28. पोटेशियम (POTASSIUM)

पोटेशियम - परिवर्तन, पोटेशियम की उपलब्धता को प्रभावित करने वाले कारक, कमी और विषाक्तता के लक्षण (Potassium – Transformation, factors affecting Potassium availability, deficiency and toxicity symptoms)

सीखने के उद्देश्य (Learning objectives)

1. पोटेशियम के परिवर्तन को समझना (To understand the transformation of Potassium)
2. K के रूपों और K की उपलब्धता को प्रभावित करने वाले कारकों का अध्ययन करना (To study the forms of K and factors affecting K availability)
3. पोटेशियम की कमी के लक्षणों को समझना (To understand the deficiency symptoms of Potassium)

पोटेशियम (Potassium)

पोटेशियम आयन ($\text{K}^+$) को पौधों की जड़ों द्वारा मिट्टी के घोल से सक्रिय रूप से लिया (actively taken up soil solution by plant roots) जाता है। वनस्पति ऊतक (vegetative tissue) में $\text{K}^+$ की सांद्रता (concentration) शुष्क पदार्थ के आधार (dry matter basis) पर 1 से 4% तक होती है।

पोटेशियम के कार्य (Functions of potassium)

1. प्रकाश संश्लेषण, क्लोरोफिल के विकास के लिए आवश्यक (Essential for photosynthesis, development of chlorophyll)।
2. यह प्रतिकूल जलवायु परिस्थितियों का सामना करने के लिए (to with stand adverse climatic conditions) पौधों के उत्साह में सुधार (improves vigour of the plants) करता है।
3. अनाज की फसलों में लॉजिंग कम (Reduces lodging in cereal crops) करता है।
4. यह रंध्र के खुलने और बंद होने को नियंत्रित (regulates stomata opening and closing) करता है।
5. यह पौधों के भीतर आयनों की गति को नियंत्रित (regulates the movement of ions with in the plants) करता है और इसलिए इसे पौधे का ट्रैफिक पुलिसकर्मी (traffic policeman of the plant) कहा जाता है।
6. एंजाइमों की सक्रियता (Activation of enzymes), एंजाइम संश्लेषण (enzyme synthesis), पेप्टाइड बांड संश्लेषण (peptide bonds synthesis)।
7. पौधे के भीतर $\text{H}_2\text{O}$ असंतुलन को नियंत्रित (Regulates $\text{H}_2\text{O}$ imbalance within the plant) करता है।

K के स्रोत (Sources of K)

मीका और फेल्डस्पार (micas and fieldspars) प्रमुख K असर वाले खनिजों (major K bearing minerals) का निर्माण करते हैं जो अपक्षय (weathering) पर धीरे-धीरे मिट्टी में K छोड़ते (slowly release K to the soil) हैं।
(मस्कोवाइट और बायोटाइट / Muscovite and biotite)
(ऑर्थोक्लेज़ और माइक्रोलाइन / Orthoclase and microcline)
K-फेल्डस्पार (K-Feldspar): $\text{KAlSi}_3\text{O}_{10}$

K-Feldspar

मिट्टी में पोटेशियम के रूप (Forms of potassium in soils)

1. पानी में घुलनशील K (Water soluble K)
2. विनिमेय K (Exchangeable K)
3. स्थिर या गैर-विनिमेय K (Fixed or Non exchangeable K)
4. जाली या खनिज K (Lattice or Mineral K)

विभिन्न रूप एक दूसरे के साथ गतिशील संतुलन (dynamic equilibrium with one another) में हैं और इस प्रकार दर्शाए गए हैं:

जाली रिजर्व K (Lattice Reserve K) ⇌ (धीमा / Slow) ⇌ स्थिर K (Fixed K) ⇌ विनिमेय K (Exchangeable K) ⇌ (तेज / fast) ⇌ $\text{H}_2\text{O}$ घुलनशील K ($\text{H}_2\text{O}$ soluble K)

पानी में घुलनशील K (Water soluble K)

मिट्टी में $\text{H}_2\text{O}$ घुलनशील K की एकाग्रता (Concentration of $\text{H}_2\text{O}$ soluble K) इस पर निर्भर करती है: (a) क्ले का प्रकार (type of day) (b) $\text{H}_2\text{O}$ सामग्री (c) लीचिंग की तीव्रता (Intensity of leaching) (d) विनिमय K की मात्रा (Amount of exchange K) (e) अन्य आयनों का प्रकार और एकाग्रता (Kind and concentration of other ions)।

मिट्टी का कमजोर पड़ना (dilution of the soil), $\text{H}_2\text{O}$ घुलनशील K की एकाग्रता (concentration of $\text{H}_2\text{O}$ soluble K) को बढ़ाता है और सूखना इसे कम (drying decreases it) करता है। K का तेज (uptake of K) अन्य धनायनों (other cations) की उपस्थिति से प्रभावित (influenced) होता है, यानी $\text{Ca}^{2+}$ और $\text{Mg}^{2+}$, $\text{Al}^{3+}$ (अम्लीय मिट्टी / acidic soils) और नमक से प्रभावित मिट्टी में $\text{Na}^+$ (salt affected soils)।

गतिविधि अनुपात (activity ratio / $\text{AR}_e^{\text{K}}$) = $\text{K}^+$ की गतिविधि (Activity of $\text{K}^+$) / $\sqrt{\text{Ca}^{2+} \text{ और } \text{Mg}^{2+} \text{ की गतिविधि (activity of } \text{Ca}^{2+} \text{ and } \text{Mg}^{2+})}$

2. विनिमेय K (Exchangeable K)

K मिट्टी के क्ले परिसर पर सोख (adsorbed on soil clay complex) लिया जाता है और अपेक्षाकृत कम समय (relatively short time) में तटस्थ लवण (neutral salts) के साथ बदला (replaceable) जा सकता है। Cl मिट्टी Ca के साथ प्रतिक्रिया (reacts with soil Ca) करता है और $\text{CaCl}_2$ बनाता है जो उच्च वर्षा (high rainfall) द्वारा लीच (leached) किया जाता है। इसलिए K को डिकैल्सिफायर (Decalcifier) कहा जाता है।

3. गैर विनिमेय या स्थिर K (Non exchangeable or Fixed K)

जोड़ा गया K जो मिट्टी द्वारा मजबूती से बंधा (firmly bound by the soil) होता है और तटस्थ लवण के साथ तुरंत बदलने योग्य नहीं (not immediately replaceable with neutral salts) होता है।

4. जाली K या खनिज K (Lattice K or Mineral K)

मस्कोवाइट (Muscovite), बायोटाइट (biotite) और K फेल्डस्पार (K feldspar)। अपक्षय द्वारा (by weathering) जाली K जारी करने की मिट्टी की क्षमता (capacity of soils to release lattice K) K खनिजों की सामग्री और मिट्टी की बनावट (content of K minerals and soil texture) पर निर्भर करती है।

पोटेशियम निर्धारण (Potassium fixation)

K निर्धारण का महत्व पौधों के लिए मिट्टी की आपूर्ति को विनियमित करना (regulate the supply of the soil a for the plants) है और इसे लीचिंग के माध्यम से नुकसान से बचाता (protects it against loss through leaching) है।

मिट्टी के पोटेशियम की गतिशीलता (dynamics of soil Potassium) में, विनिमय K के निर्धारण (fixation of exchange K) और गैर-विनिमय K की मुक्ति (liberation of non-exchange K) की घटना एक महत्वपूर्ण भूमिका (important role) निभाती है। K आयन सिलिका शीट में प्रवेश करने के लिए अपेक्षाकृत छोटे (relatively small to enter the silica sheets) होते हैं जहां उन्हें इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा मजबूती से (held firmly by electrostatic forces) रखा जाता है। $\text{K}^+$ आयनों की उपस्थिति (presence) निश्चित $\text{NH}_4^+$ की रिहाई को रोक (block the release of fixed $\text{NH}_4^+$) सकती है और इसके विपरीत (vice versa)।

K निर्धारण को प्रभावित करने वाले कारक (Factors affecting K fixation)

1. मिट्टी की बनावट (Soil texture): बनावट (texture) बढ़ने से निर्धारण अधिक (grater will be fixation) होगा और इसके विपरीत।
2. गीला करना और सुखाना (Wetting and drying): गीली स्थिति की तुलना में शुष्क स्थिति (dry condition than wet condition) में निर्धारण अधिक (more) है।
3. क्ले खनिज का प्रकार (Type of clay min): 1:1 प्रकार की तुलना में 2:1 प्रकार में निर्धारण अधिक (more in 2:1 type than 1: 1 type) होता है।
4. ठंड और विगलन (Freezing and thawing): K के निर्धारण को बढ़ाता है (Enhances the fixation of K) उनके क्ले खनिज विज्ञान (clay mineralogy) और अपक्षय की डिग्री (degree of weathering) पर निर्भर करता है।
5. मिट्टी का pH (Soil pH): pH में कमी (decreases in pH) K के निर्धारण को कम (reduces the K fixation) कर देती है, या तो अंतर परत विनिमय स्थिति (inter layer exchange position) के लिए $\text{H}_3\text{O}^+$ की प्रतिस्पर्धा (competition) के परिणामस्वरूप। लिमिंग भी (Liming also) K के निर्धारण के पक्ष (favors) में है।

पौधों में K की उपलब्धता को प्रभावित करने वाले कारक (Factors affecting K availability in plants)

1. क्ले खनिजों का प्रकार (Kind of clay minerals): वर्मीक्यूलाइट या मोंटमोरिलोनाइट (vermiculite or montmorilonite) युक्त मिट्टी में काओलिनाइट क्ले मिट्टी (kaolinite clay soils) की तुलना में अधिक K होगा।
2. धनायन विनिमय क्षमता (Cation exchange capacity): उच्च CEC (higher CEC) वाली बनावट वाली मिट्टी अधिक विनिमय K (hold more exchange K) रख सकती है।
3. विनिमेय K की मात्रा (Amount of exchangeable K): मिट्टी के घोल में अधिक K (More K in soil solution) उच्च निर्धारण (Higher fixation) की ओर ले जाता है।
4. उपमृदा K और जड़ की गहराई (Subsoil K and rooting depth): कम मिट्टी का तापमान K रिलीज और प्रसार (exhibit K release and diffusion) को प्रदर्शित कर सकता है, इस प्रकार K के प्रति फसल की प्रतिक्रिया (crop response to K) को बढ़ा सकता है।
5. मिट्टी की नमी (Soil moisture): निषेचन (fertilization) से K के स्तर (K levels) या नमी की मात्रा (moisture contain) बढ़ने से K का प्रसार तेज (accelerate K diffusion) होगा।
6. मिट्टी का तापमान (Soil temperature): कम तापमान (reduced temperature) पौधे की प्रक्रिया पौधे के विकास और K के तेज (plant growth and rate of K uptake) की दर को धीमा (slow down) कर देता है।
7. मिट्टी का वातन (Soil aeration): उच्च नमी के स्तर (high moisture levels) के तहत या असम्पीडित मिट्टी (incompact soils) में जड़ का विकास प्रतिबंधित (root growth is restricted) होता है, $O_2$ की आपूर्ति कम (supply is lowered) हो जाती है और K का अवशोषण धीमा (absorptions of K is slowed) हो जाता है।
8. मिट्टी का pH (Soil pH): बहुत अम्लीय मिट्टी (very acid soils) में, विनिमय $\text{Al}^{3+}$ और $\text{Mn}^{2+}$ की विषाक्त मात्रा (toxic amount) K और अन्य पोषक तत्वों के उठाव के लिए प्रतिकूल जड़ वातावरण (unfavorable root environment for uptake) पैदा करती है।
9. Ca और Mg: $\text{Ca}^{2+}$ और $\text{Mg}^{2+}$ के बढ़ने पर K का उठाव कम (K uptake would be reduced) हो जाएगा या K की उपलब्ध आपूर्ति बढ़ने पर इन दोनों धनायनों का उठाव कम (reduced) हो जाएगा।
10. जुताई (Tillage): जुताई बढ़ जाती है कि संघनन बढ़ने (increases compaction), कम वातन (less aeration) और कम तापमान (lower temperature) के कारण K की उपलब्धता कम (availability is reduced) हो जाती है।

K की उपलब्धता को प्रभावित करने वाले पौधों के कारक (Plant factors affecting K availability)

1. जड़ों की CEC (CEC of Roots): मिट्टी K के अधिक धीरे-धीरे उपलब्ध रूपों (slowly available forms of soil K) की तरह अवशोषित करने की पौधों की क्षमता (ability of plants to absorb) का निर्धारण करने के लिए महत्वपूर्ण।
2. जड़ प्रणाली और फसल (Root system and crop): उच्च जड़ घनत्व (Higher root density), विनिमय K और मिट्टी के घोल K (exchange K and soil solution K) का उच्च निष्कासन (higher the removal)। रेशेदार जड़ प्रणाली (Fibrous root system) नल जड़ प्रणाली (tap root system) की तुलना में अधिक K अवशोषित (absorbs more K) करती है।
3. विविधता या संकर (Variety or Hybrid): संकर विविधता की तुलना में अधिक K अवशोषित (Hybrid absorbs more K than variety) करता है।
4. पौधों की आबादी (Plant population): उच्च पौधों की आबादी (Higher plant population) और करीब की दूरी (closer spacing) ने K हटाने (K removal) में वृद्धि की।

कमी के लक्षण (Deficiency symptoms)

1. पौधे का विकास रुक जाता है (Plant becomes stunted in growth), इंटर्नोड्स छोटे हो जाते हैं (shortening of internodes) और दिखने में व्यस्त (busy in appearance) होते हैं।
2. पौधों में K की कमी प्रकाश संश्लेषण की दर कम (show reduced rate of photosynthesis) दिखाती है।
3. क्लोरोसिस (Chlorosis), पत्तियों का पीला पड़ना (yellowing of leafs) और फलों के पेड़ों (fruits trees) के मामले में पत्ती का जलना (leaf scarch)।

• चावल (Rice): पत्तियों के सिरे गहरे भूरे रंग (leave tips will dark brown in colour) के होंगे और ब्लेड नीले हरे रंग (blades will blueish green) के होंगे, क्लोरोटिक और नेक्रोटिक देखे जाते हैं (chlorotic and necrotic are seen)।
• केला (Banana): पत्तियों के किनारे और नीचे (margin and bottom of leaves) कमी दिखाई देती है।
• अंगूर (Grapes): पत्तियां भूरे रंग के धब्बों के साथ पीली (Leaves are yellow with brown spots) होती हैं जो नेक्रोटिक, भंगुर (brittle) होते हैं और असमान पकने (uneven ripening) के साथ होते हैं।

संदर्भ (References)

1. टिसडेल, एस.एल., नेल्सन, डब्ल्यू.एल., बीटन, जे.डी., हैवलिन, जे.एल. 1997. मृदा उर्वरता और उर्वरक (Tisdale,S.L.,Nelson,W.L.,Beaton,J.D.,Havlin,J.L.1997.Soil fertility and Fertilizers). Fifth edition, Prentice hall of India Pvt.Ltd,New Delhi.
2. सिंह, एस.एस. 1995. मृदा उर्वरता और पोषक तत्व प्रबंधन (Singh, S.S.1995.Soil fertility and Nutrient Management). Kalyani Publishers,Ludhiana.
3. http://ocw.mit.edu

विचार करने के लिए प्रश्न (Questions to ponder)

1. विलासिता की खपत क्या है? (What is luxury consumption?)
2. गतिविधि अनुपात क्या है और यह क्या मापता है? (What is activity ratio and what does it measure?)
3. CEC घोल में K की मात्रा को कैसे प्रभावित करता है? (How does CEC affect the amount of K in solution?)
4. K की उपलब्धता में K: Ca अनुपात का क्या प्रभाव है? (What is the effect of K: Ca ratio in K availabity?)
5. क्या तय K पौधों के लिए उपलब्ध हो जाता है? (Does fixed K tend to become available to plants?)