कर्ब वायू: शेती उत्पादन सीमित करणारा घटक (लेख क्रमांक २)

 श्री.रविंद्र थत्ते

संचालक, 

इको ऍग्रो ग्रुप, पुणे.

प्रकाश संश्लेषण हि सर्वात महत्वाची रासायनिक प्रक्रिया असून वनस्पती व सर्व सृष्टी त्यावर अवलंबून आहे. वनस्पती हवेतील कर्ब वायू पासून प्राणवायू व शर्करा निर्माण करते.

सूर्यप्रकाश, कर्ब वायू, पावसाचे पाणी व जमीनीतील खनिज अन्नद्रव्ये शेतकऱ्याला मोफत मिळतात त्यामुळे, वस्तुतः कोणताही खर्च न करता वनस्पती उत्पादन देते.

श्वासोच्छवासासाठी सर्व प्राण्यांना प्राणवायूची आवश्यकता असते. श्वसन प्रक्रियेमध्ये सर्व सजीव प्राणवायू (O2) घेऊन कर्ब वायू सोडतात. प्राणवायूच्या उपस्थितीत कार्य करणारे जीवाणू देखील कर्ब वायू सोडतात (खालील आकृती मधील १). कुजण्याच्या प्रक्रियेत देखील कर्ब वायू तयार होतो (आकृती मधील १). मुळांच्या पेशींना प्राणवायू आवश्यक असतो. मुळांच्या पेशीमधील श्वसनामुळे तयार झालेला कर्ब हा जमीनीमध्ये सोडला जातो (खालील आकृती मधील २). वनस्पती मात्र प्रकाश संश्लेषण क्रियामध्ये, कर्ब वायू (CO₂) ग्रहण करते व प्राणवायू (O₂) वातावरणात सोडते (खालील आकृती मधील ३). ताजी प्राणवायूयुक्त हवा मुळांना उपलब्ध होणे व पृष्ठभागाखाली तयार झालेला कर्ब वायू बाहेरच्या हवेमध्ये जाणे महत्वाचे आहे. जमीन कोरडी असेल व पुरेशी सच्छिद्र असेल तरच हा कर्ब वायू जमीनीतून बाहेर पडू शकतो.

श्वसनाचे ३ प्रकार:

अमेरीकेतील डॉक्टर विल ब्रिनटन व इतर काही शास्त्रज्ञांचे असे मत आहे कि केवळ हवेमध्ये उपलब्ध असलेल्या कर्ब वायूचे प्रमाण, पिकाची कर्ब वायूची रोजची गरज पूर्ण करू शकत नाही. त्यामुळे, कर्बवायू हा कृषी उत्पादन सीमित करणारा महत्वाचा घटक ठरतो. डॉक्टर विल ब्रिनटन च्या आधी याबाबत स्वीडन देशाचे डॉक्टर लुन्देगोर्ध यांनी १९२६ साली प्रथम संशोधन करून जमीनीतील कर्ब वायू पिकाला उपलब्ध होतो हे सिद्ध केले. मात्र तो काळ रासायनिक खताचा उदय होण्याचा होता. जस्टस वॉन लेबिग या शास्त्रज्ञाने पिकाचे अन्नद्रव्याचे पोषण हे फक्त रासायनिक स्वरूपाचे असल्याचे प्रतिपादन केल्यामुळे तसेच त्या काळातील भरपूर सेंद्रिय पदार्थ असलेल्या जमीनी रासायनिक खतांना भरपूर प्रतिसाद देत असल्यामुळे कर्ब वायूचे महत्व पूर्णपणे दुर्लक्षित राहिले. जमीनीचे भौतिक व जैविक गुणधर्मांचे पीक उत्पादनातील महत्व याबाबत जागरूकता व संशोधन मागील ४० वर्षापासून सुरु झाले.

समुद्र सपाटीवरती हवेचा दाब : प्रती १ चौमी = १०,३३२ किग्रॅ.

हवेतील वायूंचे प्रमाण :

• नत्र वायू: ७८% = ८,०५८ किग्रॅ/चौमी
• प्राणवायू: २१% = २,१६९ किग्रॅ/चौमी
• कर्ब वायू: ०.०४% = ४.१३ किग्रॅ/चौमी
• म्हणजेच कर्ब वायुतील (CO₂) मधील कर्ब (C) = १.३७ किग्रॅ/ चौमी.

पिकाला खूप कर्ब वायूची गरज असते. 

• गहू पिकास ३८.६ किलो कर्ब वायू प्रतिदिनी प्रती एकर लागतो. 
• मका पिकास १५४ किलो कर्ब वायू प्रति दिनी प्रती एकर लागतो. 

टीप: एकरी १३ क्विंटल गहू व ५० क्विंटल मक्याचे उत्पादन तयार होण्याच्या स्थितीतील ६० दिवस गृहीत धरलेले आहेत.   

हवेतील कर्ब वायूचे प्रमाण ४०० ppm धरले व सर्वत्र प्रचलित हवेचा दाब व तापमान गृहीत धरले तर आदर्श वायू नियमाप्रमाणे १ घन फूट हवेमध्ये ०.००६ ग्रॅम अथवा ७०० ग्रॅम प्रती एकर फूट कर्ब वायू असतो.

त्याप्रमाणे:

• गहू पिकास ५५ एकर फूट हवा प्रती दिन लागते. (१५ घन एकर हवा प्रती हंगाम)
• मका पिकास २२० एकर फूट हवा प्रती दिन लागते. (६० घन एकर हवा प्रती हंगाम)

मक्याचे एकरी ५.५ टन उत्पादन घेताना पीकाकडून साधारणपणे ८ टन कर्ब वायू वापरला जातो (agweb.com). त्यापैकी, दाण्यांमध्ये ५.५ x ४५% = २.४७ टन कर्ब असतो. (मक्याच्या दाण्यामध्ये ४५% सेंद्रिय कर्ब आढळतो, संदर्भ: Elemental composition of the corn plant by W.L. Latshaw, E.C. Miller, Kansas Agricultural Experiment station)  

जमीनीवर पीक अथवा वनस्पतीचे आच्छादन असताना वातावरणात व जमीनीखाली किती कर्ब वायू असू शकतो हि दाखवणारी आकृती:

• ४०० ppm (जमीनीच्या पृष्ठभागापासून साधरणत: २ फुट उंचीवर)
• ८०० ppm (पिकाच्या कॅनोपीमध्ये जमीनीपासून ३ इंच ते २ फुट पर्यंत)
• १५०० ppm (जमीनीलगत ० ते ३ इंच)
• ४००० ppm (जमीनीच्या पृष्ठभागाखाली १ ते ४ इंच)

प्राणवायू व नत्रवायू पेक्षा कर्बवायू जड आहे. वातावरणामध्ये त्याचे प्रमाण अत्यंत कमी असल्यामुळे पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर त्याचे प्रमाण सगळीकडे सारखेच म्हणजे ४०० ppm एवढे आढळते. जमीनीलगत, पिकाच्या कॅनोपीमध्ये त्याचे प्रमाण वाढते (पिकाच्या उंचीप्रमाणे ८००-१५०० ppm). जमीनीखाली जर भरपूर सेंद्रिय पदार्थ, सूक्ष्म जीव व त्यांचे कार्य चालू असेल तर जमीनीखाली त्याचे प्रमाण वातावरणाच्या दस पट अधिक म्हणजेच ४००० ppm एवढे असते. निसर्गाने इतकी सुंदर व्यवस्था निर्माण केली आहे कि पिकांच्या मुळांचा उच्छ-श्वास (कर्बवायू) हाच पानाकडून खाद्य या स्वरुपात स्वीकारला जातो.

जमीनीमधील जैविक चक्राचे परिमाण:

^* गृहीत: जमीनीच्या वरच्या ६ इंच थरामध्ये २.५% सेंद्रिय कर्ब (Organic Carbon) व मातीची घनता १.१ किलो/ लिटर.

जमीनीमध्ये २.५% सेंद्रिय कर्ब असल्यास ४५ किलो कर्ब वायू प्रती दिवस तयार होते. साधारणपणे एवढा कर्ब वायू पिकाला प्रकाश संश्लेषणसाठी प्रती दिवस आवश्यक आहे.

सेंद्रिय कर्बाचे जमीनीतील परिमाण: 
दोन उदाहरणे -

पिकाला साधारणपणे ४५ किलो कर्ब वायू प्रती दिवस लागतो. जमीनीमध्ये २.५% सेंद्रिय कर्ब असेल तर हि संपूर्ण गरज जमीनीतल्या कर्ब वायुने भागवली जाईल. मात्र जर तो ०.५% असेल तर प्रती दिन ३६ किलो कर्ब वायूची कमतरता जाणवेल व उत्पादनात घट येईल. 

जमीनीतील सूक्ष्म जीवांमार्फत कर्ब वायूचे संचलन व त्यामुळे होणारे फायदे.

• वनस्पतींची वाढ व प्राण्यांसाठी खाद्य निर्मिती होते.
• जमीनीमध्ये कर्बाची साठवणूक.
• वनस्पतींची कर्ब वायूची गरज भागवते. कर्बा प्रमाणे इतर अन्नद्रव्य (नत्र, स्फुरद इत्यादी) देखील पिकाला दररोज लागतात व ती पुरवली जातात. पिकांना अन्नद्रव्याची गरज दररोज आहे हे आपण लक्षात घेतले पाहिजे.
• जमीनीतील कर्ब वायू पाण्यामध्ये मिसळल्याने कार्बोनिक आम्ल तयार होते. कार्बोनिक आम्लामधील H⁺ मुळे आम्लता वाढते व जमीनीतील काही खनिजे आम्ल द्रावणात विरघळली जाउन पिकाला उपलब्ध होतात. याचा निव्वळ परिणाम म्हणजे जमीन आम्लधार्मी बनते.

जमीनीत अविद्राव्य स्वरूपातील कॅल्शियम कार्बोनेट असल्यास कार्बोनिक ॲसिड सोबत प्रक्रिया होऊन बाय-कार्बोनेट तयार होते जे पाण्यात विद्राव्य असून जमिनीतून निचरा होणारे असते.

चुनखडीयुक्त उच्च सामू असलेल्या जमिनींमध्ये वरील प्रक्रिया नैसर्गिकरीत्या घडून सामू वाढण्यास प्रतिबंध करता येते. सामू किंचित आम्ल झाला तर स्फुरद व इतर अन्नद्रव्यांची उपलब्धता वाढते व महागड्या खतांचा / आम्ल द्रावणांचा वापर करावा लागणार नाही.

यासाठी,  

1.      जमीनीत पुरेसा सेंद्रिय पदार्थ उपलब्ध असेल,

2.      जमीनीचा पोत व सूक्ष्म कणांची रचना चांगली असेल,

3.      जमीनीखालील सूक्ष्म जीवांचे कार्य व्यवस्थित चालू असेल,

4.      मुळांची वाढ होण्यासाठी योग्य तापमान व परिस्थिती असेल,

5.      जमीनीखाली प्राणवायू व पाणी यांचे योग्य प्रमाण असेल, (जास्त कोरडी अथवा जास्त ओली)  

तर,

जमीनीच्या पोकळ्यांमधून, जमीनीखाली तयार होणारा कर्ब वायू बाहेर पडून पिकाला उपलब्ध होत राहतो व कर्ब वायूची कमतरता भरून काढायला मदत करतो. 

जमीनीतील सेंद्रिय पदार्थाचे (Organic Matter) परिमाण.

१ हेक्टर =१०,०००  चौ.मी. X १० सें. मी. खोली (०.१० मी.) = १००० घन.मी.

•   मातीची घनता = (समजा १.२ किलो/ लिटर)
• म्हणून, १००० घन.मी. X १.२ किलो/ लिटर = १२०० टन/हेक्टर (४८० टन/एकर)
•   म्हणजे १% सेंद्रिय कर्ब (Organic Carbon) (१० सें मी. मधील माती) = ४.८० टन/एकर
• शुष्क सेंद्रिय पदार्थाच्या रुपात हे ४.८ x १.७२ = ८.२५ टन/एकर इतके आहे.
• १ टन वनस्पतीजन्य पदार्थ पूर्णपणे कुजवल्यावर (कंपोस्ट) त्यापासून साधारणपणे १०० किलो शुष्क सेंद्रिय पदार्थ तयार होतो. म्हणजेच ८.२५ टन शुष्क सेंद्रिय पदार्थ तयार करण्यासाठी ८२ टन वनस्पतीजन्य पदार्थ वापरावा लागेल. 

..... x ....

लेख क्रमांक 3: " र्‍हायझोस्फियर -  मुळांचा परिसर " लवकरच प्रकाशित होइल.

...... x ......

सदर लेखमालेतील लेख आवडला असल्यास इतरांना या लेखाची लिंक पुढे पाठवा तसेच या ब्लॉगला फॉलो (Follow) करा. Follow करण्यासाठी https://ecoagroservices.blogspot.com/ या लिंकला जा व पान उघडा. पानाच्या खालच्या उजव्या कोपऱ्यात  या चौकटीवर क्लिक आहे त्यावर क्लिक करा.  नवीन लेख प्रकाशित होताच त्याची सूचना तुम्हाला ई-मेल द्वारे प्राप्त होइल. 

लेखाबाबत काही प्रश्न / सूचना असल्यास आपण ecoagropune@gmail.com या ई-मेलच्या माध्यमातून आम्हाला पाठवू शकता.