नत्र (नायट्रोजन) – नत्र (नायट्रोजन-परमाणुभारांक १४.०१) – हें अधातुरूप मूलद्रव्य आहे. इ. स. १७७२ मध्यें डी. रुदरफोर्ड यानें हें प्रथम पृथक करून असें दर्शविलें कीं, हवेतील प्राण काढून टाकिला असतां एक वायु रहातो व त्याच्या अंगीं ज्वलनक्रिया किंवा श्वासोच्छास क्रिया यांनां मदत करण्याचें सामर्थ्य नसतें. वातावरणापैकीं सुमारें 78.09 % (आकारमानानें) नत्र आहे. संयोगीस्थितींत, सिंधुनत्रित, सोरा, अमोनियाचे क्षार व प्राणी आणि वनस्पति यांच्या पेशिजालांत व द्रवांत नत्र आढळतो. वातावरणांतील प्राण काढून टाकिला असतां नत्र मिळतो. ही गोष्ट कोंडलेल्या हवेंत स्फुर जाळल्यानें किंवा तापलेल्या तांब्याच्या किसावरून हवा घालविल्यानें करतां येते.
पिकाच्या वाढीसाठी अत्यंत महत्त्व नत्राला मिळाले आहे. या पृथ्वीची निर्मिती झाल्यानंतर सजीवांच्या भोजनाची व्यवस्था वनस्पतींकडे दिली गेली आणि वनस्पतींच्या वाढीसाठी अत्यंत आवश्यक आणि गरजेचे असलेले नत्र हे अन्नद्रव्य निसर्गाने वायूच्या रूपात मुबलक प्रमाणात उपलब्ध करुन दिले. ज्या वायूला आपण प्राणवायू म्हणतो तो ऑक्सिजन निसर्गात 20.95 टक्के आहे तर नत्र 78.09 टक्के आहे. यावरून नत्राची गरज निसर्गातील वनस्पती आणि प्राणी मात्रांना किती प्रमाणात आहे हे लक्षात येते. वनस्पतीमध्ये प्रथिने आणि पीकवाढीसाठी लागणारे द्रव्य तयार करण्याचे काम नत्र करते. त्यामुळे वनस्पतीची शरीरक्रिया चालते, वनस्पतीमध्ये ऊर्जा तयार होऊन तिचे वहन होते. म्हणूनच वनस्पतींची वाढ होते. नत्राचा वापर केला म्हणजे पिकाला हिरवा रंग येतो.
पिकासाठी पाण्यानंतर जर कोणते अन्नद्रव्य महत्वाचे असेल तर ते आहे नायट्रोजन. वनस्पतीस जी प्रकाश संश्लेषण क्रिया निसर्गाने बहाल केली आहे, त्या प्रकाश संश्लेषण क्रियेसाठी गरजेच्या असलेल्या हरितलवकाची निर्मिती होण्यासाठी नायट्रोजन गरजेचे आहे. सजिवांची वाढ होते, ते पुर्नउत्पादन करु शकतातम्हणुनच त्यांना सजिव म्हंटले जाते. वनस्पती यासजिव आहेत. या वाढीसाठी आणि पुर्नउत्पादनासाठी अँमिनो अँसिड ची तसेच त्यापासुन निर्माण होण्या-या प्रथिनांची (प्रोटिन्स) ची गरज भासते, हे अँमिनो अँसिडस आणि प्रथिने नायट्रोजन पासुनच तयार होतात. प्रथिनांच्या निर्मितीत महत्वाची भुमिका पार पाडणा-या आर.एन.ए. (रायबो न्युक्लिक अँसिड) च्या निर्मितीसाठी देखिल नायट्रोजन गरजेचे आहे. एका पिढी कडुन दुस-या पिढीकडे अनुवंशिक गुणधर्म जाणे, तसेच सजिवांच्या दैनंदिन कार्य क्रमाचा लेखाजोखा ज्या डी.एन.ए. (डी ऑक्सिरायबो न्युक्लिक अँसिड) मधे असतो त्याची निर्मिती देखिल नायट्रोजन मुळेच होते.
पिकाच्या भरघोस वाढीसाठी नायट्रोजन गरजेचे आहे. शिवाय जमिनीतील सुक्ष्मजीव देखिल नायट्रोजन चा वापर करित असतात. नत्र हे अन्नद्रव्य पिकांत वहनशिल असल्याने त्याची कमतरता ही पिकाच्या तळा कडील, किंवा जुन्या पानांवर दिसुन येते. पिक नायट्रोजन हे मास फ्लो पद्धतीने शोषुन घेते. पिकांस नायट्रेट (NO₃⁻) आणि अमोनियम (NH₄⁺) च्या स्वरुपात नत्र शोषुन घेता येते. मास फ्लो म्हणजे पाण्यात जेवढा नत्र विरघळलेला आहे तेवढा नत्र पाण्यासोबत पिक शोषुन घेते. यापैकि नायट्रेट च्या शोषणासाठी पिकांस उर्जेची गरज भासते. अमोनियम (NH₄⁺) चे आयन्स हे धनभार असलेले आयन्स असल्याने त्यांचे शोषण होत असतांना पिकाच्या मुळांव्दारा जमिनीत धनभार असलेले मुक्त हायड्रोजन (H⁺) आयन्स सोडले जातात ज्यामुळे बाहेरिल धनभार असलेले अमोनियम आयन पेशीत आल्यानंतर देखिल पेशीतील एकुण धनभार असलेल्या आयन्स ची संख्या एकसारखी कायम राहते. याचा परिणाम मुळांच्या परिसरातील सामु कमी होण्यात होतो. नायट्रेट आयन्स हे जमिनीतील हायड्रोजन आयन्स च्या सोबत मुळांमध्ये प्रवेश करतात. या क्रियेमध्ये हायड्रोजन आयन्स चा वापर हा नायट्रेट आयन्स मुळांमधे शिरण्यात मदत व्हावी म्हणुन केला जातो. यामुळे मुळांच्या परिसरातील सामु हा वाढतो. पिकाच्या वाढीच्या सुरवातीच्या काळात पिकांस अमोनियम जास्त उपयुक्त ठरते तर पिकाच्या वाढीच्या नंतरच्या काळात नायट्रेट जास्त प्रमाणात उपयुक्त ठरते. ज्या खतात अमोनिकल स्वरुपातील नत्र हा स्फुरद सोबत असतो (उदा. डि.ए.पी., एम.ए.पी.) त्या खतातुन स्फुरद चे शोषण जास्त ते, तसे नायट्रेट स्वरुपातील नत्र आणि स्फुरद सोबत असल्यास होत नाही.नत्र अन्नद्रव्याची कमतरता असल्यास इतर सर्वचअन्नद्रव्यांची कमतरता जाणवते, कारण हेच असु शकते कि पिकाची वाढ नत्र कमतरतेमुळे कमी होते.
जमिनीमध्ये नत्र (नायट्रोजन) कसा उपलब्ध होतो?
जमिनीमध्ये नत्र तीन प्रकारात उपलब्ध असतो. सेंद्रीय नत्र, अमोनिया आणि नायट्रेट या स्वरूपात जमिनीमध्ये पिकाला आवश्यक असलेला नत्र असतो. यापैकी 95 टक्के नत्र सेंद्रीय स्वरूपात उपलब्ध असतो. विशेषत: पीक आणि सजीवांच्या अवशेषांच्या स्वरूपात तसेच सूक्ष्म जीवाणूंच्या स्वरूपात सेंद्रीय नत्र उपलब्ध असतो. खनिज रूपातला नत्र हा असेंद्रीय स्वरूपात उपलब्ध असतो. हवेमध्ये 78 टक्के नत्र असतो तो जमिनीत पावसाळ्यामध्ये होणाऱ्या मेघगर्जना तसेच पावसाच्या पाण्यामध्ये मिसळून जमिनीमध्ये मिसळला जातो. *जमिनीमध्ये उपलब्ध असलेला सेंद्रीय तसेच असेंद्रीय नत्र पिकाला उपलब्ध करुन देण्याचे काम विविध प्रकारचे जीवाणू करत असतात. यापैकी सहजीवी पध्दतीने उपलबध असलेले जीवाणू म्हणजे रायझोबियम जिवाणू हे पिकांच्या मुळांवर गाठी बांधतात. जिवाणूंना जगण्यासाठी ते पिकाचा आधार घेतात आणि त्या बदल्यात ते पिकांना नत्र उपलब्ध करुन देतात. रायझोबियमचे अनेक प्रकार असून ते पिकाच्या प्रकारानुसार जमिनीत वाढून पिकांच्या मुळावर आपला उदरनिर्वाह करतात आणि त्या बदल्यात पिकांना नत्राचा पुरवठा करतात. असहजीवी पध्दतीचे जिवाणू म्हणजे ॲझोटोबॅक्टर तसेच असॅटोबॅक्टर या नावाने ओळखले जातात. हे जीवाणू जमिनीतील सेंद्रीय पदार्थावर आपला उदरनिर्वाह करतात. जमिनीमध्ये असलेले सेंद्रीय किंवा असेंद्रीय स्वरूपातील नत्र उपलब्ध करुन देण्याचे काम हे जिवाणू करतात*. पिकाला नत्र उपलब्ध करुन देण्याच्या क्रियेमध्ये अमोनिया आणि नायट्रेट तयार होत असतात. अमोनिया तयार झाल्यानंतर उपलब्धता आणि पिकाची गरज यांचा विचार केला तर जास्त स्वरूपातील अमोनिया जमिनीमध्ये साठविला जातो. परंतु नायट्रेट स्वरूपातील नत्र पिकाच्या गरजेपेक्षा जास्त असेल तर तो निसर्गामध्ये जातो किंवा पाण्यातुन तो मुळापासून खोलवर गेल्याने त्याचा पिकांना उपयोग होत नाही. आणि त्यामुळे वाया जातो. विशेषत: हलक्या स्वरूपाच्या जमिनीमध्ये नत्राचा अपव्यय जास्त होतो. ज्या जमिनीमध्ये पाण्याचा जास्त वापर होतो, जमिनी जास्त चिवट असतात, ज्या जमिनीमध्ये हवेचे प्रमाण कमी असते अशा जमिनीमध्ये नत्राची पिकाला आवश्यक असलेल्या स्वरूपात उपलब्धता होण्यात अडचणी येतात. त्याचमुळे अशा जमिनीमध्ये प्रमाणात रासायनिक खतांचा वापर करुनही पिकामध्ये नत्राची कमतरता आढळून येते. त्याचमुळे पिके पिवळी दिसून येतात. पिकाची वाढ कमी होऊन उत्पादनात घट येते. म्हणूनच नत्राची योग्य प्रमाणात उपलब्धता आणि वापर होण्यासाठी जमिनीमध्ये हवा, पाणी यांचे योग्य संतुलन आवश्यक आहे. तसेच जमिनीचा पोत चांगला ठेवण्यासाठी प्रयत्न करावे लागतात.
नत्राचे ( नायट्रोजन ) शोषण –
१) जमिनीमध्ये नत्र मुख्यतः सेंद्रिय आणि असेंद्रिय अशा दोन स्वरूपांत आढळते. सर्वांत मोठ्या प्रमाणातील नत्र सेंद्रिय स्वरूपात असून, फक्त दोन टक्के नत्र असेंद्रिय स्वरूपात असते.
२) सेंद्रिय स्वरूपातील नत्राचे हळूहळू असेंद्रिय स्वरूपात रूपांतर झाल्यानंतरच हे नत्र पिकांना उपलब्ध होते. कारण पिकांची मुळे अन्नद्रव्यांचे शोषण धनायन किंवा ऋणायन या स्वरूपातच करीत असतात. त्यामुळे निरनिराळ्या सेंद्रिय पदार्थांमधील नत्र (उदा. सेंद्रिय खते, हिरवळीची खते, पीक अवशेष इत्यादी) सेंद्रिय स्वरूपात असते. त्याचे रूपांतर असेंद्रिय स्वरूपात झाल्याशिवाय यातील नत्र पिकास उपयोगी पडत नाही.
३) जमिनीतील सूक्ष्म जिवाणूंद्वारा या सेंद्रिय स्वरूपातील नत्राचे रूपांतर पिकांसाठी पोषणासाठी आवश्यक असणाऱ्या नायट्रेटच्या स्वरूपात होत असते.
४) जमिनीतील सेंद्रिय पदार्थ, तसेच निरनिराळी सेंद्रिय खतांतील कर्ब-नत्र गुणोत्तर फार महत्त्वाचे असते. जेव्हा जास्त कर्ब-नत्र गुणोत्तर असणारे सेंद्रिय पदार्थ जमिनीत मिसळले जातात (उदा. तृणधान्य पिकांचे कुटार, अवशेष) तेव्हा यांचे कर्ब-नत्र गुणोत्तर ३० ः १ किंवा त्यापेक्षा जास्त असते. तेव्हा सूक्ष्म जिवाणू कार्यान्वित होऊन कर्बाची मुबलक उपलब्धता झाल्यामुळे त्यांची संख्या वाढते, सेंद्रिय पदार्थ लवकर कुजतात. परिणामी त्यांची नत्राची गरज वाढते. ही गरज ते जमिनीतील नत्रातून भागवितात, त्यामुळे नत्राचे प्रमाण कमी होते.
५) जेव्हा कमी कर्ब-नत्र गुणोत्तर असणारे पदार्थ वापरले जातात (उदा. द्विदल वनस्पती, तसेच हिरवळीच्या खत पिकांसारखे सेंद्रिय पदार्थ) यांचे कर्ब-नत्र गुणोत्तर ३० ः १ पेक्षा कमी आहे. हे घटक वापरले जातात तेव्हा कर्ब कमी असल्यामुळे जिवाणूंची संख्या एकदम वाढत नाही. त्यामुळे सेंद्रिय पदार्थांतील नत्राचे विघटन होते. परिणामी जमिनीत पिकांसाठी आवश्यक असणारी नत्राची उपलब्धता वाढते. अशा तऱ्हेने वापरण्यात येणाऱ्या सेंद्रिय पदार्थातील कर्ब-नत्र गुणोत्तर महत्त्वाचे असते.
६) जास्त कर्ब-नत्र गुणोत्तर असणारे सेंद्रिय पदार्थ उदा. उसाचे पाचट, गव्हांडा यांचा योग्य वापर होण्यासाठी अल्प प्रमाणात नत्रयुक्त खत वापरून कुजण्याच्या प्रक्रियेचा वेग वाढविणे गरजेचे असते.
नायट्रोजन (नत्र ) काही महत्वाचा बाबी.
- हिरवा रंग हरितद्रव्यामुळे येतो. ही हरितद्रव्ये जास्त प्रमाणात असतील तर पिकामध्ये अन्न तयार करण्याची प्रक्रिया जास्त होते. म्हणूनच नत्राचा वापर केल्यास पिकाचे उत्पादन वाढण्यास मदत होते.
- नत्राच्या वापरामुळे पिकाची लवकर वाढ होते. पिकांच्या पानांची लांबी, रुंदी वाढते. त्यामुळे पिकामध्ये जास्त प्रमाणात सूर्यप्रकाश घेऊन त्यापासून अन्न तयार करण्याची क्रिया वाढते.
- नत्राचा वापर केल्यामुळे पिकाची जास्त वाढ, उत्पादन आणि गुणवत्ता वाढविण्यास मदत होते. म्हणूनच सर्व अन्नद्रव्यांमध्ये नत्र या अन्नद्रव्याला पीक अन्नद्रव्याचा कणा म्हटले जाते.
- पिकामध्ये विविध प्रकारची अमिनो आम्ले पिकात असलेल्या प्रथिनांचा एक महत्त्वाचा भाग आहे. यामुळ वनस्पतींमधील पेशी तसेच पेशी भित्तीका तयार होण्यास मदत होते.
- नत्रामुळे पिकातील डीएनए हा अत्यंत महत्त्वाचा घटक तयार होत असल्यामुळे वनस्पतीचे गुणधर्म पुढच्या पिढीमध्ये जाण्यासाठी मदत होते. याचमुळे निसर्गातील प्रत्येक वनस्पती आणि त्यांचे गुणधर्म यांची विविधता टिकविण्यात नत्राचा अत्यंत महत्त्वाचा वाटा आहे.
- पिकामध्ये नत्राचे प्रमाण वाढल्यामुळे कर्बोदके तसेच प्रथिनांचे प्रमाण वाढण्यास मदत होते. नत्राचा जास्त वापर करुन पिकाला जास्त फांद्या, पाने येऊन पानांची लांबी, रूंदी वाढते. पिकाची जोमदार वाढ होते. त्यामुळे पिकातील जास्तीत जास्त सूर्यप्रकाश घेऊन अन्न तयार करण्याची क्रिया वाढते.
- नत्र युक्त खतांच्या जास्त प्रमाणातील वापरामुळे पिकामध्ये बोरॉन, कॉपर, आणि पोटॅशियम ची कमतरता जाणवते.
- तर नत्र युक्त खतांच्या वापराने पिकातील मॅग्नेशियम ची मागणी देखिल वाढते.
- मॉलिब्डेनियम च्या वापरातुन नत्राचा वापर देखिल सुधारतो.
- नायट्रेट आणि अमोनियम च्या वापरतुन देखिल फॉस्फोरस चे शोषण वाढते.
- ज्या जमिनीत अगर पाण्यात क्लोरिन चे प्रमाण जास्त असते तेथे नायट्रेट चे शोषण कमी होते.
- नत्राच्या कमतरतेमुळे पिकाची जुनी पाने तळाकडुन टोकाकडे पिवळी पडतात.
- अनेक पिकांमध्ये नत्र हे परागीभवन होण्यासाठी गरजेचे असते.
- द्राक्ष, संत्री पिकात नत्र परागीभवनात भुमिका पार पाडते.
- नत्र कमतरतेमुळे पिक लवकर फुलो-यावर येते, तसेच पिकाचे त्यामुळे उत्पादन देखिल कमी होते. पिकाची वाढ कमी होते.
- अतिशय जास्त प्रमाणात कमतरता असल्यास पानांवर कडनेलालसर ठिपके पडतात.
विसाव्या शतकाच्या उत्तरार्धात पृथ्वीवर दर वर्षी 131 ते 321 मिलियन टन ईतका नत्र हा अजैव पद्धतीने स्थिर झालेला आहे, तर ज्या पिकांच्या मुळांवर गाठी असतात त्यापासुन 35 मिलियन टन ईतका नत्र स्थिर झालेला आहे. (संदर्भ- सिंगलटोन 1993)
खालिल तक्त्यात तापमान आणि जमिन किती दिवस वाफसा स्थितीत नसली म्हणजे किती टक्के डि नायट्रिफिकेशन होईल ते दिलेले आहे,
| तापमान | मातीत किती दिवस पाणी तुंबुंन होते | डी नायट्रिफिकेशन |
|---|---|---|
| 10-15°C | 5 | 10% |
| 10-15°C | 10 | 25% |
| 23-26°C | 3 | 60% |
| 23-26°C | 5 | 75% |
| 23-26°C | 7 | 85% |
| 23-26°C | 9 | 95% |
नत्राचे स्रोत –
१) नत्राचा पुरवठा करण्यासाठी विविध सेंद्रिय स्रोत आणि खते वापरता येतात. सेंद्रिय घटकामध्ये नत्राचे प्रमाण कमी असते. त्यामुळे जास्त उत्पादन देणाऱ्या पिकाच्या जातीपासून शाश्‍वत उत्पादकतेसाठी या सेंद्रिय घटकांना विविध नत्रयुक्त खतांची जोड द्यावी लागते.
२) शेणखतामध्ये ०.५ टक्के नत्र असते. याचप्रमाणे कंपोस्ट, गांडूळखत, तलावातील गाळ, शहरी सांडपाण्यातून तयार केलेले स्लज, साखर कारखान्यातील मळी, कोंबडीखत, वराहखतातूनही नत्र उपलब्ध होते.
३) नत्राचे उत्तम स्रोत म्हणून हिरवळीची पिके, धैंचा, ताग, गिरिपुष्प, मूग, उडीद, चवळी यांची लागवड केल्यास वीस टन हिरवळीचे खत जमिनीला मिळते. त्यामुळे ४० ते ९० किलो नत्र प्रतिहेक्‍टरी जमिनीस मिळते.
४) पिकांची काढणी झाल्यानंतर मोठ्या प्रमाणात पिकांचे अवशेष शिल्लक राहतात. निरनिराळ्या अवशेषांपासून ते कुजल्यानंतर बरेचसे नत्र जमिनीस मिळते. जवळजवळ ५ ते २० किलो नत्र प्रतिहेक्‍टरी या घटकातून जमिनीत मिसळले जाते.
५) पीकपद्धतीमध्ये द्विदल पिकांची फेरपालट नत्राच्या दृष्टीने महत्त्वाची आहे.
६ ) रासायनिक सरळ खतांमध्ये युरिया – ४६% नत्र, अमोनियम सल्फेट – २१% नत्र. तसेच मिश्र खतांमध्ये १५-१५-१५- ,१९-१९-१९ , १०-२६-२६ ,२४-२४-० या मध्ये नत्र चा पुरवठा केला जाऊ सकतो.
नत्र कमतरतेची लक्षणे –
१) नत्राच्या कमतरतेची लक्षणे प्रथम पिकाच्या जुन्या पानांवर दिसून येतात. नवीन पाने हिरवीच राहून जुनी पाने पिवळी पडतात.
२) नत्राच्या कमतरतेमुळे पिके वेळेआधीच पक्व होऊन उत्पादनात घट येते, प्रथिनांचे प्रमाण कमी होते. सर्वसाधारणपणे पिकांमधील नत्राचे प्रमाण एक टक्‍क्‍यापेक्षा कमी झाल्यास नत्राची कमतरता जाणवते.
३) अन्नद्रव्यांच्या कमतरतेची लक्षणे पीक दाखवतेच असे नाही. म्हणजे अन्नद्रव्यांचे प्रमाण पिकात आधीच कमी झालेले असते आणि कालांतराने कमतरतेची लक्षणे दिसू लागतात. प्रत्येक अन्नद्रव्याच्या कमतरतेची विशिष्ट लक्षणे उशिरा का होईना पिकावर विशिष्ट स्वरूपात दिसून येतात.
४) नत्राच्या कमतरतेचे प्रमुख लक्षण म्हणजे पिकाची वाढ खुंटलेली दिसून येते. नत्राच्या कमतरतेमुळे पिकांवर फुले कमी दिसतात.
युरिया अतिवापराचे परिणाम-
- केवळ नत्रयुक्त खतांचा वापर केला तर पिकांची शाकीय वाढ होते. रोग, किडीचा प्रादुर्भाव वाढतो. उत्पादनात घट येते. पिकांमध्ये लुसलुशीतपणा राहून खोड नाजूक राहते, पीक लोळते.पिकांचा कालावधी वाढतो.
- युरिया खताच्या अवाजवी वापरामुळे जमिनीच्या आरोग्यावर परिणाम होतो.जमिनीतील कर्ब:नत्र यांचे गुणोत्तर कमी होऊन सूक्ष्म जिवाणूंची संख्या कमी होते.
पालाश, कॅल्शिअम, बोरॉन आणि तांबे या अन्नद्रव्यांची कमतरता भासते. - जमिनीमध्ये अमोनिया वायू जास्त प्रमाणात तयार होऊन नायट्रोबॅक्टर सारख्या जिवाणूंच्या वाढीवर अनिष्ट परिणाम होतो.गाडूंळाच्या संख्येवर परिणाम होतो. जमिनीच्या जडणघडणीवर परिणाम होतो. त्याचा पीक वाढीवर परिणाम होतो
- युरिया खताच्या अवाजवी वापरामुळे भूगर्भातील पाण्याच्या प्रतीवर परिणाम होतो.पाण्यातील नायट्रेटचे प्रमाण वाढते (१० पीपीएम), जलचर प्राण्यांची हानी होते.पाण्यातील शेवाळ व पाणवनस्पतींची वाढ होते.
- अवाजवी वापरामुळे हवेचे प्रदूषण होते. युरियातील अमाइड नत्राचे रूपांतर अमोनिया आणि नायट्रेटमध्ये होते. नायट्रस ऑक्साइड, नायट्रिक ऑक्साइड यासारखे नत्राचे वायू हवेचे प्रदूषण वाढवतात.