कार्बन उर्वरीकरण का अर्थ है हवा में कार्बन डाइऑक्साइड बढ़ने से पौधों की वृद्धि बढ़ना। ऐसा तब हो सकता है जब पौधों की दूसरी ज़रूरतें पूरी हों। ज़्यादा पत्तियों का मतलब हमेशा ज़्यादा भोजन या अधिक सुरक्षित जलवायु नहीं होता।
एक नज़र में
याद रखने योग्य चार तथ्य।
01
अर्थ
ज़्यादा CO₂ से पौधों की वृद्धि बढ़ना।
02
C3 फसलें
गेहूँ, चावल, सोयाबीन। इनमें अक्सर अधिक असर दिखता है।
03
C4 फसलें
मक्का, गन्ना। इनमें अक्सर कम असर दिखता है।
04
इससे अलग है
ग्रीनहाउस प्रभाव।
प्रकाश संश्लेषणपौधों का प्रकाश, पानी और CO₂ से शर्करा बनाना।
जैवभारपौधों से बना पदार्थ।
उपजफसल का काटकर प्राप्त किया जाने वाला हिस्सा, जैसे अनाज।
FACEखुली हवा में CO₂ की मात्रा बढ़ाकर किया जाने वाला परीक्षण (Free-Air CO₂ Enrichment)।
इस पाठ में
प्रकाश संश्लेषण और फसलों के दो मार्ग
ज़रूर जानें
परिभाषा से शुरुआत करें
- पौधे प्रकाश, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) का उपयोग करके शर्करा बनाते हैं। इसे प्रकाश संश्लेषण कहते हैं।
- ज़्यादा CO₂ से कुछ पौधे तेज़ी से शर्करा बना सकते हैं। इसे कहते हैं कार्बन उर्वरीकरण प्रभाव.
- यह CO₂ के प्रति पौधों की सीधी प्रतिक्रिया है।
- ग्रीनहाउस प्रभाव अलग है। अतिरिक्त CO₂ अधिक ऊष्मा को रोककर रखती है।
- दोनों एक साथ हो सकते हैं। किसी पौधे को CO₂ से लाभ हो सकता है, फिर भी अत्यधिक गर्मी से उसे उससे ज़्यादा नुकसान हो सकता है।
- स्रोत: फसलों पर IPCC.
C3 और C4 फसलों की प्रतिक्रिया अलग क्यों होती है?
| मार्ग | उदाहरण | CO₂ के प्रति सामान्य सीधी प्रतिक्रिया |
|---|---|---|
| C3 | गेहूँ, चावल, सोयाबीन | अक्सर अधिक। इनके पहले चरण में उपलब्ध अतिरिक्त CO₂ का उपयोग हो सकता है। |
| C4 | मक्का, गन्ना, ज्वार | अक्सर कम। ये पौधे पत्तियों के भीतर CO₂ को केंद्रित करते हैं। |
- ये नाम सबसे पहले बनने वाले कार्बन यौगिक को दर्शाते हैं। C3 में कार्बन के तीन परमाणु होते हैं। C4 में चार होते हैं।
- अतिरिक्त CO₂ का C4 फसल पर भी असर हो सकता है। पत्तियों के रंध्र अधिक बंद रहने पर पानी की बचत हो सकती है।
- C3 और C4 प्रतिक्रिया समझने के संकेत हैं, उपज के तय नियम नहीं।
पत्ती से उपज तक की कड़ी समझें
- पत्ती तक ज़्यादा CO₂ पहुँचती है।
- प्रकाश संश्लेषण बढ़ सकता है, जिससे ज़्यादा शर्करा बन सकती है।
- पौधे के हिस्से बढ़ सकते हैं, जिससे जैवभार बढ़ सकता है।
- फिर भी उपज और गुणवत्ता की जाँच ज़रूरी है।
- बड़ा तना यह साबित नहीं करता कि अनाज की उपज भी ज़्यादा होगी।
- ज़्यादा उपज यह साबित नहीं करती कि पोषण भी बेहतर होगा।
सही या गलत: कार्बन उर्वरीकरण का अर्थ CO₂ का स्तर बढ़ने से पृथ्वी का तापमान बढ़ना है।
प्रयोग क्या बताते हैं और वृद्धि को क्या सीमित करता है
जानना उपयोगी है
बंद कक्ष और खुले में किए गए परीक्षणों के नतीजे अलग होते हैं
- बंद कक्ष में पौधे के आसपास CO₂ बढ़ाई जा सकती है। इससे हवा, गर्मी और दूसरी परिस्थितियाँ भी बदल सकती हैं।
- खुले वातावरण में CO₂ संवर्धन (Free-Air CO₂ Enrichment, FACE) तकनीक से खुले में उग रही फसलों के आसपास CO₂ बढ़ाई जाती है। यह सामान्य खेती की परिस्थितियों के अधिक करीब है।
- A 2023 के शोधों का संयुक्त विश्लेषण में विभिन्न प्रयोगों में जमीन के ऊपर का जैवभार लगभग 20.5% अधिक पाया गया।
- FACE वाले भूखंडों में औसतन लगभग 15.3% अधिक जैवभार पाया गया। खुले ऊपरी हिस्से वाले कक्षों में अधिक बढ़ोतरी दिखी।
- A जड़ों पर हुए अध्ययनों का संयुक्त विश्लेषण में जड़ों का जैवभार लगभग 28.8% अधिक पाया गया।
- A अमेरिकी कृषि अध्ययन में खुले ऊपरी हिस्से वाले कक्षों में गेहूँ के दाने 15% से 30% अधिक मिले, लेकिन उसके FACE भूखंडों में कोई बढ़ोतरी नहीं हुई।
- ये प्रयोगों में CO₂ बढ़ाने पर मिली प्रतिक्रियाएँ हैं। ये दुनिया भर में फसल की पैदावार के पूर्वानुमान नहीं हैं।
पौधे को कार्बन के अलावा भी चीज़ें चाहिए
| सीमा तय करने वाला कारक | यह क्यों मायने रखता है |
|---|---|
| नाइट्रोजन और फॉस्फोरस | नए ऊतक बनाने के लिए पौधे को इनकी जरूरत होती है। |
| पानी | सूखी मिट्टी में बढ़वार रुक सकती है, भले ही CO₂ से पानी का उपयोग बेहतर हो। |
| गर्मी | गर्म दिन फूलों और दानों के भरने की प्रक्रिया को नुकसान पहुँचा सकते हैं। |
| ओज़ोन और कीट | क्षतिग्रस्त पत्तियाँ या फसलें संभावित बढ़ोतरी का पूरा लाभ नहीं उठा सकतीं। |
- ब्रेड बनाने के बारे में सोचिए। अधिक आटा तभी मदद करता है, जब पानी, खमीर और गर्मी सही मात्रा में हों।
- स्रोत: IPCC का कार्बन चक्र संबंधी अध्याय बताता है कि पोषक तत्व भूमि की प्रतिक्रिया को सीमित करते हैं।
किसान से जुड़ा एक व्यावहारिक उदाहरण
- उत्तर भारत में गेहूँ के दो भूखंडों की कल्पना कीजिए। खेत में किए जा रहे एक प्रयोग में एक भूखंड को अधिक CO₂ मिलती है।
- पर्याप्त पानी और पोषक तत्व मिलने पर, अधिक CO₂ वाला भूखंड ज्यादा पत्तियाँ और दाने पैदा कर सकता है।
- फूल आने के दौरान लू चलने से दानों की पैदावार घट सकती है, भले ही पहले बढ़वार में लाभ मिला हो।
- किसान के लिए कटाई पर मिलने वाले दाने, पानी का उपयोग, लागत और खाद्य गुणवत्ता मायने रखते हैं। केवल पत्तियों का क्षेत्रफल इन सबका जवाब नहीं दे सकता।
- यह एक उदाहरण है, किसी खेत में दर्ज किया गया नतीजा नहीं।
सही या गलत: सोयाबीन और गेहूँ जैसी कुछ फसलों में, कुछ परीक्षणों के दौरान अधिक CO₂ होने पर पैदावार में लगभग 15% से 30% की बढ़ोतरी देखी गई है।
परीक्षा की खास बात
पिछले वर्षों के प्रश्न
UPSC 2018 में कार्बन उर्वरीकरण का सबसे उपयुक्त अर्थ पूछा गया था।
- UPSC 2018उत्तर है वायुमंडल में अधिक CO₂ होने से पौधों की बढ़वार में वृद्धि। प्रश्न में परिभाषा पूछी गई है। इसमें यह दावा नहीं है कि सभी खेतों को लाभ होता है या तापवृद्धि हानिरहित है। प्रश्न देखें.
सही या गलत: UPSC 2018 ने पुष्टि की कि कार्बन उर्वरीकरण का अर्थ वायुमंडल में CO₂ बढ़ने से पौधों की बढ़वार में वृद्धि होना है।
खाद्य गुणवत्ता, भारत और जलवायु में प्रतिपुष्टि
जानने लायक खास बात
अधिक दानों में कुछ पोषक तत्व कम हो सकते हैं
- अतिरिक्त CO₂ से स्टार्च से भरपूर बढ़वार बढ़ सकती है। इससे प्रोटीन या कुछ खनिजों का अनुपात भी घट सकता है।
- यह बदलाव फसल और उसकी किस्म पर निर्भर करता है।
- FACE पर आधारित एक समीक्षा में गेहूँ और चावल के दानों में कम प्रोटीन तथा गेहूँ में कम जस्ता पाया गया।
- खाद्य सुरक्षा में मात्रा और गुणवत्ता, दोनों मायने रखती हैं।
- स्रोत: IPCC का खाद्य सुरक्षा संबंधी अध्याय.
भारत में खेतों पर हुए अध्ययनों से और क्या पता चलता है?
- ICAR के शोधकर्ताओं ने खुले वातावरण में धान और मक्का पर परीक्षण किए। उनके 2011–13 के परीक्षण में फसलों के आसपास CO₂ बढ़ाई गई।
- उन्होंने उन भूखंडों में दोनों फसलों की दानों की पैदावार अधिक होने की जानकारी दी।
- इसीलिए C4 मक्का को CO₂ बढ़ने पर कोई प्रतिक्रिया न देने वाली फसल नहीं कहना चाहिए।
- यह एक परीक्षण का नतीजा है, देश भर की पैदावार का पूर्वानुमान नहीं। ICAR का प्रयोग पढ़ें.
- एक ICAR का धान पर अध्ययन (2016–17) में CO₂ और जमीनी स्तर की ओज़ोन का एक साथ परीक्षण किया गया। ओज़ोन ने धान को नुकसान पहुँचाया। अतिरिक्त CO₂ ने इस नुकसान की कुछ हद तक भरपाई की।
उपग्रहों से दिखी हरियाली बढ़ने का क्या मतलब था?
- उपग्रहों ने 1980 के दशक से 2010 के दशक तक कई क्षेत्रों में पत्तियों के कुल क्षेत्रफल में बढ़ोतरी दर्ज की।
- A NASA से जुड़े 2016 के एक अध्ययन ने अनुमान लगाया कि हरियाली में इस बढ़ोतरी का लगभग 70% हिस्सा CO₂ उर्वरीकरण के कारण था।
- यह मॉडल पर आधारित अनुमान है, जो हरियाली बढ़ने के एक देखे गए रुझान में CO₂ उर्वरीकरण का हिस्सा बताता है, खाद्य उत्पादन में उसका हिस्सा नहीं।
- अधिक हरी पत्तियाँ होने से यह साबित नहीं होता कि जंगल अधिक स्वस्थ हैं। आग, सूखा या जंगलों की कटाई से जमा कार्बन बाद में निकल सकता है।
उर्वरीकरण जलवायु से होने वाले नुकसान को खत्म क्यों नहीं करता?
- बढ़ते पौधे हवा से कुछ CO₂ लेते हैं। यह भूमि का कार्बन अवशोषण है।
- महासागर भी अलग-अलग प्रक्रियाओं से CO₂ अवशोषित करते हैं।
- भूमि और महासागर, दोनों ही मानव गतिविधियों से निकली पूरी CO₂ को अवशोषित नहीं कर पाते। इसलिए CO₂ का जमा होना जारी रहता है।
- गर्मी, सूखा, आग और पोषक तत्त्वों की कमी भविष्य में भूमि की कार्बन अवशोषित करने की क्षमता को कमजोर कर सकते हैं।
- जंगलों की रक्षा करना और उत्सर्जन घटाना अब भी जरूरी है।
- स्रोत: IPCC AR6.
परीक्षा में भ्रमित करने वाली बातें
- उर्वरीकरण का मतलब पौधों की प्रतिक्रिया है। ग्रीनहाउस प्रभाव का मतलब तापमान बढ़ना है।
- C3 फसलें अक्सर अधिक प्रतिक्रिया दिखाती हैं। C4 फसलों को भी लाभ हो सकता है।
- जैवभार, खाने योग्य उपज और प्रोटीन की मात्रा अलग-अलग माप हैं।
- नियंत्रित कक्ष में मिला परिणाम खेत में भी वैसा ही परिणाम मिलने की गारंटी नहीं है।
- दुनिया में हरियाली बढ़ना इस बात का प्रमाण नहीं है कि जलवायु परिवर्तन फायदेमंद है।
सोचकर समझें: CO₂ का स्तर बढ़ने पर मक्का की तुलना में गेहूँ की वृद्धि अधिक क्यों होती है?
गेहूँ C3 मार्ग का उपयोग करता है, इसलिए अतिरिक्त CO₂ उसके कार्बन ग्रहण करने के पहले चरण को अधिक प्रभावी बनाती है। मक्का C4 मार्ग का उपयोग करता है और अपनी पत्तियों के भीतर पहले से ही CO₂ को केंद्रित करता है, इसलिए उसे मिलने वाला सीधा लाभ अक्सर कम होता है। फिर भी मक्का पानी बचा सकता है। गर्मी, मिट्टी और पानी दोनों फसलों के परिणाम बदल सकते हैं।
सही या गलत: गेहूँ और धान (C3 पौधे) को मक्का और गन्ने (C4 पौधे) की तुलना में कार्बन उर्वरीकरण से अधिक लाभ होता है।
सही या गलत: NASA से जुड़े एक अध्ययन ने हाल के वैश्विक हरियाली बढ़ने के रुझान का लगभग 70% हिस्सा कार्बन उर्वरीकरण के कारण बताया।
सही या गलत: CO₂ के बढ़े हुए स्तर पर उगाई गई फसलों में आम तौर पर सामान्य से अधिक प्रोटीन और खनिज होते हैं।
झटपट सवाल-जवाब
कार्बन उर्वरीकरण क्या है?
अधिक CO₂ के कारण पौधों की वृद्धि बढ़ना।
क्या यह ग्रीनहाउस प्रभाव है?
नहीं।
कौन-सी फसलें अधिक प्रतिक्रिया दिखाती हैं?
C3: गेहूँ, धान, सोयाबीन।
अनाज में किसकी मात्रा घट सकती है?
प्रोटीन और कुछ खनिजों की।
क्या हरियाली बढ़ने का मतलब है कि जलवायु सुरक्षित है?
नहीं।
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