Stronger-than-expected CO2 fertilization of soybean inferred from paired C3/C4 yield records
रोटेटेड यूएस सोयाबीन (C3) और मक्का (C4) फसलों की विपरीत प्रकाश संश्लेषक प्रतिक्रियाओं का लाभ उठाकर साझा कृषि प्रवृत्तियों को अलग करते हुए, यह अध्ययन प्रकट करता है कि बढ़ते वायुमंडलीय CO2 ने 1979 के बाद से सोयाबीन की पैदावार में 43% की वृद्धि की है—जो फ्री-एयर CO2 एनरिचमेंट अनुमानों से लगभग तीन गुना अधिक है—जो उर्वरता प्रभाव को बढ़ाने में सह-विकसित किस्मों और प्रबंधन की महत्वपूर्ण भूमिका को रेखांकित करता है।
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पृथ्वी के वायुमंडल की कल्पना एक विशाल, अदृश्य ग्रीनहाउस के रूप में करें, लेकिन केवल गर्मी को रोकने के बजाय, यह एक विशिष्ट सामग्री से भी भर रहा है जिसकी पौधों को भूख होती है: कार्बन डाइऑक्साइड (CO2)। दशकों से, वैज्ञानिक यह पता लगाने की कोशिश कर रहे हैं कि यह अतिरिक्त "भोजन" वास्तव में फसलों को उगाने में कितनी मदद कर रहा है बनाम यह कि यह किसानों के अपने काम में बेहतर होने (बेहतर बीज, अधिक उर्वरक और स्मार्ट मशीनरी का उपयोग करने) या मौसम के बदलने का कितना परिणाम है। यह एक जटिल स्टू (शोरबा) में एक विशिष्ट मसाले का स्वाद चखने जैसा है; यदि पूरा व्यंजन बेहतर हो जाता है, तो क्या यह नए मसाले के कारण है, या इसलिए क्योंकि शेफ ने अंततः सही रेसिपी सीख ली है? यह प्रश्न अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि यदि हमें ठीक-ठीक पता नहीं है कि CO2 फसलों की कितनी मदद करता है, तो हम सटीक भविष्यवाणी नहीं कर पाएंगे कि जलवायु परिवर्तन के जारी रहने के दौरान हमारे पास सभी को खिलाने के लिए पर्याप्त भोजन होगा या नहीं।
अब, संयुक्त राज्य अमेरिका के मक्का के खेतों में खेले जा रहे एक चतुर जासूसी नाटक की कल्पना करें। जिस शोध पत्र को आप पढ़ने जा रहे हैं, वह दो बहुत अलग प्रकार के पौधों का उपयोग करके एक प्राकृतिक प्रयोग का उपयोग करता है: सोयाबीन और मक्का (मक्का)। सोयाबीन को "खुले मुंह वाले खाने वाले" (C3 पौधे) के रूप में सोचें जिन्हें हवा में अधिक CO2 होने पर ऊर्जा का एक बड़ा उछाल मिलता है। दूसरी ओर, मक्का एक "विशेषकृत खाने वाला" (C4 पौधा) है जिसके पास पहले से ही CO2 को केंद्रित करने के लिए एक इन-बिल्ट टर्बोचार्जर है, इसलिए हवा में अतिरिक्त CO2 इसे तेजी से बढ़ने में मदद नहीं करता है—जब तक कि वह प्यासा न हो। शोधकर्ताओं ने देखा कि कई काउंटियों में, ये दोनों फसलें एक ही भूमि पर रोटेशन में उगाई जाती हैं, जो एक ही मौसम और एक ही कृषि सुधारों का सामना करती हैं। यह सेटअप एक आदर्श नियंत्रण समूह (control group) की तरह है: यदि मक्का और सोयाबीन दोनों एक साथ बेहतर होते हैं, तो यह संभवतः इसलिए है क्योंकि किसान बेहतर हो गए हैं। लेकिन यदि सोयाबीन अचानक मक्का की तुलना में बहुत अधिक बेहतर हो जाता है, तो वह अतिरिक्त उछाल निश्चित रूप से CO2 के काम करने का परिणाम होना चाहिए।
लेखकों ने इन संकेतों को अलग करने के लिए 45 वर्षों के डेटा का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि सोयाबीन के लिए CO2 का उछाल वास्तव में बहुत अधिक है जितना कि वैज्ञानिकों ने छोटे पैमाने के क्षेत्रीय प्रयोगों से अनुमान लगाया था। जबकि उन प्रयोगों ने एक मामूली लाभ का सुझाव दिया था, इस वास्तविक दुनिया के विश्लेषण से पता चलता है कि CO2 में प्रति 1 भाग प्रति मिलियन (ppm) की वृद्धि के लिए, सोयाबीन की उपज लगभग 0.32% बढ़ जाती है। यह पिछले अनुमानों से लगभग तीन गुना अधिक है! अध्ययन बताता है कि ऐसा इसलिए होता है क्योंकि दशकों में, किसानों ने अधिक सघन फसलें लगाई हैं और बेहतर किस्में विकसित की हैं जो बढ़ते CO2 के साथ मिलकर काम करती हैं, जिससे एक "सह-विकास" (co-evolution) हुआ जिसे छोटे प्रयोगों ने मिस कर दिया।
हालाँकि, इसमें एक पेंच है: यह सुपरपावर केवल तभी अच्छी तरह काम करती है जब पौधों के पास पर्याप्त पानी हो। शोध पत्र दिखाता है कि जब सूखा पड़ता है, तो CO2 से लाभ उठाने वाले सोयाबीन और मक्का के बीच का अंतर कम हो जाता है। यह ऐसा है जैसे सूखे के समय मक्का का टर्बोचार्जर आखिरकार चालू हो जाता है, जबकि सोयाबीन को थोड़ा कम बढ़ावा मिलता है। शोधकर्ता अनुमान लगाते हैं कि 1979 से, अमेरिकी सोयाबीन की उपज में हुई विशाल वृद्धि का लगभग 43% इस CO2 निषेचन (fertilization) के कारण है, जबकि 46% कृषि संबंधी प्रगति (बेहतर खेती) से आता है, और शेष तापमान और वर्षा जैसे जलवायु कारकों के कारण है।
संक्षेप में, यह शोध पत्र तर्क देता है कि फसलों की मदद करने वाला CO2 का "मुफ्त लंच" वास्तविक है और जितना हमने सोचा था उससे कहीं अधिक बड़ा है, लेकिन यह एक नाजुक सौदा है जो इस बात पर निर्भर करता है कि हम अपने खेतों का प्रबंधन कितनी अच्छी तरह करते हैं और हमारी मिट्टी कितनी गीली रहती है। यदि हम अपनी खेती की तकनीकों में सुधार करना जारी रखते हैं और पानी का बुद्धिमानी से प्रबंधन करते हैं, तो यह CO2 उछाल खाद्य सुरक्षा के लिए एक बड़ी मदद हो सकता है। लेकिन यदि हम पानी की जरूरतों को अनदेखा करते हैं या अपने तरीकों में सुधार करना बंद कर देते हैं, तो यह अतिरिक्त उछाल फसल को बचाने के लिए पर्याप्त नहीं होगा।
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