, और नियंत्रण समूह की तुलना में उन्होंने कम कुल बायोमास (biomass) उत्पन्न किया। 50% मिश्रण वाले पेड़ हल्के मिश्रणों वाले अपने समकक्षों की तुलना में सरलतया कम जीवंत थे।
शोधकर्ताओं ने पौधों के भीतर क्या हो रहा है, इसका विश्लेषण करने के लिए उनकी पत्तियों और जड़ों में पोषक तत्वों का भी मापन किया। उन्होंने पाया कि 50% बायोचार वाली मिट्टी में पौधों के स्तर में नाइट्रोजन, फास्फोरस और पोटेशियम जैसे आवश्यक पोषक तत्वों की कमी थी। ऐसा प्रतीत होता है कि जब बायोचार मिट्टी के आयतन का आधा हिस्सा बन गया, तो इसने पौधों के लिए उपलब्ध पोषक तत्वों की सांद्रता को कम कर दिया, जो अनिवार्य रूप से उन्हें तेजी से बढ़ने के लिए आवश्यक भोजन से वंचित कर रहा था। यह प्रभाव हर पेड़ के लिए एक समान नहीं था; कुछ प्रजातियां उच्च खुराक के प्रति अधिक संवेदनशील थीं, लेकिन सामान्य रुझान स्पष्ट था: अधिक बायोचार विकास के लिए बुरा था। टीम ने यह भी नोट किया कि 50% मिश्रण ने मिट्टी के रासायनिक संतुलन को भी बदल दिया, जिससे उसका pH स्तर बढ़ गया जो कुछ पौधों के लिए बचे हुए पोषक तत्वों को अवशोषित करना कठिन बना सकता है।
इस कार्य के सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्षों में से एक यह है कि बायोचार के संदर्भ में "अधिक मतलब बेहतर" वाला विचार लागू नहीं होता है। जबकि बायोचार स्थिरता के लिए एक आशाजनक उपकरण है, अध्ययन दिखाता है कि फसल को नुकसान पहुँचाए बिना नर्सरी सेटिंग में इसका उपयोग करने की एक सीमा है। शोधकर्ताओं ने पाया कि 'स्वीट स्पॉट' (उपयुक्त सीमा) निचले स्तर पर है, विशेष रूपв रूप से 35% और 10% प्रतिस्थापन के बीच। इन स्तरों पर, बायोचार ने विकास को कम नहीं किया, और पौधे खेत में रोपण के लिए पर्याप्त मजबूत रहे। अध्ययन ने यह नहीं पाया कि बायोचार ने पेड़ों को मानक मिट्टी की तुलना में बेहतर तरीके से उगाया; इसने केवल यह पाया कि बायोचार की एक छोटी मात्रा का उपयोग बिना किसी नुकसान के एक विकल्प के रूप में किया जा सकता है। यह पुनरुद्धार के अर्थशास्त्र के लिए एक महत्वपूर्ण खोज है, क्योंकि यह आयातित पीट पर निर्भरता कम करने के लिए स्थानीय पौधों के कचरे का उपयोग करने का द्वार खोलता है, बशर्ते कि मिश्रण का अनुपात कम रखा जाए।
प्रयोग आदर्श नर्सरी स्थितियों के तहत नियमित सिंचाई और उच्च गुणवत्ता वाली आधार मिट्टी के साथ किया गया था, जिसका अर्थ है कि परिणाम अधिक कठोर वातावरण या खराब मिट्टी के साथ भिन्न हो सकते हैं। शोधकर्ताओं ने यह भी उल्लेख किया कि उन्होंने यह परीक्षण नहीं किया कि क्या ये पौधे जंगल में रोपे जाने के बाद बेहतर जीवित रहेंगे, न ही उन्होंने बायोचार के दीर्घकालिक कार्बन लाभों को मापा। हालांकि, उन्होंने यह सिद्ध किया कि इन विशिष्ट देशी पेड़ों के लिए, बायोचार की एक मध्यम मात्रा एक व्यवहार्य विकल्प है। यह वानिकी में एक अधिक चक्रीय अर्थव्यवस्था (circular economy) की ओर एक व्यावहारिक कदम है, जहाँ पेड़ की छंटाई के कचरे से अगली पीढ़ी के पेड़ों को उगाने के लिए संसाधन बनता है, बशर्ते कि रेसिपी का सावधानीपूर्वक पालन किया जाए। अध्ययन पुष्टि करता है कि जबकि बायोचार में क्षमता है, इसका उपयोग सटीकता के साथ किया जाना चाहिए, जो विशेष रूप से पेड़ की प्रजातियों की जरूरतों के अनुरूप हो, और इसे कभी भी असीमित मात्रा में काम करने वाले जादू की छड़ी के रूप में नहीं माना जाना चाहिए।
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