মৃত্তিকা অণুজৈবিক প্রক্রিয়া

মৃত্তিকা অণুজৈবিক প্রক্রিয়া নিয়ে আজকের আলোচনা। এই পাঠটি বাউবি’র মৃত্তিকা বিজ্ঞান – ১২০৪ কোর্সের ইউনিট ৪ এর,  ৪.৫ নম্বর পাঠ।

মৃত্তিকা অণুজৈবিক প্রক্রিয়া

মৃত্তিকায় অসংখ্য অণুজীব রয়েছে তা আমরা পূর্ববর্তী পাঠে জেনেছি। এসব অণুজীব দ্বারা নানা রকম অণুজৈবিক ক্রিয়া নিয়ত চলতে থাকে। এসব অণুজৈবিক ক্রিয়া দ্বারা মৃত্তিকার গঠন উন্নত হয় এবং উর্বরতা বৃদ্ধি পায়। মৃত্তিকায় সংঘটিত বিভিন্ন অণুজৈবিক প্রক্রিয়া দ্বারা উদ্ভিদ পুষ্টি উপাদান সহজলভ্য আকারে আসে। ফলে উদ্ভিদ তা সহজে মূলের মাধ্যমে গ্রহণ করে পুষ্টিলাভ করে।

মৃত্তিকায় সংঘটিত বিভিন্ন অণুজৈবিক প্রক্রিয়া:

১। জৈব পদার্থের বিশ্লেষণ :

মৃত্তিকাস্ত জীবাণু মাটিতে যেসব কাজ করে তার মধ্যে জৈব পদার্থের বিশ্লেষণ গুরুত্বপূর্ণ। এ বিশ্লেষণের মাধ্যমে যে সকল খাদ্য উপাদান জটিল জৈব যৌগরূপে উপস্থিত থাকে, জীবাণুরা তাদের গাছের পক্ষে গ্রহণযোগ্য অবস্থায় রূপান্তরিত করে।

২। মাটিতে জীবাণুর সাহায্যে কিছু অজৈব খাদ্যের রূপান্তর :

মৃত্তিকাস্ত জীবাণুরা মাটিতে জারণ পদ্ধতি দ্বারা এমোনিয়াম আয়ন থেকে নাইট্রেট আয়নে এবং বিশ্লেষিত জৈব পদার্থের সালফারকে সালফেট আয়নে রূপান্তরিত করে। এ জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়া বিভিন্ন এনজাইমের দ্বারা সংগঠিত হয়ে থাকে। এছাড়া অন্য কোন খনিজ দ্রব্যও জীবাণুর দ্বারা রূপান্তরিত হয়। এদের মধ্যে আয়রন (Fe) ও ম্যাঙ্গানিজ (Mn) উল্লেখ্যযোগ্য। উন্নত বায়ু ও পানি চলাচল সম্পন্ন জমিতে স্বজীবী ব্যাকটেরিয়ার দ্বারা আয়রন ও ম্যাঙ্গানিজ জারিত হয়ে উচ্চ যোজ্যতা প্রাপ্ত হয়।

এ জারিত অবস্থায় মাঝারি pH এর মাটিতে এদের দ্রাব্যতা অনেক কমে যায়। এজন্যই অম্ল মাটিতে জলীয় দ্রবণে ম্যাঙ্গানিজ ও আয়রনের পরিমাণ অস্বাভাবিক রকমে বৃদ্ধিপ্রাপ্ত হয় না। কিন্তু জীবাণুদের দ্বারা এ জারণ পদ্ধতি যদি সংঘটিত না হত তাহলে অধিকাংশ অম্ল মাটিতে আয়রন ও ম্যাঙ্গানিজের পরিমাণ এত অস্বাভাবিক রকমে বেড়ে যেত যে
গাছের পক্ষে তা বিষত ল্য হয়ে উঠত।

৩। নাইট্রোজেন সংযোজন ( Nitrogen Fixation) :

বাতাসের মধ্যে যে প্রচুর পরিমাণে নাইট্রোজেন মৌল নিষ্ক্রিয় গ্যাস অবস্থায় (N2) থাকে সে নাইট্রোজেন কিছু কিছু জীবাণু গ্রহণ করতে পারে কিন্তু গাছ সরাসরি পারে না। ঐ জীবাণুগুলো মাটিতে যখন মারা যায় তখন জৈব বিশ্লেষণের মাধ্যমে ঐ নাইট্রোজেন গাছ গ্রহণ করতে পারে।

সাধারণতঃ দু’ধরনের ব্যাকটেরিয়া বাতাস থেকে নিজেদের শরীরে নাইট্রোজেন আহরণ করতে সমর্থ হয়। প্রথমতঃ শিমজাতীয় গাছের শিকড়ে এক ধরনের ব্যাকটেরিয়া প্রবেশ করে অর্বুদ বা নড্যুল সৃষ্টি করে। এদের অনেক সময় অর্বুদ জীবাণুও বলা হয়।

এই ব্যাকটেরিয়া বাতাসের নাইট্রোজেন আহরণে সমর্থ। এরা পারস্স্থরিক বিনিময় সম্পর্ক সৃষ্টি করে গাছের শিকড়ে অবস্থান করে। গাছ কার্বোহাইড্রেট দিয়ে ব্যাকটেরিয়াকে শক্তি যোগায়, বিনিময়ে ব্যাকটেরিয়ারা বাতাস থেকে গৃহিত নাইট্রোজেনকে গাছের গ্রহণযোগ্য অবস্থায় সরবরাহ করে। এ ধরনের সম্পর্ককে সিমবায়োটিক সম্পর্ক বলে এবং এ ঘটনাকে সিমবায়োসিস বলে। দ্বিতীয়তঃ মাটিতে স্বাধীনভাবে অর্থাৎ গাছের সঙ্গে কোনরকম বিনিময় সম্পর্ক সৃষ্টি না করে বসবাস করে এমন এক ধরনের ব্যাকটেরিয়া আছে যারা বাতাসের নিষ্ক্রিয় নাইট্রোজেনকে নিজেদের শরীরে গ্রহণ করতে সমর্থ। মাটির জৈব পদার্থকে এরা শক্তির উৎস হিসাবে ব্যবহার করে।

পরে যখন এই জীবাণুগুলো মারা যায় তখন এ নাইট্রোজেনের কিছু অংশ গাছের পক্ষে গ্রহণযোগ্য হয়। প্রথমোক্ত বায়ুমন্ডলী নাইট্রোজেন সংযোজনকে সিমবায়োটিক নাইট্রোজেন সংযোজন বলে আর দ্বিতীয় পদ্ধতিকে নন সিমবায়োটিক নাইট্রোজেন সংযোজন বলে।
Rhizobium এবং Azotobacer যথাক্রমে সিমবায়োটিক এবং নন-সিমবায়োটিক ব্যাকটেরিয়ার উদাহরণ।

জৈব পদার্থের বিয়োজন প্রক্রিয়ার ধাপ ও উৎপাদিত পদার্থ:

১। জীবাণুরা প্রথমে শ্বেতসার, শর্করা ও পানিতে দ্রবণীয় প্রোটিন ধ্বংস করে বা বিয়োজিত করে।

২। এর পরের পর্যায়ে নানা জৈব পদার্থের মধ্যে বিয়োজনের কাজ চলে। জটিল প্রোটিন,হেমিসেলুলোজ, গাম ইত্যাদি যৌগিক পদার্থ এ প্রসঙ্গে উল্লেখযোগ্য।

৩। তৃতীয় পর্যায়ের বিয়োজনে পড়ে সেলুলোজ ।

8। তেল, চর্বি, মোম, রেজিন ও লিগনিন সবচেয়ে দেরীতে বিয়োজিত হয়। লিগনিন সহজে বিয়োজিত হতে পারে না বলেই মাটিতে হিউমাস উৎপন্ন হয়।

কোন প্রকার জৈব পদার্থ বিয়োজিত হয়ে কী কী পদার্থ উৎপন্ন হয় এগুলো এখানে দেয়া হলো ঃ

১। কার্বন গঠিত যৌগ : কার্বন ডাই-অক্সাইড, কার্বনেট, বাইকার্বনেট ও মৌলিক কার্বন।

২। নাইট্রোজেন যৌগ : এমোনিয়াম, নাইট্রেট, নাইট্রাইট, ও মৌলিক নাইট্রোজেন ।

৩। সালফারের যৌগ ঃ সালফার, হাইড্রোজেন সালফাইড, সালফাইট, সালফেট, কার্বন ডাই সালফাইড, সালফার ডাই-অক্সাইড।

8। ফসফরাসের যৌগ ঃ ফসফরিক এসিড, ফসফেট, ডাই ফসফেট ও মনোফসফেট

৫। অন্যান্য উপজাত ঃ হাইড্রোজেন, অক্সিজেন, বিভিন্ন অক্সাইড ও হাইড্রোঅক্সাইড, পানি, পটাসিয়াম, ক্যালসিয়াম ও ম্যাগনেসিয়াম ইত্যাদি।

মৃত্তিকা অণুজৈবিক কার্যাবলী নিয়ন্ত্রণকারী উপাদান:

মৃত্তিকা উপাদান বুনট, সংযুক্তি, অম্লমান, বায়ু চলাচল, পানি ধারণ ক্ষমতা, খাদ্যোপাদান সরবরাহ ও নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে অণুজীবের অবস্থান, সংখ্যা ও কার্যাবলী নিয়ন্ত্রণ করে। মধ্যম বুনট, উত্তম সংযুক্তি, নিরপেক্ষ বা প্রশম বিক্রিয়া সম্পন্ন মাটিতে অণুজৈবিক তৎপরতা অধিক। লবণাক্ততা, বিষাক্ত দ্রব্য, মৃত্তিকা ঘনত্ব, প্রোফাইল, আর্দ্রতা ও তাপমাত্রা প্রভৃতি প্রধান মৃত্তিকা উপাদান রূপে পরিচিত।

জলবায়ু উপাদান তাপমাত্রা, সূর্যকিরণ ও বৃষ্টিপাত শক্তিশালী জলবায়ু উপাদান। এরা মৃত্তিকা তাপ ও আর্দ্রতা নিয়ন্ত্রণ করে। মৃত্তিকার অণুজীবের কার্যাবলী সম্পন্ন করার জন্য উত্তম তাপমাত্রা হচ্ছে ২৫ ৩৫° সেঃ ।

শক্তি দ্রব্য সরবরাহ জৈব পদার্থের প্রকৃতি, প্রকার, পরিমাণ, পচন পর্যায় প্রভৃতি অণুজীবের কার্যাবলীকে নিয়ন্ত্রণ করে। মূলতঃ জৈব পদার্থ বিয়োজনের মাধ্যমে শক্তি সংগ্রহ করে বেঁচে থাকে ।

মৃত্তিকা ব্যবস্থাপনা উপাদান  জমির চাষ, ফসলের প্রকার ও পরিচর্যা পদ্ধতি, মৃত্তিকায় অবস্থানরত অণুজীবের প্রকার, সংখ্যা ও কার্যাবলী নিয়ন্ত্রণ করে। চাষ বা ভূমি কর্ষণ মাটির বায়ু ও পানি চলাচল নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে অণুজৈবিক কার্য পরিচালিত করে।

মিনারেলাইজেশন (Mineralization):

যে জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় রাসায়নিক সার, ফসলের অবশিষ্টাংশ, সবুজ ও জৈব সার, জৈব পদার্থে অবস্থিত নাইট্রোজেন প্রভৃতি বিভিন্ন পদ্ধতির মাধ্যমে পরিবর্তিত হয়ে গাছের গ্রহণযোগ্য অবস্থায় আসে তাকেই মিনারেলাইজেশন বলে। এ প্রক্রিয়ায় জটিল জৈব যৌগ বিভিন্ন অণুজীবের ক্রিয়ায় ভেঙ্গে সরল দ্রব্যে পরিণত হয়।

ইমোবিলাইজেশন (Immobilization):

যে প্রক্রিয়ায় উদ্ভিদের গ্রহণোপযোগী অজৈব নাইট্রোজেন যৌগ পরিবর্তিত হয়ে জৈব নাইট্রোজেনেপরিণত হয় তাকে ইমোবিলাইজেশন বলে। এ প্রক্রিয়ায় মৃত্তিকা অণুজীবসম হ সরল নাইট্রোজেন গ্রহণ করে ফলে সাময়িকভাবে মাটিতে উদ্ভিদের জন্য নাইট্রোজেনের ঘাটতি দেখা দেয়। কিন্তু এসব অণুজীব মারা গেলে গৃহীত নাইট্রোজেন জৈব পদার্থরূপে বিমুক্ত হয়।

সাধারণতঃ মিনারেলাইজেশন, ইমমোবিলাইজেশন ও বিমুক্তকরণ মিলেই নাইট্রোজেন চক্র সম্পন্ন হয়। ছবিতে নাইট্রোজেন চক্র দেখানো হল। মূলতঃ মিনারেলাইজেশন প্রক্রিয়ার তিনটি ধাপ থাকে, যথা ঃ

(১) অ্যামিনাইজেশন (Amminization)
(২) এমোনিফিকেশন (Ammonification) (৩) নাইট্রিফিকেশন (Nitrification)

তিনটি ধাপই জৈবিক প্রক্রিয়ার সাথে ওতপ্রোতভাবে জড়িত। উপরের ছবিতে নাইট্রোজেন চক্র উপস্থাপনের মাধ্যমে মিনারেলাইজেশন প্রক্রিয়ার ধাপসমূহও দেখানো হয়েছে। নিম্নে প্রক্রিয়া তিনটির সংক্ষিপ্ত বিবরণ দেয়া হলো।

১। অ্যামিনাইজেশন (Amminization):

প্রোটিন থেকে এমিনো এসিডের জৈবিক রূপান্তর হওয়ার প্রক্রিয়াকে অ্যামিনাইজেশন বলে । প্রোটিনের আর্দ্র বিশেষণের ধাপগুলো হচ্ছে : প্রোটিন পলিপেপটাইড পেপটাইড, এমাইনো এসিড ইউরিয়া এমোনিয়া।

এমোনিফিকেশন (Ammonification):

যে জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে এমাইনো যৌগ হতে এমোনিয়া উৎপন্ন হয় তাকে এমোনিফিকেশন বা এমোনিকরণ বলে। অ্যামিনাইজেশন ও এমোনিফিকেশন প্রক্রিয়ায় ব্যাকটেরিয়া, ছত্রাক ও একটিনোমাইসিটিস অণুজীব প্রত্যক্ষ অংশ নেয়। ইউরিয়েজ (rease) নামক এনজাইমের সাহায্যে জৈব প্রোটিন ভেঙ্গে এমোনিয়াম উৎপন্ন হয় এবং একেই এমোনিফিকেশন বলে। রাসায়নিক সমীকরণের সাহায্যেও এটা দেখানে সম্ভব। ইউরিয়া CO(NH2)2 + 2H20 ইউরিয়েজ → (NH4), CO, H ) 2 NH,+CO,

এমোনিফিকেশনে প্রভাব বিস্তারকারী উপাদান সমূহ হচ্ছে :

(১) মাটির গুণাগুণ

(২) জৈব পদার্থ

(৩) অনুজীবের প্রকৃতি

(৪) চুন প্রয়োগ

(৫) পানি নিষ্কাশন

(৬) চাষাবাদ

(৭) তাপমাত্রা

(৮) মৃত্তিকা পিএইচ বা অম্লতা ও

(৯) লবণাক্ততা

নাইট্রিফিকেশন (Nitrification):

এমোনিয়ার বিশেষ অংশ ব্যাকটেরিয়া ও অন্যান্য জীবাণুরা গ্রহণ করে, আর একটা অংশ গাছপালা শোষণ করে এবং অবশিষ্টাংশ মাটিতে থেকে যায়। এ এমোনিয়া থেকে এবার কোন কোন ব্যাকটেরিয়া নাইট্রাইট উৎপন্ন করে এবং নাইট্রাইট আবার নাইট্রেটে রূপান্তরিত হয়। এমোনিয়া থেকে জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়ায় নাইট্রেটে রূপান্তর ঘটার নামই নাইট্রিফিকেশন (Nitrification)।

এখানে স্বভোজী (অটোট্রফিক) ও পরভোজী (হেটারট্রাফিক) ব্যাকটেরিয়া জৈবিক রূপান্তর ঘটায়। প্রথমতঃ নাইট্রোসোমোনাস (Nitrosomonas) ও নাইট্রোসোকক্কাস (Nitrosococcus) জাতীয় ব্যাকটেরিয়া এমোনিয়াকে নাইট্রাইটে পরিবর্তিত করে তারপর নাইট্রোব্যাক্টার (Nitrobacter) জাতীয় ব্যাকটেরিয়া এ নাইট্রাইট থেকে নাইট্রেট তৈরি করে।

নিচে বিক্রিয়া দেখানো হলো :
2NH3 + 802 = 2HNO2 + H20
2HNO2 + 02 = 2HNO3

নাইট্রিফিকেশনে প্রভাব বিস্তারকারী উপাদান সমূহ হচ্ছে :

(১) মাটির অম্লমান

(২) বায়ু চলাচল

(৩) আর্দ্রতা

(৪) তাপমাত্রা

(৫) জৈব পদার্থ

(৬) সি-এন অনুপাত

(৭) লবণের ঘনত্ব

(৮) চাষাবাদ

(৯) চুন প্রয়োগ

(১০) সার / পেস্টিসাইড প্রয়োগ

(১১) কদম কণা ও

(১২) মৃত্তিকা স্তর বা গভীরতা

অণুজীবের ক্ষতিকর প্রভাব:

১। উদ্ভিদ ও প্রাণীর রোগ সৃষ্টি করে।

২। বড় বড় গাছপালা ও চাষের ফসলের সাথে প্রতিযোগিতা করে।

৩। কোন কোন বিষাক্ত দ্রব্য উৎপাদন করে।

8। নাইট্রোজেন বিমুক্ত করণ বা ডিনাইট্রিফিকেসনে অংশ নেয়।

মৃত্তিকাস্থিত নাইট্রোজেন যৌগকে বিজারিত করে অ্যামোনিয়া বা মৌলিক নাইট্রোজেন মুক্ত করে দেয়ার নামই নাইট্রোজেন বিমুক্তকরণ বা ডিনাইট্রিফিকেশন। কখনও এমোনিয়ারূপে ও আবার কখনও নাইট্রোজেনরূপে মুক্ত হয়ে বায়ুমন্ডলে চলে যেতে পারে।

সূত্র:

• মৃত্তিকা অণুজৈবিক প্রক্রিয়া , পাঠ ৪.৫, ইউনিট ৪ , ১২০৪, মৃত্তিকা বিজ্ঞান, বিএজিএড, বাউবি