🎯 1. अध्ययन के उद्देश्य (Learning Objectives)

इस अंतिम व्याख्यान (2 क्रेडिट घंटे) के गहन अध्ययन के पश्चात विद्यार्थी निम्नलिखित विषयों में पूर्ण दक्षता प्राप्त करेंगे:

🌱 2. प्रस्तावना (Introduction)

सस्य विज्ञान (Agronomy) का अंतिम और सर्वोच्च लक्ष्य सौर ऊर्जा (Solar radiation), मृदा नमी, वायुमंडलीय CO₂ और खनिज पोषक तत्वों का दक्षतापूर्वक प्रबंधन करके फसलों से अधिकतम और टिकाऊ आर्थिक उपज (Economic Yield) प्राप्त करना है। एक नन्हे बीज के अंकुरण (Seed germination) से लेकर पत्तियों, तने व जड़ों के विस्तार, पुष्पन (Flowering), दाना भरने (Grain filling) और अंततः कार्यिकीय परिपक्वता (Physiological maturity) तक की संपूर्ण यात्रा दो समानांतर किंतु भिन्न जैविक प्रक्रियाओं द्वारा संचालित होती है—वृद्धि (Growth) और विकास (Development)।

सामान्य बोलचाल में ‘वृद्धि’ और ‘विकास’ को एक ही मान लिया जाता है, किंतु पादप शरीर क्रिया विज्ञान (Crop Physiology) और सस्य विज्ञान में दोनों के अर्थ स्पष्ट रूप से अलग हैं। वृद्धि (Growth) पौधे के आकार, आयतन, क्षेत्रफल या शुष्क भार (Dry matter accumulation) में होने वाली एक अपरिवर्तनीय मात्रात्मक वृद्धि (Irreversible quantitative increase) है; जबकि विकास (Development) पौधे के जीवन चक्र में क्रमिक रूप से आने वाले गुणात्मक एवं प्रावस्थागत परिवर्तनों (Qualitative and phasic progression)—जैसे वानस्पतिक अवस्था से प्रजनन अवस्था में प्रवेश—का योग है। एक सफल सस्य वैज्ञानिक को यह जानना आवश्यक है कि कब और किस कारक (तापमान, प्रकाश अवधि, सिंचाई, नाइट्रोजन या पादप घनत्व) में बदलाव करके फसल की वानस्पतिक वृद्धि (Source) और आर्थिक उपज (Sink) के बीच आदर्श संतुलन स्थापित किया जा सकता है।

📘 3. विस्तृत अध्ययन सामग्री (Complete Study Material)

3.1 फसलों की वृद्धि एवं विकास: परिभाषा एवं अर्थ (Definition and Meaning of Crop Growth and Development)

कोशिकीय स्तर पर वृद्धि की तीन क्रमिक अवस्थाएँ (Three Cellular Phases of Growth):

1. कोशिका विभाजन प्रावस्था (Phase of Cell Division / Meristematic Phase): जड़ और प्ररोह के शीर्षस्थ विभज्योतक (Apical meristems) में समसूत्री विभाजन (Mitosis) द्वारा नई कोशिकाओं की संख्या में वृद्धि होती है। ये कोशिकाएँ पतली भित्ति वाली और सघन जीवद्रव्य युक्त होती हैं।
2. कोशिका दीर्घन या विस्तार प्रावस्था (Phase of Cell Elongation / Enlargement): ऑक्सिन (Auxin) और जिबरेलिन (Gibberellin) हॉर्मोनों तथा परासरणीय जल अवशोषण द्वारा उत्पन्न स्फीति दाब (Turgor pressure) से कोशिकाओं में बड़ी रिक्तिका (Central vacuole) बनती है और कोशिका का आकार व लंबाई कई गुना बढ़ जाती है। (बिना स्फीति दाब के कोशिका दीर्घन असंभव है)।
3. कोशिका विभेदन एवं परिपक्वन प्रावस्था (Phase of Cell Differentiation & Maturation): दीर्घीकृत कोशिकाएँ अपनी अंतिम मोटाई (द्वितीयक भित्ति में लिग्निन/सेलुलोज जमाव) प्राप्त कर विशिष्ट कार्यों (जैसे जाइलम, फ्लोएम, पर्ण मध्योतक, मूल रोम) के लिए स्थायी ऊतकों में रूपांतरित हो जाती हैं।

3.2 सिग्मॉइड वृद्धि वक्र एवं वृद्धि का महान काल (Sigmoid Growth Curve & Grand Period of Growth)

जर्मन पादप कार्यिकी वैज्ञानिक जूलियस वॉन सैक्स (Julius von Sachs, 1873) ने पाया कि किसी भी पौधे या उसके अंग की वृद्धि दर प्रारंभ से अंत तक एक समान नहीं रहती। प्रारंभ में वृद्धि धीमी होती है, फिर अत्यंत तीव्र होती है, तत्पश्चात धीमी पड़ती है और अंत में रुक जाती है। कुल समय को जिसमें यह संपूर्ण अनुक्रम पूरा होता है, ‘वृद्धि का महान काल’ (Grand Period of Growth) कहते हैं। यदि समय (X-अक्ष पर Days After Sowing) के विरुद्ध पौधे के कुल शुष्क भार या ऊँचाई (Y-अक्ष पर) का ग्राफ खींचा जाए, तो अंग्रेजी के अक्षर ‘S’ के आकार का वक्र (S-shaped or Sigmoid Curve) प्राप्त होता है, जिसकी चार (4) स्पष्ट प्रावस्थाएँ होती हैं:

1. प्रारंभिक मंद प्रावस्था / लैग प्रावस्था (Lag Phase / Initial Slow Phase): यह बीज अंकुरण (Germination) से लेकर पौध निकलने (Seedling emergence) और प्रथम पत्तियों के बनने तक की अवस्था है। इस समय भ्रूण के संचित भोजन के श्वसन से ऊर्जा मिलती है और प्रकाश-संश्लेषी पर्ण क्षेत्रफल अत्यंत कम होने के कारण शुष्क भार में वृद्धि की दर बहुत धीमी (लगभग क्षैतिज) होती है।
2. तीव्र घातांकीय प्रावस्था / लॉग प्रावस्था (Log Phase / Exponential Phase / Grand Period Phase): जैसे ही पत्तियाँ पूर्ण रूप से खुल जाती हैं और जड़ तंत्र विकसित हो जाता है, प्रकाश-संश्लेषण की दर श्वसन से कई गुना अधिक हो जाती है। कल्ले फूटने (Tillering), शाखाएँ निकलने (Branching) और तना बढ़ने (Stem elongation) के दौरान पौधे का शुष्क भार ज्यामितीय या घातांकीय गति (Exponential rate) से बढ़ता है। सस्य विज्ञान में इस अवस्था पर जल या पोषक तत्वों (विशेषकर नाइट्रोजन) की कमी होने पर कुल जैविक उपज में सर्वाधिक गिरावट आती है।
3. ह्रासमान वृद्धि प्रावस्था / रेखीय से मंद प्रावस्था (Declining / Diminishing / Linear-to-Decelerating Phase): पुष्पन (Flowering/Anthesis) के बाद जब पौधे की नई पत्तियाँ बनना बंद हो जाती हैं, नीचे की पत्तियों पर छाया पड़ने लगती है (Mutual shading) और प्रकाश-संश्लेषित पदार्थ नए वानस्पतिक अंग बनाने के बजाय फूलों, फलियों और दानों (Sink) में स्थानांतरित होने लगते हैं, तब कुल पादप वृद्धि की दर धीरे-धीरे घटने लगती है।
4. स्थिर एवं जीर्णता प्रावस्था (Stationary / Steady Phase & Senescence Phase): जब दाने पूरी तरह भर जाते हैं, तो पौधा कार्यिकीय परिपक्वता (Physiological Maturity) पर पहुँच जाता है। इस बिंदु पर प्रकाश-संश्लेषण और श्वसन बराबर हो जाते हैं (Net growth = 0) और अधिकतम शुष्क भार प्राप्त हो जाता है। इसके बाद पत्तियों में क्लोरोफिल के विघटन, पत्तियों के झड़ने और श्वसन के कारण शुष्क भार में हल्की कमी आती है, जिसे जीर्णता (Senescence) कहते हैं।

3.3 खेत की फसलों की प्रमुख विकासात्मक अवस्थाएँ (Major Developmental Phases of Field Crops)

अनाज, दलहनी और तिलहनी फसलों के संपूर्ण जीवन चक्र को चार मुख्य विकासात्मक चरणों (Phenological stages) में बाँटा जाता है:

1. अंकुरण एवं पौध स्थापना अवस्था (Germination & Seedling Establishment Phase): बीज द्वारा जल शोषण (Imbibition), एंजाइम सक्रियण (α-amylase), मूलांकुर (Radicle → Seminal roots) व प्रांकुर (Plumule/Coleoptile) का बाहर आना। यह बीज की जीवनक्षमता, मृदा नमी, तापमान और बुवाई की गहराई से नियंत्रित होती है।
2. वानस्पतिक प्रावस्था (Vegetative Phase): इसमें जड़, तना, पत्तियाँ, कल्ले (Tillers in cereals) और शाखाएँ (Branches in pulses/oilseeds) विकसित होती हैं। यह प्रकाश-संश्लेषण के ‘स्रोत’ (Source capacity / LAI) का निर्माण करती है। कुछ फसलों में वानस्पतिक प्रावस्था को दो भागों में बाँटते हैं: (a) सक्रिय वानस्पतिक प्रावस्था (Active vegetative phase — कल्ले फूटने तक) और (b) पश्च वानस्पतिक या फोटो-संवेदी प्रावस्था (Lag vegetative phase — दीप्तिकाल और तापमान के प्रति संवेदनशील)।
3. प्रजनन प्रावस्था (Reproductive Phase): यह तने के शीर्षस्थ विभज्योतक के पुष्प कलिका या बाली आद्यक (Panicle/Earhead initiation) में बदलने से शुरू होती है और इसके अंतर्गत गांठ बनना (Jointing), गोभ अवस्था (Booting), बाली निकलना (Heading/Tasseling), पुष्पन एवं परागण (Anthesis/Silking) और निषेचन (Fertilization) शामिल हैं। यह पर्यावरणीय तनाव (सूखा, पाला या लू) के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील अवस्था है; यह तय करती है कि प्रति वर्ग मीटर दानों की संख्या (Sink size) कितनी होगी।
4. दाना भराव एवं परिपक्वन प्रावस्था (Ripening / Grain Filling & Maturity Phase): निषेचन से लेकर परिपक्वता तक की इस अवस्था में पत्तियों और तने से शर्करा व अमीनो अम्ल दानों में स्थानांतरित (Translocation of assimilates) होते हैं। इसकी उप-अवस्थाएँ हैं:
   • (a) दुग्धावस्था (Milky Stage): दाने को दबाने पर सफेद दूधिया तरल निकलता है (स्टार्च संचय प्रारंभ)।
   • (b) मुलायम व कठोर गूंथ अवस्था (Soft & Hard Dough Stage): दूधिया पदार्थ गाढ़े आटे जैसा हो जाता है।
   • (c) कार्यिकीय परिपक्वता (Physiological Maturity): वह अवस्था जब दाने में शुष्क पदार्थ का संचय (Dry weight accumulation) अपने उच्चतम स्तर पर पहुँचकर रुक जाता है और पौधे से दाने में जल व पोषक तत्वों का संवहन बंद हो जाता है। इस समय दानों में नमी 25% से 35% होती है। पहचान के चिह्न: मक्का और ज्वार के दाने के आधार (Placental region) पर ‘काली परत’ (Black Layer Formation) का बनना; गेहूँ व जौ में डंठल (Peduncle) का पीला पड़ना; तथा सोयाबीन व सरसों में फलियों का पीला/भूरा होना।
   • (d) कटाई परिपक्वता (Harvest Maturity): कार्यिकीय परिपक्वता के 7–10 दिन बाद जब दाने सूखकर सुरक्षित कटाई व गहाई योग्य नमी (अनाजों में 14–18%) पर आ जाते हैं।

3.4 निर्धारित बनाम अनिर्धारित वृद्धि प्रकृति (Determinate vs Indeterminate Growth Habit)

• निर्धारित वृद्धि (Determinate Growth Habit): जिन फसलों में पुष्पन (Flowering) प्रारंभ होते ही मुख्य तने का शीर्षस्थ विभज्योतक (Apical bud) पुष्पगुच्छ में बदल जाता है और वानस्पतिक वृद्धि पूर्णतः रुक जाती है। इनमें वानस्पतिक और प्रजनन प्रावस्थाएँ एक-दूसरे से स्पष्ट रूप से अलग होती हैं और फसल एक साथ पकती है (Synchronous maturity)। उदाहरण: गेहूँ, धान, मक्का, ज्वार, बाजरा, जौ, सूरजमुखी तथा मूँग/लोबिया की आधुनिक बौनी किस्में।
• अनिर्धारित वृद्धि (Indeterminate Growth Habit): जिन फसलों में पुष्पन शुरू होने के बाद भी मुख्य तने की वानस्पतिक वृद्धि, नई पत्तियाँ बनना, फूल आना और फलियाँ/टिंडे बनना लंबे समय तक साथ-साथ (Overlapping of vegetative and reproductive phases) चलता रहता है। इनमें नीचे की फलियाँ पहले पकती हैं और ऊपर फूल आते रहते हैं (Asynchronous maturity), इसलिए तुड़ाई कई बार (Multiple pickings) करनी पड़ती है। उदाहरण: कपास (Cotton), अरहर (Pigeonpea), चना (Chickpea), मटर, सोयाबीन की देशी किस्में, टमाटर (बेल वाली) और अरंडी (Castor)।

3.5 पादप वृद्धि के शास्त्रीय नियम (Classical Scientific Laws of Plant Growth)

सस्य विज्ञान की प्रतियोगी परीक्षाओं (ICAR-JRF, SRF, NET, Pre-PG) और विश्वविद्यालय परीक्षाओं में पादप वृद्धि के निम्नलिखित पाँच नियम अत्यंत महत्वपूर्ण हैं:

1. लीबिग का न्यूनतम का नियम (Liebig’s Law of the Minimum — Justus von Liebig, 1840):
   • कथन: “पौधे की वृद्धि और फसल की उपज उस आवश्यक पोषक तत्व या वृद्धि कारक द्वारा नियंत्रित होती है जो पौधे की आवश्यकता की तुलना में सबसे कम मात्रा (In minimum relative supply) में उपलब्ध होता है, भले ही अन्य सभी पोषक तत्व प्रचुर मात्रा में मौजूद हों।”
   • पीपे की पट्टियों का उदाहरण (Barrel Stave Analogy): जिस प्रकार टूटी हुई असमान लंबाई की लकड़ी की पट्टियों से बने पीपे (Barrel) में पानी केवल सबसे छोटी पट्टी (Shortest stave) की ऊँचाई तक ही भरा जा सकता है, उसी प्रकार सबसे कम मात्रा में उपलब्ध तत्व (Limiting nutrient) ही उपज की सीमा तय करता है।
2. ब्लैकमैन का सीमाकारी कारकों का नियम (Blackman’s Law of Limiting Factors / Law of Optima — F.F. Blackman, 1905):
   • कथन: “जब कोई कार्यिकीय प्रक्रिया (जैसे प्रकाश-संश्लेषण या पादप वृद्धि) अपनी गति के लिए एक से अधिक स्वतंत्र कारकों (जैसे प्रकाश की तीव्रता, CO₂ सांद्रता और तापमान) पर निर्भर करती है, तो उस प्रक्रिया की दर सबसे धीमे (Slowest / Limiting) कारक की गति द्वारा सीमित होती है।” यह नियम लीबिग के नियम का पादप कार्यिकी में विस्तार है।
3. मिशर्लिक का ह्रासमान प्रतिफल का नियम / कार्यिकीय संबंधों का नियम (Mitscherlich’s Law of Diminishing Returns / Law of Physiological Relations — E.A. Mitscherlich, 1909):
   • कथन: “जब पौधों को किसी अभावग्रस्त वृद्धि कारक (जैसे नाइट्रोजन उर्वरक) की क्रमिक इकाइयाँ दी जाती हैं, तो उपज में वृद्धि तो होती है, किंतु प्रत्येक अगली इकाई से होने वाली उपज वृद्धि पिछली इकाई की तुलना में कम होती जाती है। किसी भी बिंदु पर उपज में वृद्धि की दर (dy/dx), अधिकतम संभावित उपज (A) और वर्तमान उपज (y) के अंतर (A − y) के समानुपाती होती है।”
   • गणितीय समीकरण: dy / dx = (A − y) × c अथवा समाकलित रूप में: log(A − y) = log A − c·x (जहाँ A = अधिकतम संभावित उपज, y = कारक की x मात्रा पर प्राप्त वास्तविक उपज, और c = दक्षता गुणांक या आनुपातिकता स्थिरांक; मिशर्लिक के अनुसार c का मान N के लिए 0.122, P₂O₅ के लिए 0.60 और K₂O के लिए 0.40 होता है)।
   • बॉले इकाई (Baule Unit — B. Baule, 1918): किसी वृद्धि कारक या पोषक तत्व की वह मात्रा जो अधिकतम संभावित उपज (A) का ठीक 50% उत्पादन प्राप्त करने के लिए आवश्यक होती है, ‘1 बॉले इकाई’ (1 Baule unit) कहलाती है। (1 Baule = 50% उपज; 2 Baule = 75% उपज; 3 Baule = 87.5% उपज; 4 Baule = 93.75% उपज)।
4. विल्कॉक्स का व्युत्क्रम उपज-नाइट्रोजन नियम (Wilcox’s Inverse Yield-Nitrogen Law — O.W. Wilcox, 1929):
   • कथन: “विभिन्न फसलों की अधिकतम उपज देने की क्षमता (Yield potential) उनके शुष्क पदार्थ में उपस्थित प्रतिशत नाइट्रोजन की मात्रा के व्युत्क्रमानुपाती (Inversely proportional) होती है।” अर्थात् जिस फसल में नाइट्रोजन (प्रोटीन) का प्रतिशत कम होता है (जैसे गन्ना, मक्का, आलू), उसकी कुल शुष्क भार उपज क्षमता उन फसलों से अधिक होती है जिनमें नाइट्रोजन प्रतिशत अधिक होता है (जैसे दलहन — सोयाबीन, मूँग)। विल्कॉक्स के अनुसार एक सीजन में कोई भी पौधा अधिकतम 318 पौंड नाइट्रोजन प्रति एकड़ (356 kg N/ha) ही अवशोषित कर सकता है (Agrobiology concept)।
5. मेसी की क्रांतिक पोषक सांद्रता संकल्पना (Macy’s Concept of Critical Nutrient Concentration — Paul Macy, 1936):
   • मेसी ने पादप ऊतकों में पोषक तत्व की सांद्रता और उपज के संबंध को तीन क्षेत्रों में बाँटा: (a) न्यूनतम प्रतिशत (Minimum Percentage Zone): अत्यधिक कमी जहाँ तत्व देने पर सांद्रता नहीं बढ़ती पर उपज तेजी से बढ़ती है; (b) दरिद्रता समायोजन क्षेत्र (Poverty Adjustment Zone): जहाँ तत्व देने पर ऊतक में सांद्रता और उपज दोनों बढ़ते हैं; तथा (c) विलासिता उपभोग क्षेत्र (Luxury Consumption Zone): क्रांतिक सांद्रता (Critical concentration) से ऊपर का वह क्षेत्र जहाँ पौधा आवश्यकता से अधिक पोषक तत्व (विशेषकर पोटैशियम K) अवशोषित तो करता रहता है, परंतु उपज में कोई अतिरिक्त वृद्धि नहीं होती।

3.6 फसलों की वृद्धि एवं विकास को प्रभावित करने वाले कारक (Factors Affecting Growth and Development of Crops)

किसी भी फसल की वृद्धि, विकास और अंतिम उपज (Y) उसके आनुवंशिक गुणों (Genotype – G), पर्यावरण (Environment – E) और सस्य प्रबंधन (Management – M) की अंतःक्रिया का परिणाम होती है: Yield = f (G × E × M)। इन कारकों को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में बाँटा जाता है:

A. आंतरिक या आनुवंशिक कारक (Internal or Genetic / Hereditary Factors):

पौधे के जीन (Genes/DNA) उसकी अधिकतम उपज क्षमता निर्धारित करते हैं। अच्छे बीज और उन्नत किस्म (HYVs & Hybrids) के प्रमुख आंतरिक गुण निम्नलिखित हैं:

1. प्रकाश-संश्लेषण पथ एवं दक्षता (Photosynthetic Pathway — C₃, C₄ & CAM):
   • C₄ पौधे (मक्का, ज्वार, बाजरा, गन्ना, चौलाई): इनमें पत्तियों में ‘क्रैंज एनाटॉमी’ (Kranz anatomy) और PEP-carboxylase एंजाइम होता है। इनमें प्रकाशीय श्वसन (Photorespiration) नहीं होता, CO₂ क्षतिपूर्ति बिंदु बहुत कम (0–10 ppm) होता है और जल उपयोग दक्षता (WUE) तथा फसल वृद्धि दर (CGR) C₃ पौधों से दोगुनी होती है।
   • C₃ पौधे (गेहूँ, धान, जौ, जई, सभी दलहन, तिलहन, कपास): प्रथम स्थायी उत्पाद 3-PGA होता है (RuBisCO एंजाइम)। उच्च तापमान व तेज धूप में इनमें 25–40% कार्बन प्रकाशीय श्वसन (Photorespiration) में नष्ट हो जाता है।
   • CAM पौधे (अनानास/Pineapple, नागफनी, एगेव): रंध्र रात में खुलते हैं (Scotoactive stomata), जिससे मरुस्थलीय परिस्थितियों में सर्वोच्च जल उपयोग दक्षता मिलती है।
2. पादप स्थापत्य एवं पत्तियों का कोण (Canopy Architecture & Leaf Orientation / Ideotype — Donald, 1968): सीधी खड़ी पत्तियों वाले पौधे (Erectophile canopy — जैसे आधुनिक बौने गेहूँ, धान और संकर मक्का) में सूर्य का प्रकाश निचली पत्तियों तक पहुँचता है, जिससे उच्च LAI (5–6) पर भी आपसी छाया (Mutual shading) नहीं होती। इसके विपरीत क्षैतिज पत्तियों वाले पौधों (Planophile canopy — जैसे दलहन, कद्दूवर्गीय सब्जियाँ) में ऊपरी पत्तियाँ ही सारा प्रकाश रोक लेती हैं।
3. स्वांगीकृत पदार्थों का विभाजन एवं कटाई सूचकांक (Assimilate Partitioning & Harvest Index): हरित क्रांति (Green Revolution) में नोरिन-10 (Norin-10: Rht1, Rht2 जीन) के प्रयोग से गेहूँ और डी-जियो-वू-जेन (Dee-geo-woo-gen: sd1 जीन) से धान के तने को बौना किया गया, जिससे कुल जैविक उपज उतनी ही रहने पर भी भोजन तने के बजाय बालियों में गया और कटाई सूचकांक (HI) 0.30 से बढ़कर 0.45–0.50 हो गया।
4. पादप वृद्धि नियामक / फाइटोहॉर्मोन (Endogenous Phytohormones / Plant Growth Regulators):
   • 1. ऑक्सिन (Auxins — IAA, IBA, NAA, 2,4-D): शीर्षस्थ प्रभाविता (Apical dominance), कोशिका दीर्घन, कलमों में जड़ निकलना (Root initiation) और फलों को गिरने से रोकना। (अग्रदूत: ट्रिप्टोफैन अमीनो अम्ल + जिंक Zn)।
   • 2. जिबरेलिन (Gibberellins — GA₃): पर्वों का दीर्घन (Internode elongation / Bolting), आनुवंशिक बौनापन दूर करना, बीज अंकुरण के समय α-amylase एंजाइम का संश्लेषण, और अंगूर के दानों का आकार बढ़ाना। (अग्रदूत: मेवालोनिक अम्ल / कौरीन)।
   • 3. साइटोकाइनिन (Cytokinins — Zeatin, Kinetin, BAP): कोशिका विभाजन (Cytokinesis), पार्श्व कलिकाओं की वृद्धि (शीर्षस्थ प्रभाविता को तोड़ना), और पत्तियों में क्लोरोफिल व प्रोटीन के क्षय को रोककर जीर्णता में देरी करना (रिचमंड-लैंग प्रभाव / Richmond-Lang Effect)।
   • 4. एब्सिसिक अम्ल (Abscisic Acid — ABA / Stress Hormone): सूखे के समय रंध्रों को बंद कर वाष्पोत्सर्जन रोकना (Anti-transpirant), बीजों व कलिकाओं में प्रसुप्ति (Dormancy) प्रेरित करना, और पत्तियों का विलगन (Abscission)।
   • 5. एथिलीन (Ethylene — C₂H₄ / Gaseous Ripening Hormone): फलों को पकाना (Climacteric respiration), तने की मोटाई बढ़ाना (Triple response), और अनानास व आम में पुष्पन प्रेरित करना (Ethephon/Ethrel)। (अग्रदूत: मेथियोनीन अमीनो अम्ल)।

B. बाह्य या पर्यावरणीय कारक (External or Environmental Factors):

पौधे के बाह्य वातावरण के कारकों को पाँच उप-वर्गों में बाँटा जाता है: (1) जलवायु कारक, (2) मृदीय कारक, (3) जैविक कारक, (4) भौगोलिक कारक, और (5) सामाजिक-आर्थिक एवं सस्य प्रबंधन कारक।

1. जलवायु कारक (Climatic Factors):

• (i) सौर विकिरण (Solar Radiation): यह प्रकाश-संश्लेषण और वाष्पोत्सर्जन दोनों का ऊर्जा स्रोत है। सौर विकिरण के तीन पहलू फसल को प्रभावित करते हैं:
  • प्रकाश की गुणवत्ता / तरंगदैर्ध्य (Light Quality): केवल 400 से 700 नैनोमीटर (nm) के बीच का दृश्य स्पेक्ट्रम ही प्रकाश-संश्लेषण के लिए उपयोगी होता है, जिसे प्रकाश-संश्लेषणीय सक्रिय विकिरण (Photosynthetically Active Radiation — PAR) कहते हैं (विशेषकर लाल और नीला प्रकाश)।
  • प्रकाश की तीव्रता (Light Intensity): प्रकाश की वह न्यूनतम तीव्रता जिस पर प्रकाश-संश्लेषण द्वारा ग्रहण की गई CO₂ और श्वसन द्वारा छोड़ी गई CO₂ बराबर हो जाती है (Net photosynthesis = 0), ‘प्रकाश क्षतिपूर्ति बिंदु’ (Light Compensation Point) कहलाती है।
  • प्रकाश की अवधि / दीप्तिकालिता (Light Duration / Photoperiodism): दिन और रात की सापेक्ष लंबाई के प्रति पौधों की पुष्पन (Flowering) अनुक्रिया को दीप्तिकालिता कहते हैं, जिसकी खोज गार्नर और एलार्ड (Garner & Allard, 1920) ने तम्बाकू की ‘Maryland Mammoth’ किस्म और सोयाबीन में की थी। इसमें पत्तियों में उपस्थित फाइटोक्रोम (Phytochrome: P_r 660 nm ⇄ P_fr 730 nm) वर्णक और काल्पनिक हॉर्मोन ‘फ्लोरिजन’ (Florigen) कार्य करते हैं। इसके आधार पर फसलों के तीन वर्ग हैं:
    1. अल्प प्रदीप्तिकाली पौधे (Short-Day Plants — SDP / Long-Night Plants): जिन्हें फूल आने के लिए क्रांतिक अवधि (सामान्यतः 12 घंटे) से कम दिन की लंबाई और लंबी अखंड अंधेरी रात चाहिए। उदाहरण: खरीफ की अधिकांश फसलें—धान, ज्वार, बाजरा, मक्का, सोयाबीन, मूँग, उड़द, लोबिया, गन्ना, तम्बाकू (Maryland Mammoth) और सनई।
    2. दीर्घ प्रदीप्तिकाली पौधे (Long-Day Plants — LDP / Short-Night Plants): जिन्हें पुष्पन के लिए क्रांतिक अवधि (12–14 घंटे) से अधिक दिन की लंबाई चाहिए। उदाहरण: रबी की सभी प्रमुख फसलें—गेहूँ, जौ, जई, चना, मटर, मसूर, सरसों, अलसी, चुकंदर, प्याज, गाजर और पालक।
    3. दिवस निष्प्रभावी पौधे (Day-Neutral Plants — DNP / Photo-insensitive): जिनके पुष्पन पर दिन की लंबाई का कोई प्रभाव नहीं पड़ता। उदाहरण: कपास, सूरजमुखी, टमाटर, मिर्च, बैंगन, राजमा, कुट्टू (Buckwheat) और IR-8 जैसे आधुनिक बौने धान।
• (ii) तापमान (Temperature): तापमान पौधों की सभी जैव-रासायनिक और एंजाइम क्रियाओं की गति तय करता है (वान्ट हॉफ नियम: Q₁₀ = 2, अर्थात् 10°C से 30°C के बीच प्रत्येक 10°C तापमान बढ़ने पर जैव-रासायनिक क्रिया की दर दोगुनी हो जाती है)।
  • कार्डिनल तापमान (Cardinal Temperatures — Sachs, 1860): प्रत्येक फसल के लिए तीन मुख्य तापमान बिंदु होते हैं—न्यूनतम (Minimum), अनुकूलतम (Optimum) और अधिकतम (Maximum)।
    • शीत ऋतु (रबी) की फसलें (Cool-season crops — गेहूँ, जौ, चना, सरसों): न्यूनतम: 0–5°C | अनुकूलतम: 20–25°C | अधिकतम: 30–32°C।
    • ग्रीष्म/खरीफ ऋतु की फसलें (Warm-season crops — धान, मक्का, ज्वार, बाजरा, कपास): न्यूनतम: 10–15°C | अनुकूलतम: 30–35°C | अधिकतम: 40–45°C।
  • बसंतीकरण (Vernalization — Lysenko, 1928; Chouard, 1960): शीतकालीन अनाजों (जैसे शीतकालीन गेहूँ) और द्विवर्षीय फसलों (चुकंदर, गाजर, पत्तागोभी) के अंकुरित बीजों या पौध को 0°C से 5°C के निम्न तापमान उपचार द्वारा पुष्पन के लिए प्रेरित करना बसंतीकरण कहलाता है (हॉर्मोन: Vernalin / Gibberellin)।
  • तापीय घातें (Thermal Injuries): (a) द्रुतशीतन क्षति (Chilling injury): 0°C से ऊपर किंतु 10°C से कम तापमान पर उष्णकटिबंधीय फसलों (धान, कपास) की झिल्ली का जमना; (b) हिमीकरण क्षति (Freezing/Frost injury): 0°C से नीचे अंतराकोशिकीय जल में बर्फ के क्रिस्टल बनने से कोशिका का फटना (सरसों, चना, आलू और अरहर पाले के प्रति अत्यंत संवेदनशील हैं — बचाव हेतु 0.1% H₂SO₄ या 500 ppm थायोयूरिया का छिड़काव और हल्की सिंचाई करते हैं); (c) उष्णता घात (Heat injury): 45°C से ऊपर प्रोटीन विकृतीकरण और परागकणों की नपुंसकता (Pollen sterility)।
• (iii) वर्षा एवं मृदा नमी (Precipitation & Water): पादप के हरे ऊतकों का 80–90% भाग जल होता है। यह स्फीति दाब (Turgor pressure) बनाए रखता है जिससे रंध्र खुलते हैं और कोशिका दीर्घन होता है।
• (iv) सापेक्ष आद्रता (Relative Humidity – RH): फसलों की सामान्य वृद्धि के लिए 40% से 60% सापेक्ष आद्रता सर्वोत्तम होती है। बहुत कम आद्रता (<30%) पर वाष्पोत्सर्जन अत्यधिक बढ़ जाता है और बहुत अधिक आद्रता (>80%) पर कवक रोगों (झुलसा, रतुआ) और कीटों का प्रकोप बढ़ जाता है।
• (v) वायु गति एवं वायुमंडलीय गैसें (Wind Velocity & Gases): 4 से 6 किमी/घंटा की मंद पवन पत्तियों के आसपास CO₂ की आपूर्ति और परागण के लिए आदर्श है। तेज हवा से फसल गिर जाती है (Lodging)। वायुमंडल में CO₂ (0.03% या ~420 ppm) प्रकाश-संश्लेषण का कच्चा माल है; ग्रीनहाउस में CO₂ बढ़ाकर उपज बढ़ाना ‘CO₂ निषेचन प्रभाव’ (CO₂ Fertilization Effect) कहलाता है (जिसका लाभ C₃ फसलों को C₄ से अधिक मिलता है)।

2. मृदीय कारक (Edaphic / Soil Factors): मृदा के भौतिक, रासायनिक और जैविक गुण जैसे—मृदा नमी (Field capacity से Permanent wilting point के बीच का उपलब्ध जल), मृदा वायु (जड़ों के श्वसन और पोषक तत्व अवशोषण हेतु >10% O₂ और <1% CO₂ आवश्यक; जलभराव में O₂diffusion rate – ODR < 20 × 10⁻⁸ g cm⁻² min⁻¹ होने पर जड़ वृद्धि रुक जाती है), मृदा तापमान, मृदा खनिज व कार्बनिक पदार्थ (ह्यूमस), तथा मृदा अभिक्रिया (अधिकांश फसलों के लिए अनुकूलतम pH 6.5 से 7.5)।

3. जैविक कारक (Biotic Factors): इसमें लाभदायक जीव (राइजोबियम, एजोटोबैक्टर, माइकोराइजा/VAM, केंचुए और मधुमक्खी जैसे परागणकर्ता) तथा हानिकारक जीव (खरपतवार, कीट, रोगजनक कवक/जीवाणु/विषाणु और सूत्रकृमि) दोनों शामिल हैं।

4. भौगोलिक / स्थलाकृतिक कारक (Physiographic / Topographic Factors): समुद्र तल से ऊँचाई (Altitude — प्रति 1000 मीटर ऊँचाई बढ़ने पर तापमान लगभग 6.5°C घट जाता है जिसे Lapse rate कहते हैं), भूमि का ढाल (Slope) और ढाल की दिशा (Aspect/Exposure to sunlight)।

5. सामाजिक-आर्थिक एवं सस्य प्रबंधन कारक (Socio-economic & Anthropogenic Management Factors): किसान द्वारा किया जाने वाला भूपरिष्करण (Tillage), बुवाई का समय (Time of sowing), बीज दर व पौध ज्यामिति (Plant geometry), समय पर सिंचाई, समन्वित पोषक तत्व प्रबंधन (INM) और खरपतवार नियंत्रण।

🔬 4. वैज्ञानिक आरेख (Scientific Diagrams)

🧠 5. विजुअल माइंड मैप (Visual Mind Map)

📊 6. फ्लोचार्ट एवं वर्गीकरण (Flowcharts & Infographics)

📋 7. तुलनात्मक सारणियाँ (Comparison Tables)

सारणी 20.1: पादप वृद्धि (Plant Growth) और पादप विकास (Plant Development) में विस्तृत अंतर

सारणी 20.2: फसल वृद्धि विश्लेषण के प्रमुख सूचकांक (Crop Growth Analysis Indices), उनके प्रतिपादक, सूत्र एवं मानक इकाइयाँ

🌾 8. व्यावहारिक कृषि अनुप्रयोग (Practical Agricultural Applications — India & Rajasthan Context)

फसलों की वृद्धि और विकास के सिद्धांतों का राजस्थान (SKNAU, Jobner क्षेत्र) और भारतीय कृषि में प्रत्यक्ष उपयोग निम्नलिखित रूपों में किया जाता है:

1. गेहूँ में तापीय संवेदनशीलता और बुवाई समय प्रबंधन (Terminal Heat Stress Management in Wheat): गेहूँ एक दीर्घ प्रदीप्तिकाली (LDP) एवं शीत ऋतु की फसल है जिसके दाना भराव (Grain filling) के लिए अनुकूलतम तापमान 20–25°C है। राजस्थान में यदि गेहूँ की बुवाई 15–25 नवंबर के बाद (दिसंबर में) की जाती है, तो फरवरी-मार्च में अचानक तापमान बढ़ने (>32°C) से फसल की प्रजनन प्रावस्था छोटी हो जाती है (Forced maturity), जिससे दाने सिकुड़ जाते हैं और प्रति सप्ताह की देरी से 3 से 4 क्विंटल/हेक्टेयर उपज घट जाती है। ऐसे में देर से बुवाई हेतु ताप-सहिष्णु किस्मों (जैसे Raj-3765, Raj-4083, DBW-173) का चयन और दुग्धावस्था पर 0.2% KNO₃ या 500 ppm थायोयूरिया का पर्णीय छिड़काव कर पत्तियों की सक्रिय अवधि (LAD) बढ़ाई जाती है।
2. क्रांतिक विकास अवस्थाओं पर जीवनरक्षक सिंचाई (Irrigation at Critical Phenological Stages): जब सिंचाई जल सीमित हो, तो सस्य वैज्ञानिक सिग्मॉइड वक्र और प्रजनन विभेदन की सबसे संवेदनशील अवस्था पर सिंचाई देते हैं—जैसे गेहूँ में शिखर जड़ बनते समय (CRI — 21 DAS) और पुष्पन पर; चने व सरसों में शाखाएँ बनते समय (Branching) व फली बनते समय (Pod development); तथा बाजरा और मक्का में नर मंजरी निकलते समय (Tasseling/Silking एवं Earhead emergence)।
3. कपास और चने में शीर्षस्थ कलिका तुड़ाई / निपिंग (Nipping / Topping — Hormonal Manipulation): चने (Chickpea — बुवाई के 35–45 दिन बाद) और कपास में शीर्षस्थ कलिका (Apical bud) को तोड़ने (Nipping) या TIBA (50–75 ppm) / मेपिक्वाट क्लोराइड (Chamatkar) का छिड़काव करने से शीर्षस्थ ऑक्सिन (Auxin) की प्रभाविता समाप्त हो जाती है और साइटोकाइनिन सक्रिय होकर पार्श्व शाखाओं (Lateral reproductive branches) व फलियों/टिंडों की संख्या बढ़ा देता है।
4. कार्यिकीय परिपक्वता पर कटाई से बहु-फसली गहनता (Harvesting at Physiological Maturity): मक्का और ज्वार में दाने के आधार पर ‘काली परत’ (Black layer) बनते ही तथा मूँग में 80% फलियाँ काली पड़ते ही कटाई कर लेने से न केवल दानों के झड़ने (Shattering loss) से बचाव होता है, बल्कि अगली रबी फसल (सरसों या चना) की समय पर बुवाई के लिए खेत 8–10 दिन पहले खाली हो जाता है और संचित मृदा नमी सुरक्षित रहती है।

📐 9. महत्वपूर्ण वृद्धि विश्लेषण सूत्र एवं हल किए गए संख्यात्मक प्रश्न (Formulas & Worked Numericals)

⚡ 10. त्वरित पुनरावलोकन (Quick Revision — Last-Minute Bullet Points)

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

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

भाग B: रिक्त स्थान पूर्ति प्रश्न (10 Fill in the Blanks)

1. वृद्धि के महान काल (Grand Period of Growth) की संकल्पना वर्ष 1873 में जर्मन वैज्ञानिक __________ द्वारा दी गई थी।
2. आर्थिक उपज और कुल जैविक उपज के प्रतिशत अनुपात को __________ (Harvest Index) कहते हैं, जिसे __________ ने 1962 में प्रतिपादित किया।
3. ब्लैकमैन (1919) ने सापेक्ष वृद्धि दर (RGR) को पादप उत्पादन का __________ (Efficiency Index) कहा था।
4. दीप्तिकालिता में प्रकाश उद्दीपन को ग्रहण करने वाला पौधे का अंग __________ है, जिसमें __________ वर्णक पाया जाता है।
5. पत्ती के शुष्क भार और पत्ती के क्षेत्रफल के अनुपात (LW / A) को __________ (SLW) कहते हैं, जो पत्ती की मोटाई दर्शाता है।
6. बीज अंकुरण के समय भ्रूणपोष में स्टार्च के जल-अपघटन हेतु α-amylase एंजाइम का संश्लेषण __________ हॉर्मोन द्वारा प्रेरित होता है।
7. विल्कॉक्स (1929) के एग्रोबायोलॉजी नियम के अनुसार कोई भी फसल एक सीजन में अधिकतम __________ पौंड नाइट्रोजन प्रति एकड़ अवशोषित कर सकती है।
8. एकमात्र गैसीय पादप हॉर्मोन जो फलों को पकाने का कार्य करता है, __________ है।
9. वातावरण के बढ़े हुए CO₂ स्तर से C₄ पौधों की तुलना में __________ पथ वाले पौधों की उपज में अधिक वृद्धि होती है।
10. दलहनी फसलों (जैसे अरहर और मूँग) में फूल व फलियाँ झड़ने के कारण उनका कटाई सूचकांक (HI) अनाजों की तुलना में कम अर्थात् लगभग __________ प्रतिशत होता है।

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

भाग D: लघु उत्तरीय प्रश्न (8 Short Answer Questions — 3–5 Marks Each)

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

भाग F: संक्षिप्त टिप्पणी लिखें (5 Explain / Describe Questions)

1. विलासिता उपभोग (Luxury Consumption): मेसी (1936) के अनुसार जब मृदा में कोई पोषक तत्व (विशेषकर पोटैशियम K) क्रांतिक स्तर से अधिक मात्रा में उपलब्ध होता है, तो पौधा अपनी आर्थिक उपज में कोई वृद्धि किए बिना भी उस तत्व को अवशोषित करता रहता है।
2. क्रांतिक पर्ण क्षेत्रफल सूचकांक (Critical LAI) बनाम अनुकूलतम LAI (Optimum LAI): जिस LAI पर आपतित सौर विकिरण का 95% भाग पत्तियों द्वारा ग्रहण कर लिया जाता है और फसल वृद्धि दर (CGR) अधिकतम स्तर पर पहुँच जाती है।
3. फाइटोक्रोम (Phytochrome): पौधों की पत्तियों में पाया जाने वाला नीला-हरा क्रोमोप्रोटीन वर्णक जो लाल प्रकाश (Red light, 660 nm — P_r रूप) और सुदूर-लाल प्रकाश (Far-red light, 730 nm — P_fr सक्रिय रूप) को ग्रहण कर बीज अंकुरण और दीप्तिकालिता (पुष्पन) को नियंत्रित करता है।
4. CO₂ निषेचन प्रभाव (CO₂ Fertilization Effect): वायुमंडल या बंद ग्रीनहाउस में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता (300 ppm से बढ़ाकर 600–800 ppm) करने पर C₃ फसलों में प्रकाशीय श्वसन घटने और शुद्ध प्रकाश-संश्लेषण व जल उपयोग दक्षता बढ़ने की घटना।
5. पादप आइडियोटाइप (Crop Ideotype — Donald, 1968): एक ऐसा आदर्श मॉडल पादप प्ररूप (जैसे छोटा व मजबूत तना, सीधी खड़ी कम पत्तियाँ, बड़ी व सीधी बाली और उच्च HI) जो एक निश्चित वातावरण में न्यूनतम संसाधन प्रतिस्पर्धा करते हुए अधिकतम आर्थिक उपज देने की क्षमता रखता है।

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

भाग H: विश्वविद्यालय परीक्षा पैटर्न अभ्यास प्रश्न (University PYQ-Pattern Practice Questions)

1. [Define / 1 Mark Pattern]: Differentiate between Crop Growth and Crop Development in one sentence each. (फसल वृद्धि एवं फसल विकास में एक-एक वाक्य में अंतर स्पष्ट कीजिए।)
2. [Define / 1 Mark Pattern]: Define Leaf Area Index (LAI) and Harvest Index (HI) with their formulas. (पर्ण क्षेत्रफल सूचकांक एवं कटाई सूचकांक को सूत्र सहित परिभाषित कीजिए।)
3. [Short Note / 3 Marks Pattern]: Explain Liebig’s Law of Minimum and Mitscherlich’s Law of Diminishing Returns. (लीबिग के न्यूनतम के नियम एवं मिशर्लिक के ह्रासमान प्रतिफल नियम को समझाइए।)
4. [Short Note / 4 Marks Pattern]: Draw a well-labelled diagram of the Sigmoid Growth Curve and explain its four phases. (सिग्मॉइड वृद्धि वक्र का नामांकित चित्र बनाइए तथा इसकी चारों प्रावस्थाओं को समझाइए।)
5. [Long Essay / 10 Marks Pattern]: Define growth and development of crops. Discuss in detail the internal (genetic) and external (environmental) factors affecting crop growth and development. (फसलों की वृद्धि एवं विकास को परिभाषित कीजिए। फसल की वृद्धि और विकास को प्रभावित करने वाले आंतरिक एवं बाह्य कारकों का सविस्तार वर्णन कीजिए।)

🔑 12. समेकित उत्तर कुंजी (Consolidated MCQ Answer Key Table)

📚 13. प्रामाणिक संदर्भ एवं पाठ्यक्रम पूर्णता (Authoritative References & Course Completion)

• Reddy, T. Yellamanda & Reddi, G.H. Sankara (2019): Principles of Agronomy (5th Edition). Kalyani Publishers, New Delhi.
• Reddy, S.R. (2021): Principles of Agronomy (6th Edition). Kalyani Publishers, New Delhi.
• Gardner, F.P., Pearce, R.B. & Mitchell, R.L. (1985): Physiology of Crop Plants. Iowa State University Press, Ames.
• Balasubramaniyan, P. & Palaniappan, S.P. (2016): Principles and Practices of Agronomy. Agrobios (India), Jodhpur.
• Chidda Singh, Prem Singh & Rajbir Singh (2020): Modern Techniques of Raising Field Crops. Oxford & IBH Publishing Co., New Delhi.