Study Circle

पिक कसे अन्नद्रव्य उचलते

वनस्पतींच्या वाढीत पाण्याचं शोषण आणि अन्नद्रव्यांचं शोषण ही दोन मूलभूत प्रक्रिया आहेत आणि या दोन्हींचं केंद्र म्हणजे मुळं. मुळं सतत मातीतील द्रावणातून अन्नद्रव्य घेत असतात. मातीतील अन्नद्रव्य मुळांपर्यंत पोहोचण्यासाठी तीन भौतिक प्रक्रिया काम करतात—मास फ्लो, डिफ्युजन आणि रूट इंटरसेप्शन. मास फ्लो म्हणजे पाणी जेव्हा झाडाच्या वरच्या भागातून बाष्पीभवनामुळे बाहेर जातं, तेव्हा पाणी जमिनीपासून वर खेचलं जातं आणि त्या पाण्यासोबत नायट्रेट, सल्फेट, कॅल्शियम आणि मॅग्नेशियम सारखी विरघळलेली अन्नद्रव्य मुळांपर्यंत पोहोचतात. याउलट फॉस्फरस किंवा झिंक सारखी अवघड-हलणारी अन्नद्रव्य डिफ्युजनने पोहोचतात—म्हणजे जमिनीत जिथे त्यांचं प्रमाण जास्त आहे तिथून, मुळांच्या जवळ जिथे त्यांचं प्रमाण कमी आहे तिथे, हळूहळू सरकतात. तिसरी प्रक्रिया म्हणजे रूट इंटरसेप्शन, ज्यात मुळांची वाढ ज्या मातीच्या कणांना स्पर्श करते तेथील अन्नद्रव्य थेट मुळांनी ग्रहण होतं.

मुळांमध्ये अन्नद्रव्य आत घेण्याची प्रक्रिया अत्यंत नियंत्रित आणि निवडक स्वरूपाची असते. काही आयन मुळांच्या पेशींमध्ये विद्युत-रासायनिक संतुलनामुळे आपोआप जातात, तर अनेक अन्नद्रव्यांसाठी विशिष्ट ‘ट्रान्सपोर्ट प्रोटीन्स’ असतात, जे पेशी भित्तिकेद्वारे अन्नद्रव्य आत खेचतात. या प्रोटीन्सना उर्जेची गरज असते आणि वनस्पती तिच्या चयापचयातून ही ऊर्जा पुरवते. मुळं त्यांच्या सभोवतालच्या राइझोस्पेअरमध्ये (root zone) बदल करतात—उदाहरणार्थ, H⁺ आयन सोडून स्थानिक pH खाली आणतात, ज्यामुळे सूक्ष्म अन्नद्रव्य विरघळायला मदत होत. काही वनस्पती फॉस्फेट, आयर्न, झिंक यांसाठी विशिष्ट जैविक पदार्थ बाहेर सोडतात, ज्यांना ‘रूट एक्सुडेट्स’ म्हणतात. हे एक्सुडेट्स जमिनीत अडकलेली अन्नद्रव्य मुक्त करण्यात मदत करतात.

पाण्याचं शोषण मुख्यतः ‘osmotic’ पद्धतीने होते. मातीतील पाण्याची मात्रा मुळांच्या पेशींपेक्षा जास्त असल्याने पाणी आपोआप मुळांत प्रवेश करतं. पाणी मुळांमध्ये तीन मार्गांनी जातं—अपोप्लास्टिक (पेशीभित्तीतून), सिम्प्लास्टिक (पेशी ते पेशी प्लाझ्मोडेस्मटा मार्गे) आणि ट्रान्स-मेम्ब्रेन मार्ग. पाणी वर खेचण्यासाठी दोन बल काम करतात—रूट प्रेशर आणि बाष्पीभवनामुळे निर्माण होणारी ‘transpiration pull’. दिवसा झाड जेव्हा पानांतून पाणी बाष्पीभवन करतो तेव्हा त्या वाफेच्या ओढीने वरचं पाणी संपूर्ण वनस्पतीत फिरतं आणि जमिनीतून नवीन पाणी आत येत राहातं.

मुळांच्या पेशींवर काही नैसर्गिक निगेटिव्ह चार्ज असलेले गट असतात (कार्बॉक्सिल, फिनॉलिक). त्यामुळे मुळांकडे थोड्याफार प्रमाणात ‘cation exchange capacity’ असते—जिला root exchange capacity म्हणतात. यामुळे मुळं काही प्रमाणात Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, NH₄⁺ सारखे धनायन आकर्षित करू शकतात आणि त्याच्या बदल्यात H⁺ सोडतात. 
एकदल आणि व्दिदल मुळांच्या रचनेत आणि अन्नद्रव्य शोषणात काही महत्त्वाचे फरक दिसतात. Monocots—जसे तांदूळ, गहू, मका—यांची मुळं प्रामुख्याने ‘fibrous’ असतात, म्हणजे अनेक बारीक, परस्पर विखुरलेल्या मुळ्या. या मुळे मातीच्या वरच्या थरात मोठ्या क्षेत्रात पसरतात आणि mass-flow ने येणारी नायट्रोजन, पोटॅशियम आणि सल्फर सारखी अन्नद्रव्य सहज शोषू शकतात. Dicots—जसे कापूस, सोयाबीन, भेंडी—यांच्याकडे खोलवर जाणारे taproot असतात, ज्यामुळे ते अवघड-हलणारी किंवा खोलवर असलेली अन्नद्रव्य (उदा. P, Ca, Mg, Fe, Zn) मिळवण्यात जास्त सक्षम असतात. काही वनस्पती Fe उपलब्धतेसाठी H⁺ जास्त प्रमाणात बाहेर सोडतात (strategy I–dicots), तर गवतवर्ग phytosiderophores (strategy II–monocots) सोडतात. या दोन्ही रणनीती त्यांच्या उत्क्रांतीनुसार विकसित झालेल्या आहेत.

वनस्पतींच्या मुळांचा ‘preference’ किंवा ‘choice’ हा स्थिर नसतो. वनस्पतींना ज्या अन्नद्रव्याचा तुटवडा जाणवतो, त्या अन्नद्रव्याशी संबंधित transporters ची संख्या वाढते, मुळांची रचना बदलते, root hairs वाढतात आणि अधिक एक्सुडेट्स सोडले जातात. उदाहरणार्थ P कमी असेल तर तंतुमय मुळे (lateral roots) वाढतात, फेरस (Fe) कमी असेल तर मुळं अधिक आम्लीय द्रव्यं सोडतात, पोटाश (K) कमी असेल तर मुळांच्या वाहिन्यांमधील मेम्ब्रेन पोटेन्शियल बदलतं. यामुळे वनस्पती परिस्थीतिनुसार अपटेक नियंत्रित करतात.

ही सर्व प्रक्रिया एकत्रितपणे आपल्याला सांगते की वनस्पती पाणी आणि अन्नद्रव्य मिळवण्यात निष्क्रिय नसतात. त्या सक्रिय, निवडक आणि परिस्थितीनुसार बदलणारी व्यवस्था करूनच स्वतःची वाढ आणि पोषण नियंत्रित करतात. त्यामुळे जमिनीची रचना, पाणी व्यवस्थापन, पोषक तत्त्वांची उपलब्धता, सेंद्रिय पदार्थ आणि मातीचे रासायनिक गुणधर्म या सगळ्यांचा थेट परिणाम वनस्पतींच्या uptake रणनीतीवर पडतो.

काय करावे?
✔ माती ओलसर ठेवा — अन्नद्रव्य मुळांपर्यंत जास्त पोहोचतात
✔ फॉस्फरस, झिंक, लोह यासाठी मुळांच्या जवळ खते देण्याची पद्दत वापरा
✔ विभागणी करुन नायट्रोजन द्या
✔ सेंद्रिय पदार्थ वाढवा — अपटेक सुधारतो
✔ पाण्याचे बाष्पीभवन जास्त असेल तर mass-flow nutrients वाढतात

काय करणे टाळाल?
✘ पाणी जास्त देऊ नका — मुळांना श्वास मिळत नाही
✘ एकदम जास्त खत टाकू नका — diffusion nutrients वाया जातात
✘ फॉस्फरस पृष्ठभागावर उघडा टाकू नका
✘ खत मिश्रित पाणी सतत देऊ नका.
✘ माती कडक ठेवू नका — मुळांची वाढ थांबते