नत्र खत (Nitrogen Fertilizers) आधुनिक शेतीसाठी अनिवार्य साधन बनली आहेत. ही खतं पिकांच्या वाढीस प्रोत्साहन देतात आणि शेतकऱ्यांना उत्पादन वाढवण्यास सक्षम करतात. मात्र, त्यांचा चुकीचा वापर पर्यावरणीय संकटांना आमंत्रित करू शकतो, जसे की भूजल प्रदूषण आणि हरितगृह वायू उत्सर्जन.
नत्र खतांचा अतिरेकी वापर केवळ संसाधनांची नासाडी करत नाही, तर कृषी व पर्यावरणीय धोके निर्माण करतो. त्यामुळे नत्र खतांचा योग्य व संतुलित वापर करणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे. या लेखामध्ये नत्राधारित खतांबद्दल सविस्तर माहिती दिली आहे, ज्यामुळे शेतकऱ्यांना त्याचा लाभ घेताना संभाव्य तोटे टाळता येतील. योग्य ज्ञानाचा उपयोग करून शेतकरी टिकाऊ व भरघोस उत्पादन घेऊ शकतात.
नत्र खत म्हणजे काय?
नत्र खत (Nitrogen Fertilizer) ही नत्राने समृद्ध अशी घन किंवा द्रव स्वरूपातील सामग्री आहे, जी कृषी क्षेत्रात पिकांच्या वाढीस प्रोत्साहन देण्यासाठी आणि उत्पादन वाढवण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाते. नत्र (N) हा प्रत्येक वनस्पतीसाठी अत्यावश्यक घटक आहे, कारण तो पेशींमध्ये ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी आवश्यक असतो. मात्र, जमिनीतील नैसर्गिक नत्राची मात्रा पिकांच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी पुरेशी नसते, विशेषतः जगातील वाढत्या अन्नधान्य मागणीच्या पार्श्वभूमीवर.
ही तूट भरून काढण्यासाठी जगभरातील शेतकरी प्रामुख्याने सिंथेटिक नत्र खतांवर अवलंबून आहेत. नत्र खतांचे दोन मुख्य प्रकार त्यांच्या स्रोतांवर आधारित असतात:
१. सेंद्रिय किंवा नैसर्गिक नत्र खतं
- ही नैसर्गिक प्रक्रियांमधून तयार होतात, जसे की शेणखत, कंपोस्ट, रक्त आणि पंखांपासून तयार खत, तसेच मासेमार खते.
- या प्रकारातील नत्र नैसर्गिक किण्वन किंवा कंपोस्टिंगद्वारे उपलब्ध होते.
२. सिंथेटिक किंवा रासायनिक नत्र खतं
- ही नत्र वायू (N2) प्रक्रियेद्वारे नायट्रेट्स आणि अमोनियामध्ये रूपांतरित करून तयार केली जातात.
- सिंथेटिक खतांतील नत्राचे प्रमाण त्यांच्या वापराच्या उद्देशानुसार बदलते; सामान्यतः २६% ते ३२% इतके प्रमाण आढळते.
नत्राचे महत्त्व व मर्यादा
नत्र हा पृथ्वीच्या वातावरणातील सुमारे ७८% भाग व्यापतो. हा घटक अत्यावश्यक असला तरी मर्यादित स्वरूपात उपलब्ध आहे. नत्र वायूशिवाय नत्राधारित खतं तयार करणे अशक्य आहे, त्यामुळे शेतीसाठी उपलब्ध नैसर्गिक नत्र साठ्यांचा शहाणपणाने वापर करणे गरजेचे आहे.
स्वरूपे
नत्र खतं प्रामुख्याने चार स्वरूपात उपलब्ध असतात: नायट्रेट (NO3), अमोनिया (NH3), अमोनियम (NH4), आणि युरिया (CH4N2O). या प्रत्येक स्वरूपाला विशिष्ट गुणधर्म असतात, जे त्यांच्या वापराच्या पद्धतींवर परिणाम करतात. खाली या स्वरूपांची वैशिष्ट्ये सविस्तरपणे समजून घेतली आहेत.
नायट्रेट (NO3)
- वैशिष्ट्ये:
नायट्रेट हे सर्वांत अधिक गतीशील स्वरूप आहे, कारण ते सहज विरघळते आणि मातीतील कणांशी जोडले जात नाही. यामुळे नायट्रेटच्या गळतीची (leaching) शक्यता अधिक असते. - परिणाम:
कोरड्या स्थितीत, मातीतील पाण्याचा बाष्पीभवन होतो, ज्यामुळे नायट्रेट वरच्या थरावर जमा होऊ शकते. मात्र, नायट्रेट मुळांच्या झोनच्या खाली झिरपल्यास, ते पुन्हा वर येत नाही. यामुळे पिकांना आवश्यक असलेले नत्र गमवावे लागू शकते. - डिनायट्रिफिकेशन प्रक्रिया:
पाण्याने ओलसर झालेल्या मातीतील जिवाणू नायट्रेटमधून प्राणवायू वेगळा करतात. यामुळे नत्राचा नाश होतो, आणि उरलेला नत्र वायू स्वरूपात वातावरणात सोडला जातो. - उपाय:
नायट्रेटचा प्रभावी वापर करण्यासाठी, मातीतील ओलसरपणाची माहिती गोळा करणे महत्त्वाचे आहे. अशा प्रकारची माहिती साठवण्यासाठी आधुनिक कृषी सॉफ्टवेअर्सचा वापर करू शकतो.
अमोनिया (NH3) आणि अमोनियम (NH4)
- वैशिष्ट्ये:
अमोनियाक स्वरूपातील नत्र पिकांसाठी सहज उपलब्ध असते. हे पाण्यात विरघळून मातीतील सेंद्रिय कणांशी जोडले जाते, ज्यामुळे त्याची गळती टळते. - सावधगिरी:
मोकळ्या वातावरणात अमोनिया सहज वायू स्वरूपात बाष्पीभवन होते. त्यामुळे त्याचा मातीखाली उपयोग होणे आवश्यक आहे. - अमोनियमची नायट्रेटमध्ये रूपांतरण प्रक्रिया:
सामान्यतः अमोनियम लवकर नायट्रेटमध्ये रूपांतरित होते, ज्यामुळे नत्र अधिक गतीशील होते. परंतु, या प्रक्रियेमुळे नत्र गळती (leaching) आणि नायट्रस ऑक्साईड उत्सर्जनामुळे नत्र गमावले जाते. - आदर्श अटी:
नायट्रिफिकेशनसाठी ७ चा सामू (pH), ५०% ओलसरता, आणि २६°C तापमान आदर्श मानले जाते. याउलट, सामू ५.५ च्या खाली, पाणी तुंबल्यास, किंवा तापमान ४°C च्या खाली असल्यास ही प्रक्रिया खंडित होते. - लांबकालीन परिणाम:
अमोनियम खतांचा सतत वापर केल्यामुळे मातीचा सामू कमी होतो, ज्यामुळे काही सूक्ष्म पोषणद्रव्ये पिकांना कमी उपलब्ध होतात.
युरिया (CH4N2O)
- रूपांतरण प्रक्रिया:
पिकांना युरिया वापरण्यापूर्वी तीन टप्प्यांत रूपांतरित होतो:
१. युरिया मातीतील एन्झाइम्सद्वारे अमोनियामध्ये बदलतो.
२. अमोनिया पाण्याशी प्रतिक्रिया करून अमोनियम तयार करतो.
३. अमोनियम जिवाणूंच्या साहाय्याने नायट्रेटमध्ये रूपांतरित होतो. - गुणधर्म:
युरिया त्याच्या मूळ स्वरूपात अत्यंत विद्राव्य असल्यामुळे गळतीची शक्यता असते. मात्र, योग्य मातीतील ओलसरता आणि उबदारपणात युरियाचे अमोनियामध्ये रूपांतर फक्त २-४ दिवसांत होते. तापमान गारठले तरीही ही प्रक्रिया थांबत नाही, त्यामुळे गळतीचा धोका खूपच कमी असतो. - सावधगिरी:
युरिया व अन्य नत्र खतांचा वापर करताना हवामानातील बदलांचा विचार करून नियोजन करणे महत्त्वाचे आहे. पिकांमध्ये पोषण तत्वांचे योग्य प्रमाण पोहोचण्यासाठी हवामान अंदाजांचा वापर उपयुक्त ठरतो.
शेतीत नत्र खतांचा वापर करताना विचारात घेण्यासारख्या बाबी
नत्र खतांचा जास्तीत जास्त फायदा मिळवण्यासाठी त्यांचा सुज्ञ व संतुलित वापर करणे गरजेचे आहे. अति खतांचा वापर केल्यास उत्पादन वाढण्याऐवजी घट होण्याची शक्यता असते. नत्र खतांचा योग्य वापर करण्यासाठी खालील बाबींचा विचार करा:
१. द्रव स्वरूपातील खतांचा वापर
- सर्वोत्तम काळ:
द्रव स्वरूपातील नत्र खत पिकांच्या सक्रिय वाढीच्या कालावधीत वापरणे अधिक प्रभावी ठरते. यावेळी वनस्पती ती सहजपणे शोषून घेतात. - जोखीम:
मात्र, चुकीच्या किंवा अति प्रमाणात वापर केल्यास पाण्यातून गळती होण्याची शक्यता असते. तसेच, मुळांची जळजळ होऊन पिकांचे नुकसान होऊ शकते.
२. कोरडे किंवा गोळ्यांच्या स्वरूपातील खतांचा वापर
- सर्वोत्तम काळ:
अशा खतांचा वापर कमी पोषणद्रव्ये लागणाऱ्या कालावधीत करावा. - जोखीम:
मात्र, ही खतं जमिनीवरच राहू शकतात, ज्यामुळे त्यातील अस्थिर संयुगे (volatile compounds) वातावरणात बाष्पीभवन होण्याची शक्यता वाढते.
३. इतर महत्त्वाच्या बाबी
नत्राधारित खतांचा वापर करण्यापूर्वी काही महत्त्वाच्या बाबींचा विचार करणे आवश्यक आहे. पुढील विभागांमध्ये या मुद्द्यांवर सविस्तर चर्चा केली जाईल.
कोणत्या प्रकारचे नत्राधारित खत वापरावे?
नत्र पुरवण्यासाठी कोणतेही एकच सर्वोत्तम खत प्रकार नसते. मात्र, पाण्याने ओलसर झालेल्या जमिनीत नायट्रेट खतांऐवजी अमोनियम आणि युरिया खतांचा वापर केल्यास नायट्रस ऑक्साईड (N2O) वायूचे उत्सर्जन कमी होऊ शकते.
सेंद्रिय खतांचा वापर
शाश्वत शेतीसाठी जास्तीत जास्त नत्र सेंद्रिय खतांमधून (कंपोस्ट, शेणखत, तसेच डाळीच्या अवशेषांमधून) मिळाले पाहिजे. मात्र, सेंद्रिय पदार्थांच्या अतिरेकामुळे नत्राचे गमावणे (N loss) वाढू शकते.
डाळी पिकांचा नत्र खतांशिवाय टिकाव कसा होतो?
डाळी वर्गातील पिके स्वतः हवेतील नत्र शोषून घेऊन ते मातीमध्ये स्थिर करतात. पिके वाढताना हळूहळू नत्र मातीमध्ये सोडतात, तर काढणी नंतरचे डाळीचे अवशेष मातीची सुपीकता वाढवतात. डाळीच्या अवशेषांचा नत्र स्रोत म्हणून वापर केल्यास पोषणद्रव्यांचा पुरेसा पुरवठा मिळतो.
किती प्रमाणात नत्र खत वापरावे?
माती चाचणीचे महत्त्व
नत्र खताचा अचूक वापर ठरवण्यासाठी मातीची चाचणी करणे उपयुक्त ठरते.
- मातीचे नमुने: मुळांच्या खोलीपर्यंत मातीचे नमुने घ्या, जसे की ०-१० सेमी, १०-६० सेमी, आणि ६०-९० सेमी.
- नत्राचे प्रमाण मोजणे: मातीतील विद्यमान नत्र पुरवठ्याचा अंदाज माती चाचणीद्वारे लावला जातो.
खत वापरण्याचे प्रमाण कसे ठरवावे?
१. पिकाच्या पोषणद्रव्यांच्या मागणीवर आधारित आवश्यक नत्राची मात्रा ठरवा.
२. मातीतील उपलब्ध नत्र (माती चाचणीतून मिळालेल्या परिणामांवर आधारित) या मागणीच्या प्रमाणातून वजा करा.
३. शेवटी, पिकाच्या प्रकार, त्याचा वाढीचा टप्पा, मातीची गुणवत्ता, आणि शेती पद्धती लक्षात घेऊन योग्य प्रमाण निश्चित करा.
क्षेत्रीय गरजांनुसार खतांचा वापर
नत्र खताचा बदलता दर (Variable Rate Application) वापरण्यासाठी, पिकांच्या वाढीच्या स्थितीनुसार शेताचे विभाग ठरवावे. उपग्रह आधारित पिकांच्या नकाशांचा वापर करून शेतकरी क्षेत्रीय पातळीवर पोषणद्रव्यांच्या गरजेनुसार नत्र खताचा अचूक वापर करू शकतात.
नत्र खत कधी वापरावे?
पिकांच्या बदलत्या पोषणद्रव्य गरजांनुसार नत्र खत देण्याच्या वेळापत्रकात बदल केल्यास पोषणद्रव्यांचे शोषण वाढते आणि खतांचा खर्च कमी होतो. पिके लहान असताना किंवा त्यांना नत्राची कमी गरज असताना नत्र खत साठा स्वरूपात आधीच दिल्यास ते प्रभावी ठरत नाही. पिकांच्या फुलोऱ्यापर्यंत त्यांच्या एकूण नत्र गरजेच्या फक्त २०% नत्रच लागते.
पोषणद्रव्य शोषणासाठी योग्य टप्पा
- खत देण्याचा आदर्श काळ:
पिकांच्या पोषणक्षम वाढीच्या टप्प्यांमध्ये खत देण्याचा प्रयत्न करावा, जिथे पोषकद्रव्यांचे शोषण प्रभावीपणे होते. यासाठी पाऊस किंवा सिंचनाचा पुरेसा पुरवठा असल्याचे सुनिश्चित करा. - गळती टाळण्यासाठी खबरदारी:
पाण्याने तुंबलेल्या किंवा तुंबण्याची शक्यता असलेल्या जमिनीत (उदा., मुसळधार पावसाच्या आधी) नत्र खत देणे टाळावे. - फॉलो (Fallow) कालावधी कमी करा:
दीर्घकाळ गवताळ जमिनींवर चराईनंतर शेतीत रूपांतर करताना जमिनीत फॉलो कालावधी कमी ठेवा.
आधुनिक तंत्रज्ञानाचा वापर
पिकांच्या वेगवेगळ्या वाढीच्या टप्प्यांवर योग्य प्रमाणात खताचा वापर ठरवण्यासाठी विविध निर्देशांक (Indexes) वापरता येतात:
१. NDVI (Normalized Difference Vegetation Index):
- पिकांच्या वाढीच्या दरम्यान वनस्पतींच्या घनतेचे मापन करण्यासाठी उपयुक्त.
- याच्या साहाय्याने शेतातील कमी किंवा जास्त खत गरज असलेल्या क्षेत्रांचा अंदाज लावता येतो.
२. MSAVI (Modified Soil-Adjusted Vegetation Index):
- हंगामाच्या सुरुवातीस, जेव्हा माती अंशतः उघडी असते, तेव्हा उपयुक्त.
- मातीचा प्रभाव वगळून वनस्पतींची घनता अचूकपणे मोजतो.
३. NDRE (Normalized Difference Red Edge):
- हंगामाच्या मध्यावधी किंवा शेवटी प्रभावी.
- पिकांच्या पोषण स्थितीबाबत अधिक अचूक माहिती देते.
४. ReCl Index (Reflectance Chlorophyll Index):
- हंगामाच्या शेवटी, पानांमधील क्लोरोफिलच्या पातळीवरून शेतातील अतिरिक्त खत गरजेची ठिकाणे ओळखण्यास मदत करतो.
नत्र खत कुठे आणि कसे टाकावे?
पिके नत्र अधिक प्रभावीपणे शोषू शकतात, जर खत मुळांच्या जवळच्या क्षेत्रात किंवा पावसामुळे तेथे वाहून नेले जाईल अशा ठिकाणी टाकले गेले. विशेषतः ज्या जमिनींना धूप होण्याची शक्यता असते, अशा ठिकाणी नत्र खत मातीच्या खोल भागात टाकणे महत्त्वाचे आहे. यामुळे नत्राचे बाष्पीभवन टाळले जाते आणि ते वरच्या थराशी चिकटण्याची शक्यता कमी होते.
नत्र शोषण सुधारण्यासाठी उपाय
- जमिनीची मशागत तंत्रे:
- पाण्याचा प्रवाह नियंत्रित ठेवण्यासाठी पृष्ठीय निचरा (Surface Drainage).
- जमिनीची कमीत कमी नांगरणी (Minimal Tillage).
- नियंत्रित वाहतुकीचा वापर (Controlled Traffic).
- या उपायांनी नत्राची गळती कमी होते आणि जमिनीच्या रचनेत सुधारणा होते, ज्यामुळे उत्पादन वाढते.
नत्र खतांच्या वापराचे फायदे आणि तोटे
नत्र खत पिकांची आरोग्यपूर्ण वाढ आणि उत्पादनवाढीसाठी महत्त्वाची असल्यामुळे प्रत्येक शेतकऱ्यासाठी ती उपयुक्त ठरतात. मात्र, औद्योगिक उत्पादन आणि अतिरेकी वापरामुळे पर्यावरणीय समस्याही उद्भवू शकतात. नत्र खतांच्या फायद्यांचा अधिकाधिक उपयोग करून तोटे टाळण्यासाठी खालील गोष्टी लक्षात घ्या.
नत्र खतांच्या वापराचे फायदे
वनस्पतींच्या प्रकाशसंश्लेषणासाठी आवश्यक पोषकतत्व पुरवते:
- नत्र हे क्लोरोफिल तयार करण्यासाठी अत्यावश्यक आहे, जे प्रकाशसंश्लेषणाची प्रक्रिया सक्रिय करते.
- पिकांमध्ये प्रथिनांचे प्रमाण आणि उत्पादन वाढवते.
- फॉस्फरससारख्या इतर पोषणद्रव्यांचे शोषण सुधारते.
- खतांच्या विविध प्रकारांमुळे शेतीच्या विशिष्ट गरजेनुसार निवड करणे शक्य:
- पिकांसाठी लगेच उपलब्ध होणारी (Immediate Release) किंवा संथ गतीने कार्य करणारी (Slow Release) खतं निवडता येतात.
५. सिंथेटिक व सेंद्रिय खतांमधून निवडीची सुविधा: - शेतकऱ्यांच्या आर्थिक क्षमता व पिकांच्या गरजेनुसार योग्य पर्याय निवडता येतो.
नत्र खतांच्या वापरासंबंधी समस्यांवर चर्चा
नत्र खतांचा अतिरेकी आणि चुकीचा वापर पर्यावरणावर गंभीर परिणाम करू शकतो. खालील मुख्य समस्या नत्र खतांच्या अनियंत्रित वापरामुळे उद्भवतात:
१. नायट्रेट गळती आणि जलप्रदूषण
- अति खतांचा वापर केल्यास नायट्रेट गळती होऊन भूजल आणि पृष्ठीय जलस्रोत प्रदूषित होतात.
- जलप्रदूषणामुळे मानवी आरोग्यावर आणि परिसंस्थेवर नकारात्मक परिणाम होतो.
२. वायू प्रदूषण आणि हरितगृह परिणाम
- नत्र खतांच्या अतिरेकामुळे वातावरणात नायट्रोजन डायऑक्साईड (NO2), ओझोन (O3), आणि धूलिकणांचे प्रमाण वाढते.
- यामुळे वायू प्रदूषणासह जागतिक तापमानवाढ (Global Warming) गंभीर होते.
३. जमिनीचे आम्लीकरण (Acidification)
- नत्र खतांचा दीर्घकालीन अतिवापर मातीचा सामू (pH) कमी करतो, ज्यामुळे मातीची सुपीकता कमी होते.
- अशा मातीमध्ये सूक्ष्म पोषणद्रव्यांचे शोषण कमी होऊन पिकांची गुणवत्ता घसरते.
समस्यांवर उपाय
योग्य वेळ आणि प्रमाणात खताचा वापर
- पिकांच्या पोषणद्रव्य गरजेनुसार नत्र खतांचा योग्य वेळी आणि योग्य प्रमाणात वापर करणे आवश्यक आहे.
- बदलता दर खत देण्याची पद्धत (Variable Rate Application):
- उपग्रह-आधारित नकाशांचा वापर करून शेतकऱ्यांना शेतातील पोषणद्रव्य गरजेनुसार खत वापरण्यास मदत होते.
शाश्वत तंत्रांचा अवलंब
- माती चाचणीद्वारे उपलब्ध नत्राचे प्रमाण तपासून खत वापराचा दर निश्चित करावा.
- शेतातील वनस्पतींच्या घनतेचे विश्लेषण (Vegetation Density Analysis) करून क्षेत्रनिहाय गरज ठरवावी.
नत्र खतांच्या शाश्वत वापराचा मार्ग
नत्र खत स्वतः पर्यावरणासाठी हानिकारक नसतात, पण त्यांचा अतिरेकी व चुकीचा वापर हा समस्या निर्माण करणारा घटक आहे.
- माती व पिकांची पोषण क्षमता ओलांडून दिलेले अतिरिक्त नत्र भूजल, नद्या-नाल्यांमध्ये झिरपते किंवा वातावरणात बाष्पीभवन होते.
- जर खतांतील संपूर्ण नत्र पिकांना पोषण पुरवण्यासाठी वापरले गेले, तर पर्यावरणाला हानी पोहोचणार नाही.
शाश्वत शेतीसाठी आवश्यक उपाय
१. माती परीक्षण (Soil Testing) करून उपलब्ध पोषणद्रव्यांची योग्य माहिती मिळवणे.
२. शेतातील वनस्पतींची स्थिती आणि घनतेचे विश्लेषण करून खताचा दर निश्चित करणे.
३. बदलता दर खत पद्धतीचा अवलंब करणे.
शेतकऱ्यांनी शास्त्रीय तंत्रांचा उपयोग करून नत्र खतांचा प्रभावी, टिकाऊ आणि पर्यावरणपूरक वापर सुनिश्चित करावा.
संदर्भ
- Beeckman, F. et al. (2018, April). Nitrification in agricultural soils: impact, actors and mitigation. Current Opinion in Biotechnology, 50, 166-173. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2018.01.014.
- Aulakh, M. S., Malhi, S. S. (2005). Interactions of Nitrogen with Other Nutrients and Water: Effect on Crop Yield and Quality, Nutrient Use Efficiency, Carbon Sequestration, and Environmental Pollution. Advances in Agronomy, 86, 341-409. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(05)86007-9.
- Nutrient Management :: Fertilizers