खनिज पोषण | Mineral Nutrition

Hemant Verma

16 May, 2026

हाइड्रोपोनिक्स अनिवार्य तत्व खनिजों की कमी नाइट्रोजन चक्र

खनिज पोषण
(Mineral Nutrition)

पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक रसायनों, खनिजों और उनके अवशोषण का वैज्ञानिक अध्ययन

मिट्टी का छिपा हुआ खजाना

पौधे अपने आवश्यक पोषक तत्व हवा, पानी और मिट्टी में मौजूद खनिजों से प्राप्त करते हैं।

प्रस्तावना और जल संवर्धन (Hydroponics)

सभी जीवित जीवों की मूलभूत आवश्यकताएं अनिवार्य रूप से समान हैं। उन्हें अपनी वृद्धि और विकास के लिए कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के अलावा कई अकार्बनिक तत्वों (Inorganic elements) की आवश्यकता होती है। यह अध्याय मिट्टी से पौधों द्वारा अकार्बनिक खनिज पोषण (Mineral Nutrition) के अवशोषण, वितरण और उनके उपापचय पर केंद्रित है।

जल संवर्धन (Hydroponics) क्या है?

1860 में, एक प्रमुख जर्मन वनस्पतिशास्त्री जूलियस वॉन सैक्स (Julius von Sachs) ने पहली बार प्रदर्शित किया कि पौधों को बिना मिट्टी के केवल एक परिभाषित पोषक विलयन (Nutrient solution) में परिपक्वता तक उगाया जा सकता है। मिट्टी के बिना एक पोषक विलयन में पौधों को उगाने की इस तकनीक को जल संवर्धन या हाइड्रोपोनिक्स कहा जाता है।

हाइड्रोपोनिक्स का महत्व

इस तकनीक का उपयोग यह पता लगाने के लिए किया गया कि पौधों के लिए कौन से तत्व आवश्यक हैं और कौन से नहीं। यदि विलयन से कोई तत्व हटा दिया जाए और पौधे में बीमारी या कमी के लक्षण दिखें, तो वह तत्व आवश्यक माना जाता है। आज, हाइड्रोपोनिक्स का सफलतापूर्वक उपयोग टमाटर, बीज रहित खीरे (Seedless cucumber) और लेट्यूस (Lettuce) जैसी सब्जियों के व्यावसायिक उत्पादन के लिए किया जाता है। (ध्यान रहे, जड़ों के लिए पर्याप्त वातन / Aeration अत्यंत आवश्यक है)।

खनिजों की अनिवार्यता के मापदंड (Criteria for Essentiality)

मिट्टी में पाए जाने वाले 105 खोजे गए तत्वों में से 60 से अधिक पौधों में पाए जाते हैं। लेकिन सभी आवश्यक नहीं हैं। किसी तत्व को आवश्यक (Essential) तभी माना जाता है जब वह निम्नलिखित 3 मापदंडों को पूरा करता हो:

तत्व को पौधे की सामान्य वृद्धि और जनन (Reproduction) के लिए पूर्णतः आवश्यक होना चाहिए। उसकी अनुपस्थिति में पौधे अपना जीवन चक्र पूरा नहीं कर सकते।

तत्व की आवश्यकता विशिष्ट (Specific) होनी चाहिए और इसे किसी अन्य तत्व द्वारा प्रतिस्थापित (Irreplaceable) नहीं किया जा सकता हो। (यानी, एक तत्व की कमी दूसरे द्वारा पूरी नहीं की जा सकती)।

तत्व को पौधे के उपापचय (Metabolism) में प्रत्यक्ष रूप से शामिल होना चाहिए।

अनिवार्य खनिजों का वर्गीकरण (Macro & Micro Nutrients)

आवश्यकताओं के आधार पर, केवल 17 तत्वों को पौधों के लिए आवश्यक माना गया है। इन्हें पौधों के ऊतकों में उनकी मात्रात्मक आवश्यकता के आधार पर दो व्यापक श्रेणियों में बांटा गया है:

1. वृहत् पोषक (Macronutrients)

ये पौधों के ऊतकों में अधिक मात्रा में (10 mmole/kg शुष्क भार से अधिक) मौजूद होते हैं।

इनमें 9 तत्व शामिल हैं: कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन (N), फॉस्फोरस (P), सल्फर (S), पोटेशियम (K), कैल्शियम (Ca) और मैग्नीशियम (Mg)।

(C, H और O मुख्य रूप से हवा से CO₂ और पानी से प्राप्त होते हैं, बाकी मिट्टी से अवशोषित होते हैं)।

2. सूक्ष्म पोषक (Micronutrients)

इन्हें ट्रेस तत्व (Trace elements) भी कहा जाता है। इनकी बहुत कम मात्रा में (10 mmole/kg शुष्क भार से कम) आवश्यकता होती है।

इनमें 8 तत्व शामिल हैं: आयरन (Fe), मैंगनीज (Mn), कॉपर (Cu), मोलिब्डेनम (Mo), जिंक (Zn), बोरोन (B), क्लोरीन (Cl) और निकेल (Ni)।

कार्यों के आधार पर खनिजों का वर्गीकरण

तत्वों को उनके विविध कार्यों के आधार पर चार व्यापक श्रेणियों में बांटा जा सकता है:

संरचनात्मक तत्व (Structural Elements): जो जैव अणुओं का हिस्सा हैं। (उदा: C, H, O, N)।
ऊर्जा-संबंधित तत्व (Energy-related Elements): जो रासायनिक ऊर्जा यौगिकों में होते हैं। (उदा: क्लोरोफिल में मैग्नीशियम (Mg) और ATP में फॉस्फोरस (P))।
एंजाइम सक्रियकर्ता या अवरोधक (Enzyme Activators): जो एंजाइमों को सक्रिय करते हैं। (उदा: Mg²⁺ प्रकाश संश्लेषण के RuBisCO को सक्रिय करता है; Zn²⁺ अल्कोहल डिहाइड्रोजनेज को; Mo नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए नाइट्रोजिनेज को)।
परासरणी क्षमता (Osmotic Potential): कुछ तत्व कोशिका के परासरणी दाब को बदल सकते हैं। (उदा: पोटेशियम (K) रंध्रों (Stomata) के खुलने और बंद होने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है)।

खनिजों की कमी के लक्षण और विषाक्तता

प्रत्येक आवश्यक तत्व का पौधे में एक विशिष्ट संरचनात्मक या कार्यात्मक काम होता है। यदि आवश्यक तत्व की सांद्रता क्रांतिक सांद्रता (Critical concentration) से कम हो जाती है, तो पौधे की वृद्धि रुक जाती है और यह कुछ रूपात्मक (Morphological) परिवर्तन दिखाता है जिन्हें कमी के लक्षण (Deficiency symptoms) कहा जाता है।

कमी के प्रमुख लक्षण (Key Deficiency Symptoms)

1. क्लोरोसिस (Chlorosis): क्लोरोफिल का नष्ट होना जिससे पत्तियां पीली (Yellow) पड़ जाती हैं। यह N, K, Mg, S, Fe, Mn, Zn और Mo की कमी से होता है।

2. नेक्रोसिस (Necrosis): ऊतकों (विशेषकर पत्तियों के ऊतकों) की मृत्यु (Death)। यह Ca, Mg, Cu और K की कमी के कारण होता है।

3. कोशिका विभाजन का रुकना (Inhibition of Cell Division): N, K, S और Mo के निम्न स्तर के कारण कोशिकाएं विभाजित होना बंद कर देती हैं।

4. पुष्पन में देरी (Delay in Flowering): N, S, और Mo की कम सांद्रता से फूल आने में देरी होती है।

गतिशीलता (Mobility) और लक्षण दिखने का स्थान

• यदि तत्व अत्यधिक गतिशील (Mobile) है (उदा: नाइट्रोजन, पोटेशियम, मैग्नीशियम), तो पुरानी मरने वाली पत्तियों से तत्व नई पत्तियों में चले जाते हैं। इसलिए कमी के लक्षण पहले पुरानी पत्तियों (Older leaves) में दिखाई देते हैं。
• यदि तत्व अगतिशील (Immobile) है (उदा: कैल्शियम (Ca) और सल्फर), तो वे पुरानी पत्तियों से बाहर नहीं आ पाते। इसलिए कमी के लक्षण पहले नई पत्तियों (Young leaves) में दिखाई देते हैं।

सूक्ष्म पोषकों की विषाक्तता (Toxicity of Micronutrients)

सूक्ष्म पोषकों की आवश्यकता हमेशा कम मात्रा में होती है; थोड़ा सा कम होना कमी (Deficiency) का कारण बनता है और थोड़ा सा बढ़ना विषाक्तता (Toxicity) का कारण बनता है। किसी भी खनिज आयन की वह सांद्रता जो ऊतकों के शुष्क भार को 10% कम कर दे, विषाक्त (Toxic) मानी जाती है।

मैंगनीज (Mn) की विषाक्तता का उदाहरण

मैंगनीज विषाक्तता का प्रमुख लक्षण क्लोरोटिक नसों से घिरे भूरे धब्बे (Brown spots) का दिखना है। महत्वपूर्ण बात यह है कि Mn लोहे (Fe) और मैग्नीशियम (Mg) के साथ अवशोषण के लिए प्रतिस्पर्धा (Competes) करता है और एंजाइमों से जुड़ने के लिए Mg के साथ प्रतिस्पर्धा करता है। मैंगनीज प्ररोह (Shoot) के शीर्ष में कैल्शियम (Ca) के स्थानांतरण को भी रोकता है। इसलिए, मैंगनीज विषाक्तता के लक्षण वास्तव में आयरन, मैग्नीशियम और कैल्शियम की कमी के लक्षण होते हैं।

नाइट्रोजन उपापचय (Metabolism of Nitrogen)

कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के अलावा, नाइट्रोजन (N) पौधों में सबसे अधिक पाया जाने वाला तत्व है। यह अमीनो अम्ल, प्रोटीन, न्यूक्लिक अम्ल और हार्मोन का मुख्य घटक है। हवा में नाइट्रोजन गैस (N₂) प्रचुर मात्रा में (78%) है, लेकिन पौधे इसे सीधे नहीं ले सकते। इसे अमोनिया (NH₃) या नाइट्रेट (NO₃^-) में बदलना पड़ता है।

नाइट्रोजन चक्र (Nitrogen Cycle)

अमोनीकरण (Ammonification): मृत पौधों और जानवरों में मौजूद कार्बनिक नाइट्रोजन के अपघटन (Decomposition) से अमोनिया (NH₃) बनने की प्रक्रिया।

नाइट्रीकरण (Nitrification): अमोनिया पहले Nitrosomonas या Nitrococcus जीवाणु द्वारा नाइट्राइट (NO₂^-) में ऑक्सीकृत होती है। फिर यह नाइट्राइट Nitrobacter द्वारा नाइट्रेट (NO₃^-) में ऑक्सीकृत हो जाता है। (ये जीवाणु कीमोऑटोट्रॉफ हैं)। पौधे मुख्य रूप से नाइट्रेट को ही अवशोषित करते हैं।

विनाइट्रीकरण (Denitrification): मिट्टी में मौजूद नाइट्रेट वापस नाइट्रोजन गैस (N₂) में बदल दी जाती है। यह प्रक्रिया Pseudomonas और Thiobacillus नामक जीवाणुओं द्वारा की जाती है।

जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण (Biological Nitrogen Fixation)

वायुमंडलीय नाइट्रोजन (N₂) को जीवित जीवों द्वारा अमोनिया में बदलने की प्रक्रिया को जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण कहते हैं। केवल कुछ प्रोकैरियोट्स (जीवाणु) ही यह काम कर सकते हैं क्योंकि उनमें नाइट्रोजिनेज (Nitrogenase) एंजाइम होता है। इन सूक्ष्मजीवों को N₂-fixers कहा जाता है।

मुक्तजीवी (Free-living)

ये मिट्टी में स्वतंत्र रूप से रहते हैं।
• वायवीय (Aerobic): Azotobacter, Beijerinckia.
• अवायवीय (Anaerobic): Rhodospirillum.
• सायनोबैक्टीरिया (Cyanobacteria): Anabaena, Nostoc (ये भी मुक्तजीवी हैं)।

सहजीवी (Symbiotic)

ये पौधों की जड़ों के साथ मिलकर काम करते हैं।
• राइजोबियम (Rhizobium): यह फलियां (Legumes) जैसे मटर, चना, सोयाबीन, अल्फाल्फा की जड़ों में ग्रंथिकाएं (Nodules) बनाता है।
• फ्रैंकिया (Frankia): यह गैर-फलीदार पौधे जैसे Alnus की जड़ों में नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाली ग्रंथियां बनाता है।

लेगहीमोग्लोबिन (Leghaemoglobin) और नाइट्रोजिनेज

नाइट्रोजिनेज एंजाइम जो N₂ को NH₃ में बदलता है, ऑक्सीजन (O₂) के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है; यह केवल अवायवीय (Anaerobic) परिस्थितियों में ही काम करता है। ग्रंथिका (Nodule) के अंदर इस एंजाइम को ऑक्सीजन से बचाने के लिए एक O₂ स्केवेंजर (ऑक्सीजन रक्षक) मौजूद होता है जिसे लेगहीमोग्लोबिन (Leghaemoglobin) कहते हैं। इसका रंग गुलाबी या लाल होता है। (N₂ + 8e^- + 8H⁺ + 16ATP → 2NH₃ + H₂ + 16ADP + 16P_i)। यह बहुत अधिक ऊर्जा (16 ATP) खर्च करने वाली प्रक्रिया है।

अमोनिया की नियति (Fate of Ammonia)

पौधों के लिए अमोनिया (NH₄⁺) विषाक्त (Toxic) होता है, इसलिए इसे तुरंत अमीनो अम्लों (Amino acids) में बदल दिया जाता है। यह दो मुख्य तरीकों से होता है:

1. अपचायक अमीनीकरण (Reductive amination)

अमोनिया α-कीटोग्लूटेरिक अम्ल (α-ketoglutaric acid) के साथ प्रतिक्रिया करता है और ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज एंजाइम की उपस्थिति में ग्लूटामिक अम्ल (Glutamic acid / Glutamate) बनाता है।

2. ट्रांसएमिनेशन (Transamination)

इसमें एक अमीनो अम्ल (जैसे ग्लूटामिक अम्ल) का अमीनो समूह (-NH₂) किसी दूसरे कीटो अम्ल के कीटो समूह को स्थानांतरित (Transferred) कर दिया जाता है, जिससे नए अमीनो अम्ल बनते हैं। यह ट्रांसएमिनेज एंजाइम द्वारा होता है। पौधे अतिरिक्त नाइट्रोजन को एमाइड्स (Amides - Asparagine, Glutamine) के रूप में भी संचित करते हैं क्योंकि इनमें अमीनो अम्लों की तुलना में नाइट्रोजन का अनुपात अधिक होता है।

अध्याय का संपूर्ण सारांश (Chapter Summary)

पौधों का खनिज पोषण हमें बताता है कि प्रकाश संश्लेषण के अलावा पौधे को मिट्टी से कौन-से सूक्ष्म और वृहत् रासायनिक तत्वों की आवश्यकता होती है और उनके न होने पर पौधे कैसे बीमार (कमी के लक्षण) पड़ जाते हैं।

हाइड्रोपोनिक्स

बिना मिट्टी के पोषक विलयन में पौधों को उगाना (जूलियस वॉन सैक्स)।

अनिवार्य तत्व

17 तत्व आवश्यक हैं। 9 वृहत् (Macro) और 8 सूक्ष्म (Micro) पोषक तत्व हैं।

कमी और विषाक्तता

क्लोरोसिस, नेक्रोसिस। मैंगनीज (Mn) की विषाक्तता Fe और Mg की कमी लाती है।

N2 स्थिरीकरण

राइजोबियम द्वारा ग्रंथिका निर्माण। लेगहीमोग्लोबिन ऑक्सीजन से बचाता है।