AGRON 111 · Lecture 09: पोषक तत्व अवशोषण: सक्रिय एवं निष्क्रिय अवशोषण तथा पौधों द्वारा अवशोषित पोषक तत्वों के संयुक्त एवं असंयुक्त रूप

ByRohit Meena
AGRO PATH FINDER EDUCATION • RESEARCH • INNOVATION
AGRON-111 B.Sc. (Hons.) Ag. • Sem I SKNAU, Jobner • 2 Cr. Hrs.
LECTURE 09 • संपूर्ण पाठ्यपुस्तक-स्तरीय अध्ययन सामग्री (HINDI + ENGLISH)

पोषक तत्व अवशोषण: सक्रिय एवं निष्क्रिय अवशोषण तथा पौधों द्वारा अवशोषित पोषक तत्वों के संयुक्त एवं असंयुक्त रूप

Nutrient Absorption: Active and Passive Absorption of Nutrients, Forms of Plant Nutrients Absorbed by Plants, Combined / Uncombined Forms

विषय (Subject Name) Fundamentals of Agronomy
विषय कोड एवं क्रेडिट AGRON-111 • 2 Credit Hours
पाठ्यक्रम संदर्भ (Curriculum) SKNAU, Jobner (Lecture 09)
परीक्षा भार (Exam Focus) Mass flow/Diffusion, Active vs Passive Uptake, Carrier सिद्धांत एवं आयनिक रूप

🎯 1. अधिगम उद्देश्य (Learning Objectives)

इस 2-क्रेडिट घंटे के विस्तृत व्याख्यान के अध्ययन के पश्चात विद्यार्थी निम्नलिखित शैक्षणिक एवं व्यावहारिक अवधारणाओं में निपुण हो सकेंगे:

1. मृदा से जड़ सतह तक पोषक गति बार्बर (Barber, 1962) द्वारा प्रतिपादित तीन प्रक्रियाओं—संहति प्रवाह (Mass Flow), विसरण (Diffusion) और मूल अवरोधन (Root Interception)—की व्याख्या कर सकेंगे।
2. निष्क्रिय अवशोषण (Passive Absorption) बिना उपापचयी ऊर्जा (ATP) खर्च किए सांद्रता प्रवणता के अनुकूल होने वाले निष्क्रिय अवशोषण व इसके सिद्धांतों (Diffusion, Contact Exchange, Donnan Equilibrium) को समझ सकेंगे।
3. सक्रिय अवशोषण (Active Absorption) कोशिकीय श्वसन ऊर्जा (ATP) के उपयोग से सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध होने वाले सक्रिय अवशोषण (Carrier Concept — Van den Honert एवं Cytochrome Pump — Lundegardh) का विश्लेषण कर सकेंगे।
4. एपोप्लास्ट एवं सिम्प्लास्ट पथ जड़ के बाह्य अवकाश (Outer Free Space / Apoplast) और आंतरिक जीवद्रव्यी अवकाश (Inner Space / Symplast) में आयनों के प्रवेश व स्थानांतरण को स्पष्ट कर सकेंगे।
5. अवशोषित आयनिक रूप (Cations & Anions) सभी 17 आवश्यक पोषक तत्वों के पौधों द्वारा ग्रहण किए जाने वाले विशिष्ट धनायन (Cations) और ऋणायन (Anions) रूपों को पहचान सकेंगे।
6. संयुक्त बनाम असंयुक्त रूप पोषक तत्वों के असंयुक्त एकल आयनिक रूपों (Uncombined — जैसे K⁺, Ca²⁺, Cl⁻) और संयुक्त बहु-परमाणुक आयनिक/आणविक रूपों (Combined — जैसे NO₃⁻, NH₄⁺, H₂PO₄⁻, H₃BO₃) का वर्गीकरण कर सकेंगे।

🌱 2. प्रस्तावना (Introduction)

पिछले व्याख्यान (Lecture 08) में हमने पढ़ा कि पौधों को अपना जीवन चक्र पूरा करने के लिए 17 आवश्यक पोषक तत्वों की आवश्यकता होती है। परंतु एक अत्यंत महत्वपूर्ण वैज्ञानिक प्रश्न यह है कि—"खेत में डाले गए ठोस गोबर की खाद या यूरिया व डीएपी के दाने पौधे की जड़ों के भीतर कैसे प्रवेश करते हैं और पौधा उन्हें किस रासायनिक रूप में ग्रहण करता है?"

पौधों की जड़ें किसी भी ठोस खाद या उर्वरक कण को सीधे नहीं निगल सकतीं। पौधे पोषक तत्वों को केवल मृदा घोल (Soil Solution) में घुले हुए विशिष्ट रासायनिक आयनों (धनायनों — Cations और ऋणायनों — Anions) अथवा उदासीन अणुओं के रूप में ही अपनी जड़ों के मूल रोमों (Root hairs) और पत्तियों के रंध्रों (Foliar absorption) द्वारा अवशोषित करते हैं। मृदा के ठोस कणों से जड़ों के भीतर जाइलम वाहिकाओं तक पोषक तत्वों की यात्रा दो मुख्य चरणों में संपन्न होती है: (1) मृदा से जड़ की बाहरी सतह तक पोषक आयनों का पहुँचना (Soil-to-Root Movement), और (2) जड़ की सतह से कोशिका झिल्ली को पार कर जड़ कोशिकाओं के भीतर प्रवेश करना (Passive and Active Ion Absorption)। इस व्याख्यान में हम इन दोनों चरणों की क्रियाविधि तथा सभी पोषक तत्वों के अवशोषित रूपों (Combined एवं Uncombined forms) का गहन अध्ययन करेंगे।

📌 परीक्षा के लिए स्वर्णिम तथ्य: नाइट्रोजन (N) एकमात्र ऐसा प्रमुख पोषक तत्व है जिसे पौधे धनायन (अमोनियम — NH₄⁺) और ऋणायन (नाइट्रेट — NO₃⁻) दोनों विपरीत आवेश वाले रूपों में अवशोषित करते हैं, जबकि बोरॉन (B) को मुख्यतः अ-आयनित उदासीन अणु (Boric acid — H₃BO₃) के रूप में अवशोषित किया जाता है।

📘 3. विस्तृत अध्ययन सामग्री (Complete Textbook-Level Notes)

3.1 प्रथम चरण: मृदा से जड़ की सतह तक पोषक तत्वों की गति (Movement of Nutrients from Soil to Root Surface)

जब तक मृदा में उपस्थित पोषक आयन जड़ की सतह (Root surface / Rhizoplane) के सीधे संपर्क में नहीं आते, तब तक उनका अवशोषण शुरू नहीं हो सकता। प्रसिद्ध मृदा वैज्ञानिक एस. ए. बार्बर (S. A. Barber, 1962) के अनुसार मृदा से जड़ की सतह तक पोषक तत्वों का परिवहन निम्नलिखित तीन भौतिक प्रक्रियाओं द्वारा होता है:

  1. संहति प्रवाह / द्रव्यमान प्रवाह (Mass Flow):
    • अर्थ एवं कार्यविधि: जब पौधा वाष्पोत्सर्जन (Transpiration pull) के कारण मृदा से जल का अवशोषण करता है, तो मृदा घोल (Soil water) का एक सतत प्रवाह जड़ों की ओर बहता है। इस बहते हुए जल की धारा के साथ उसमें घुले हुए पोषक आयनों का जड़ की सतह तक पहुँचना संहति प्रवाह (Mass Flow) कहलाता है।
    • प्रमुख पोषक तत्व: वे तत्व जो मृदा घोल में अधिक सांद्रता में पाए जाते हैं और मृदा कणों पर मजबूती से बंधे नहीं होते—जैसे नाइट्रोजन (NO₃⁻ — 80–90%), कैल्शियम (Ca²⁺ — 70%), मैग्नीशियम (Mg²⁺), गंधक (SO₄²⁻), बोरॉन (H₃BO₃), मॉलिब्डेनम (MoO₄²⁻) और क्लोरीन (Cl⁻)—मुख्यतः Mass Flow द्वारा जड़ों तक पहुँचते हैं।
    • प्रभावित करने वाले कारक: यह सीधे मृदा नमी और पौधे की वाष्पोत्सर्जन दर के समानुपाती होता है।
  2. विसरण (Diffusion):
    • अर्थ एवं कार्यविधि: जब जड़ अपने आस-पास के पोषक तत्वों को तेजी से सोख लेती है, तो जड़ की सतह पर उस तत्व की सांद्रता कम हो जाती है (Depletion zone बन जाता है), जबकि थोड़ी दूर की मृदा में सांद्रता अधिक रहती है। उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से निम्न सांद्रता वाले क्षेत्र (जड़ की सतह) की ओर सांद्रता प्रवणता (Concentration gradient) के सहारे तापीय गति द्वारा आयनों का स्वतःगमन 'विसरण' (Diffusion) कहलाता है। यह फिक के नियम (Fick's Law of Diffusion) का पालन करता है और बहुत कम दूरी (मात्र 1 से 10 मिमी) तक कार्य करता है।
    • प्रमुख पोषक तत्व: जो पोषक तत्व मृदा में अगतिशील या कम गतिशील होते हैं और मृदा घोल में जिनकी सांद्रता बहुत कम होती है—जैसे फॉस्फोरस (P — 90–95%), पोटैशियम (K — 75–80%), जस्ता (Zn) और लोहा (Fe)—वे मुख्य रूप से विसरण (Diffusion) द्वारा ही जड़ों तक पहुँचते हैं।
  3. मूल अवरोधन एवं संपर्क विनिमय (Root Interception & Contact Exchange):
    • अर्थ एवं कार्यविधि: जैसे-जैसे पौधे की जड़ें मिट्टी के नए क्षेत्रों में आगे बढ़ती हैं, वे सीधे मृदा कोलाइड (Clay-humus micelle) के संपर्क में आती हैं। जड़ की सतह पर उपस्थित H⁺ आयन और मृदा कणों पर चिपके धनायनों (जैसे Ca²⁺, Mg²⁺) के बीच इलेक्ट्रॉन दोलन आयतन (Oscillation volume) के अतिव्यापन से बिना मृदा घोल में घुले सीधे आदान-प्रदान हो जाता है—इसे जेनी एवं ओवरस्ट्रीट (Jenny and Overstreet, 1939) का 'संपर्क विनिमय सिद्धांत' (Contact Exchange Theory) कहते हैं।
    • प्रमुख पोषक तत्व: कुल पोषक अवशोषण में इसका योगदान सबसे कम (1–3%) होता है; इसके द्वारा मुख्यतः कैल्शियम (Ca²⁺ — लगभग 25–30%), मैग्नीशियम (Mg²⁺) और मैंगनीज (Mn²⁺) का कुछ भाग ग्रहण किया जाता है।

3.2 द्वितीय चरण: जड़ कोशिकाओं के भीतर पोषक तत्वों के अवशोषण की क्रियाविधि — निष्क्रिय एवं सक्रिय अवशोषण (Passive and Active Absorption of Nutrients)

एक बार जब पोषक आयन जड़ की बाहरी सतह पर पहुँच जाते हैं, तो उन्हें जड़ के दो क्षेत्रों को पार करना होता है: (अ) बाह्य मुक्त अवकाश (Outer Free Space / Apparent Free Space — AFS या Apoplast: जिसमें कोशिका भित्ति और अंतर-कोशिकीय स्थान आते हैं जहाँ आयन बिना रोक-टोक विसरण से आ-जा सकते हैं), और (ब) आंतरिक अवकाश (Inner Space / Symplast: जो अर्ध-पारगम्य प्लाज्मा झिल्ली या प्लाज्मालेमा के भीतर का जीवद्रव्य और रिक्तिका है)।

प्लाज्मा झिल्ली को पार कर पोषक आयनों का कोशिका के भीतर अवशोषण दो मुख्य विधियों से होता है:

A. निष्क्रिय अवशोषण (Passive Absorption of Nutrients)

निष्क्रिय अवशोषण (Passive Absorption) की परिभाषा:
"जब पोषक आयन बाह्य मृदा घोल (उच्च सांद्रता या उच्च वैद्युत-रासायनिक विभव) से जड़ कोशिकाओं (निम्न सांद्रता) के भीतर सांद्रता प्रवणता के अनुकूल (Downhill / Along the concentration or electrochemical gradient) बिना किसी कोशिकीय उपापचयी ऊर्जा (Without expenditure of metabolic ATP energy) के भौतिक बलों द्वारा स्वतः प्रवेश करते हैं, तो इसे निष्क्रिय अवशोषण (Passive Absorption) कहते हैं।"

निष्क्रिय अवशोषण की प्रमुख विशेषताएँ एवं सिद्धांत:

  1. ऊर्जा एवं श्वसन से स्वतंत्र: इसमें कोशिकीय श्वसन या ATP की आवश्यकता नहीं होती; अतः श्वसन अवरोधकों (जैसे Cyanide या Dinitrophenol) या कम तापमान से यह विशेष प्रभावित नहीं होता।
  2. तीव्र एवं उत्क्रमणीय (Rapid & Reversible): यह मुख्यतः बाह्य मुक्त अवकाश (Outer Free Space / Apoplast) में होता है, जो 15–30 मिनट में पूर्ण हो जाता है और आयन वापस बाहर भी निकल सकते हैं।
  3. निष्क्रिय अवशोषण के 4 प्रमुख वैज्ञानिक सिद्धांत (Theories of Passive Uptake):
    • (i) सरल एवं सुगम विसरण सिद्धांत (Simple & Facilitated Diffusion Theory): जब बाह्य मृदा घोल में किसी आयन की सांद्रता कोशिका के भीतर से अधिक होती है, तो वह लिपिड झिल्ली या आयन चैनलों (Ion channels / Porins — सुगम विसरण) के माध्यम से उच्च से निम्न सांद्रता की ओर प्रवेश करता है।
    • (ii) आयन विनिमय एवं संपर्क विनिमय सिद्धांत (Ion Exchange & Contact Exchange Theory — Jenny & Overstreet, 1939): जड़ की सतह पर श्वसन से बने कार्बोनिक अम्ल (H₂CO₃) से मुक्त H⁺ धनायन और HCO₃⁻ या OH⁻ ऋणायन अधिशोषित रहते हैं। जड़ बाह्य घोल या मृदा कण से एक धनायन (जैसे K⁺) लेने के बदले अपना H⁺ आयन बाहर दे देती है, और ऋणायन (जैसे NO₃⁻) लेने के बदले HCO₃⁻ बाहर दे देती है ताकि वैद्युत उदासीनता बनी रहे।
    • (iii) डोनन साम्य सिद्धांत (Donnan Equilibrium Theory — F. G. Donnan, 1911): जड़ कोशिका की झिल्ली के भीतर कुछ बड़े स्थिर अ-विसरणशील ऋणायन (Non-diffusible fixed anions / Indiffusible protein anions, R⁻) होते हैं जो झिल्ली से बाहर नहीं निकल सकते। इन आंतरिक ऋणायनों के ऋणावेश को संतुलित करने के लिए बाह्य घोल से अतिरिक्त धनायन (जैसे K⁺, Ca²⁺) बिना किसी ऊर्जा खर्च के सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध भी कोशिका के भीतर खिंचे चले आते हैं।
    • (iv) संहति प्रवाह सिद्धांत (Mass Flow Theory — Hylmo, 1953 & Kramer, 1956): वाष्पोत्सर्जन की तेज धारा के साथ कुछ आयन जल के साथ खिंचकर अपोप्लास्ट से होते हुए प्रवेश कर जाते हैं।

B. सक्रिय अवशोषण (Active Absorption of Nutrients)

वैज्ञानिकों (जैसे Hoagland और Davis, 1923 — जिन्होंने Nitella शैवाल पर प्रयोग किया) ने देखा कि जड़ कोशिका के रस (Cell sap) में K⁺, NO₃⁻ और H₂PO₄⁻ जैसे आयनों की सांद्रता बाहर के मृदा घोल की तुलना में 100 से 1,000 गुना अधिक होने के बावजूद जड़ें लगातार उन आयनों को अंदर खींचती रहती हैं! स्पष्ट है कि यह कार्य साधारण विसरण से असंभव है; इसके लिए कोशिका को पंप की तरह ऊर्जा लगानी पड़ती है।

सक्रिय अवशोषण (Active Absorption) की परिभाषा:
"जब पोषक आयनों का अवशोषण बाह्य मृदा घोल (निम्न सांद्रता) से जड़ कोशिका के आंतरिक अवकाश (उच्च सांद्रता) की ओर सांद्रता या वैद्युत-रासायनिक प्रवणता के विरुद्ध (Uphill / Against the concentration gradient) कोशिकीय श्वसन से प्राप्त उपापचयी ऊर्जा (ATP — Adenosine Triphosphate) खर्च करके विशिष्ट झिल्ली वाहकों के माध्यम से होता है, तो इसे सक्रिय अवशोषण (Active Absorption) कहते हैं।"

सक्रिय अवशोषण की प्रमुख विशेषताएँ एवं सिद्धांत:

  1. श्वसन एवं ATP पर पूर्ण निर्भरता: यह एक जैविक एवं उपापचयी प्रक्रिया है। यदि जड़ों को ऑक्सीजन (O₂) न मिले (जैसे जलाक्रांति/Waterlogging में), तापमान बहुत कम कर दिया जाए या श्वसन विष (KCN, DNP) डाल दिया जाए, तो सक्रिय अवशोषण तुरंत रुक जाता है।
  2. एकदिशीय एवं चयनात्मक (Unidirectional & Highly Selective): प्लाज्मा झिल्ली को पार कर सिम्प्लास्ट (Inner space) में पहुँचे आयन वापस बाहर नहीं निकलते (अनुत्क्रमणीय) तथा पौधा अपनी आवश्यकता के अनुसार आयनों का चयन करता है (जैसे Na⁺ को छोड़कर K⁺ को चुनना)।
  3. सक्रिय अवशोषण के 3 प्रमुख वैज्ञानिक सिद्धांत (Theories of Active Uptake):
    • (i) वाहक संकल्पना / कैरियर सिद्धांत (Carrier Concept — Van den Honert, 1937): यह सबसे सर्वमान्य सिद्धांत है। इसके अनुसार प्लाज्मा झिल्ली (Plasmalemma) आयनों के लिए अपारगम्य होती है, किंतु इसमें कुछ विशेष प्रोटीन अणु होते हैं जिन्हें 'वाहक' (Carriers / Transporters) कहते हैं। ये वाहक ATP ऊर्जा की सहायता से सक्रिय होकर तीन चरणों में कार्य करते हैं:
      1. झिल्ली की बाहरी सतह पर वाहक (C) पोषक आयन (I) से जुड़कर 'आयन-वाहक संकुल' (Ion–Carrier Complex, C–I) बनाता है।
      2. यह C–I संकुल झिल्ली को पार कर भीतरी सतह पर जाता है।
      3. भीतरी सतह पर फॉस्फेटेज एंजाइम द्वारा संकुल टूट जाता है, पोषक आयन कोशिका द्रव्य में मुक्त हो जाता है (जहाँ से वह बाहर नहीं आ सकता) और खाली वाहक पुनः ATP से सक्रिय होकर नया आयन लेने बाहरी सतह पर लौट आता है। (Epstein, 1953 ने सिद्ध किया कि वाहक एंजाइम की तरह Michaelis-Menten बलगतिकी का पालन करते हैं)।
    • (ii) साइटोक्रोम पंप सिद्धांत (Cytochrome Pump Theory / Salt Respiration — H. Lundegardh and Burstrom, 1933): लुंडेगार्ध ने देखा कि जब पौधे को जल से निकालकर लवण घोल में रखा जाता है, तो उसकी श्वसन दर बढ़ जाती है (इसे ऋणायन श्वसन / Anion or Salt Respiration कहते हैं)। उनके अनुसार झिल्ली में स्थित साइटोक्रोम शृंखला में इलेक्ट्रॉन (e⁻) बाहर की ओर चलते हैं और उसके बदले ऋणायन (Anions — जैसे NO₃⁻, Cl⁻) सक्रिय रूप से अंदर पंप किए जाते हैं, जबकि धनायन (Cations) वैद्युत संतुलन हेतु निष्क्रिय रूप से पीछे-पीछे अंदर आते हैं।
    • (iii) प्रोटीन लेसिथिन सिद्धांत (Protein-Lecithin Theory — Bennet-Clark, 1956): इसके अनुसार झिल्ली का फॉस्फोलिपिड 'लेसिथिन' (Lecithin) उभयधर्मी वाहक का कार्य करता है, जिसका फॉस्फेट समूह धनायनों को और कोलीन समूह ऋणायनों को बाँधकर अंदर ले जाता है।
    • (iv) आधुनिक प्रोटॉन-पंप सिद्धांत (Modern Chemiosmotic Proton-ATPase Pump — Peter Mitchell): प्लाज्मा झिल्ली का H⁺-ATPase एंजाइम ATP तोड़कर H⁺ आयनों को कोशिका से बाहर पंप करता है, जिससे बनने वाले प्रोटॉन विभव के सहारे धनायन (Uniport द्वारा) और ऋणायन (H⁺-Symport सह-परिवहन द्वारा) अंदर आते हैं।
1. यह क्या है? (What is it?)

मृदा घोल से जड़ कोशिकाओं के भीतर खनिज आयनों के प्रवेश की भौतिक (Passive) और जैव-ऊर्जा (Active) क्रियाविधि।

2. क्यों महत्त्वपूर्ण है? (Why important?)

मृदा में पोषक सांद्रता बहुत कम होने पर भी पौधा सक्रिय अवशोषण द्वारा उन्हें 1000 गुना अधिक सांद्रित कर लेता है।

3. कैसे कार्य करता है? (How it works?)

Mass flow व Diffusion से आयन जड़ तक आते हैं और Carrier प्रोटीन व ATP पंप से झिल्ली पार करते हैं।

4. कहाँ उपयोग होता है? (Where used?)

उर्वरक चयन (जैसे धान में NH₄⁺ बनाम गेहूँ में NO₃⁻), मृदा वायु संचार और नमी प्रबंधन में।

5. व्यावहारिक उदाहरण (Example)

जलाक्रांत (Waterlogged) खेत में जड़ों को O₂ न मिलने से ATP नहीं बनता और सक्रिय पोषक अवशोषण रुककर फसल पीली पड़ जाती है।

3.3 पौधों द्वारा अवशोषित पोषक तत्वों के रूप: संयुक्त एवं असंयुक्त रूप (Forms of Plant Nutrients Absorbed by Plants — Combined and Uncombined Forms)

पौधे सभी 17 आवश्यक पोषक तत्वों को विशिष्ट रासायनिक रूपों (Ionic or Molecular Forms) में ग्रहण करते हैं। रासायनिक संरचना की दृष्टि से इन अवशोषित रूपों को दो प्रमुख श्रेणियों—(1) असंयुक्त / एकल-तत्वीय रूप (Uncombined / Monoatomic Elemental Ion Forms) और (2) संयुक्त / बहु-परमाणुक यौगिक रूप (Combined / Polyatomic Radical or Molecular Forms)—में विभाजित किया जाता है:

A. असंयुक्त रूप (Uncombined Forms — एकल तत्व के धनायन या ऋणायन):

असंयुक्त रूप (Uncombined Form) का अर्थ:
"जब कोई पोषक तत्व किसी अन्य रासायनिक तत्व (जैसे ऑक्सीजन या हाइड्रोजन) के साथ सहसंयोजक रूप से जुड़े बिना केवल अपने स्वतंत्र एकल-परमाणुक आयन (Free monoatomic cation or anion) के रूप में पौधे द्वारा अवशोषित किया जाता है, तो उसे असंयुक्त रूप (Uncombined Form) कहते हैं।"

असंयुक्त रूप (Uncombined Form) में अवशोषित होने वाले कुल 9 खनिज पोषक तत्व:

  • 1. पोटैशियम (K): एकल धनायन K⁺ (पोटैशियम आयन) के रूप में।
  • 2. कैल्शियम (Ca): द्विसंयोजी धनायन Ca²⁺ (कैल्शियम आयन) के रूप में।
  • 3. मैग्नीशियम (Mg): द्विसंयोजी धनायन Mg²⁺ (मैग्नीशियम आयन) के रूप में।
  • 4. लोहा (Fe): मुख्यतः Fe²⁺ (फेरस आयन — पौधों द्वारा सर्वाधिक अवशोषित एवं उपापचयी रूप से सक्रिय रूप) तथा आंशिक रूप से Fe³⁺ (फेरिक आयन) के रूप में।
  • 5. मैंगनीज (Mn): मुख्यतः Mn²⁺ (मैंगनस आयन) तथा आंशिक रूप से Mn⁴⁺ के रूप में।
  • 6. जस्ता / जिंक (Zn): द्विसंयोजी धनायन Zn²⁺ (जिंक आयन) के रूप में।
  • 7. ताँबा / कॉपर (Cu): मुख्यतः Cu²⁺ (क्यूप्रिक आयन) तथा Cu⁺ (क्यूप्रस आयन) के रूप में।
  • 8. निकल (Ni): द्विसंयोजी धनायन Ni²⁺ (निकल आयन) के रूप में।
  • 9. क्लोरीन (Cl): एकल ऋणायन Cl⁻ (क्लोराइड आयन — एकमात्र असंयुक्त ऋणायन) के रूप में।

B. संयुक्त रूप (Combined Forms — ऑक्सीजन या हाइड्रोजन के साथ जुड़े ऑक्सी-आयन, मूलक या अणु):

संयुक्त रूप (Combined Form) का अर्थ:
"जब कोई पोषक तत्व स्वतंत्र एकल परमाणु के रूप में अवशोषित न होकर ऑक्सीजन (O) या हाइड्रोजन (H) (अथवा कार्बनिक किलेट) के साथ रासायनिक रूप से संयुक्त होकर बहु-परमाणुक आयन (Polyatomic radical ion — जैसे NO₃⁻, NH₄⁺, H₂PO₄⁻, SO₄²⁻) या अणु (जैसे CO₂, H₂O, H₃BO₃) के रूप में अवशोषित किया जाता है, तो उसे संयुक्त रूप (Combined Form) कहते हैं।"

संयुक्त रूप (Combined Form) में अवशोषित होने वाले 8 आवश्यक पोषक तत्व:

  1. कार्बन (C), हाइड्रोजन (H) एवं ऑक्सीजन (O): मुख्यतः पत्तियों द्वारा CO₂ व O₂ गैस तथा जड़ों द्वारा H₂O (जल) एवं कार्बोनिक/बाइकार्बोनेट (HCO₃⁻) के संयुक्त रूप में।
  2. नाइट्रोजन (Nitrogen — N): यह ऑक्सीजन या हाइड्रोजन के साथ संयुक्त होकर दो मुख्य आयनिक रूपों में अवशोषित होता है:
    • नाइट्रेट आयन (NO₃⁻ — ऋणायन): ऑक्सीकृत एवं वातित शुष्क भूमि मृदाओं (Aerobic upland soils) में अधिकांश फसलों (गेहूँ, मक्का, कपास, सरसों, तंबाकू) द्वारा सर्वाधिक पसंद किया जाने वाला रूप।
    • अमोनियम आयन (NH₄⁺ — धनायन): जलमग्न एवं अपचयित मृदाओं (Waterlogged anaerobic soils) में उगने वाली फसलों—विशेषकर धान (Rice), जूट, आलू और चाय—द्वारा प्राथमिक रूप से अवशोषित किया जाने वाला रूप।
    • कार्बनिक संयुक्त रूप (Amide / Urea form): पर्णीय छिड़काव (Foliar spray) में पौधे की पत्तियाँ सीधे यूरिया [CO(NH₂)₂] अणु को भी अवशोषित कर लेती हैं।
  3. फॉस्फोरस (Phosphorus — P): यह ऑक्सीजन व हाइड्रोजन के साथ संयुक्त होकर ऑर्थोफॉस्फेट ऋणायनों (Orthophosphate anions) के रूप में अवशोषित होता है, जिसका रूप मृदा pH पर निर्भर करता है:
    • प्राथमिक ऑर्थोफॉस्फेट (H₂PO₄⁻ — Monovalent Dihydrogen Phosphate): अम्लीय एवं हल्की अम्लीय मृदाओं (pH < 7.0, विशेषकर pH 5.5–6.5) में पौधों द्वारा सबसे तेजी से और सर्वाधिक अवशोषित किया जाने वाला रूप।
    • द्वितीयक ऑर्थोफॉस्फेट (HPO₄²⁻ — Divalent Monohydrogen Phosphate): उदासीन से क्षारीय मृदाओं (pH > 7.2) में प्रमुख अवशोषित रूप। (pH 7.2 पर H₂PO₄⁻ और HPO₄²⁻ दोनों की मात्रा लगभग 50:50 बराबर होती है)।
    • तृतीयक फॉस्फेट (PO₄³⁻ — Phosphate ion): अत्यधिक क्षारीय मृदाओं में बहुत अल्प मात्रा में।
  4. गंधक / सल्फर (Sulphur — S): जड़ों द्वारा ऑक्सीजन के साथ संयुक्त सल्फेट ऋणायन (SO₄²⁻) के रूप में तथा पत्तियों के रंध्रों द्वारा अल्प मात्रा में वायुमंडलीय SO₂ गैस के रूप में।
  5. बोरॉन (Boron — B): मुख्य रूप से (pH < 8.0 पर > 90%) अ-आयनित बोरिक अम्ल अणु (Undissociated Boric Acid — H₃BO₃ या B(OH)₃) के रूप में तथा उच्च pH पर बोरेट ऋणायनों (H₂BO₃⁻, HBO₃²⁻, BO₃³⁻, B₄O₇²⁻) के संयुक्त रूप में।
  6. मॉलिब्डेनम (Molybdenum — Mo): ऑक्सीजन के साथ संयुक्त मॉलिब्डेट ऋणायन (MoO₄²⁻) एवं HMoO₄⁻ के रूप में।
  7. किलेटेड धातु रूप (Chelated Organic Combined Forms): Fe, Zn, Mn और Cu अपने स्वतंत्र असंयुक्त आयनों (Fe²⁺, Zn²⁺) के अलावा कार्बनिक किलेटिंग एजेंटों (जैसे Fe-EDTA, Fe-EDDHA, Zn-EDTA या ह्यूमिक/फुल्विक अम्ल) के साथ संयुक्त किलेट संकुल के रूप में भी जड़ों व पत्तियों द्वारा अवशोषित किए जाते हैं।

🔬 4. वैज्ञानिक आरेख (Scientific Diagrams)

नीचे दिया गया वैज्ञानिक आरेख (Diagram 9.1) बाएँ भाग में मृदा से जड़ सतह तक पोषक तत्वों के पहुँचने की तीनों विधियों (Mass Flow, Diffusion, Root Interception) को तथा दाएँ भाग में जड़ कोशिका की प्लाज्मा झिल्ली के पार निष्क्रिय अवशोषण बनाम सक्रिय अवशोषण (Carrier–ATP तंत्र) को स्पष्ट करता है:

आरेख 9.1: (A) मृदा से जड़ तक पोषक गति एवं (B) कोशिका झिल्ली में निष्क्रिय बनाम सक्रिय अवशोषण (Carrier Model)

मृदा से जड़ तक पोषक तत्वों की गति और सक्रिय बनाम निष्क्रिय अवशोषण का आरेख बाएँ पैनल A में जड़ मूलरोम की ओर संहति प्रवाह (NO3-, Ca2+, SO42-), विसरण (P, K, Zn) और मूल अवरोधन (Ca2+) दिखाया गया है। दाएँ पैनल B में प्लाज्मा झिल्ली के पार उच्च से निम्न सांद्रता में निष्क्रिय विसरण और निम्न से उच्च सांद्रता में वाहक प्रोटीन (Carrier) व ATP ऊर्जा द्वारा सक्रिय अवशोषण दिखाया गया है। A. मृदा से जड़ सतह तक गति (Barber's 3 Mechanisms) पादप जड़ (Plant Root) मूल रोम (Root Hair) 1. संहति प्रवाह (Mass Flow) वाष्पोत्सर्जन जल धारा के साथ बहाव मुख्य तत्व: NO₃⁻, Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄²⁻, B 2. विसरण (Diffusion) उच्च से निम्न सांद्रता की ओर गति मुख्य तत्व: P (95%), K (80%), Zn, Fe [दूरी: 1 से 10 मिमी] 3. मूल अवरोधन व संपर्क विनिमय (Root Interception — H⁺ ⇄ Ca²⁺) मुख्य तत्व: Ca²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺ (1–3%) मृदा क्ले Ca²⁺⇄H⁺ परीक्षा सूत्र: नाइट्रोजन व कैल्शियम = Mass Flow | फॉस्फोरस व पोटैशियम = Diffusion तीनों प्रक्रियाओं के लिए मृदा में पर्याप्त नमी (Soil Moisture) होना अनिवार्य है। B. निष्क्रिय बनाम सक्रिय अवशोषण (Passive vs. Active) बाह्य अवकाश (Outer Free Space / Apoplast) प्लाज्मा झिल्ली (Plasmalemma Barrier) आंतरिक अवकाश (Inner Space / Symplast & Vacuole) 1. निष्क्रिय अवशोषण (PASSIVE — बिना ATP ऊर्जा के) उच्च सांद्रता (High Conc.) विसरण / चैनल (Downhill) No ATP Required निम्न सांद्रता (Low Conc.) 2. सक्रिय अवशोषण (ACTIVE — वाहक प्रोटीन + ATP ऊर्जा) निम्न सांद्रता (Soil Solution) वाहक (Carrier) [C + Ion → C–I] ⚡ श्वसन ऊर्जा: ATP → ADP + Pi (Uphill Transport) उच्च सांद्रता (1000×) आयन मुक्त (Irreversible) वाहक सिद्धांत (Carrier Concept): Van den Honert (1937) साइटोक्रोम पंप (ऋणायन श्वसन): Lundegardh & Burstrom (1933)
शैक्षणिक व्याख्या: आरेख 9.1 (A) से स्पष्ट है कि जड़ की सतह तक नाइट्रेट (NO₃⁻) व कैल्शियम (Ca²⁺) संहति प्रवाह (Mass flow) से आते हैं, जबकि फॉस्फोरस व पोटैशियम विसरण (Diffusion) से आते हैं। आरेख 9.1 (B) दर्शाता है कि जड़ कोशिका के भीतर सांद्रता अधिक होने के कारण अधिकांश पोषक तत्व वाहक प्रोटीन और श्वसन की ATP ऊर्जा द्वारा 'सक्रिय अवशोषण' से ही अंदर पंप किए जाते हैं।

🧠 5. विजुअल माइंड मैप (Compulsory Visual Mind Map)

व्याख्यान 09 के संपूर्ण पाठ्यक्रम—मृदा से जड़ तक गति, निष्क्रिय अवशोषण, सक्रिय अवशोषण तथा पौधों द्वारा अवशोषित संयुक्त एवं असंयुक्त रूप—को समेकित करने वाला रिस्पॉन्सिव विजुअल माइंड मैप नीचे दिया गया है:

माइंड मैप 9.1: पोषक तत्व अवशोषण की क्रियाविधि एवं अवशोषित रूप (Lecture 09 Complete Mind Map)

व्याख्यान 09 का संपूर्ण विजुअल माइंड मैप: पोषक तत्व अवशोषण एवं रूप केंद्र में Lecture 09 है जिससे 6 मुख्य शाखाएँ निकलती हैं: मृदा से जड़ तक गति (Barber), निष्क्रिय अवशोषण व सिद्धांत, सक्रिय अवशोषण व सिद्धांत, असंयुक्त (Uncombined) रूप, संयुक्त (Combined) रूप, और अवशोषण को प्रभावित करने वाले कारक। AGRON-111 • LECTURE 09 (2 Cr. Hrs.) पोषक तत्व अवशोषण: सक्रिय व निष्क्रिय एवं अवशोषित आयनिक रूप (Active/Passive Uptake & Combined/Uncombined Forms) 1. मृदा से जड़ तक गति (Barber, 1962) • संहति प्रवाह (Mass Flow): जल धारा संग → मुख्य तत्व: N (NO₃⁻), Ca, Mg, S, B, Mo • विसरण (Diffusion): सांद्रता प्रवणता से → मुख्य तत्व: P (95%), K (80%), Zn, Fe • मूल अवरोधन (Root Interception): Ca, Mg 2. निष्क्रिय अवशोषण (Passive Uptake) • बिना उपापचयी ऊर्जा (No ATP) के भौतिक प्रवेश • उच्च से निम्न सांद्रता (Downhill transport) • स्थान: बाह्य मुक्त अवकाश (Outer Space/Apoplast) • सिद्धांत: Diffusion, Contact Exchange (1939), Donnan साम्य (1911) एवं Mass Flow 3. सक्रिय अवशोषण (Active Uptake) • श्वसन ऊर्जा (ATP) के उपयोग से जैविक पंप • निम्न से उच्च सांद्रता (Uphill — विरुद्ध प्रवणता) • स्थान: आंतरिक अवकाश (Inner Space/Symplast) • वाहक सिद्धांत: Van den Honert (1937) • साइटोक्रोम पंप: Lundegardh (1933) 4. असंयुक्त रूप (Uncombined Forms) • स्वतंत्र एकल-परमाणुक आयन (Free Ions) • एकल धनायन (Monovalent): K⁺ (एवं Na⁺) • द्विसंयोजी धनायन: Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ (एवं Fe³⁺) • एकमात्र असंयुक्त ऋणायन: क्लोराइड (Cl⁻) 5. संयुक्त रूप (Combined Forms) • O या H के साथ जुड़े बहु-परमाणुक मूलक/अणु • नाइट्रोजन (N): NO₃⁻ (ऋणायन) व NH₄⁺ (धनायन) • फॉस्फोरस (P): H₂PO₄⁻ (मुख्य), HPO₄²⁻, PO₄³⁻ • सल्फर: SO₄²⁻ | मॉलिब्डेनम: MoO₄²⁻ • बोरॉन: H₃BO₃ (उदासीन अणु) व H₂BO₃⁻ 6. अवशोषण प्रभावित करने वाले कारक • मृदा वायु (O₂): कमी पर सक्रिय अवशोषण बंद • तापमान: 20–30°C आदर्श (Q₁₀ = 2.0) • मृदा pH: 6.5–7.5 पर सर्वाधिक उपलब्धता • आयन विरोध (Antagonism): जैसे K⁺ बनाम Mg²⁺ • माइकोराइजा (VAM): P एवं Zn अवशोषण वृद्धि
अध्ययन निर्देश: इस माइंड मैप के बॉक्स 2 व 3 (निष्क्रिय बनाम सक्रिय अवशोषण) और बॉक्स 4 व 5 (असंयुक्त बनाम संयुक्त रूप) आपके पाठ्यक्रम के दोनों मुख्य भागों को पूर्णतः कवर करते हैं।

📊 6. फ्लोचार्ट एवं इन्फोग्राफिक्स (Flowcharts and Infographics)

नीचे दिया गया फ्लोचार्ट 9.1 मृदा के ठोस खनिज/क्ले कणों से लेकर पौधे की पत्तियों और दानों तक पोषक तत्वों की संपूर्ण 4-चरणीय यात्रा को स्पष्ट करता है:

फ्लोचार्ट 9.1: मृदा कोलाइड से पादप प्ररोह तक पोषक तत्व अवशोषण एवं स्थानांतरण का क्रमिक पथ

मृदा से पौधे में पोषक तत्व अवशोषण के 4 चरणों का फ्लोचार्ट चरण 1: मृदा ठोस से मृदा घोल में विमोचन (Desorption/Mineralization), चरण 2: मृदा घोल से जड़ सतह तक गति (Mass flow, Diffusion), चरण 3: बाह्य अवकाश (निष्क्रिय) से आंतरिक सिम्प्लास्ट (सक्रिय Carrier-ATP) में प्रवेश, और चरण 4: जाइलम द्वारा प्ररोह व पत्तियों तक स्थानांतरण। चरण 1: मृदा घोल में मुक्ति • ठोस खनिज का अपक्षय • कार्बनिक पदार्थ खनिजीकरण • क्ले-ह्यूमस से विशोषण • उर्वरक कणों का घुलना • मुक्त आयनों (Cations/Anions) का मृदा घोल में आना चरण 2: जड़ सतह तक परिवहन • 1. संहति प्रवाह (Mass Flow): NO₃⁻, Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄²⁻ • 2. विसरण (Diffusion): H₂PO₄⁻, K⁺, Zn²⁺, Fe²⁺ • 3. मूल अवरोधन (Interception): सीधा जड़-क्ले संपर्क (Ca²⁺) (Rhizoplane Contact) चरण 3: झिल्ली पार अवशोषण • बाह्य अवकाश (Apoplast): निष्क्रिय प्रवेश (No ATP) • प्लाज्मा झिल्ली पार (Symplast): वाहक प्रोटीन + श्वसन ATP • सक्रिय अवशोषण (Active) • एंडोडर्मिस (Casparian strip) चरण 4: प्ररोह में स्वांगीकरण • जाइलम वाहिकाओं में प्रवेश • वाष्पोत्सर्जन खिंचाव द्वारा पत्तियों तक ऊर्ध्वगमन • फ्लोएम द्वारा दानों में पुनः स्थानांतरण → उपापचयी स्वांगीकरण
मुख्य बिंदु: जड़ की वल्कुट (Cortex) कोशिकाओं की भित्तियों (Apoplast) से होते हुए जब आयन अंतःत्वचा (Endodermis) पर पहुँचते हैं, तो वहाँ सुबेरिन की बनी अपारगम्य 'कैस्पेरियन पट्टी' (Casparian Strip) उन्हें रोक देती है, जिससे प्रत्येक आयन को जाइलम में जाने से पहले अनिवार्य रूप से जीवित कोशिका झिल्ली (Symplast — चयनात्मक सक्रिय पथ) से होकर गुजरना पड़ता है।

📋 7. तुलनात्मक सारणियाँ (Comparison Tables)

सारणी 9.1: सक्रिय पोषक तत्व अवशोषण (Active Absorption) एवं निष्क्रिय पोषक तत्व अवशोषण (Passive Absorption) में अंतर
तुलना का आधार (Parameter) सक्रिय अवशोषण (Active Nutrient Absorption) निष्क्रिय अवशोषण (Passive Nutrient Absorption)
1. उपापचयी ऊर्जा की मांग (Metabolic Energy / ATP) इसमें कोशिकीय श्वसन से उत्पन्न उपापचयी ऊर्जा (ATP) का खर्च होना अनिवार्य है (यह एक जैविक प्रक्रिया है)। इसमें किसी उपापचयी ऊर्जा (ATP) की आवश्यकता नहीं होती (यह एक शुद्ध भौतिक प्रक्रिया है)।
2. सांद्रता प्रवणता की दिशा (Concentration Gradient) यह सांद्रता या वैद्युत-रासायनिक प्रवणता के विरुद्ध (Against the gradient / Uphill — निम्न से उच्च सांद्रता की ओर) होता है। यह सांद्रता प्रवणता के अनुकूल (Along the gradient / Downhill — उच्च से निम्न सांद्रता की ओर) होता है।
3. अवशोषण का स्थान (Site in Root) आयन अर्ध-पारगम्य प्लाज्मा झिल्ली को पार कर आंतरिक अवकाश (Inner Space / Symplast & Vacuole) में प्रवेश करते हैं। आयन मुख्यतः बाह्य मुक्त अवकाश (Outer Free Space / Apoplast / Cell wall) तक ही सीमित रहते हैं।
4. चयनात्मकता एवं दिशा (Selectivity & Reversibility) अत्यधिक चयनात्मक (Highly selective), एकदिशीय और अनुत्क्रमणीय (Irreversible — आयन बाहर नहीं निकलते)। अ-चयनात्मक (Non-selective), द्वि-दिशीय और उत्क्रमणीय (Reversible — धोने पर आयन बाहर निकल सकते हैं)।
5. ऑक्सीजन व श्वसन विष का प्रभाव O₂ की कमी (जलाक्रांति), कम तापमान या श्वसन अवरोधकों (KCN, DNP) से यह तुरंत रुक जाता है। O₂ की कमी या श्वसन अवरोधकों का इस पर कोई प्रत्यक्ष प्रभाव नहीं पड़ता।
6. प्रमुख प्रतिपादित सिद्धांत (Key Theories) वाहक संकल्पना (Carrier Concept — Honert, 1937), साइटोक्रोम पंप (Lundegardh, 1933), प्रोटीन-लेसिथिन सिद्धांत। विसरण सिद्धांत (Diffusion), संपर्क विनिमय (Jenny & Overstreet, 1939), डोनन साम्य (Donnan, 1911), संहति प्रवाह।
सारणी 9.2: सभी 17 आवश्यक पादप पोषक तत्वों के अवशोषित रूप (प्रमुख एवं गौण), संयुक्त/असंयुक्त श्रेणी तथा जड़ तक गति की मुख्य विधि
पोषक तत्व (Nutrient) पौधों द्वारा अवशोषित रूप (Forms Absorbed by Plants — बोल्ड में मुख्य रूप) आवेश प्रकृति (Ionic Nature) संयुक्त / असंयुक्त श्रेणी (Combined vs. Uncombined) जड़ तक पहुँचने की मुख्य विधि (Primary Soil Movement)
1. कार्बन (C) CO₂ (पत्तियों द्वारा), HCO₃⁻ (जड़ों द्वारा अल्प) उदासीन अणु / ऋणायन संयुक्त रूप (Combined) वायुमंडलीय विसरण (Stomata)
2. हाइड्रोजन (H) H₂O (मृदा जल), H⁺ उदासीन अणु / धनायन संयुक्त रूप (Combined as H₂O) संहति प्रवाह (Mass Flow)
3. ऑक्सीजन (O) H₂O, O₂ एवं CO₂ उदासीन अणु संयुक्त एवं आणविक रूप संहति प्रवाह एवं विसरण
4. नाइट्रोजन (N) NO₃⁻ (नाइट्रेट — मुख्य), NH₄⁺ (अमोनियम — धान में मुख्य), यूरिया [CO(NH₂)₂] ऋणायन एवं धनायन दोनों संयुक्त रूप (Combined) संहति प्रवाह (Mass Flow — 80%+)
5. फॉस्फोरस (P) H₂PO₄⁻ (प्राथमिक ऑर्थोफॉस्फेट — मुख्य, pH < 7), HPO₄²⁻ (pH > 7.2), PO₄³⁻ ऋणायन (Anions) संयुक्त रूप (Combined) विसरण (Diffusion — 90–95%)
6. पोटैशियम (K) K⁺ (पोटैशियम आयन) एकल धनायन (Cation) असंयुक्त रूप (Uncombined) विसरण (Diffusion — 75–80%)
7. कैल्शियम (Ca) Ca²⁺ (कैल्शियम आयन) द्विसंयोजी धनायन (Cation) असंयुक्त रूप (Uncombined) संहति प्रवाह (70%) + मूल अवरोधन (30%)
8. मैग्नीशियम (Mg) Mg²⁺ (मैग्नीशियम आयन) द्विसंयोजी धनायन (Cation) असंयुक्त रूप (Uncombined) संहति प्रवाह (Mass Flow) + मूल अवरोधन
9. गंधक (S) SO₄²⁻ (सल्फेट आयन), SO₂ (पत्तियों से अल्प) द्विसंयोजी ऋणायन (Anion) संयुक्त रूप (Combined) संहति प्रवाह (Mass Flow)
10. लोहा (Fe) Fe²⁺ (फेरस — मुख्य सक्रिय रूप), Fe³⁺ (फेरिक), Fe-किलेट धनायन (Cations) असंयुक्त (एवं किलेट में संयुक्त) विसरण (Diffusion) एवं संहति प्रवाह
11. मैंगनीज (Mn) Mn²⁺ (मैंगनस — मुख्य), Mn⁴⁺ धनायन (Cation) असंयुक्त रूप (Uncombined) संहति प्रवाह एवं विसरण
12. जस्ता (Zn) Zn²⁺ (जिंक आयन), ZnOH⁺, Zn-किलेट धनायन (Cation) असंयुक्त रूप (Uncombined) विसरण (Diffusion)
13. ताँबा (Cu) Cu²⁺ (क्यूप्रिक — मुख्य), Cu⁺ (क्यूप्रस) धनायन (Cations) असंयुक्त रूप (Uncombined) संहति प्रवाह एवं विसरण
14. बोरॉन (B) H₃BO₃ (बोरिक अम्ल — मुख्य उदासीन अणु), H₂BO₃⁻, HBO₃²⁻, BO₃³⁻, B₄O₇²⁻ उदासीन अणु / ऋणायन संयुक्त रूप (Combined) संहति प्रवाह (Mass Flow)
15. मॉलिब्डेनम (Mo) MoO₄²⁻ (मॉलिब्डेट आयन), HMoO₄⁻ ऋणायन (Anions) संयुक्त रूप (Combined) संहति प्रवाह (Mass Flow)
16. क्लोरीन (Cl) Cl⁻ (क्लोराइड आयन) एकल ऋणायन (Anion) असंयुक्त रूप (Uncombined) संहति प्रवाह (Mass Flow)
17. निकल (Ni) Ni²⁺ (निकल आयन) द्विसंयोजी धनायन (Cation) असंयुक्त रूप (Uncombined) संहति प्रवाह एवं विसरण

🌾 8. व्यावहारिक कृषि अनुप्रयोग एवं प्रक्षेत्र निहितार्थ (Practical Agricultural Applications)

पोषक तत्वों के अवशोषण की क्रियाविधि और उनके अवशोषित रूपों का ज्ञान खेत स्तर पर उर्वरक एवं सिंचाई प्रबंधन में किस प्रकार उपयोग होता है, इसे निम्नलिखित उदाहरणों से समझें:

  1. धान में अमोनियम (NH₄⁺) उर्वरक और गेहूँ/सरसों में नाइट्रेट (NO₃⁻) का चयन: धान के जलमग्न खेत (Anaerobic reduced zone) में यदि नाइट्रेट उर्वरक डाला जाए, तो वह निक्षालन (Leaching) और विनाइट्रीकरण (Denitrification — N₂O/N₂ गैस बनकर उड़ना) से नष्ट हो जाता है। चूँकि धान की जड़ें नाइट्रोजन को अमोनियम धनायन (NH₄⁺) के रूप में सीधे अवशोषित करती हैं, इसलिए धान में हमेशा अमोनियम सल्फेट या यूरिया को अपचयित क्षेत्र (Reduced zone) में दिया जाता है। इसके विपरीत, गेहूँ, मक्का व सरसों जैसी वातित भूमि की फसलों में यूरिया का नाइट्रीकरण होकर बना नाइट्रेट (NO₃⁻) संहति प्रवाह (Mass flow) से तुरंत अवशोषित हो जाता है।
  2. फॉस्फोरस एवं जिंक का विसरण (Diffusion) और बैंड प्लेसमेंट (Band Placement): चूँकि फॉस्फोरस (H₂PO₄⁻) और जिंक (Zn²⁺) मृदा में केवल 1 से 5 मिमी की अत्यंत सूक्ष्म दूरी तक ही विसरण (Diffusion) द्वारा चल सकते हैं, इसलिए यदि किसान डीएपी (DAP) या SSP को खड़ी फसल में ऊपर से छिटक (Top dressing) दे, तो वह जड़ों तक कभी नहीं पहुँच पाता। इसीलिए सस्य वैज्ञानिक फॉस्फोरस और जिंक को हमेशा बुवाई के समय सीड-कम-फर्टिलाइजर ड्रिल से बीज के 3–5 सेमी नीचे जड़ क्षेत्र में स्थापित (Basal Band Placement) करने की सिफारिश करते हैं।
  3. सूखे में पोषक तत्वों की कमी और हल्की सिंचाई/पर्णीय छिड़काव का महत्व: संहति प्रवाह (Mass flow) और विसरण (Diffusion) दोनों के लिए मृदा में जल की पतली फिल्म होना अनिवार्य है। राजस्थान में जब खरीफ या रबी में सूखा पड़ता है, तो मिट्टी में पोषक तत्व मौजूद होने के बावजूद नमी के अभाव में वे जड़ तक नहीं पहुँच पाते। ऐसे समय में एक जीवनरक्षक सिंचाई करने या 2% यूरिया / DAP या 0.5% घुलनशील NPK (19:19:19) का पर्णीय छिड़काव (Foliar Spray) करने से पत्तियों के क्यूटिकल व रंध्रों द्वारा सीधा अवशोषण होकर फसल बच जाती है।
  4. जलाक्रांति (Waterlogging) या मृदा पपड़ी में निराई-गुड़ाई से पीलापन दूर होना: भारी वर्षा के बाद जब खेत में पानी भर जाता है, तो जड़ों को ऑक्सीजन (O₂) नहीं मिलती जिससे श्वसन रुकने पर ATP नहीं बनता और सक्रिय अवशोषण (Active Absorption) बंद हो जाता है, फलस्वरूप नाइट्रोजन रहने पर भी फसल पीली पड़ जाती है। जल निकास करने और खुरपी/कल्टीवेटर से गुड़ाई कर वायु संचार बढ़ाते ही सक्रिय अवशोषण पुनः चालू हो जाता है और फसल हरी हो जाती है।

📐 9. प्रमुख परिभाषाएँ एवं अवशोषण के गणितीय सूत्र (Definitions and Formulas)

9.1 प्रमुख शब्दावली (Key Terminology)

  • संहति प्रवाह (Mass Flow): वाष्पोत्सर्जन खिंचाव के कारण बहते हुए मृदा जल के साथ घुले हुए पोषक आयनों का जड़ की सतह तक पहुँचना।
  • विसरण (Diffusion): सांद्रता प्रवणता के कारण उच्च सांद्रता क्षेत्र से निम्न सांद्रता क्षेत्र (जड़ सतह) की ओर आयनों का तापीय गमन।
  • बाह्य मुक्त अवकाश (Apparent Free Space — AFS / Apoplast): जड़ की कोशिका भित्ति और अंतर-कोशिकीय रिक्त स्थानों का वह भाग (जड़ आयतन का लगभग 10%) जहाँ आयन बिना किसी झिल्ली अवरोध के निष्क्रिय विसरण से आ-जा सकते हैं।
  • आयन विरोध (Ion Antagonism): जब मृदा घोल में किसी एक पोषक आयन की अधिकता दूसरे पोषक आयन के अवशोषण को दबा देती है या कम कर देती है (जैसे—अधिक K⁺ से Mg²⁺ व Ca²⁺ का अवशोषण घटना; अधिक P से Zn व Fe का अवशोषण घटना; अधिक Fe से Mn का अवशोषण घटना)।
  • आयन सहक्रिया (Ion Synergism): जब एक पोषक तत्व की उपस्थिति दूसरे तत्व के अवशोषण को बढ़ाती है (जैसे—नाइट्रोजन से फॉस्फोरस और मैग्नीशियम का अवशोषण बढ़ना; मॉलिब्डेनम से नाइट्रोजन उपयोग बढ़ना)।

9.2 पोषक तत्व अवशोषण एवं विसरण के सूत्र व हल किए गए संख्यात्मक प्रश्न (Formulas & Worked Numericals)

1. फसल द्वारा कुल पोषक तत्व अवशोषण / उद्ग्रहण (Total Nutrient Uptake in kg/ha) का सूत्र

सस्य विज्ञान के प्रक्षेत्र प्रयोगों में किसी फसल द्वारा प्रति हेक्टेयर मृदा से कुल कितने किलोग्राम नाइट्रोजन, फॉस्फोरस या पोटैशियम का अवशोषण (Uptake) किया गया, इसकी गणना निम्नलिखित सूत्र से की जाती है:

पोषक तत्व अवशोषण (Nutrient Uptake, kg/ha) = [ पोषक सांद्रता (%) × शुष्क पदार्थ या दाना/भूसा उपज (kg/ha) ] ÷ 100
कुल फसल अवशोषण (Total Crop Uptake) = दाने द्वारा अवशोषण (Uptake in Grain) + भूसे/डंठल द्वारा अवशोषण (Uptake in Straw)

हल किया गया संख्यात्मक उदाहरण (Worked Numerical Example):
गेहूँ की एक फसल से प्रति हेक्टेयर 5,000 kg (50 क्विंटल) दाना और 6,000 kg (60 क्विंटल) सूखा भूसा प्राप्त हुआ। प्रयोगशाला विश्लेषण करने पर गेहूँ के दाने में नाइट्रोजन की सांद्रता 2.0% और भूसे में नाइट्रोजन की सांद्रता 0.5% पाई गई। फसल द्वारा प्रति हेक्टेयर अवशोषित कुल नाइट्रोजन (Total N Uptake in kg/ha) की गणना कीजिए।

चरणबद्ध हल (Step-by-step Calculation):

  • (अ) दाने द्वारा नाइट्रोजन अवशोषण (N Uptake in Grain):
    = (2.0 × 5,000 kg) ÷ 100 = 10,000 ÷ 100 = 100 kg N / ha
  • (ब) भूसे द्वारा नाइट्रोजन अवशोषण (N Uptake in Straw):
    = (0.5 × 6,000 kg) ÷ 100 = 3,000 ÷ 100 = 30 kg N / ha
  • (स) फसल द्वारा कुल नाइट्रोजन अवशोषण (Total N Uptake):
    = 100 kg + 30 kg = 130 किलोग्राम नाइट्रोजन प्रति हेक्टेयर (130 kg N/ha)

सस्य व्याख्या: इस गणना से स्पष्ट है कि 50 क्विंटल गेहूँ पैदा करने वाली फसल मृदा से 130 kg N/ha निकाल लेती है, जिसमें से 77% (100 kg) हिस्सा दानों में संचित होता है।

2. सक्रिय अवशोषण पर तापमान गुणांक (Temperature Coefficient — Q₁₀)

तापमान गुणांक (Q10) = (T + 10°C तापमान पर अवशोषण की दर) ÷ (T°C तापमान पर अवशोषण की दर) ≈ 2.0 (10°C से 30°C के बीच)

वैज्ञानिक अंतर: निष्क्रिय अवशोषण (भौतिक विसरण) के लिए Q10 का मान मात्र 1.1 से 1.2 होता है, जबकि सक्रिय अवशोषण (जैव-रासायनिक एंजाइम व श्वसन आधारित) के लिए Q10 का मान 2.0 या अधिक होता है—अर्थात् 10°C से 20°C या 20°C से 30°C तक तापमान 10°C बढ़ने पर सक्रिय पोषक अवशोषण की दर दोगुनी हो जाती है (परंतु 35–40°C से ऊपर एंजाइम विकृत होने से दर गिर जाती है)।

⚡ 10. त्वरित पुनरावृत्ति (Quick Revision Cards)

🌊 मृदा से जड़ तक गति (Barber, 1962)
  • संहति प्रवाह (Mass Flow): N (NO₃⁻), Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄²⁻, B, Mo।
  • विसरण (Diffusion): P (95%), K (80%), Zn, Fe।
  • मूल अवरोधन (Root Interception): Ca²⁺, Mg²⁺ (1–3%)।
⚡ सक्रिय बनाम निष्क्रिय सिद्धांत
  • वाहक सिद्धांत (Carrier Concept — Active): Van den Honert (1937)।
  • साइटोक्रोम पंप (Salt Respiration — Active): Lundegardh & Burstrom (1933)।
  • संपर्क विनिमय (Contact Exchange — Passive): Jenny & Overstreet (1939)।
  • डोनन साम्य (Donnan Equilibrium — Passive): F.G. Donnan (1911)।
🧪 विशेष अवशोषित रूप (Top Exam Facts)
  • धनायन + ऋणायन दोनों रूपों में: नाइट्रोजन (NH₄⁺ एवं NO₃⁻)।
  • उदासीन अणु रूप में: बोरॉन (H₃BO₃ — बोरिक अम्ल)।
  • फॉस्फोरस का सर्वाधिक अवशोषित रूप: H₂PO₄⁻ (अम्लीय pH पर)।
  • लोहे व मैंगनीज का सक्रिय अवशोषित रूप: Fe²⁺ (फेरस) एवं Mn²⁺ (मैंगनस)।
🔗 संयुक्त बनाम असंयुक्त सारांश
  • असंयुक्त (Uncombined — 9 तत्व): K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ एवं Cl⁻।
  • संयुक्त (Combined — 8 तत्व): C (CO₂), H (H₂O), O, N (NO₃⁻/NH₄⁺), P (H₂PO₄⁻), S (SO₄²⁻), B (H₃BO₃), Mo (MoO₄²⁻)।

📝 11. संपूर्ण परीक्षा प्रश्न बैंक (Complete Examination Question Bank)

भाग A: बहुविकल्पीय प्रश्न (Multiple Choice Questions — 20 MCQs)

प्रत्येक प्रश्न के नीचे दिए गए बटन पर क्लिक करके सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें:

प्रश्न 1. वह कौन-सा आवश्यक पोषक तत्व है जिसे पौधे धनायन (Cation — NH₄⁺) और ऋणायन (Anion — NO₃⁻) दोनों विपरीत आवेश वाले रूपों में अवशोषित करते हैं?
  • (A) फॉस्फोरस (Phosphorus)
  • (B) पोटैशियम (Potassium)
  • (C) नाइट्रोजन (Nitrogen)
  • (D) सल्फर (Sulphur)
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (C) नाइट्रोजन (Nitrogen)
व्याख्या: नाइट्रोजन एकमात्र ऐसा तत्व है जिसे पौधे ऋणायन (नाइट्रेट — NO₃⁻) और धनायन (अमोनियम — NH₄⁺) दोनों संयुक्त आयनिक रूपों में ग्रहण करते हैं।
प्रश्न 2. जब पोषक आयनों का अवशोषण सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध (Against the concentration gradient) कोशिकीय श्वसन से प्राप्त उपापचयी ऊर्जा (ATP) खर्च करके होता है, तो उसे क्या कहते हैं?
  • (A) निष्क्रिय अवशोषण (Passive Absorption)
  • (B) सक्रिय अवशोषण (Active Absorption)
  • (C) सरल विसरण (Simple Diffusion)
  • (D) संपर्क विनिमय (Contact Exchange)
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) सक्रिय अवशोषण (Active Absorption)
व्याख्या: निम्न सांद्रता (मृदा घोल) से उच्च सांद्रता (कोशिका रस) की ओर प्रवणता के विरुद्ध ATP ऊर्जा और वाहक प्रोटीनों की सहायता से होने वाला अवशोषण सक्रिय अवशोषण कहलाता है।
प्रश्न 3. सक्रिय आयन अवशोषण की प्रसिद्ध 'वाहक संकल्पना' (Carrier Concept of Active Ion Uptake) वर्ष 1937 में किस वैज्ञानिक ने प्रतिपादित की थी?
  • (A) वान डेन होनर्ट (Van den Honert)
  • (B) जेनी एवं ओवरस्ट्रीट (Jenny & Overstreet)
  • (C) एफ. जी. डोनन (F. G. Donnan)
  • (D) एस. ए. बार्बर (S. A. Barber)
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (A) वान डेन होनर्ट (Van den Honert)
व्याख्या: वान डेन होनर्ट (1937) ने बताया कि प्लाज्मा झिल्ली में उपस्थित विशिष्ट वाहक प्रोटीन (Carriers) ATP से सक्रिय होकर आयनों को झिल्ली के पार ले जाते हैं।
प्रश्न 4. मृदा में अगतिशील होने के कारण फॉस्फोरस (P — 95%) और पोटैशियम (K — 80%) मुख्य रूप से किस भौतिक प्रक्रिया द्वारा मृदा से जड़ की सतह तक पहुँचते हैं?
  • (A) संहति प्रवाह (Mass Flow)
  • (B) विसरण (Diffusion)
  • (C) मूल अवरोधन (Root Interception)
  • (D) गुरुत्वीय प्रवाह
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) विसरण (Diffusion)
व्याख्या: फॉस्फोरस, पोटैशियम और जिंक मृदा घोल में बहुत कम सांद्रता में होते हैं, इसलिए ये जड़ के पास बने रिक्तीकरण क्षेत्र (Depletion zone) में सांद्रता प्रवणता के कारण विसरण (Diffusion) द्वारा ही पहुँचते हैं।
प्रश्न 5. नाइट्रेट नाइट्रोजन (NO₃⁻), कैल्शियम (Ca²⁺), मैग्नीशियम (Mg²⁺) और सल्फेट (SO₄²⁻) मुख्य रूप से किस प्रक्रिया द्वारा जड़ की सतह तक पहुँचते हैं?
  • (A) संहति प्रवाह / द्रव्यमान प्रवाह (Mass Flow)
  • (B) केवल मूल अवरोधन
  • (C) केवल गैसीय विसरण
  • (D) बिंदुस्राव (Guttation)
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (A) संहति प्रवाह / द्रव्यमान प्रवाह (Mass Flow)
व्याख्या: ये आयन मृदा घोल में अधिक सांद्रता में घुले रहते हैं और वाष्पोत्सर्जन खिंचाव के कारण बहती हुई जल धारा (Mass flow) के साथ जड़ों तक पहुँचते हैं।
प्रश्न 6. पौधों द्वारा फॉस्फोरस (P) का सर्वाधिक एवं सबसे तीव्र अवशोषण किस आयनिक रूप में किया जाता है (विशेषकर अम्लीय से उदासीन pH < 7.0 वाली मृदाओं में)?
  • (A) प्राथमिक ऑर्थोफॉस्फेट आयन (H₂PO₄⁻)
  • (B) द्वितीयक ऑर्थोफॉस्फेट आयन (HPO₄²⁻)
  • (C) तृतीयक फॉस्फेट आयन (PO₄³⁻)
  • (D) तत्व रूपी पीला फॉस्फोरस (P₄)
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (A) प्राथमिक ऑर्थोफॉस्फेट आयन (H₂PO₄⁻)
व्याख्या: पौधे एकल-संयोजी प्राथमिक ऑर्थोफॉस्फेट (H₂PO₄⁻) को द्वितीयक ऑर्थोफॉस्फेट (HPO₄²⁻) की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक तेजी से अवशोषित करते हैं।
प्रश्न 7. सामान्य मृदा pH (< 8.0) पर पौधे बोरॉन (Boron — B) को मुख्य रूप से किस रूप में अवशोषित करते हैं?
  • (A) धनायन B³⁺ के रूप में
  • (B) अ-आयनित उदासीन अणु 'बोरिक अम्ल' (H₃BO₃) के रूप में
  • (C) बोरोन गैस के रूप में
  • (D) धात्विक बोरोन के रूप में
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) अ-आयनित उदासीन अणु 'बोरिक अम्ल' (H₃BO₃) के रूप में
व्याख्या: बोरॉन एकमात्र ऐसा खनिज सूक्ष्म पोषक तत्व है जिसे पौधे आवेशित आयन के बजाय मुख्यतः अ-आयनित उदासीन अणु H₃BO₃ [या B(OH)₃] के रूप में ग्रहण करते हैं।
प्रश्न 8. निम्नलिखित में से कौन-से पोषक तत्व पौधों द्वारा 'असंयुक्त एकल-परमाणुक आयन रूप' (Uncombined Monoatomic Form) में अवशोषित किए जाते हैं?
  • (A) नाइट्रोजन, फॉस्फोरस एवं सल्फर (NO₃⁻, H₂PO₄⁻, SO₄²⁻)
  • (B) पोटैशियम, कैल्शियम, मैग्नीशियम, जिंक एवं क्लोरीन (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Cl⁻)
  • (C) बोरॉन एवं मॉलिब्डेनम (H₃BO₃, MoO₄²⁻)
  • (D) कार्बन एवं हाइड्रोजन (CO₂, H₂O)
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) पोटैशियम, कैल्शियम, मैग्नीशियम, जिंक एवं क्लोरीन (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Cl⁻)
व्याख्या: K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ और Cl⁻ बिना ऑक्सीजन या हाइड्रोजन से जुड़े स्वतंत्र असंयुक्त आयनों के रूप में अवशोषित होते हैं, जबकि N, P, S, B और Mo संयुक्त मूलकों (Combined forms) में अवशोषित होते हैं।
प्रश्न 9. पौधों द्वारा लोहे (Iron — Fe) और मैंगनीज (Manganese — Mn) का सर्वाधिक अवशोषण एवं उपापचयी उपयोग किस ऑक्सीकरण अवस्था (Valency state) में होता है?
  • (A) फेरिक (Fe³⁺) एवं मैंगनिक (Mn⁴⁺)
  • (B) द्विसंयोजी अपचयित रूप — फेरस (Fe²⁺) एवं मैंगनस (Mn²⁺)
  • (C) ऋणायन रूप में
  • (D) गैसीय रूप में
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) द्विसंयोजी अपचयित रूप — फेरस (Fe²⁺) एवं मैंगनस (Mn²⁺)
व्याख्या: जड़ की सतह पर फेरिक रिडक्टेज एंजाइम अघुलनशील Fe³⁺ को घुलनशील फेरस (Fe²⁺) में बदलता है जिसे पौधा आसानी से अवशोषित करता है।
प्रश्न 10. सक्रिय अवशोषण का 'साइटोक्रोम पंप सिद्धांत' (Cytochrome Pump Theory / Anion or Salt Respiration) वर्ष 1933 में किसने प्रतिपादित किया था?
  • (A) लुंडेगार्ध एवं बुरस्ट्रॉम (Lundegardh and Burstrom)
  • (B) बेनेट-क्लार्क (Bennet-Clark)
  • (C) आर्नन एवं स्टाउट
  • (D) क्रेमर एवं हिल्मो
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (A) लुंडेगार्ध एवं बुरस्ट्रॉम (Lundegardh and Burstrom)
व्याख्या: लुंडेगार्ध एवं बुरस्ट्रॉम (1933) ने बताया कि साइटोक्रोम तंत्र द्वारा इलेक्ट्रॉन बाहर जाने के बदले ऋणायनों का सक्रिय अवशोषण होता है।
प्रश्न 11. निष्क्रिय अवशोषण का 'संपर्क विनिमय सिद्धांत' (Contact Exchange Theory — जिसके अनुसार मृदा घोल में घुले बिना जड़ और क्ले कण के बीच सीधे आयनों का आदान-प्रदान होता है) किसने दिया था?
  • (A) जेनी एवं ओवरस्ट्रीट (Jenny and Overstreet, 1939)
  • (B) वान डेन होनर्ट (1937)
  • (C) वाटसन (1947)
  • (D) लिबिग (1840)
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (A) जेनी एवं ओवरस्ट्रीट (Jenny and Overstreet, 1939)
व्याख्या: जेनी एवं ओवरस्ट्रीट के अनुसार जब जड़ और क्ले कण के अधिशोषित आयनों के दोलन आयतन (Oscillation volumes) एक-दूसरे को अतिव्यापित करते हैं, तो H⁺ और धनायनों का सीधा विनिमय हो जाता है।
प्रश्न 12. निम्नलिखित में से कौन-सी फसलें नाइट्रोजन को नाइट्रेट (NO₃⁻) के बजाय प्राथमिकता से 'अमोनियम आयन' (NH₄⁺ — Ammoniacal form) के रूप में अवशोषित करती हैं?
  • (A) गेहूँ एवं मक्का
  • (B) धान (Rice), जूट, आलू एवं चाय
  • (C) सूरजमुखी एवं कुसुम
  • (D) चना एवं मटर
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) धान (Rice), जूट, आलू एवं चाय
व्याख्या: जलमग्न धान, जूट, अम्लीय मृदा की चाय और आलू की फसलें अमोनियाकल नाइट्रोजन (NH₄⁺) को सीधे और दक्षतापूर्वक ग्रहण करती हैं।
प्रश्न 13. गंधक (Sulphur — S) और मॉलिब्डेनम (Molybdenum — Mo) को पौधों की जड़ें मुख्यतः किन संयुक्त ऋणायन रूपों में अवशोषित करती हैं?
  • (A) S²⁻ एवं Mo²⁺
  • (B) सल्फेट (SO₄²⁻) एवं मॉलिब्डेट (MoO₄²⁻)
  • (C) H₂S एवं MoO₂
  • (D) केवल तत्व रूप में
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) सल्फेट (SO₄²⁻) एवं मॉलिब्डेट (MoO₄²⁻)
व्याख्या: सल्फर को SO₄²⁻ ऋणायन और मॉलिब्डेनम को MoO₄²⁻ ऋणायन के संयुक्त ऑक्सी-आयन रूप में अवशोषित किया जाता है।
प्रश्न 14. कोशिका के भीतर उपस्थित अ-विसरणशील स्थिर ऋणायनों (Non-diffusible fixed anions) को संतुलित करने के लिए बिना ऊर्जा खर्च किए बाह्य घोल से धनायनों के स्वतः प्रवेश का सिद्धांत क्या कहलाता है?
  • (A) डोनन साम्य सिद्धांत (Donnan Equilibrium Theory — 1911)
  • (B) लेसिथिन वाहक सिद्धांत
  • (C) साइटोक्रोम पंप सिद्धांत
  • (D) वाष्पोत्सर्जन खिंचाव सिद्धांत
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (A) डोनन साम्य सिद्धांत (Donnan Equilibrium Theory — 1911)
व्याख्या: एफ. जी. डोनन (1911) के अनुसार झिल्ली के भीतर स्थिर प्रोटीन ऋणायनों के वैद्युत आवेश को संतुलित करने हेतु धनायन निष्क्रिय रूप से अंदर जमा हो जाते हैं।
प्रश्न 15. जब मृदा में पोटैशियम (K⁺) उर्वरक की अत्यधिक मात्रा देने से पौधों में मैग्नीशियम (Mg²⁺) या कैल्शियम (Ca²⁺) का अवशोषण घट जाता है, तो इस पारस्परिक प्रभाव को क्या कहते हैं?
  • (A) आयन सहक्रिया (Ion Synergism)
  • (B) आयन विरोध / प्रतिद्वंद्विता (Ion Antagonism)
  • (C) विलासिता उपभोग
  • (D) नाइट्रीकरण
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) आयन विरोध / प्रतिद्वंद्विता (Ion Antagonism)
व्याख्या: समान आवेश वाले आयनों (जैसे K⁺ और Mg²⁺ अथवा P और Zn) के बीच वाहक स्थलों के लिए प्रतिस्पर्धा होने से एक की अधिकता दूसरे के अवशोषण को रोकती है, जिसे Antagonism कहते हैं।
प्रश्न 16. जड़ की अंतःत्वचा (Endodermis) की भित्तियों पर पाई जाने वाली कौन-सी सुबेरिन-युक्त अपारगम्य पट्टी आयनों को बाह्य अपोप्लास्ट पथ छोड़कर जीवित कोशिका झिल्ली (Symplast) से गुजरने के लिए बाध्य करती है?
  • (A) कैस्पेरियन पट्टी (Casparian Strip)
  • (B) प्रांकुर चोल (Coleoptile)
  • (C) स्कुटेलम (Scutellum)
  • (D) रंध्र छिद्र (Stomatal Pore)
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (A) कैस्पेरियन पट्टी (Casparian Strip)
व्याख्या: एंडोडर्मिस में स्थित कैस्पेरियन पट्टी जल और आयनों के अनियंत्रित अपोप्लास्ट प्रवाह को रोककर चयनात्मक सक्रिय अवशोषण (Symplastic check-post) सुनिश्चित करती है।
प्रश्न 17. कवक मूल सहजीवी 'वैसिकुलर-अरबस्कुलर माइकोराइजा' (VAM / AM Fungi) मुख्य रूप से किस अगतिशील पोषक तत्व के विसरण क्षेत्र और अवशोषण को कई गुना बढ़ा देता है?
  • (A) फॉस्फोरस (Phosphorus — P) एवं जिंक (Zn)
  • (B) क्लोरीन (Cl)
  • (C) सोडियम (Na)
  • (D) केवल ऑक्सीजन
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (A) फॉस्फोरस (Phosphorus — P) एवं जिंक (Zn)
व्याख्या: माइकोराइजा के कवक तंतु (Hyphae) जड़ के चारों ओर के रिक्तीकरण क्षेत्र (Depletion zone) से बाहर दूर तक फैलकर अगतिशील फॉस्फोरस और जिंक को सोखकर जड़ को देते हैं।
प्रश्न 18. पत्तियों पर यूरिया का पर्णीय छिड़काव (Foliar Spray) करने पर पौधा नाइट्रोजन को किस रूप में सीधे अवशोषित करता है?
  • (A) केवल N₂ गैस के रूप में
  • (B) एमाइड / अ-आयनित यूरिया अणु [CO(NH₂)₂] के संयुक्त कार्बनिक रूप में
  • (C) केवल नाइट्राइट (NO₂⁻) के रूप में
  • (D) पत्तियाँ यूरिया अवशोषित नहीं कर सकतीं
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) एमाइड / अ-आयनित यूरिया अणु [CO(NH₂)₂] के संयुक्त कार्बनिक रूप में
व्याख्या: यूरिया एक छोटा ध्रुवीय कार्बनिक अणु है जो पत्तियों की क्यूटिकल और रंध्रों से सीधे अवशोषित हो जाता है और पत्ती के भीतर यूरिएज (Ni-युक्त) एंजाइम द्वारा अमोनिया में बदल जाता है।
प्रश्न 19. यदि किसी फसल से 4,000 kg/ha शुष्क बायोमास प्राप्त होता है और उसमें पोटैशियम (K) की औसत सांद्रता 1.5% है, तो फसल द्वारा प्रति हेक्टेयर कितना पोटैशियम अवशोषित (K Uptake) किया गया है?
  • (A) 15 kg K/ha
  • (B) 30 kg K/ha
  • (C) 60 kg K/ha
  • (D) 150 kg K/ha
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (C) 60 kg K/ha
व्याख्या: K Uptake = (1.5 × 4,000) ÷ 100 = 6,000 ÷ 100 = 60 kg K/ha।
प्रश्न 20. किस मृदा pH पर फॉस्फोरस के दोनों अवशोषित रूप—प्राथमिक ऑर्थोफॉस्फेट (H₂PO₄⁻) और द्वितीयक ऑर्थोफॉस्फेट (HPO₄²⁻)—मृदा घोल में लगभग बराबर (50 : 50 अनुपात में) उपस्थित रहते हैं?
  • (A) pH 4.0 पर
  • (B) pH 7.2 पर
  • (C) pH 9.5 पर
  • (D) pH 2.0 पर
✔ सही उत्तर एवं वैज्ञानिक व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) pH 7.2 पर
व्याख्या: pH 7.2 पर H₂PO₄⁻ और HPO₄²⁻ की सांद्रता बराबर होती है; pH 7.2 से नीचे H₂PO₄⁻ की प्रधानता होती है और pH 7.2 से ऊपर HPO₄²⁻ की प्रधानता होती है।

भाग B: रिक्त स्थान भरें (Fill in the Blanks — 10 Questions)

  1. बार्बर (1962) के अनुसार मृदा से जड़ की सतह तक पोषक तत्वों की गति तीन विधियों—संहति प्रवाह, __________ और मूल अवरोधन द्वारा होती है।
  2. बिना उपापचयी ऊर्जा (ATP) खर्च किए सांद्रता प्रवणता के अनुकूल होने वाले अवशोषण को __________ अवशोषण कहते हैं।
  3. श्वसन ऊर्जा (ATP) के उपयोग से सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध होने वाले अवशोषण को __________ अवशोषण कहते हैं।
  4. सक्रिय अवशोषण की 'वाहक संकल्पना' (Carrier Concept) वर्ष 1937 में __________ द्वारा दी गई थी।
  5. निष्क्रिय अवशोषण मुख्यतः जड़ के __________ अवकाश (Outer Free Space / Apoplast) में होता है, जबकि सक्रिय अवशोषण __________ अवकाश (Inner Space / Symplast) में होता है।
  6. पोटैशियम (K⁺), कैल्शियम (Ca²⁺), मैग्नीशियम (Mg²⁺) और क्लोराइड (Cl⁻) पौधों द्वारा __________ (Uncombined) रूप में अवशोषित किए जाते हैं।
  7. नाइट्रोजन (NO₃⁻ व NH₄⁺), फॉस्फोरस (H₂PO₄⁻) और सल्फर (SO₄²⁻) पौधों द्वारा ऑक्सीजन/हाइड्रोजन के साथ __________ (Combined) रूप में अवशोषित किए जाते हैं।
  8. धान (Rice) की फसल नाइट्रोजन को मुख्यतः __________ (NH₄⁺) धनायन रूप में अवशोषित करती है।
  9. बोरॉन (B) को पौधे मुख्य रूप से अ-आयनित __________ (H₃BO₃) अणु के रूप में अवशोषित करते हैं।
  10. एकमात्र असंयुक्त एकल-परमाणुक ऋणायन के रूप में अवशोषित होने वाला पोषक तत्व __________ (Cl⁻) है।
✔ रिक्त स्थानों की उत्तर कुंजी देखें (Fill in the Blanks Answer Key)
1. विसरण (Diffusion) | 2. निष्क्रिय (Passive) | 3. सक्रिय (Active) | 4. वान डेन होनर्ट (Van den Honert) | 5. बाह्य मुक्त (Outer Free Space), आंतरिक (Inner Space / Symplast) | 6. असंयुक्त (Uncombined) | 7. संयुक्त (Combined) | 8. अमोनियम (Ammonium — NH₄⁺) | 9. बोरिक अम्ल (Boric acid — H₃BO₃) | 10. क्लोरीन / क्लोराइड (Chlorine — Cl⁻)।

भाग C: अति लघु उत्तरीय प्रश्न (Very Short Answer Questions — 10 Questions, 1–2 पंक्तियाँ)

प्रश्न 1. सक्रिय पोषक तत्व अवशोषण (Active Absorption) को परिभाषित कीजिए।

आदर्श उत्तर: जब पोषक आयनों का अवशोषण मृदा घोल से जड़ कोशिकाओं के भीतर सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध कोशिकीय श्वसन की उपापचयी ऊर्जा (ATP) और वाहक प्रोटीनों की सहायता से होता है, तो उसे सक्रिय अवशोषण कहते हैं।

प्रश्न 2. निष्क्रिय पोषक तत्व अवशोषण (Passive Absorption) किसे कहते हैं?

आदर्श उत्तर: बिना किसी उपापचयी ऊर्जा (ATP) के खर्च के उच्च सांद्रता से निम्न सांद्रता की ओर भौतिक बलों (विसरण, संपर्क विनिमय, डोनन साम्य) द्वारा होने वाले आयन प्रवेश को निष्क्रिय अवशोषण कहते हैं।

प्रश्न 3. संहति प्रवाह (Mass Flow) से आप क्या समझते हैं?

आदर्श उत्तर: वाष्पोत्सर्जन खिंचाव के कारण जड़ों की ओर बहती हुई मृदा जल की धारा के साथ घुले हुए पोषक आयनों (जैसे NO₃⁻, Ca²⁺, SO₄²⁻) का जड़ की सतह तक पहुँचना संहति प्रवाह कहलाता है।

प्रश्न 4. विसरण (Diffusion) द्वारा जड़ तक पहुँचने वाले तीन प्रमुख पोषक तत्वों के नाम लिखिए।

आदर्श उत्तर: फॉस्फोरस (P — 90–95%), पोटैशियम (K — 75–80%) एवं जस्ता (Zn)।

प्रश्न 5. नाइट्रोजन और फॉस्फोरस के पौधों द्वारा अवशोषित किए जाने वाले आयनिक रूप लिखिए।

आदर्श उत्तर: नाइट्रोजन: नाइट्रेट (NO₃⁻) एवं अमोनियम (NH₄⁺); फॉस्फोरस: प्राथमिक ऑर्थोफॉस्फेट (H₂PO₄⁻), द्वितीयक ऑर्थोफॉस्फेट (HPO₄²⁻) एवं PO₄³⁻।

प्रश्न 6. पोषक तत्वों के 'असंयुक्त रूप' (Uncombined Form) से क्या तात्पर्य है? चार उदाहरण दीजिए।

आदर्श उत्तर: जब कोई पोषक तत्व ऑक्सीजन या हाइड्रोजन से जुड़े बिना अपने स्वतंत्र एकल-परमाणुक आयन के रूप में अवशोषित होता है; जैसे—K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ एवं Cl⁻।

प्रश्न 7. पोषक तत्वों के 'संयुक्त रूप' (Combined Form) के चार उदाहरण दीजिए।

आदर्श उत्तर: नाइट्रेट (NO₃⁻), अमोनियम (NH₄⁺), डाइहाइड्रोजन फॉस्फेट (H₂PO₄⁻), सल्फेट (SO₄²⁻) एवं बोरिक अम्ल (H₃BO₃)।

प्रश्न 8. ऋणायन श्वसन या लवण श्वसन (Anion / Salt Respiration) क्या है?

आदर्श उत्तर: जब किसी पौधे की जड़ों को शुद्ध जल से हटाकर लवण घोल में रखा जाता है, तो ऋणायनों के सक्रिय अवशोषण के कारण उसकी श्वसन दर बढ़ जाती है, जिसे लुंडेगार्ध ने ऋणायन श्वसन कहा।

प्रश्न 9. बोरॉन और मॉलिब्डेनम के मुख्य अवशोषित रूप लिखिए।

आदर्श उत्तर: बोरॉन: बोरिक अम्ल (H₃BO₃) एवं बोरेट (H₂BO₃⁻); मॉलिब्डेनम: मॉलिब्डेट आयन (MoO₄²⁻)।

प्रश्न 10. जलाक्रांत (Waterlogged) खेत में पोषक तत्व रहने के बावजूद पौधे उन्हें अवशोषित क्यों नहीं कर पाते?

आदर्श उत्तर: क्योंकि पानी भरने से मृदा में ऑक्सीजन (O₂) समाप्त हो जाती है, जिससे जड़ों का वायवीय श्वसन रुक जाता है और ATP ऊर्जा न बनने से सक्रिय पोषक अवशोषण बंद हो जाता है।

भाग D: लघु उत्तरीय प्रश्न (Short Answer Questions — 8 Questions, 2–5 अंक)

लघु प्रश्न 1. मृदा से जड़ की सतह तक पोषक तत्वों के पहुँचने की तीनों विधियों (Mass Flow, Diffusion, Root Interception) को उदाहरण सहित समझाइए।
✔ आदर्श उत्तर देखें
बार्बर (1962) के अनुसार:
  1. संहति प्रवाह (Mass Flow): वाष्पोत्सर्जन के कारण जड़ों की ओर बहने वाले मृदा जल के साथ घुले हुए आयनों का परिवहन; इसके द्वारा NO₃⁻, Ca²⁺, Mg²⁺, SO₄²⁻ व B पहुँचते हैं।
  2. विसरण (Diffusion): जड़ द्वारा पोषक सोखने पर बने रिक्तीकरण क्षेत्र की ओर उच्च सांद्रता से निम्न सांद्रता की ओर आयनों का गमन; इसके द्वारा P (95%), K (80%) व Zn पहुँचते हैं।
  3. मूल अवरोधन (Root Interception): बढ़ती हुई जड़ का मृदा कोलाइड से सीधा संपर्क और H⁺ विनिमय; इसके द्वारा Ca²⁺ व Mg²⁺ का कुछ भाग मिलता है।
लघु प्रश्न 2. वान डेन होनर्ट (1937) की सक्रिय अवशोषण की 'वाहक संकल्पना' (Carrier Concept) को समझाइए।
✔ आदर्श उत्तर देखें
इस सिद्धांत के अनुसार कोशिका की प्लाज्मा झिल्ली स्वतंत्र आयनों के लिए अपारगम्य होती है। झिल्ली में उपस्थित विशिष्ट प्रोटीन अणु 'वाहक' (Carriers) कहलाते हैं। (1) झिल्ली की बाहरी सतह पर वाहक अणु ATP ऊर्जा से सक्रिय होकर पोषक आयन के साथ जुड़ता है और 'आयन-वाहक संकुल' (Ion-Carrier Complex) बनाता है; (2) यह संकुल झिल्ली को पार कर भीतरी सतह पर आता है; (3) वहाँ संकुल टूटकर आयन को कोशिका द्रव्य में छोड़ देता है और वाहक पुनः बाहरी सतह पर लौट आता है।
लघु प्रश्न 3. पौधों द्वारा अवशोषित पोषक तत्वों के 'संयुक्त रूप' (Combined Forms) और 'असंयुक्त रूप' (Uncombined Forms) में उदाहरण सहित अंतर स्पष्ट कीजिए।
✔ आदर्श उत्तर देखें
  • असंयुक्त रूप (Uncombined Forms): वे पोषक तत्व जिन्हें पौधे बिना किसी अन्य तत्व (O या H) से जुड़े स्वतंत्र एकल-परमाणुक आयन के रूप में अवशोषित करते हैं। उदाहरण: K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ एवं Cl⁻।
  • संयुक्त रूप (Combined Forms): वे पोषक तत्व जिन्हें पौधे ऑक्सीजन या हाइड्रोजन के साथ रासायनिक रूप से जुड़े बहु-परमाणुक आयन या अणु के रूप में अवशोषित करते हैं। उदाहरण: नाइट्रोजन (NO₃⁻ एवं NH₄⁺), फॉस्फोरस (H₂PO₄⁻ एवं HPO₄²⁻), सल्फर (SO₄²⁻), बोरॉन (H₃BO₃) और मॉलिब्डेनम (MoO₄²⁻)।
लघु प्रश्न 4. जेनी एवं ओवरस्ट्रीट (1939) के 'संपर्क विनिमय सिद्धांत' (Contact Exchange Theory) और 'कार्बोनिक अम्ल विनिमय सिद्धांत' का वर्णन कीजिए।
✔ आदर्श उत्तर देखें
  • संपर्क विनिमय सिद्धांत: जब जड़ की सतह और मृदा क्ले कण एक-दूसरे के अत्यंत निकट आते हैं, तो दोनों पर अधिशोषित आयनों के दोलन क्षेत्र (Oscillation volumes) मिल जाते हैं और बिना घोल में घुले जड़ का H⁺ आयन क्ले के K⁺ या Ca²⁺ से सीधे बदल जाता है।
  • कार्बोनिक अम्ल सिद्धांत: जड़ों के श्वसन से निकली CO₂ मृदा जल से क्रिया कर कार्बोनिक अम्ल (H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃⁻) बनाती है। यह H⁺ आयन क्ले कणों से धनायनों को विस्थापित कर मृदा घोल में लाता है जहाँ से जड़ उन्हें सोख लेती है।
लघु प्रश्न 5. मृदा pH का फॉस्फोरस (P) के अवशोषित आयनिक रूपों पर क्या प्रभाव पड़ता है?
✔ आदर्श उत्तर देखें
मृदा घोल में फॉस्फोरस के ऑर्थोफॉस्फेट रूप सीधे मृदा pH द्वारा नियंत्रित होते हैं: (1) हल्की अम्लीय मृदा (pH 5.5 से 6.5) में मुख्य रूप प्राथमिक ऑर्थोफॉस्फेट (H₂PO₄⁻) होता है जिसे पौधे सबसे तेजी से सोखते हैं; (2) pH 7.2 पर H₂PO₄⁻ और HPO₄²⁻ दोनों बराबर (50:50) होते हैं; (3) क्षारीय मृदा (pH 7.5 से 8.5) में द्वितीयक ऑर्थोफॉस्फेट (HPO₄²⁻) प्रधान होता है और अत्यधिक क्षारीय या अत्यधिक अम्लीय मृदा में फॉस्फोरस Ca या Fe/Al के साथ अघुलनशील हो जाता है।
लघु प्रश्न 6. डोनन साम्य सिद्धांत (Donnan Equilibrium Theory) क्या है?
✔ आदर्श उत्तर देखें
एफ. जी. डोनन (1911) के अनुसार जड़ कोशिका की प्लाज्मा झिल्ली के भीतर कुछ बड़े कार्बनिक/प्रोटीन ऋणायन (Fixed non-diffusible anions) होते हैं जो झिल्ली को पार कर बाहर नहीं जा सकते। इन आंतरिक स्थिर ऋणायनों के ऋणावेश को वैद्युत रूप से संतुलित करने के लिए बाह्य घोल से धनायन (जैसे K⁺, Ca²⁺) बिना किसी उपापचयी ऊर्जा (ATP) के खर्च के सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध भी कोशिका के भीतर जमा हो जाते हैं।
लघु प्रश्न 7. पादप जड़ों द्वारा पोषक तत्व अवशोषण को प्रभावित करने वाले पाँच बाह्य मृदा कारकों का उल्लेख कीजिए।
✔ आदर्श उत्तर देखें
(1) मृदा तापमान: 20°C से 30°C के बीच सक्रिय अवशोषण अधिकतम होता है; बहुत कम तापमान पर श्वसन धीमा होने से अवशोषण घट जाता है; (2) मृदा वायु (O₂): अच्छी वातित मृदा में ATP निर्माण अधिक होने से सक्रिय अवशोषण तेज होता है; (3) मृदा नमी: Mass flow और Diffusion दोनों के लिए पर्याप्त नमी आवश्यक है; (4) मृदा pH: 6.5 से 7.5 के बीच अधिकांश तत्व सर्वाधिक उपलब्ध रहते हैं; (5) आयन अंतःक्रिया: सहक्रिया (Synergism) व विरोध (Antagonism)।
लघु प्रश्न 8. पत्तियों द्वारा पोषक तत्व अवशोषण (Foliar Absorption) किस प्रकार होता है और यह कब सर्वाधिक उपयोगी होता है?
✔ आदर्श उत्तर देखें
जब पोषक तत्वों का तनु घोल पत्तियों पर छिड़का जाता है, तो आयन और अणु (जैसे यूरिया या सूक्ष्म तत्व) पत्ती की बाह्य क्यूटिकल की सूक्ष्म दरारों (Ectodesmata) और रंध्रों (Stomata) के माध्यम से पर्ण मध्योतक कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं। यह (1) सूक्ष्म पोषक तत्वों (Fe, Zn, Mn, B) की खड़ी फसल में कमी तुरंत दूर करने, (2) बारानी सूखे में जब जड़ें कार्य न कर पा रही हों, और (3) चूनेदार/क्षारीय मृदा में जहाँ Fe व Zn मिट्टी में स्थिर हो जाते हैं, वहाँ अत्यंत उपयोगी होता है।

भाग E: अंतर स्पष्ट कीजिए (Differentiate Between — 4 Comparison Questions)

अंतर प्रश्न 1. सक्रिय पोषक तत्व अवशोषण (Active Absorption) एवं निष्क्रिय पोषक तत्व अवशोषण (Passive Absorption) में अंतर स्पष्ट कीजिए।

उत्तर निर्देश: ऊपर अनुभाग 7 में दी गई सारणी 9.1 के सभी 6 बिंदुओं (ATP ऊर्जा, सांद्रता प्रवणता दिशा, अवशोषण स्थान, चयनात्मकता व उत्क्रमणीयता, ऑक्सीजन का प्रभाव एवं प्रमुख सिद्धांत) को लिखें।

अंतर प्रश्न 2. संहति प्रवाह (Mass Flow) एवं विसरण (Diffusion) में अंतर लिखिए।
आधार (Basis) संहति प्रवाह (Mass Flow) विसरण (Diffusion)
1. प्रेरक बल (Driving Force) पौधे के वाष्पोत्सर्जन खिंचाव (Transpiration pull) से उत्पन्न जल विभव प्रवणता। जड़ द्वारा अवशोषण से उत्पन्न पोषक तत्व की सांद्रता प्रवणता (Concentration gradient)।
2. गति का माध्यम पोषक आयन बहते हुए मृदा जल की धारा के साथ सामूहिक रूप से चलते हैं। आयन स्थिर जल फिल्म के भीतर उच्च सांद्रता से निम्न सांद्रता की ओर स्वतः चलते हैं।
3. परिवहन की दूरी अपेक्षाकृत लंबी दूरी (कई सेंटीमीटर) तक कार्य करता है। अत्यंत कम दूरी (मात्र 1 से 10 मिलीमीटर) तक कार्य करता है।
4. प्रमुख संबद्ध पोषक तत्व नाइट्रोजन (NO₃⁻), कैल्शियम (Ca²⁺), मैग्नीशियम (Mg²⁺), सल्फर (SO₄²⁻), बोरॉन (B)। फॉस्फोरस (H₂PO₄⁻ — 95%), पोटैशियम (K⁺ — 80%), जिंक (Zn²⁺), लोहा (Fe²⁺)।
अंतर प्रश्न 3. पोषक तत्वों के संयुक्त रूप (Combined Forms) एवं असंयुक्त रूप (Uncombined Forms) में अंतर स्पष्ट कीजिए।
आधार (Basis) संयुक्त रूप (Combined Forms) असंयुक्त रूप (Uncombined Forms)
1. रासायनिक संरचना पोषक तत्व ऑक्सीजन (O) या हाइड्रोजन (H) के साथ जुड़कर बहु-परमाणुक आयन या अणु बनाता है। पोषक तत्व किसी अन्य तत्व से जुड़े बिना स्वतंत्र एकल-परमाणुक आयन (Monoatomic ion) के रूप में रहता है।
2. आवेश की प्रकृति ये मुख्यतः ऑक्सी-ऋणायन (NO₃⁻, H₂PO₄⁻, SO₄²⁻, MoO₄²⁻), एक धनायन (NH₄⁺) या उदासीन अणु (H₃BO₃, CO₂, H₂O) होते हैं। क्लोराइड (Cl⁻) को छोड़कर शेष सभी 8 तत्व स्वतंत्र धातु धनायन (Cations) होते हैं।
3. सम्मिलित पोषक तत्व (8 बनाम 9) C, H, O, N, P, S, B एवं Mo (कुल 8 तत्व)। K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu, Ni एवं Cl (कुल 9 तत्व)।
4. प्रमुख उदाहरण NO₃⁻, NH₄⁺, H₂PO₄⁻, HPO₄²⁻, SO₄²⁻, H₃BO₃, MoO₄²⁻। K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Cl⁻।
अंतर प्रश्न 4. बाह्य मुक्त अवकाश (Outer Free Space / Apoplast) एवं आंतरिक अवकाश (Inner Space / Symplast) में अंतर लिखिए।
आधार (Basis) बाह्य मुक्त अवकाश (Outer Free Space / Apoplast) आंतरिक अवकाश (Inner Space / Symplast)
1. स्थान एवं सीमा कोशिका भित्ति और प्लाज्मा झिल्ली के बाहर के अंतर-कोशिकीय रिक्त स्थान। अर्ध-पारगम्य प्लाज्मा झिल्ली (Plasmalemma) के भीतर का जीवद्रव्य व रिक्तिका।
2. अवशोषण की प्रकृति यहाँ आयनों का प्रवेश पूर्णतः निष्क्रिय (Passive) और बिना ऊर्जा के होता है। यहाँ आयनों का प्रवेश मुख्यतः सक्रिय (Active — ATP एवं वाहक आधारित) होता है।
3. चयनात्मकता व उत्क्रमणीयता अ-चयनात्मक एवं उत्क्रमणीय (आयन आसानी से धोकर बाहर निकाले जा सकते हैं)। उच्च चयनात्मक एवं अनुत्क्रमणीय (आयन बाहर नहीं निकल सकते)।

भाग F: व्याख्यात्मक प्रश्न (Explain / Describe Questions — 5 Questions)

  1. व्याख्या प्रश्न 1: लुंडेगार्ध एवं बुरस्ट्रॉम (1933) के 'साइटोक्रोम पंप सिद्धांत' (Cytochrome Pump Theory) और ऋणायन श्वसन (Anion Respiration) की वैज्ञानिक व्याख्या कीजिए।
  2. व्याख्या प्रश्न 2: समझाइए कि फॉस्फोरस (P) और जिंक (Zn) उर्वरकों को खड़ी फसल में छिटकने के बजाय हमेशा बुवाई के समय बीज के नीचे जड़ क्षेत्र में (Band Placement) क्यों दिया जाता है?
  3. व्याख्या प्रश्न 3: नाइट्रोजन के दोनों अवशोषित रूपों (NO₃⁻ एवं NH₄⁺) की तुलना करते हुए बताइए कि किन फसलों और मृदा परिस्थितियों में कौन-सा रूप अधिक उपयुक्त होता है?
  4. व्याख्या प्रश्न 4: जड़ कोशिकाओं द्वारा सक्रिय पोषक तत्व अवशोषण को प्रभावित करने वाले आंतरिक एवं बाह्य कारकों (तापमान, O₂, pH, आयन विरोध व माइकोराइजा) का वर्णन कीजिए।
  5. व्याख्या प्रश्न 5: सरसों की एक फसल से 2,500 kg/ha बीज और 5,000 kg/ha डंठल (Stover) प्राप्त हुआ। यदि बीज में सल्फर (S) की सांद्रता 1.2% और डंठल में 0.2% हो, तो फसल द्वारा प्रति हेक्टेयर कुल अवशोषित सल्फर (Total S Uptake in kg/ha) की गणना कीजिए।

भाग G: दीर्घ उत्तरीय प्रश्न (Long Answer Questions — 5 Questions, 8–15 अंक)

दीर्घ प्रश्न 1. पौधों द्वारा पोषक तत्वों के अवशोषण की क्रियाविधि का वर्णन कीजिए। सक्रिय अवशोषण (Active Absorption) एवं निष्क्रिय अवशोषण (Passive Absorption) के प्रमुख वैज्ञानिक सिद्धांतों की नामांकित आरेख एवं तुलनात्मक सारणी सहित विस्तृत व्याख्या कीजिए।
✔ विस्तृत आदर्श उत्तर रूपरेखा (Model Answer Framework) देखें
उत्तर संरचना (10–15 अंक हेतु):
  1. प्रस्तावना (2 अंक): पोषक अवशोषण के दो चरण—मृदा से जड़ सतह तक गति (Mass flow, Diffusion, Root interception) और झिल्ली के पार प्रवेश; बाह्य अवकाश (Apoplast) व आंतरिक अवकाश (Symplast)।
  2. नामांकित वैज्ञानिक आरेख (2.5 अंक): आरेख 9.1 (A एवं B) का निर्माण करें।
  3. निष्क्रिय अवशोषण एवं इसके 4 सिद्धांत (3.5 अंक): परिभाषा + विसरण सिद्धांत, संपर्क विनिमय सिद्धांत (Jenny & Overstreet, 1939), कार्बोनिक अम्ल सिद्धांत एवं डोनन साम्य सिद्धांत (Donnan, 1911)।
  4. सक्रिय अवशोषण एवं इसके सिद्धांत (4 अंक): परिभाषा + वाहक संकल्पना (Carrier Concept — Van den Honert, 1937 के तीनों चरण), साइटोक्रोम पंप सिद्धांत (Lundegardh, 1933) व प्रोटॉन-ATPase पंप।
  5. तुलनात्मक सारणी (3 अंक): सारणी 9.1 के सभी 6 बिंदुओं द्वारा Active बनाम Passive अवशोषण की तुलना।
दीर्घ प्रश्न 2. पौधों द्वारा सभी 17 आवश्यक पादप पोषक तत्वों को किन-किन रासायनिक एवं आयनिक रूपों में अवशोषित किया जाता है? पोषक तत्वों के संयुक्त रूप (Combined Forms) और असंयुक्त रूप (Uncombined Forms) का विस्तृत वर्गीकरण सारणी सहित प्रस्तुत कीजिए।
✔ विस्तृत आदर्श उत्तर रूपरेखा देखें
उत्तर संरचना: (1) आयनिक अवशोषण का सिद्धांत; (2) असंयुक्त रूप (Uncombined monoatomic forms) की परिभाषा एवं इसमें आने वाले सभी 9 तत्वों (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺/Fe³⁺, Mn²⁺, Zn²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺ एवं Cl⁻) का विवरण; (3) संयुक्त रूप (Combined polyatomic/molecular forms) की परिभाषा एवं इसमें आने वाले 8 तत्वों (C, H, O, N के NO₃⁻/NH₄⁺/Urea रूप, P के H₂PO₄⁻/HPO₄²⁻/PO₄³⁻ रूप, S का SO₄²⁻ रूप, B का H₃BO₃ व बोरेट रूप तथा Mo का MoO₄²⁻ रूप) और कार्बनिक किलेट रूपों का विस्तृत विश्लेषण; (4) मास्टर सारणी 9.2।
दीर्घ प्रश्न 3. मृदा से जड़ की सतह तक पोषक तत्वों के पहुँचने की बार्बर (1962) की तीनों प्रक्रियाओं (संहति प्रवाह, विसरण एवं मूल अवरोधन) का वर्णन कीजिए तथा समझाइए कि यह ज्ञान उर्वरक प्रयोग की विधि और सिंचाई प्रबंधन में कैसे काम आता है?
✔ विस्तृत आदर्श उत्तर रूपरेखा देखें
उत्तर संरचना: (1) मृदा-जड़ इंटरफेस (Rhizosphere) की अवधारणा; (2) संहति प्रवाह (Mass flow), विसरण (Diffusion) और मूल अवरोधन (Root interception) की कार्यविधि, संबंधित पोषक तत्व एवं आरेख 9.1 (A); (3) संहति प्रवाह बनाम विसरण की तुलनात्मक तालिका; (4) प्रक्षेत्र अनुप्रयोग—P व Zn का बैंड प्लेसमेंट, N का विभाजित प्रयोग (Split application) और नमी तनाव में पर्णीय छिड़काव।
दीर्घ प्रश्न 4. मृदा के ठोस कणों से लेकर पौधे की पत्तियों और दानों तक पोषक तत्वों के अवशोषण एवं स्थानांतरण (Absorption and Translocation Pathway) के सभी चरणों का फ्लोचार्ट सहित वर्णन कीजिए तथा इसे प्रभावित करने वाले कारकों की विवेचना कीजिए।
✔ विस्तृत आदर्श उत्तर रूपरेखा देखें
उत्तर संरचना: (1) फ्लोचार्ट 9.1 का निर्माण; (2) चार क्रमिक चरण—मृदा ठोस से घोल में मुक्ति, घोल से जड़ सतह तक परिवहन, वल्कुट व कैस्पेरियन पट्टी (Endodermis) पार कर जाइलम में प्रवेश, और वाष्पोत्सर्जन धारा व फ्लोएम द्वारा प्ररोह/दानों में वितरण; (3) अवशोषण को प्रभावित करने वाले कारक (तापमान व Q₁₀ सूत्र, O₂/वायु संचार, मृदा नमी, pH, आयन विरोध व सहक्रिया तथा VAM माइकोराइजा)।
दीर्घ प्रश्न 5. निम्नलिखित पर वैज्ञानिक एवं सस्य-आधारित विस्तृत टिप्पणी लिखिए: (अ) आयन विरोध एवं सहक्रिया (Ion Antagonism & Synergism), (ब) पर्णीय पोषण अवशोषण (Foliar Nutrition), (स) किलेटेड पोषक तत्व (Chelated Nutrients), और (द) फसल पोषक उद्ग्रहण (Crop Nutrient Uptake) की गणना।
✔ विस्तृत आदर्श उत्तर रूपरेखा देखें
उत्तर संरचना: प्रत्येक उप-शीर्षक का उदाहरण सहित वर्णन करें: (अ) Mulder's chart के अनुसार K–Mg, P–Zn, Fe–Mn विरोध व N–P सहक्रिया; (ब) क्यूटिकल (Ectodesmata) व रंध्रों द्वारा पर्णीय अवशोषण की क्रियाविधि; (स) EDTA/EDDHA किलेट द्वारा क्षारीय मृदा में Fe व Zn को अवक्षेपण से बचाना; और (द) अनुभाग 9.2 के सूत्र व संख्यात्मक उदाहरण द्वारा कुल पोषक उद्ग्रहण (kg/ha) की गणना।

भाग H: विगत वर्षों के प्रश्न-पैटर्न पर आधारित अभ्यास प्रश्न (PYQ-Pattern Practice Questions)

पारदर्शिता सूचना (Academic Transparency Notice): प्रदायित SKNAU पाठ्यक्रम के साथ किसी विशिष्ट वर्ष का सत्यापित विश्वविद्यालय प्रश्नपत्र संलग्न नहीं किया गया है। अतः शैक्षणिक सत्यनिष्ठा नियमों (Section 12H एवं 26) के तहत कोई भी काल्पनिक वर्ष या विश्वविद्यालय टैग जोड़े बिना, यहाँ AGRON-111 के Lecture 09 से सेमेस्टर एवं प्रतियोगी परीक्षाओं में नियमित रूप से पूछे जाने वाले मानक पैटर्न के प्रश्न (PYQ-Pattern Practice Questions) दिए गए हैं:
  1. [लघु सारणी / 3–4 अंक पैटर्न]: निम्नलिखित पोषक तत्वों के पौधों द्वारा अवशोषित किए जाने वाले आयनिक रूप लिखिए: नाइट्रोजन, फॉस्फोरस, पोटैशियम, सल्फर, लोहा, जिंक, बोरॉन एवं मॉलिब्डेनम।
  2. [अंतर / 4 अंक पैटर्न]: पोषक तत्वों के सक्रिय अवशोषण (Active absorption) एवं निष्क्रिय अवशोषण (Passive absorption) में चार प्रमुख अंतर स्पष्ट कीजिए।
  3. [संक्षिप्त टिप्पणी / 4 अंक पैटर्न]: निम्नलिखित पर संक्षिप्त टिप्पणी लिखिए: (अ) वाहक संकल्पना (Carrier Concept), (ब) संहति प्रवाह बनाम विसरण (Mass flow vs. Diffusion), (स) संयुक्त एवं असंयुक्त पोषक रूप (Combined and uncombined forms of nutrients)।
  4. [निबंधात्मक / 10–12 अंक पैटर्न]: पौधों में पोषक तत्वों के सक्रिय एवं निष्क्रिय अवशोषण के विभिन्न सिद्धांतों का सचित्र वर्णन कीजिए तथा सभी आवश्यक पोषक तत्वों के अवशोषित रूपों की तालिका बनाइए।

🔑 12. समेकित उत्तर कुंजी (Consolidated Quick Answer Key)

सारणी 9.3: बहुविकल्पीय प्रश्नों (MCQs 1–20) की त्वरित उत्तर तालिका
प्रश्न सं. उत्तर प्रश्न सं. उत्तर प्रश्न सं. उत्तर प्रश्न सं. उत्तर
Q.01 (C) Nitrogen (NH₄⁺ & NO₃⁻) Q.06 (A) H₂PO₄⁻ Q.11 (A) Jenny & Overstreet Q.16 (A) Casparian Strip
Q.02 (B) Active Absorption Q.07 (B) Boric acid (H₃BO₃) Q.12 (B) Rice, Jute, Potato, Tea Q.17 (A) Phosphorus & Zinc
Q.03 (A) Van den Honert (1937) Q.08 (B) K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Zn²⁺, Cl⁻ Q.13 (B) SO₄²⁻ & MoO₄²⁻ Q.18 (B) Amide / Urea molecule
Q.04 (B) Diffusion (विसरण) Q.09 (B) Ferrous (Fe²⁺) & Mn²⁺ Q.14 (A) Donnan Equilibrium Q.19 (C) 60 kg K/ha
Q.05 (A) Mass Flow (संहति प्रवाह) Q.10 (A) Lundegardh (1933) Q.15 (B) Ion Antagonism Q.20 (B) pH 7.2
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