फसल कार्यिकी के मूल सिद्धांत (Fundamentals of Crop Physiology) – Notes | B.Sc. Ag. Hindi & English (PDF,BOOK,PPT)

एक सवाल से शुरुआत: दो खेतों में एक ही किस्म का गेहूँ, एक ही खाद और एक ही बीज दर, फिर भी एक में उपज 50 क्विंटल और दूसरे में 35 क्विंटल। फर्क कहाँ से आया? जवाब पौधे के अंदर चल रही क्रियाओं में छिपा है: पानी कितना खींचा, रंध्र कब खुले, कितनी प्रकाश संश्लेषण हुआ, श्वसन में कितना खर्च हुआ और हार्मोन ने कब क्या संकेत दिया। इन्हीं क्रियाओं को समझना ही फसल कार्यिकी (Crop Physiology) है।

फसल कार्यिकी के मूल सिद्धांत (Fundamentals of Crop Physiology) B.Sc. (Hons.) Agriculture का वह विषय है जो बताता है कि फसल का पौधा पानी, पोषक तत्व, प्रकाश और हार्मोन का उपयोग कैसे करता है। सिलेबस के 12 टॉपिक में कुल 16 थ्योरी लेक्चर निर्धारित हैं। यह लेख सिलेबस के क्रम में नहीं, बल्कि सीखने के क्रम में बँटा है: पहले कोशिका और जल की मूल बातें, फिर पानी का सफर, फिर पोषण, फिर ऊर्जा की कहानी और अंत में वृद्धि का विश्लेषण। हर भाग में सिलेबस के टॉपिक नंबर लिखे हैं।

पूरी तस्वीर एक नज़र में

जल व खनिज अवशोषण→वाष्पोत्सर्जन व परिवहन→प्रकाश संश्लेषण→श्वसन (ऊर्जा)→PGR से नियंत्रण→वृद्धि व उपज

पौधा जड़ से पानी और खनिज लेता है, पत्ती में उनसे भोजन बनाता है, श्वसन से उस भोजन को ऊर्जा में बदलता है और हार्मोन इन सबका समन्वय करते हैं। नतीजा वृद्धि और अंत में उपज है।

भाग 1: बुनियाद, कोशिका और जल की गति (सिलेबस टॉपिक 1, 2, 3)

फसल कार्यिकी की परिभाषा और महत्व (टॉपिक 1)

कार्यिकी (Physiology) जीव की जैविक क्रियाओं का अध्ययन है। फसल कार्यिकी में फसलीय पौधों की उन क्रियाओं और उन पर पर्यावरण व प्रबंधन के प्रभाव का अध्ययन होता है, जो उपज तय करती हैं।

• उपज बढ़ाने वाले और घटाने वाले कारणों को समझने में मदद मिलती है।
• सिंचाई, खाद, बुवाई समय और वृद्धि नियामक के उपयोग का वैज्ञानिक आधार मिलता है।
• सूखा, गर्मी, पाला और लवणता जैसे तनाव सहने वाली किस्में बनाने में सहायक है।
• बागवानी फसलों में फूल, फल लगना, फल पकना और भंडारण समझने में उपयोगी है।

पादप कोशिका: संरचना और कोशिकांग (टॉपिक 2)

कोशिकांग	मुख्य कार्य
कोशिका भित्ति	सेलुलोज की बनी दृढ़ परत; आकार और सुरक्षा देती है (जंतु कोशिका में नहीं होती)
कोशिका झिल्ली	वरणात्मक पारगम्य; पदार्थों के आने-जाने का नियंत्रण
हरितलवक (Chloroplast)	प्रकाश संश्लेषण का स्थान; इसमें थायलेकॉइड (प्रकाश अभिक्रिया) और स्ट्रोमा (अप्रकाश अभिक्रिया) होते हैं
माइटोकॉन्ड्रिया	श्वसन और ATP निर्माण का केंद्र ("ऊर्जा घर")
रिक्तिका (Vacuole)	कोशिका रस, जल और लवण का संग्रह; इसकी झिल्ली को टोनोप्लास्ट कहते हैं
केंद्रक	DNA और आनुवंशिक नियंत्रण
अंतर्द्रव्यी जालिका (ER) और गॉल्जी काय	प्रोटीन व लिपिड का निर्माण, रूपांतरण और परिवहन; गॉल्जी भित्ति पदार्थ भी बनाती है
राइबोसोम	प्रोटीन संश्लेषण
परऑक्सीसोम और ग्लाइऑक्सीसोम	प्रकाश श्वसन में सहायक और तेल वाले बीजों के अंकुरण में वसा का विघटन

आम गलती: हरितलवक और माइटोकॉन्ड्रिया दोनों में अपना DNA और 70S राइबोसोम होते हैं, इसलिए इन्हें अर्द्ध-स्वायत्त कोशिकांग कहा जाता है। विद्यार्थी अक्सर इनमें से केवल एक का नाम लिखते हैं।

विसरण और परासरण (टॉपिक 3)

आधार	विसरण (Diffusion)	परासरण (Osmosis)
क्या गति करता है	कोई भी गैस, द्रव या ठोस के कण	केवल विलायक (पानी)
झिल्ली	आवश्यक नहीं	वरणात्मक पारगम्य झिल्ली आवश्यक
दिशा	अधिक सांद्रता से कम सांद्रता की ओर	अधिक जल विभव से कम जल विभव की ओर
उदाहरण	रंध्र से CO2 का भीतर आना	जड़ रोम द्वारा पानी का अवशोषण

जल विभव (Water potential, ψw) पानी की मुक्त ऊर्जा का माप है। शुद्ध पानी का जल विभव शून्य माना जाता है और विलेय मिलने पर यह ऋणात्मक हो जाता है। ψw = ψs + ψp (ψs = विलेय विभव, ψp = दाब विभव)। पानी हमेशा ऊँचे (कम ऋणात्मक) जल विभव से निचले (अधिक ऋणात्मक) जल विभव की ओर जाता है।

हल सहित उदाहरण 1: किसी कोशिका में ψs = −1.0 MPa और ψp = +0.4 MPa है।
ψw = −1.0 + 0.4 = −0.6 MPa
यदि पास की कोशिका का ψw = −0.9 MPa हो, तो पानी −0.6 वाली कोशिका से −0.9 वाली कोशिका की ओर जाएगा।

• अंतःशोषण (Imbibition): सूखे बीज या लकड़ी द्वारा पानी सोखना, जो अंकुरण की पहली अवस्था है।
• जीवद्रव्य कुंचन (Plasmolysis): अतिपरासारी (अधिक सांद्र) विलयन में कोशिका से पानी निकलने पर झिल्ली का भित्ति से अलग हो जाना। अधिक खाद डालने पर पौधों का मुरझाना इसी कारण होता है।

महत्व: जल अवशोषण, रंध्र का खुलना-बंद होना, कोशिका की स्फीति (Turgor), पौधे की सीधी खड़ी स्थिति और खाद की अधिकता से जलने जैसी बातें परासरण से जुड़ी हैं।

भाग 2: पानी का सफर (सिलेबस टॉपिक 4, 5)

पादप-जल संबंध (टॉपिक 4)

पौधे के ताज़े भार का 80 से 90% भाग पानी है। पानी विलायक है, प्रकाश संश्लेषण का कच्चा माल है, स्फीति बनाए रखता है, खनिज और भोजन के परिवहन का माध्यम है और तापमान नियंत्रण में सहायक है।

जल अवशोषण की क्रियाविधि

• अवशोषण अंग: जड़ रोम (Root hair), जो मृदा के कणों के बीच से पानी लेते हैं।
• मार्ग: पानी जड़ के भीतर तीन रास्तों से जाता है: अपोप्लास्ट (कोशिका भित्ति से), सिम्प्लास्ट (कोशिकाद्रव्य से) और कोशिका झिल्ली पार करके। अंतःत्वचा (Endodermis) की कैस्पेरियन पट्टी अपोप्लास्ट मार्ग रोककर पानी को कोशिका के भीतर से गुजरने को बाध्य करती है।
• निष्क्रिय अवशोषण (Passive): वाष्पोत्सर्जन खिंचाव से होता है। कुल अवशोषण का बड़ा भाग (लगभग 90% या अधिक) इसी से होता है, जिसमें जड़ केवल रास्ते का काम करती है।
• सक्रिय अवशोषण (Active): जड़ की अपनी ऊर्जा (श्वसन) से होता है; इसमें मूल दाब (Root pressure) बनता है। यह धीमी वाष्पोत्सर्जन की अवस्था में, जैसे रात में, महत्वपूर्ण होता है।
• रसारोहण (Ascent of sap): सबसे मान्य सिद्धांत ससंजन-तनाव सिद्धांत (Cohesion-tension) है: पत्ती से वाष्पोत्सर्जन का खिंचाव और पानी के अणुओं का आपसी ससंजन जाइलम में पानी का अटूट स्तंभ ऊपर खींचता है।

वाष्पोत्सर्जन और रंध्र कार्यिकी (टॉपिक 5)

वाष्पोत्सर्जन (Transpiration) पौधे के वायवीय भागों से जलवाष्प के रूप में पानी के निकलने की क्रिया है।

प्रकार	स्थान	लगभग हिस्सा
रंध्रीय (Stomatal)	रंध्र	लगभग 90% या अधिक
उपत्वचीय (Cuticular)	क्यूटिकल	लगभग 5 से 10%
वातरंध्रीय (Lenticular)	तने के वातरंध्र	बहुत कम

फसल उत्पादकता से संबंध: वाष्पोत्सर्जन खनिज को ऊपर पहुँचाता है और पत्ती को ठंडा रखता है, लेकिन अधिक होने पर पौधा मुरझाता है। रंध्र CO₂ भीतर लेने का भी रास्ता हैं, इसलिए जितना पानी खर्च होता है उतना ही उत्पादन भी जुड़ा है। इसे वाष्पोत्सर्जन अनुपात और जल उपयोग दक्षता (WUE) से मापा जाता है।

हल सहित उदाहरण 2: किसी फसल का वाष्पोत्सर्जन अनुपात 500 है, यानी 1 किग्रा शुष्क पदार्थ बनाने में 500 किग्रा पानी लगता है।
WUE = 1 ÷ 500 = 0.002 किग्रा/किग्रा = 2 ग्राम शुष्क पदार्थ प्रति किग्रा पानी
सामान्यतः C₄ फसलों (मक्का, ज्वार, बाजरा, गन्ना) का अनुपात कम (लगभग 250 से 350) और C₃ फसलों (गेहूँ, धान, चना) का अधिक (लगभग 450 से 950) होता है, इसलिए C₄ की जल उपयोग दक्षता बेहतर है।

रंध्र की बनावट और संख्या

• रंध्र के चारों ओर दो द्वार कोशिकाएँ (Guard cells) होती हैं। द्विबीजपत्री में ये सेम (गुर्दे) के आकार की और एकबीजपत्री घासों (गेहूँ, धान, मक्का) में डंबल के आकार की होती हैं।
• आवृत्ति: द्विबीजपत्री पत्तियों में रंध्र प्रायः निचली सतह पर अधिक होते हैं; एकबीजपत्री में दोनों सतहों पर लगभग बराबर; जल में तैरने वाली पत्तियों में केवल ऊपरी सतह पर होते हैं।

रंध्र के खुलने और बंद होने की क्रियाविधि

• आधुनिक मत (K⁺ आयन पंप): प्रकाश में द्वार कोशिकाओं में K⁺ आयन और क्लोराइड/मैलेट जमा होते हैं, जल विभव घटता है, पानी भीतर आता है, कोशिकाएँ स्फीत होकर रंध्र खोल देती हैं।
• बंद होना: अंधेरे में या सूखे में K⁺ बाहर निकलता है, पानी बाहर जाता है और रंध्र बंद हो जाता है। ABA हार्मोन सूखे में रंध्र बंद करने का मुख्य संकेत है।
• पुराना मत: स्टार्च-शर्करा परिवर्तन का सिद्धांत (दिन में स्टार्च से शर्करा बनने पर रंध्र खुलना)।
• प्रभावित करने वाले कारक: प्रकाश (विशेषकर नीला), CO₂ की सांद्रता, मृदा नमी, तापमान और आर्द्रता।

वाष्पोत्सर्जन घटाने के उपाय: मल्चिंग, वायु अवरोधक, उचित पौध संख्या और वाष्पोत्सर्जनरोधी (Antitranspirants) जैसे काओलिन का छिड़काव।

भाग 3: खनिज पोषण (सिलेबस टॉपिक 6)

आवश्यकता के मापदंड (Arnon और Stout, 1939): (1) तत्व के बिना पौधा जीवन चक्र पूरा न कर सके, (2) कमी केवल उसी तत्व को देकर दूर हो, किसी दूसरे से नहीं, (3) तत्व पौधे के चयापचय में सीधे शामिल हो।

आवश्यक तत्व कुल 17 माने जाते हैं: C, H, O (हवा-पानी से); बृहत पोषक तत्व N, P, K, Ca, Mg, S; और सूक्ष्म पोषक तत्व Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Cl, Ni। लाभदायक तत्व (Beneficial) वे हैं जो कुछ पौधों में वृद्धि सुधारते हैं पर सभी के लिए अनिवार्य नहीं, जैसे Si (धान), Na, Co, Se।

तत्व	प्रमुख कार्य	कमी के लक्षण
नाइट्रोजन (N)	प्रोटीन, क्लोरोफिल और न्यूक्लिक अम्ल का घटक	पुरानी पत्तियों का पीला पड़ना, वृद्धि रुकना
फॉस्फोरस (P)	ATP, जड़ विकास और फूल-दाने बनना	पत्तियों पर बैंगनी रंग, जड़ें कमजोर
पोटैशियम (K)	एंजाइम सक्रियण, रंध्र नियंत्रण, जल संतुलन	पुरानी पत्तियों के किनारे झुलसना
कैल्शियम (Ca)	कोशिका भित्ति (कैल्शियम पेक्टेट)	नई पत्तियाँ और वृद्धि बिंदु प्रभावित; टमाटर में सिरा सड़न
मैग्नीशियम (Mg)	क्लोरोफिल का केंद्रीय परमाणु	पुरानी पत्तियों में शिराओं के बीच पीलापन
सल्फर (S)	अमीनो अम्ल (सिस्टीन, मेथियोनीन), तिलहनों में तेल	नई पत्तियों का पीला पड़ना
लोहा (Fe)	क्लोरोफिल निर्माण, इलेक्ट्रॉन परिवहन	नई पत्तियों में शिराओं के बीच पीलापन
जिंक (Zn)	ऑक्सिन (IAA) निर्माण, एंजाइम	धान में खैरा रोग, मक्का में सफेद कली
बोरॉन (B)	परागनलिका वृद्धि, शर्करा परिवहन	चुकंदर में हृदय सड़न, फूलगोभी में खोखला तना
मॉलिब्डेनम (Mo)	नाइट्रेट रिडक्टेज, नाइट्रोजन स्थिरीकरण	फूलगोभी में व्हिपटेल
मैंगनीज (Mn)	प्रकाश अभिक्रिया में पानी का विघटन	मटर में मार्श स्पॉट
कॉपर (Cu)	प्लास्टोसायनिन व ऑक्सीकरण एंजाइम	नींबू में एक्जेन्थीमा, जई में रिक्लेमेशन रोग

याद रखें: गतिशील तत्वों (N, P, K, Mg) की कमी पुरानी पत्तियों में पहले दिखती है, क्योंकि पौधा इन्हें नई पत्तियों को भेज देता है। अगतिशील तत्वों (Ca, S, Fe, B, Cu) की कमी नई पत्तियों में दिखती है।

खनिज लवण अवशोषण की क्रियाविधि

• निष्क्रिय अवशोषण: विसरण, आयन विनिमय (संपर्क विनिमय और कार्बोनिक अम्ल विनिमय) और जल प्रवाह के साथ बहना। इसमें ऊर्जा नहीं लगती।
• सक्रिय अवशोषण: सांद्रता प्रवणता के विरुद्ध, श्वसन की ऊर्जा से। वाहक सिद्धांत (Carrier concept) और झिल्ली पर H⁺-ATPase पंप इसकी व्याख्या करते हैं।
• जड़ों को हवा (ऑक्सीजन) की कमी हो, जैसे जलभराव में, तो श्वसन घटने से सक्रिय अवशोषण रुक जाता है और पोषक तत्व होते हुए भी पौधे में कमी के लक्षण दिखते हैं।

भाग 4: ऊर्जा की कहानी (सिलेबस टॉपिक 7, 8, 9)

प्रकाश संश्लेषण (टॉपिक 7)

समीकरण: 6CO₂ + 12H₂O + प्रकाश ऊर्जा → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O। निकलने वाली ऑक्सीजन पानी के विघटन से आती है, CO₂ से नहीं।

प्रकाश अभिक्रिया (हरितलवक के थायलेकॉइड में)

• दो प्रकाश तंत्र होते हैं: PS II (P680) और PS I (P700)।
• अचक्रीय फॉस्फोराइलेशन (Z-स्कीम): PS II में पानी टूटता है (प्रकाश अपघटन), O₂ निकलती है, इलेक्ट्रॉन PS I तक जाते हैं और अंत में ATP और NADPH बनते हैं।
• चक्रीय फॉस्फोराइलेशन: केवल PS I शामिल; इसमें केवल ATP बनता है, NADPH और O₂ नहीं।

अप्रकाश अभिक्रिया: केल्विन चक्र (स्ट्रोमा में)

1. कार्बोक्सिलीकरण: एंजाइम रुबिस्को (RuBisCO) से CO₂, 5-कार्बन वाले RuBP से जुड़कर 3-कार्बन वाला PGA बनाती है।
2. अपचयन: ATP और NADPH की मदद से PGA, ट्रायोज़ शर्करा (G3P) में बदलता है।
3. पुनर्जनन: कुछ G3P से RuBP दोबारा बनता है, ताकि चक्र चलता रहे।

एक ग्लूकोज़ अणु बनाने के लिए 6 चक्र चलते हैं, जिनमें लगभग 18 ATP और 12 NADPH लगते हैं।

आधार	C3 पौधे	C4 पौधे	CAM पौधे
पहला स्थायी उत्पाद	PGA (3-कार्बन)	ऑक्सैलोएसीटेट (4-कार्बन)	रात में ऑक्सैलोएसीटेट, फिर मैलिक अम्ल
CO2 ग्राही	RuBP	PEP (PEP कार्बोक्सिलेज़ से)	PEP (रात में)
पत्ती की बनावट	सामान्य	क्रांज़ शारीरिकी (बंडल शीथ कोशिकाएँ)	मांसल, बड़ी रिक्तिका
रंध्र	दिन में खुलते हैं	दिन में खुलते हैं	रात में खुलते, दिन में बंद
प्रकाश श्वसन	अधिक	नगण्य	बहुत कम
CO2 प्रतिपूरक बिंदु	लगभग 50 ppm	लगभग 0 से 5 ppm	कम
उदाहरण	गेहूँ, धान, चना, सोयाबीन	मक्का, ज्वार, बाजरा, गन्ना	अनानास, एगेव, कैक्टस

C₄ पथ (हैच और स्लैक): मीज़ोफिल कोशिकाओं में CO₂ को PEP कार्बोक्सिलेज़ पकड़ता है, बनी मैलेट/एस्पार्टेट बंडल शीथ कोशिकाओं में जाकर CO₂ छोड़ती है, जहाँ केल्विन चक्र चलता है। इससे वहाँ CO₂ सांद्र रहती है और रुबिस्को की ऑक्सीजन वाली क्रिया दब जाती है। C₄ में प्रति CO₂ लगभग 5 ATP और 2 NADPH, जबकि C₃ में 3 ATP और 2 NADPH लगते हैं, पर तेज धूप और गर्मी में C₄ का कुल लाभ अधिक होता है।

प्रकाश श्वसन (Photorespiration)

गर्म, तेज धूप और कम CO₂ की स्थिति में रुबिस्को CO₂ की जगह O₂ से जुड़ता है (ऑक्सीजनेज़ क्रिया) और ग्लाइकोलेट बनता है। यह क्रिया हरितलवक → परऑक्सीसोम → माइटोकॉन्ड्रिया में चलती है, इसमें ATP खर्च होता है और CO₂ निकलती है, कोई ऊर्जा नहीं मिलती। C₃ फसलों में इससे प्रकाश संश्लेषण का लगभग 25 से 30% तक नुकसान माना जाता है।

श्वसन (टॉपिक 8)

श्वसन में भोजन (ग्लूकोज़) का ऑक्सीकरण होकर ऊर्जा ATP के रूप में मिलती है। C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + ऊर्जा।

चरण	स्थान	मुख्य बात
ग्लाइकोलाइसिस (EMP पथ)	कोशिकाद्रव्य	1 ग्लूकोज़ → 2 पाइरूवेट; शुद्ध 2 ATP और 2 NADH; ऑक्सीजन आवश्यक नहीं
TCA चक्र (क्रेब्स चक्र)	माइटोकॉन्ड्रिया का मैट्रिक्स	पाइरूवेट से बनी एसिटाइल CoA ऑक्सीकृत होकर CO2, NADH, FADH2 और GTP/ATP देती है
इलेक्ट्रॉन परिवहन तंत्र (ETS)	माइटोकॉन्ड्रिया की भीतरी झिल्ली	NADH और FADH2 से इलेक्ट्रॉन चलते हैं, अंतिम ग्राही O2 है और ATP बनता है (ऑक्सीडेटिव फॉस्फोराइलेशन)

• 1 ग्लूकोज़ से पारंपरिक गणना में 38 ATP बनते हैं (आधुनिक गणना में लगभग 30 से 32)।
• अवायवीय श्वसन (किण्वन): ऑक्सीजन की कमी में पाइरूवेट से एथेनॉल और CO₂ बनते हैं, और केवल 2 ATP मिलते हैं। जलभराव में फसल की जड़ों को इसी से नुकसान होता है।
• श्वसन गुणांक (RQ) = निकली CO₂ ÷ ली गई O₂। कार्बोहाइड्रेट के लिए 1, वसा के लिए 1 से कम (लगभग 0.7), और कार्बनिक अम्लों के लिए 1 से अधिक।
• भंडारण में अनाज और फलों का श्वसन घटाना (कम तापमान, कम नमी) उन्हें लंबे समय तक सुरक्षित रखता है।

वसा चयापचय (टॉपिक 9)

• वसा अम्ल संश्लेषण: प्लास्टिड में एसिटाइल CoA से शुरू होता है। एंजाइम एसिटाइल CoA कार्बोक्सिलेज़ इसे मैलोनिल CoA में बदलता है, फिर वसा अम्ल संश्लेषक संकुल (ACP की मदद से) हर बार 2 कार्बन जोड़कर श्रृंखला लंबी करता है (जैसे पामिटिक अम्ल C16)। ग्लिसरॉल से जुड़कर ट्राइग्लिसराइड (तेल) बनता है।
• वसा अम्ल विघटन (β-ऑक्सीकरण): पौधों में यह मुख्यतः परऑक्सीसोम या ग्लाइऑक्सीसोम में होता है। हर चक्र में श्रृंखला से 2 कार्बन एसिटाइल CoA के रूप में निकलते हैं, साथ में FADH₂ और NADH बनते हैं।
• ग्लाइऑक्सिलेट चक्र: अंकुरण के समय अरंडी, मूँगफली, सरसों जैसे तेल वाले बीजों में वसा से बनी एसिटाइल CoA शर्करा में बदलती है, जो अंकुर को ऊर्जा देती है। जंतुओं में यह चक्र नहीं होता।

भाग 5: नियंत्रण, वृद्धि और उसका विश्लेषण (सिलेबस टॉपिक 10, 11, 12)

पादप वृद्धि नियामक, PGR (टॉपिक 10)

PGR वे कार्बनिक पदार्थ हैं जो बहुत कम मात्रा में पौधे की वृद्धि और विकास को नियंत्रित करते हैं। वर्गीकरण: (1) वृद्धि प्रवर्तक: ऑक्सिन, जिबरेलिन, साइटोकाइनिन; (2) वृद्धि अवरोधक: ABA, एथिलीन; (3) वृद्धि मंदक (Retardants): CCC, पैक्लोब्यूट्राज़ोल, मेपिक्वेट क्लोराइड।

नियामक	मुख्य कार्य	कृषि में उपयोग
ऑक्सिन (IAA, NAA, 2,4-D)	कोशिका दीर्घन, शीर्ष प्रभावित्व, जड़ निर्माण	कलम में जड़ें फूटना (IBA), फल झड़ना रोकना (NAA), 2,4-D खरपतवारनाशी
जिबरेलिन (GA3)	तना दीर्घन, बोल्टिंग, बीज की सुषुप्ता तोड़ना	अंगूर के गुच्छे लंबे करना, गन्ने में उपज और शर्करा बढ़ाना
साइटोकाइनिन (काइनेटिन, ज़िएटिन)	कोशिका विभाजन, जरावस्था में देरी, पार्श्व कली वृद्धि	पत्तियों को हरा रखना, ऊतक संवर्धन
एब्सिसिक अम्ल (ABA)	रंध्र बंद करना, सुषुप्ता, तनाव सहनशीलता	सूखे के प्रति प्रतिरोध समझने में उपयोगी
एथिलीन (एथेफॉन से)	फल पकना, जरावस्था, पत्ती झड़ना	आम, केला, टमाटर पकाना; कपास में टिंडे खुलवाना
CCC (साइकोसेल), मेपिक्वेट क्लोराइड	तना वृद्धि घटाना (GA निर्माण रोकना)	गेहूँ में गिरना कम करना, कपास में वानस्पतिक वृद्धि नियंत्रित करना

रोचक तथ्य: जिबरेलिन की खोज जापान में धान की "बकाने (मूर्ख पौध)" बीमारी से हुई। Gibberella fujikuroi फफूँद का स्राव पौधों को असामान्य रूप से लंबा कर देता था, और इसी से इस हार्मोन का पता चला।

प्रमुख फसलों की वृद्धि और विकास की कार्यिकी (टॉपिक 11)

वृद्धि (Growth) आकार या भार में स्थायी बढ़ोतरी है; विकास (Development) वृद्धि के साथ पौधे में अवस्था-दर-अवस्था होने वाले गुणात्मक बदलाव (अंकुरण, फूल, फल) हैं। वृद्धि का वक्र S आकार का होता है: लैग अवस्था → लघुगणकीय (Log) अवस्था → रेखीय अवस्था → जरावस्था।

• प्रकाशकालिता (Photoperiodism): फूल आने पर दिन की लंबाई का असर। लघु दिवस पौधे (SDP): धान की अधिकांश किस्में, सोयाबीन; दीर्घ दिवस पौधे (LDP): गेहूँ, जौ, सरसों; दिन-निरपेक्ष (DNP): मक्का, कपास की कई किस्में।
• बसंतीकरण (Vernalization): सर्दी की किस्मों (जैसे शीतकालीन गेहूँ) में फूलने के लिए कुछ समय कम तापमान की जरूरत।

फसल	क्रांतिक अवस्थाएँ (कार्यिकी की दृष्टि से)
गेहूँ	ताज मूल (CRI) अवस्था (बुवाई के लगभग 20 से 25 दिन बाद), कल्ले, गाँठ बनना, बाली निकलना, दाना भरना। CRI पर सिंचाई सबसे संवेदनशील है
धान	वानस्पतिक (कल्ले), प्रजनन (बाली प्रारंभन से फूल), पकना; बाली प्रारंभन और फूल पर पानी की कमी सबसे हानिकारक
मक्का	घुटने तक ऊँचाई, नर मंजरी निकलना और रेशम (Silking) निकलना; रेशम अवस्था पर सूखा सबसे अधिक नुकसान करता है
कपास	वर्गिका (Square) बनना, फूल और टिंडे बनना; वानस्पतिक और प्रजनन वृद्धि में संतुलन जरूरी
मूँगफली	फूल आना, सूत्रण (Pegging) और फली विकास

नोट: अवस्थाओं के दिन किस्म और क्षेत्र के अनुसार बदलते हैं।

वृद्धि विश्लेषण (टॉपिक 12)

वृद्धि विश्लेषण में पौधे का शुष्क भार और पत्ती क्षेत्रफल समय के साथ मापकर वृद्धि के मापदंड निकाले जाते हैं।

प्रमुख सूत्र (W = शुष्क भार, L = पत्ती क्षेत्रफल, t = समय):
पत्ती क्षेत्र सूचकांक (LAI) = कुल पत्ती क्षेत्रफल ÷ भूमि क्षेत्रफल
सापेक्ष वृद्धि दर (RGR) = (ln W₂ − ln W₁) ÷ (t₂ − t₁)   (ग्राम/ग्राम/दिन)
फसल वृद्धि दर (CGR) = (W₂ − W₁) ÷ [P × (t₂ − t₁)]   (ग्राम/मी²/दिन; P = भूमि क्षेत्रफल)
शुद्ध स्वांगीकरण दर (NAR) = [(W₂ − W₁) ÷ (t₂ − t₁)] × [(ln L₂ − ln L₁) ÷ (L₂ − L₁)]
पत्ती क्षेत्र अनुपात (LAR) = L ÷ W   |   विशिष्ट पत्ती क्षेत्रफल (SLA) = पत्ती क्षेत्रफल ÷ पत्ती भार
कटाई सूचकांक (HI) = आर्थिक उपज ÷ जैविक उपज

हल सहित उदाहरण 3 (RGR): 10 दिन में शुष्क भार W₁ = 20 g से W₂ = 50 g हुआ।
RGR = (ln 50 − ln 20) ÷ 10 = ln(2.5) ÷ 10 = 0.916 ÷ 10 = 0.0916 g/g/दिन

उदाहरण 4 (CGR): 15 दिन में शुष्क भार 200 g/m² से 500 g/m² हुआ।
CGR = (500 − 200) ÷ 15 = 20 g/m²/दिन

उदाहरण 5 (NAR): 10 दिन में W: 30 g से 60 g (वृद्धि 30 g) और L: 0.2 m² से 0.4 m² हुआ।
NAR = (30 ÷ 10) × [(ln 0.4 − ln 0.2) ÷ (0.4 − 0.2)] = 3 × (0.693 ÷ 0.2) = 3 × 3.466 = 10.4 g/m²/दिन

उदाहरण 6 (HI): जैविक उपज 10 t/ha और दाना उपज 4 t/ha हो तो HI = 4 ÷ 10 = 0.40 (40%)

उत्पादकता में भूमिका: LAI बढ़ने से प्रकाश अंतरावरोधन बढ़ता है, पर एक सीमा (इष्टतम LAI) के बाद नीचे की पत्तियों पर छाया पड़ने से लाभ घटने लगता है। NAR पत्ती की कार्यक्षमता बताता है, CGR खेत की कुल वृद्धि और HI यह बताता है कि बनी हुई सामग्री का कितना भाग दाने या आर्थिक भाग में गया।

सोचिए और हल कीजिए

प्रश्न 1: कोशिका में ψs = −0.8 MPa और ψp = +0.5 MPa हो तो ψw? उत्तर: −0.8 + 0.5 = −0.3 MPa

प्रश्न 2: शुष्क भार 4 g से 9 g हो गया और समय 5 दिन लगा। RGR निकालिए। उत्तर: ln(9/4) ÷ 5 = 0.811 ÷ 5 = 0.162 g/g/दिन

प्रश्न 3: जैविक उपज 12 t/ha और दाना उपज 4.8 t/ha हो तो HI? उत्तर: 4.8 ÷ 12 = 0.40

प्रश्न 4: 3 m² पत्ती क्षेत्रफल 2 m² भूमि पर हो तो LAI? उत्तर: 3 ÷ 2 = 1.5

परीक्षा के लिए कैसे लिखें और याद रखें

• C₃, C₄ और CAM की तुलना हमेशा तालिका बनाकर लिखें। पहला उत्पाद, ग्राही, क्रांज़ शारीरिकी और उदाहरण जरूर लिखें।
• प्रकाश अभिक्रिया का स्थान "थायलेकॉइड" और अप्रकाश का "स्ट्रोमा" याद रखें; श्वसन के तीनों चरणों के स्थान (कोशिकाद्रव्य, मैट्रिक्स, भीतरी झिल्ली) भी।
• खनिज की कमी वाले प्रश्न में "पुरानी पत्ती या नई पत्ती" जरूर लिखें, क्योंकि इसी से अंक मिलते हैं।
• वृद्धि विश्लेषण के सूत्र इकाई सहित लिखें और एक हल किया उदाहरण दें।
• PGR में हर हार्मोन का एक कृषि उपयोग जरूर जोड़ें।
• खनिज की संख्या (17), आवश्यकता के मापदंड (Arnon और Stout, 1939) और ससंजन-तनाव सिद्धांत बार-बार पूछे जाते हैं।

महत्वपूर्ण प्रश्न (MCQ)

Q1. प्रकाश संश्लेषण में निकलने वाली ऑक्सीजन किससे आती है? (अ) CO₂ (ब) पानी (स) ग्लूकोज़ (द) ATP। उत्तर: ब

Q2. C₄ पौधों में CO₂ का प्राथमिक ग्राही कौन सा है? (अ) RuBP (ब) PGA (स) PEP (द) एसिटाइल CoA। उत्तर: स

Q3. TCA चक्र कहाँ होता है? (अ) कोशिकाद्रव्य (ब) हरितलवक का स्ट्रोमा (स) माइटोकॉन्ड्रिया का मैट्रिक्स (द) केंद्रक। उत्तर: स

Q4. सूखे की स्थिति में रंध्र बंद कराने वाला हार्मोन कौन सा है? (अ) ऑक्सिन (ब) जिबरेलिन (स) साइटोकाइनिन (द) ABA। उत्तर: द

Q5. धान में खैरा रोग किस तत्व की कमी से होता है? (अ) जिंक (ब) लोहा (स) बोरॉन (द) मैंगनीज़। उत्तर: अ

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: फसल कार्यिकी में कुल कितने टॉपिक और लेक्चर हैं?
उत्तर: सिलेबस की थ्योरी में 12 टॉपिक हैं और कुल 16 लेक्चर निर्धारित हैं।

प्रश्न: C₃ और C₄ पौधों में मुख्य अंतर क्या है?
उत्तर: C₃ में पहला उत्पाद 3-कार्बन वाला PGA होता है और प्रकाश श्वसन अधिक होता है। C₄ में पहला उत्पाद 4-कार्बन वाला ऑक्सैलोएसीटेट है, क्रांज़ शारीरिकी होती है और प्रकाश श्वसन नगण्य रहता है।

प्रश्न: आवश्यक खनिज तत्व कितने हैं?
उत्तर: कुल 17 माने जाते हैं, जिनमें C, H, O भी शामिल हैं; इनके अलावा 6 बृहत और 8 सूक्ष्म पोषक तत्व हैं।

प्रश्न: विसरण और परासरण में क्या फर्क है?
उत्तर: विसरण में कोई भी पदार्थ सांद्रता प्रवणता से चलता है और झिल्ली जरूरी नहीं है, जबकि परासरण में केवल पानी वरणात्मक पारगम्य झिल्ली से जाता है।

प्रश्न: प्रकाश श्वसन को फसल के लिए हानिकारक क्यों माना जाता है?
उत्तर: इसमें ऊर्जा खर्च होती है, CO₂ निकलती है और बना हुआ कार्बन नष्ट होता है, जिससे C₃ फसलों की उपज घटती है।

प्रश्न: वृद्धि विश्लेषण का क्या लाभ है?
उत्तर: इससे पता चलता है कि उपज में कमी का कारण पत्ती क्षेत्र, पत्ती की कार्यक्षमता या भोजन के बँटवारे में से कहाँ है, और उसी के अनुसार प्रबंधन बदला जा सकता है।

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आगे पढ़ने के लिए

संदर्भ पुस्तकें: Taiz और Zeiger, Plant Physiology and Development; Pandey और Sinha, Plant Physiology; V. K. Jain, Fundamentals of Plant Physiology; Salisbury और Ross, Plant Physiology; ICAR e-course (Crop Physiology)।

लेखक की टिप्पणी: यह लेख सिलेबस के आधार पर मौलिक रूप से तैयार किया गया है। गणना के उदाहरण अभ्यास हेतु काल्पनिक आँकड़ों पर आधारित हैं। श्वसन में ATP की संख्या और अवस्थाओं के दिन पाठ्यपुस्तकों और किस्मों के अनुसार थोड़े अलग मिल सकते हैं, इसलिए प्रकाशित करने से पहले अपनी निर्धारित पुस्तक से मिलान कर लें।