प्रकृति में नाइट्रोजन चक्र का वर्णन कीजिए तथा पौधों में इसका महत्त्व बताइए।

Explanation

नाइट्रोजन चक्र (Nitrogen cycle)
वायुमण्डल में लगभग 78-79% स्वतन्त्र नाइट्रोजन होती है, लेकिन पौधे इसका उपयोग नहीं कर पाते। वायुमण्डलीय नाइट्रोजन विभिन्न प्रकार से मृदा में नाइट्रोजन यौगिकों के रूप में स्थिर हो जाती है। पौधे नाइट्रोजन मृदा से नाइट्रोजन को यौगिकों के रूप में ही प्राप्त करते हैं। नाइट्रोजन जीवद्रव्य का महत्त्वपूर्ण घटक है। यह प्रोटीन्स, क्लोरोफिल, ऐमीनो अम्ल, ऐल्केलॉयड्स, एन्जाइम व हॉर्मोन्स के संश्लेषण में प्रयोग होती है।
नाइट्रोजन चक्र के निम्नलिखित पाँच मुख्य चरण हैं-
1. नाइट्रोजन स्थिरीकरण (Nitrogen fixation) - वायुमण्डलीय स्वतन्त्र नाइट्रोजन द्वारा नाइट्रोजनयुक्त यौगिकों के निर्माण को नाइट्रोजन यौगिकीकरण या नाइट्रोजन स्थिरीकरण कहते हैं। प्रकृति में निम्नलिखित प्रकार से नाइट्रोजन स्थिरीकरण होता है-
(क) अजैविक या बिजली के चमकने से (Non-biological or by electric discharge ) - इस प्रकार का यौगिकीकरण प्रायः बरसात के दिनों में जब बिजली चमकती है, तब होता है। बिजली के चमकते समय वायुमण्डल की स्वतन्त्र नाइट्रोजन, ऑक्सीजन से मिलकर नाइट्रोजन के ऑक्साइड बनाती है। ये मृदा में उपस्थित कैल्सियम तथा पोटैशियम आदि से मिलकर इनके नाइट्रेट तथा नाइट्राइट बनाते हैं।
(i) `N_2 + O_2 rarr 2NO uarr` ( नाइट्रिक ऑक्साइड)
(ii) `2NO+O_2 rarr 2NO_2 uarr` (नाइट्रोजन परऑक्साइड)
(iii) `4NO_2+2H_2O+O_2 rarr 4HNO_3` (नाइट्रिक अम्ल)
(iv) `CaO + 2HNO_3 rarr Ca(NO_3)_2 + H_2O` (कैल्सियम नाइट्रेट)
(v) `HNO_3 + NH_3 rarr NH_4 NO_3` (अमोनियम नाइट्रेट)
(vi) `HNO_2+NH_3 rarr NH_4NO_2` (अमोनियम नाइट्राइट)
(ख) जैविक या सूक्ष्मजीवों द्वारा (Biological or by microorganisms ) - स्वतन्त्रजीवी जीवाणु जैसे ऐजोटोबैक्टर, क्लॉस्टूडियम, सहजीवी जीवाणु जैसे राइजोबियम लेग्यूमिनोसेरम, नीले-हरे शैवाल जैसे एनाबीना, नॉस्टॉक आदि वायुमण्डलीय स्वतन्त्र नाइट्रोजन को नाइट्रोजन यौगिकों में बदल देते हैं। राइजोबियम जीवाणु नाइट्रोजिनेस (nitrogenase) एन्जाइम की सहायता से ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में नाइट्रोजन का स्थिरीकरण करता है। लेगहीमोग्लोबिन (leghaemoglobin) इसमें सहायता करता है। लेगहीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन अवशोषण की क्षमता बहुत अधिक होती है। यह राइजोबियम जीवाणु को पर्याप्त `O_2` उपलब्ध करता है और नाइट्रोजिनेस सम्मिश्र की सक्रियता के लिए ऑक्सीजन न्यूनता की स्थिति उत्पन्न करता है।
2. नाइट्रोजन का स्वांगीकरण (Nitrogen assimilation)- पौधे नाइट्रोजन का उपयोग मुख्यतः नाइट्रेट के रूप में करते हैं। पौधों की कोशिकाओं में नाइट्रेट के अपचयन (reduction) से बनी हुई अमोनिया, ऐमीनो रूप (`-NH_2`) में उपयोग में लायी जाती हैं। यह ऐमीनो अम्लों का घटक बनता है।
3. अमोनीकरण (Ammonification) - मृत जन्तु और पौधों के शरीर, जन्तुओं के उत्सर्जी पदार्थों का विघटन मृतजीवी सूक्ष्मजीवों द्वारा होता है। इसके फलस्वरूप अमोनिया मुक्त होती है। इस क्रिया को अमोनीकरण कहते हैं, जैसे- बैसिलस वल्गेरिस (Bacillus vulgaris) जीवाणु द्वारा।
4. नाइट्रीकरण (Nitrification)- अनेक जीवाणु अमोनिया को नाइट्राइट तथा नाइट्रेट में बदल देते हैं, जैसे- नाइट्रोसोमोनास तथा नाइट्रोबैक्टर जीवाणु।
5. विनाइट्रीकरण (Denitrification) - अनेक जीवाणु जैसे बैसिलस डिनाइट्रीफिकेन्स (Bacillus denitrificans) तथा स्यूडोमोनास डिनाइट्रीफिकेन्स (Pseudomonas denitrificans) आदि मृदा में उपस्थित नाइट्रोजन यौगिकों को स्वतन्त्र नाइट्रोजन में बदल देते हैं। इससे मिट्टी ऊसर हो जाती है।
नाइट्रोजन चक्र का महत्त्व
(Significance of Nitrogen Cycle)
पौधों के लिए नाइट्रोजन चक्र का महत्त्व निम्नलिखित है-
(1) नाइट्रोजन चक्र द्वारा वातावरण और मृदा में नाइट्रोजन की मात्रा सन्तुलित बनी रहती है।
(2) पौधों की वृद्धि तथा प्रकृति में भोजन प्राप्त कराने के लिए नाइट्रोजन चक्र अत्यन्त आवश्यक है।
(3) वायुमण्डल की स्वतन्त्र नाइट्रोजन का उपयोग करके बने नाइट्रोजन यौगिक विभिन्न उपयोग में लाए जाते हैं।
(4) जीव-जन्तुओं की उचित वृद्धि खाद्य पदार्थों के बिना असम्भव है, जो नाइट्रोजन चक्र से सम्भव है।