মধ্য-পশ্চিমাঞ্চলীয় মৃত্তিকাগুলি বিশ্বের সবচেয়ে বেশি উৎপাদনশীল, অংশে বিস্তৃত টালি নিষ্কাশন ব্যবস্থার জন্য ধন্যবাদ যা ফসলের ক্ষেত থেকে অতিরিক্ত জল অপসারণ করে। কিন্তু টাইল ড্রেনের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত পানিই একমাত্র জিনিস নয়। নাইট্রোজেন মাটির পানির সাথে ড্রেনেজ খাদে, স্রোতে এবং শেষ পর্যন্ত মিসিসিপি নদীর অববাহিকায় চলে যায়, যেখানে পুষ্টিটি বিশাল অ্যালগাল ব্লুম এবং হাইপোক্সিক পরিস্থিতিতে অবদান রাখে যা মেক্সিকো উপসাগরে জলজ জীবনকে প্রভাবিত করে।
ইউনিভার্সিটি অফ ইলিনয় ইউনিভার্সিটি আরবানা-চ্যাম্পেইনের একটি সাম্প্রতিক গবেষণায় টাইল নিষ্কাশনের জলে নাইট্রোজেন লোডকে প্রভাবিত করে এমন উত্স এবং প্রক্রিয়াগুলির একটি নতুন চেহারা প্রদান করে। অধ্যয়নটি নাইট্রোজেনের একটি অপ্রত্যাশিতভাবে বড় এবং স্থিতিশীল "উত্তরাধিকার" পুল প্রকাশ করে, সাধারণ বিশ্বাসে সূক্ষ্মতা যোগ করে যে সার ইনপুট এবং মাইক্রোবায়াল কার্যকলাপের একটি ক্ষণস্থায়ী প্রতিফলন হিসাবে টাইল নিষ্কাশন ব্যবস্থার মাধ্যমে নাইট্রোজেন ডাল দ্রুত গতিতে চলে।
"উত্তরাধিকার প্রভাবটি মাটির পরিবেশে নাইট্রোজেন উপলব্ধ করার সময় জলপথে তার ক্ষতির মধ্যে সময়ের ব্যবধানের সাথে সম্পর্কিত৷ উদাহরণস্বরূপ, যদি আপনার এই বছর সারের মাধ্যমে নাইট্রোজেন ইনপুট থাকে, তবে তা অবিলম্বে নিচের দিকের অফলোডগুলিতে প্রতিফলিত হবে না৷ এই ব্যবধানটি অনেক সিস্টেমে পাওয়া গেছে, কিন্তু পূর্ববর্তী গবেষকরা জানতেন না এটি কী কারণে বা এর মাত্রা কতটা বড় ছিল, "কলেজের অংশের প্রাকৃতিক সম্পদ ও পরিবেশ বিজ্ঞান বিভাগের সহকারী অধ্যাপক ঝোংজি ইউ বলেছেন। ইলিনয় এ কৃষি, ভোক্তা এবং পরিবেশ বিজ্ঞানের।
নিষ্কাশন জলে নাইট্রোজেনের উৎপত্তি বোঝার জন্য, গবেষণা দলকে প্রথমে বিভিন্ন উৎস থেকে প্রাপ্ত নাইট্রেটকে আলাদা করতে হয়েছিল। তারা তিন বছর ধরে সাপ্তাহিক ভিত্তিতে ভুট্টা-সয়াবিন ক্ষেত থেকে টালি নিষ্কাশনের নমুনা সংগ্রহ করে এবং নাইট্রেট পরিমাপ করে। তারা নাইট্রোজেনের ঘনত্ব এবং নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেনের স্থিতিশীল আইসোটোপগুলি বিশ্লেষণ করতে মাটি, ফসলের অবশিষ্টাংশ এবং সারের নমুনাও সংগ্রহ করেছিল, যা নাইট্রেট অণু তৈরি করে। সংবেদনশীল পরীক্ষাগার সরঞ্জাম ব্যবহার করে, পূর্ববর্তী গবেষকরা ভারী নাইট্রোজেন (15N), এবং অক্সিজেন (18O) আইসোটোপের সাথে বিভিন্ন নাইট্রোজেন উত্স এবং নাইট্রিফিকেশন এবং ডিনাইট্রিফিকেশনের মাইক্রোবায়াল নাইট্রোজেন সাইক্লিং প্রক্রিয়াগুলির সাথে সামান্য তারতম্য যুক্ত করেছিলেন।
"আমরা নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেন আইসোটোপগুলিকে আঙ্গুলের ছাপ হিসাবে নাইট্রেটের উত্সগুলি সনাক্ত করতে এবং কীভাবে এটি মাইক্রোবায়াল প্রক্রিয়াগুলির দ্বারা পুনর্ব্যবহৃত করা হচ্ছে তা ভাবতে পারি," ইউ বলেন। "বিভিন্ন উত্সের বিভিন্ন আইসোটোপ অনুপাত রয়েছে, যেমন মানুষের বিভিন্ন আঙ্গুলের ছাপ রয়েছে।"
ইউ যোগ করেছেন যে অজৈব সার থেকে প্রাপ্ত নাইট্রেটের একটি কম আইসোটোপ অনুপাত রয়েছে, যেখানে প্রচুর পরিমাণে মাটির জৈব নাইট্রোজেন উত্সের তুলনায় কম ভারী নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেন রয়েছে।
ছবি Bjorn Beheydt, Shutterstock
গবেষণা দলটি ল্যাবে মাটির নমুনাও এনেছে এবং মাইক্রোবিয়াল নাইট্রোজেন সাইক্লিং কীভাবে নাইট্রেট আইসোটোপকে প্রভাবিত করে তা শিখতে সেগুলিকে ইনকিউব করে। উভয় ক্ষেত্রের এবং ল্যাব ডেটার সাথে, গবেষকরা সময় এবং ক্রপিং সিস্টেম জুড়ে নাইট্রেট উত্সগুলি ট্রেস করতে পারে।
"আমাদের ফলাফলগুলি দেখায় যে নাইট্রেটের আসল আইসোটোপ অনুপাত অ্যামোনিয়া সার এবং সয়াবিন জৈববস্তু নাইট্রোজেনের অনুরূপ ছিল এবং সিস্টেমে কোন নতুন সার ইনপুট না থাকার সময় সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয় না," ইউ বলেন। "এটি মাটিতে নাইট্রেটের একটি বৃহৎ লিগ্যাসি পুল এবং সিস্টেমে নাইট্রোজেন যোগ করার সময় এবং যখন এটি টালি নিষ্কাশনে নাইট্রেট হিসাবে রপ্তানি করা হয় তার মধ্যে একটি সময়ের ব্যবধানের পরামর্শ দেয়।"
তিনি যোগ করেছেন যে যখন নতুন সার ভুট্টায় অ্যানহাইড্রাস অ্যামোনিয়া হিসাবে যোগ করা হয়েছিল, তখন আইসোটোপিক সংকেতের একটি বড় পরিবর্তন, নতুন নাইট্রোজেন প্রতিফলিত করে, টালি নিষ্কাশনের জলে রেকর্ড করা হয়েছিল, বিশেষত যখন বৃষ্টির ঘটনাগুলি প্রয়োগের অনুসরণ করে। যাইহোক, এই নতুন নাইট্রোজেন সংকেতটি প্রায়ই স্বল্পস্থায়ী ছিল, উত্তরাধিকার সংকেতটি পরবর্তী দিন থেকে কয়েক সপ্তাহের মধ্যে পুনরুত্থিত হয়।
অধ্যয়নের সহ-লেখক এবং এনআরইএস অধ্যাপক রিচার্ড মুলভানির গ্রুপের ফলাফলের সাথে প্যাটার্ন লাইন আপ। গবেষণার একটি সিরিজে, সেই গোষ্ঠী ভুট্টা গাছে নাইট্রোজেন গ্রহণের ট্রেস করার জন্য লেবেলযুক্ত আইসোটোপ কৌশল ব্যবহার করে, আবিষ্কার করে যে সার নাইট্রোজেনের অর্ধেকেরও কম গাছ ব্যবহার করে; পরিবর্তে, ভুট্টা তার বেশিরভাগ নাইট্রোজেন মাটি থেকে গ্রহণ করে। অবশিষ্ট সার নাইট্রোজেন, নতুন ফলাফল অনুসারে, সম্ভবত টালি নিষ্কাশনে হারিয়ে যায় বা মাটিতে সঞ্চিত একটি প্রতিক্রিয়াশীল ভগ্নাংশে রূপান্তরিত হয়, যা দীর্ঘমেয়াদী নাইট্রোজেনের মুক্তির দিকে পরিচালিত করে।
ইউ বলেন, একটি উত্তরাধিকার প্রভাবের প্রমাণ ব্যবস্থাপনাকে অবহিত করতে পারে এবং নীতিনির্ধারকরা কীভাবে নাইট্রোজেন ক্ষতি হ্রাস অনুশীলনের সাফল্যের মূল্যায়ন করে তা প্রভাবিত করতে পারে।
"প্রায়শই, আমরা নাইট্রোজেন লোডের ব্যবস্থাপনা পরিবর্তনের তাত্ক্ষণিক প্রভাব দেখতে আশা করি। যাইহোক, এমনকি যদি আমরা একটি নির্দিষ্ট বছরের জন্য নাইট্রোজেন সার প্রয়োগ করা বন্ধ করে দেই, তবুও আমরা কয়েক বছরের জন্য সেই সিস্টেম থেকে উল্লেখযোগ্য ক্ষতি দেখতে পারি," তিনি বলেন। "এটা এমন নয় যে আমরা নাইট্রোজেন ইনপুট কমিয়ে ফেলি, এটি অবিলম্বে সবকিছু সমাধান করতে পারে।"
গবেষণার প্রথম লেখক, ডক্টরাল ছাত্র ইনচাও হু, যোগ করেছেন যে ভুট্টা সার থেকে প্রাপ্ত নাইট্রেটের ক্ষতি উচ্চ টালি-নিষ্কাশন নিঃসরণ ইভেন্টের সময় সবচেয়ে শক্তিশালী ছিল, পরামর্শ দেয় যে বৃষ্টির পূর্বাভাস হলে সামান্য ব্যবস্থাপনার দূরদর্শিতা উপকারী হতে পারে।
"যদি আমরা উচ্চ স্রাবের সময়কালে প্রয়োগ নিয়ন্ত্রণ করতে পারি, তবে এটি আমাদের নাইট্রোজেন দূষণ কমাতে সাহায্য করতে পারে," তিনি বলেছিলেন। "অথবা যদি বৃষ্টির ঘটনাগুলির জন্য পর্যাপ্ত পূর্বাভাস থাকে, কৃষকরা অভিযোজিত ব্যবস্থা নিতে পারে এবং সাময়িকভাবে টালি নিষ্কাশন বন্ধ করতে পারে।"
