Q. Discuss the negative consequences of excessive use of nitrogenous fertilisers, especially urea on crop yield. What are the possible solutions for correcting this imbalance in the application of fertilisers?
(GS-3, Economy, 150 words, 10 marks)
प्रश्न : नाइट्रोजनयुक्त उर्वरकों, विशेष रूप से यूरिया के अत्यधिक उपयोग से फसल की उपज पर पड़ने वाले नकारात्मक परिणामों की चर्चा कीजिए। उर्वरकों के प्रयोग में इस असंतुलन को ठीक करने के लिए संभावित समाधान क्या हैं?
(जीएस-3, अर्थव्यवस्था, 150 शब्द, 10 अंक)
Approach:
- Introduce your answer by providing a context.
- In the body, mention the negative consequences of excessive use of nitrogenous fertilizers, including urea, on crop yield. Also, suggest measures for correcting this imbalance.
- Conclude your answer appropriately.
Model Answer:
Fertilizers are the chemical substances that are provided to the crop to increase their production and yielding capacity. However, continuous and disproportionate use of nitrogenous fertilizer, especially urea, has deleteriously affected soil health and crop productivity. The government introduced a nutrient-based subsidy (NBS) regime in fertilisers to discourage farmers from applying too much urea. However, the data reveals a worsening of nutrient imbalance, with urea consumption rising by over a third since 2009-10.
Negative consequences of excessive use of nitrogenous fertilisers and urea on crop yield:
- Soil acidification: The application of nitrogen (N) fertilizers can increase soil acidity due to the release of H ions during hydrolysis, which leads to the development of infertile soils that do not respond well to crop yields.
- Damage to plants: The high activity of bacteria increases the amount of ammonia in the soil via fast urea degradation. As a result, plants are damaged due to the lack of necessary nutrients and the toxicity of ammonia and carbon dioxide released from urea degradation.
- Reduced crop yield: During the Green Revolution, scientists bred semi-dwarf crop varieties that did not bend post-ripening of grains. These could tolerate fertiliser application and produce more grain with higher doses. However, over time, the crop yield response to fertiliser use has more than halved. The underlying reason has been the disproportionate application of N by farmers.
- Affects seed germination: Urea fertilizers can have adverse effects on seed germination, seedling growth, and early plant growth in soil. These effects have been attributed to urea itself, and other impurities in urea fertilizers.
- Residual nitrogen in the soil and nitrogen leaching: Nitrogen is accumulated in the soil profile after crop harvest. This occurs because crops cannot take up all applied N fertilizer from the soil. This can have an impact on subsequent crops grown on the soil. Further, this also increases the potential for N leaching in shallow water tables.
Possible solutions for correcting the imbalance in the application of fertilisers:
- Reducing the consumption of urea: If applying more urea is counterproductive as manifested in diminishing crop yield the attempts should be made to reduce its consumption. There are two approaches to cut urea consumption. The first is raising prices, and the second is increasing nitrogen use efficiency (NUE) by enabling farmers to harvest the same or more grain yields with fewer bags.
- Use of Nano urea: Nano Urea is also primarily aimed at boosting NUE. The ultra-small size of its particles is said to allow easier penetration through the stomatal pores of leaves. IFFCO claims that a single 500-ml Nano Urea bottle can effectively replace at least one 45-kg bag of regular 46% N urea.
- Rationalising fertiliser subsidy: there is a need for a well-targeted subsidy payment to ensure that farmers get what they optimally require for agriculture. A cap on the availability of subsidized fertilisers would help in reducing their excessive use.
- Using neem-coated urea: It helps in improving soil health, reducing the costs with respect to plant protection chemicals and reducing pest attacks. Studies indicate that it also results in an increase in the yield of paddy, sugarcane, maize, and soybean.
- Fixing NPK ratio based on soil and cropping pattern: In general, the N, P, K ratio of 4:2:1 is considered to be optimum for India. The ratio originated from field trials conducted during the 1950s in the pre-Green Revolution period. However, the fertiliser norm for a state or country depends upon the cropping pattern, yield levels, crop variety and soil-specific characteristics which have undergone a sea change over the years. This should be considered for deciding the optimum fertilizer ratio.
The adverse impact of synthetic chemicals on crops and the environment can be reduced by adopting new agricultural technological practices such as transitioning to chemical-free farming which employs natural products like manure, bio-fertilizers, biopesticides, slow-release fertilizer, nano fertilizers, and so on. Further measures should be taken towards the adoption of organic farming and zero-budget natural farming.
दृष्टिकोण:
- एक समसामयिक संदर्भ प्रदान करते हुए अपने उत्तर का परिचय दीजिए।
- मुख्या भाग में, यूरिया सहित नाइट्रोजयुक्त उर्वरकों के अत्यधिक उपयोग से फसल की उपज पर पड़ने वाले नकारात्मक परिणामों का उल्लेख कीजिए। साथ ही, इस असंतुलन को दूर करने के उपायों का सुझाव दीजिए।
- अपने उत्तर का उचित समापन कीजिए।
मॉडल उत्तर:
उर्वरक रासायनिक पदार्थ होते हैं, जो फसल को उनकी उत्पादन क्षमता और उपज क्षमता बढ़ाने के लिए प्रयोग किए जाते हैं। हालांकि नाइट्रोजनयुक्त उर्वरक, विशेष रूप से यूरिया के लगातार और अनुपातहीन उपयोग ने मृदा स्वास्थ्य और फसल उत्पादकता को बुरी तरह प्रभावित किया है। सरकार ने किसानों को बहुत अधिक यूरिया लगाने से हतोत्साहित करने के लिए उर्वरकों में ‘पोषक तत्व-आधारित सब्सिडी’ (NBS) व्यवस्था शुरू की। हालांकि, आंकड़े पोषक तत्वों के असंतुलन का खुलासा करते हैं, जिसके अनुसार वर्ष 2009-10 के बाद से यूरिया की खपत में एक तिहाई से अधिक की वृद्धि हुई है।
नाइट्रोजनयुक्त उर्वरकों एवं यूरिया के अत्यधिक प्रयोग से फसल की उपज पर नकारात्मक प्रभाव:
- मृदा अम्लीकरण: हाइड्रोलिसिस के दौरान हाइड्रोजन आयनों की मुक्त होने के कारण नाइट्रोजनयुक्त उर्वरकों के उपयोग से मिट्टी की अम्लता बढ़ सकती है, जिससे अनुपजाऊ मिट्टी का विकास होता है, जो फसल की पैदावार के लिए अच्छी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करती है।
- पौधों को नुकसान: बैक्टीरिया की अत्यधिक गतिविधि, यूरिया के तेजी से क्षरण के माध्यम से मिट्टी में अमोनिया की मात्रा को बढ़ा देती है। परिणामत: आवश्यक पोषक तत्वों की कमी और यूरिया के क्षरण से निकलने वाली अमोनिया और कार्बन डाइऑक्साइड की विषाक्तता के कारण पौधों को नुकसान होता है।
- कम फसल उपज: हरित क्रांति के दौरान, वैज्ञानिकों ने अर्ध-बौनी फसल (Semi-dwarf Crop) किस्मों को विकसित किया, जो अनाज के पकने के बाद झुकती नहीं थी। ये उर्वरकों के प्रयोग को सहन कर सकते हैं और अधिक मात्रा में अधिक अनाज का उत्पादन कर सकते हैं। हालांकि, समय के साथ, उर्वरक उपयोग के लिए फसल की उपज की प्रतिक्रिया आधी से अधिक हो गई है। इस अंतर्निहित कारण किसानों द्वारा नाइट्रोजनयुक्त उर्वरकों का अनुपातहीन अनुप्रयोग रहा है।
- बीज के अंकुरण को प्रभावित करता है: यूरिया उर्वरक बीज के अंकुरण, अंकुर वृद्धि और मिट्टी में पौधों की शुरुआती वृद्धि पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकते हैं। इन प्रभावों के लिए स्वयं यूरिया और अन्य उर्वरकों में शामिल अशुद्धियों को जिम्मेदार ठहराया गया है।
- मिट्टी में अवशिष्ट नाइट्रोजन और नाइट्रोजन की लीचिंग: फसल की कटाई के बाद मिट्टी में नाइट्रोजन जमा हो जाती है। ऐसा इसलिए होता है, क्योंकि फसलें मिट्टी से प्रयोग किए गए सभी नाइट्रोजन उर्वरकों को ग्रहण नहीं कर पाती हैं। इसका असर बाद में जमीन पर उगाई जाने वाली फसलों पर पड़ सकता है। इसके अलावा, यह उथले पानी में नाइट्रोजन लीचिंग की क्षमता भी बढ़ाता है।
उर्वरकों के प्रयोग में असंतुलन को दूर करने के लिए संभावित समाधान:
- यूरिया की खपत को कम करना: यदि अधिक यूरिया का प्रयोग प्रतिकूल है, जैसा कि फसल की घटती उपज में प्रकट होता है तो इसके उपभोग को कम करने के प्रयास किए जाने चाहिए। यूरिया की खपत को कम करने के दो तरीके हैं। पहला मूल्य बढ़ाना है, और दूसरा कम बैग के साथ समान या अधिक अनाज की पैदावार के लिए किसानों को सक्षम करके नाइट्रोजन उपयोग दक्षता (NUE) बढ़ाना है।
- नैनो यूरिया का उपयोग करना: नैनो यूरिया का मुख्य उद्देश्य नाइट्रोजन उपयोग दक्षता (NUE) को बढ़ावा देना है। कहा जाता है कि इसके कणों का अति-छोटा आकार पत्तियों के रंध्र छिद्रों के माध्यम से आसानी से प्रवेश करता है। इफको का दावा है कि 500 मिलीलीटर नैनो यूरिया की एक बोतल नियमित 46% नाइट्रोजनयुक्त यूरिया के कम से कम 45 किलोग्राम के बैग को प्रभावी ढंग से बदल सकती है।
- उर्वरक सब्सिडी को युक्तिसंगत बनाना: यह सुनिश्चित करने के लिए एक अच्छी तरह से लक्षित सब्सिडी भुगतान की आवश्यकता है कि किसानों को वह मिले, जिसकी उन्हें कृषि के लिए इष्टतम आवश्यकता है। सब्सिडी वाले उर्वरकों की उपलब्धता पर एक सीमा, उनके अत्यधिक उपयोग को कम करने में मदद करेगी।
- नीम-लेपित यूरिया का उपयोग करना: यह मिट्टी के स्वास्थ्य में सुधार करने, पौध संरक्षण रसायनों के संबंध में लागत को कम करने और कीट के हमलों को कम करने में मदद करता है। अध्ययनों से संकेत मिलता है कि इसके परिणामस्वरूप धान, गन्ना, मक्का और सोयाबीन की उपज में भी वृद्धि होती है।
- मिट्टी और फसल पैटर्न के आधार पर एनपीके अनुपात निर्धारित करना: सामान्य तौर पर, NPK (नाइट्रोजन, फोस्फोरस, पोटेशियम) अनुपात 4:2:1 भारत के लिए इष्टतम माना जाता है। यह अनुपात 1950 के दशक के दौरान हरित क्रांति से पहले की अवधि में किए गए फील्ड परीक्षणों से उत्पन्न हुआ था। हालांकि, किसी राज्य या देश के लिए उर्वरक मानदंड फसल के पैटर्न, उपज के स्तर, फसल की विविधता और मिट्टी की विशिष्ट विशेषताओं पर निर्भर करता है, जो कि वर्षों से समुद्र परिवर्तन से गुजरे हैं। अत: इष्टतम उर्वरक अनुपात तय करने के लिए इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।
निष्कर्षत: फसलों और पर्यावरण पर सिंथेटिक रसायनों के प्रतिकूल प्रभाव को नई कृषि तकनीकी प्रथाओं को अपनाकर कम किया जा सकता है, जैसे कि रासायनिक मुक्त खेती में संक्रमण जो प्राकृतिक उत्पादों जैसे खाद, जैव-उर्वरकों, जैव कीटनाशकों, धीमी गति से उर्वरक-निकासी (Slow release fertilizer), नैनो उर्वरकों, और जल्द ही उपयोग में लाया जाना। इसके अलावा, जैविक खेती और शून्य बजट प्राकृतिक खेती को अपनाने की दिशा में और कदम उठाए जाने चाहिए।
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