अध्याय 12 खनिज पोषण
बहुविकल्पीय प्रश्न (MCQs)
1. निम्नलिखित में से कौन-सी भूमिका एक आवश्यक तत्व की विशेषता नहीं है?
(a) जैव अणुओं का घटक होना
(b) मिट्टी की रसायन विज्ञान को बदलना
(c) ऊर्जा-संबंधी रसायन की संरचनात्मक घटक होना
(d) एंजाइमों का सक्रियण या निषेध
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उत्तर
(b) मिट्टी की रसायन विज्ञान को बदलना आवश्यक तत्व की भूमिका नहीं है। जबकि बाकी सभी आवश्यक तत्व की विशेषताएँ हैं। ये सीधे पौधों के चयापचय में शामिल होते हैं।
2. निम्नलिखित में से कौन-सा कथन आवश्यक तत्व की ‘क्रिटिकल सांद्रता’ को सबसे अच्छी तरह समझा सकता है?
(a) आवश्यक तत्व की वह सांद्रता जिससे नीचे पौधे की वृद्धि मंद हो जाती है
(b) आवश्यक तत्व की वह सांद्रता जिससे नीचे पौधे की वृद्धि बढ़ जाती है
(c) आवश्यक तत्व की वह सांद्रता जिससे नीचे पौधा वनस्पति अवस्था में रहता है
(d) उपर्युक्त में से कोई नहीं
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उत्तर
(a) आवश्यक तत्व की वह सांद्रता जिससे नीचे पौधे की वृद्धि मंद हो जाती है, को क्रिटिकल सांद्रता कहा जाता है। यदि कोई विशिष्ट तत्व क्रिटिकल सांद्रता से नीचे हो तो पौधे में कमी के लक्षण दिखाई देने लगते हैं।
3. किसी तत्व की कमी के लक्षण पहले युवा पत्तियों में प्रकट होते हैं। यह दर्शाता है कि तत्व अपेक्षाकृत गतिहीन है। निम्नलिखित में से किस तत्व की कमी ऐसे लक्षण दिखाएगी?
(a) सल्फर
(b) मैग्नीशियम
(c) नाइट्रोजन
(d) पोटैशियम
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सोचने की प्रक्रिया
पौधे किसी विशेष तत्व की कमी के लक्षण तब दिखाते हैं जब वो पोषक तत्व उनके लिए उपलब्ध नहीं होता या यदि उपलब्ध है तो पौधा उसे उपयोग में नहीं ले पाता।
उत्तर
(a) सल्फर की आवश्यकता युवा पत्तियों, तने और जड़ों की नोक को होती है। यदि यह उपलब्ध न हो तो इन भागों में निम्नलिखित कमी के लक्षण दिखाई देते हैं:
(i) वृद्धि में कमी
(ii) अत्यधिक जड़ वृद्धि
(iii) कठोर और लकड़ी जैसा तना
(iv) युवा पत्तियों में क्लोरोसिस।
अचल तत्व पौधे में केवल नोक तक ही परिवहित होते हैं, इसलिए इनकी कमी के लक्षण सबसे पहले जड़ों और शूट की बढ़ती नोक पर प्रकट होते हैं।
4. निम्नलिखित में से कौन-सा लक्षण पौधों में मैंगनीज विषाक्तता के कारण नहीं होता?
(a) शूट एपेक्स में कैल्शियम परिवहन अवरुद्ध होता है
(b) आयरन और नाइट्रोजन दोनों की कमी उत्पन्न होती है
(c) क्लोरोटिक नसों से घिरे भूरे धब्बे दिखाई देते हैं
(d) उपरोक्त में से कोई नहीं
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उत्तर
(d) मैंगनीज एक आवश्यक सूक्ष्म पोषक तत्व है जिसकी मुख्य आवश्यकता पौधों की पत्तियों और बीजों को होती है। जब पौधे इसे अधिक मात्रा में अवशोषित करते हैं तो यह विषाक्त हो जाता है। इसकी विषाक्तता से $\mathrm{Fe}^{2+}$, $\mathrm{Mg}^{2+}$ और $\mathrm{N}$ का अवशोषण घटता है, शूट एपेक्स में $\mathrm{Ca}^{2+}$ का परिवहन अवरुद्ध होता है, क्लोरोटिक नसों से घिरे भूरे धब्बे आदि प्रभाव देखे जाते हैं।
5. $\mathrm{N}_{2}$ स्थिरकारक सूक्ष्मजीवों द्वारा किए जाने वाले अभिकर्मण में शामिल हैं
(a) $\mathrm{2 NH_{3}+3 O_{2} \rightarrow 2 NO_{2}^{-}+2 H^{+}+2 H_{2} O} \quad \quad \quad \quad \quad \ldots (\mathrm{i})$
(b) $\mathrm{2 NO_{2}+O_{2} \rightarrow 2 NO_{3}}\quad \quad \quad \quad \quad \ldots (\mathrm{ii})$
इन समीकरणों के बारे में निम्नलिखित में से कौन-सा कथन सत्य नहीं है?
(a) चरण (i) Nitrosomonas या Nitrococcus द्वारा किया जाता है
(b) चरण (ii) Nitrobacter द्वारा किया जाता है
(c) दोनों चरण (i) और (ii) को नाइट्रिफिकेशन कहा जा सकता है
(d) इन चरणों को करने वाले जीवाणु सामान्यतः फोटोऑटोट्रॉफ होते हैं
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उत्तर
(d) विकल्प (d) सत्य नहीं है क्योंकि इस प्रक्रिया में शामिल जीवाणु फोटोऑटोट्रॉफ नहीं बल्कि कीमियोऑटोट्रॉफ होते हैं। ये जीवाणु $NH_{3}$ और $NO_{2}$ जैसी अकार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण करते हैं और निकलने वाली ऊर्जा का उपयोग करते हैं, इसलिए इन्हें कीमियोऑटोट्रॉफ कहा जाता है।
साथ ही, ये अमोनिया $\left(NH_{3}\right)$ को नाइट्रोजन के अवशोषण योग्य रूप $\left(NO_{2}{ }^{-}\right.$और $\left.\mathrm{NO}_{3}^{-}\right)$ में रूपांतरित करने में सहायता करते हैं।
6. सोयाबीन के साथ सहयोग में Rhizobium द्वारा जैविक नाइट्रोजन निर्धारण के संबंध में, निम्नलिखित में से कौन-सा/कौन-से कथन सत्य नहीं है।
(a) नाइट्रोजनेज अपने कार्य के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता हो सकती है।
(b) नाइट्रोजनेज Mo-Fe प्रोटीन है
(c) लेग-हीमोग्लोबिन एक गुलाबी रंग का रंजक है।
(d) नाइट्रोजनेज $\mathrm{N}_{2}$ गैस को दो अमोनिया अणुओं में रूपांतरित करने में सहायता करता है।
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उत्तर
(क) वह एंजाइम, नाइट्रोजिनेज जो नाइट्रोजन को घटाने में सक्षम है, केवल प्रोकैरियोट्स (जैसे, राइज़ोबियम) में मौजूद होता है। यह ऑक्सीजन ($\mathrm{O}_{2}$) के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है और इसके संपर्क में आने पर निष्क्रिय हो जाता है, इसलिए इसके कार्य करने के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है। अन्य कथन (ख), (ग) और (घ) सत्य हैं।
7. तत्व को इसके संबंधित कार्यों/भूमिकाओं से मिलान करें और नीचे दिए गए विकल्पों में से सही विकल्प चुनें
| क. | बोरॉन | 1. | प्रकाश संश्लेषण के दौरान $\mathrm{H} _{2} \mathrm{O}$ को विभाजित कर $\mathrm{O} _{2}$ मुक्त करना |
| ख. | मैंगनीज | 2. | ऑक्सिनों के संश्लेषण के लिए आवश्यक |
| ग. | मोलिब्डेनम | 3. | नाइट्रोजिनेज का घटक |
| घ. | जिंक | 4. | पराग अंकुरण |
| ङ. | आयरन | 5. | फेरेडॉक्सिन का घटक |
विकल्प
(क) $1,2,3,4,5$
(ख) $4,1,3,2,5$
(ग) $3,2,4,5,1$
(घ) $2,3,5,1,4$
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सोचने की प्रक्रिया
पौधों को कुछ खनिज बड़ी मात्रा में और कुछ छोटी मात्रा में चाहिए होते हैं। इसलिए उन्हें क्रमशः मैक्रो और माइक्रोएलिमेंट्स कहा जाता है। बी, मैन, ज़िंक और फे वे तत्व हैं जो पौधों को छोटी मात्रा में चाहिए होते हैं लेकिन पौधों की सामान्य वृद्धि, विकास और प्रजनन के लिए अत्यंत आवश्यक होते हैं।
उत्तर
(ख) सही मिलान इस प्रकार है
| A. | बोरॉन | पराग अंकुरण |
| B. | मैंगनीज | प्रकाश संश्लेषण के दौरान $\mathrm{O}_{2}$ मुक्त करने के लिए जल का विखंडन |
| C. | मॉलिब्डेनम | नाइट्रोजिनेस का घटक |
| D. | जिंक | ऑक्सिनों के संश्लेषण के लिए आवश्यक |
| E. | आयरन | फेरेडॉक्सिन का घटक |
8. पौधों को उगाया जा सकता है (गलत विकल्प पर टिक करें)
(a) आवश्यक पोषक तत्वों वाली मिट्टी में।
(b) आवश्यक पोषक तत्वों वाले जल में।
(c) या तो जल या मिट्टी में आवश्यक पोषक तत्वों के साथ।
(d) जल या मिट्टी में बिना आवश्यक पोषक तत्वों के।
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उत्तर
(c) पौधों को किसी भी माध्यम में या तो जल या मिट्टी में उगाया जा सकता है यदि वह सभी आवश्यक तत्वों से युक्त हो। माध्यम पौधों की वृद्धि को प्रभावित नहीं करता, लेकिन सभी तत्वों की उपलब्धता पौधों की वृद्धि को प्रभावित करती है।
बहुत ही लघु उत्तर प्रकार के प्रश्न
1. उस पौधे का नाम बताइए जो सिलिकन संचित करता है।
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सोचने की प्रक्रिया
सभी पौधों को उनके जीवन चक्र को सामान्य रूप से पूरा करने के लिए कुछ मैक्रो तत्वों और सूक्ष्म तत्वों की आवश्यकता होती है। लेकिन कुछ पौधों को कुछ विशिष्ट तत्वों जैसे $\mathrm{Na}, \mathrm{Si}, \mathrm{Cl}$ और $\mathrm{Ni}$ की विशेष आवश्यकता होती है।
उत्तर
Oryza sativa और Triticum aestivum सिलिकन संचित करने वाले पौधे हैं। ये पौधे सक्रिय रूप से सिलिकन को अवशोषित करते हैं और उन्हें अपने जैव द्रव्य में संचित करते हैं।
2. माइकोराइजा एक पारस्परिक संघ है। इस संघ में शामिल जीव एक-दूसरे से कैसे लाभ प्राप्त करते हैं?
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उत्तर
माइकोराइजा एक कवक और वास्कुलर पौधों (मुख्यतः जिम्नोस्पर्म) की जड़ों के बीच एक सहजीवी संघ होता है। यह पारस्परिक संघ कवक को कार्बोहाइड्रेट्स (ग्लूकोज और सुक्रोज) की निरंतर और प्रत्यक्ष आपूर्ति प्रदान करता है।
बदले में, पौधे को कवक की माइसीलियम का लाभ मिलता है जिससे जल और खनिजों की अवशोषण क्षमता बढ़ जाती है क्योंकि माइसीलियम का सतह क्षेत्र बहुत बड़ा होता है।
3. नाइट्रोजन स्थिरीकरण प्रोकैरियोट्स द्वारा दिखाया जाता है, यूकैरियोट्स द्वारा नहीं। टिप्पणी कीजिए।
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उत्तर
कुछ प्रोकैरियोट्स जैसे Rhizobium, Anabaena और Nostoc में एंजाइम नाइट्रोजिनेज होता है, जो जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण के लिए आवश्यक होता है। यूकैरियोट्स के पास यह एंजाइम नहीं होता, इसलिए वे नाइट्रोजन स्थिर नहीं कर सकते।
4. मांसाहारी पौधे जैसे निपेंथेस और वीनस फ्लाई ट्रैप पोषण संबंधी अनुकूलन दिखाते हैं। वे विशेष रूप से कौन-सा पोषक तत्व प्राप्त करते हैं और कहाँ से?
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उत्तर
निपेंथेस और वीनस फ्लाई ट्रैप नाइट्रोजन की कमी वाली मिट्टी में उगते हैं। इसलिए वे कीटों को पकड़कर अपनी नाइट्रोजन की कमी पूरी करते हैं, जिसके लिए उन्होंने विशेष अनुकूलन विकसित किए हैं।
5. एक ऐसे पौधे के बारे में सोचिए जिसमें क्लोरोफिल नहीं होता है। वह पोषण कहाँ से प्राप्त करेगा? ऐसे पौधे का एक उदाहरण दीजिए।
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उत्तर
एक एंजियोस्पर्म पौधा जिसे मोनोट्रापा कहा जाता है, क्लोरोफिल नहीं रखता है। यह किसी अन्य पौधे पर परजीवी के रूप में उगता है और मेजबान पौधे से पोषण प्राप्त करता है। इस पौधे को सामान्यतः भूत पौधा कहा जाता है।
6. एक कीटभक्षी एंजियोस्पर्म का नाम बताइए।
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उत्तर
(i) डिस्किडिया (ii) यूट्रिक्युलारिया
7. एक किसान मक्का बोने से पहले मिट्टी में अज़ोटोबैक्टर कल्चर डालता है। कौन-सा खनिज तत्व भरा जा रहा है?
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उत्तर
अज़ोटोबैक्टर मिट्टी में स्वतंत्र रूप से रहने वाला जीवाणु है। यह कुछ अनाज फसलों जैसे मक्का (ज़िया मेज़) को नाइट्रोजन स्थिरीकरण में मदद करता है। किसान मक्का के खेत में अज़ोटोबैक्टर कल्चर इसलिए डालता है ताकि जैविक नाइट्रोजन-स्थिरीकरण की प्रक्रिया से मिट्टी में नाइट्रोजन तत्व बढ़ाया जा सके।
8. लेगहीमोग्लोबिन एक लेग्यूम की जड़ गांठ में किस प्रकार की स्थितियाँ बनाता है?
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उत्तर
लीगहीमोग्लोबिन लेग्यूम पौधे की जड़ गांठों में अनॉक्सी (anaerobic) परिस्थितियाँ बनाने के लिए उत्तरदायी होता है। यह ऑक्सीजन को सोखने वाले के रूप में कार्य करता है, एंजाइम नाइट्रोजिनेस को ऑक्सीजन के संपर्क में आने से बचाता है और एंजाइम के उचित कार्य करने में सहायता करता है, अर्थात् वायुमंडलीय नाइट्रोजन को अमोनिया $\left(\mathrm{NH}_{3}\right)$ में बदलने में।
9. पोषण की विधि के संदर्भ में नेपेंथेस, यूट्रिक्यूलारिया और ड्रोसेरा में क्या समानता है?
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उत्तर
उपरोक्त सभी पौधे मांसाहारी (कीटभक्षी) पौधे हैं। ये कीटों को फँसाते हैं और उन्हें प्रोटियोलिटिक एंजाइमों द्वारा पचाते हैं और इस प्रकार अपनी नाइट्रोजन की कमी को पूरा करते हैं।
10. जिंक की कमी वाले पौधों में किसका जैवसंश्लेषण घट जाता है?
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उत्तर
जिंक की कमी वाले पौधों में, ऑक्सिन का जैवसंश्लेषण घट जाता है। जिंक एक सूक्ष्म तत्व है जो लगभग सभी पौधे के भागों द्वारा $\mathrm{Zn}^{2+}$ आयन के रूप में अवशोषित होता है।
यह कार्बोनिक एनहाइड्रेस और ऑक्सिन का घटक के रूप में कार्य करता है। यह विभिन्न एंजाइमों विशेष रूप से कार्बोक्सिलेज़ और डिहाइड्रोजनेज़ को सक्रिय भी करता है।
11. पत्तियों में पीले किनारे किसकी कमी से प्रकट होते हैं?
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उत्तर
पत्तियों में पीले किनारे या क्लोरोसिस उन पत्तियों में प्रकट होता है जिनमें नाइट्रोजन की कमी होती है। नाइट्रोजन की कमी फूलों के आने में देरी, प्रोटीन संश्लेषण में बाधा और पार्श्व कलिकाओं की निष्क्रियता का भी कारण बनती है।
१२. वह बड़े पोषक तत्व नामित करें जो सभी कार्बनिक यौगिकों का एक घटक है परन्तु मिट्टी से प्राप्त नहीं होता।
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उत्तर
कार्बन एक आवश्यक तत्व है। पौधे इसे वायुमंडल से $CO_{2}$ के रूप में ग्रहण करते हैं। इसकी वायुमंडल में सांद्रता लगभग $0.03 \%$ है। पौधे प्रकाशसंश्लेषण के लिए $CO_{2}$ का उपयोग करते हैं (कार्बन के स्रोत के रूप में) ग्लूकोज संश्लेषित करने के लिए।
१३. एक असहजीवी नाइट्रोजन स्थिरकारी प्रोकैरियोट का नाम बताएँ।
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उत्तर
Azotobacter एक असहजीवी नाइट्रोजन स्थिरकारी प्रोकैरियोट है। यह धान के खेतों में फलता-फूलता है।
१४. धान के खेत एक महत्वपूर्ण ग्रीनहाउस गैस उत्पन्न करते हैं। उसका नाम बताएँ।
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उत्तर
धान के खेत अतिरिक्त जल से लबालब रहते हैं जिससे अत्यधिक सूक्ष्मजीवी क्रियाएँ होती हैं। इन क्षेत्रों में अनेक अवायवी जीवाणु भी उगते हैं और मीथेन उत्सर्जित करते हैं जो एक ग्रीनहाउस गैस है।
१५. अपचायी अमोनीकरण के समीकरण को पूर्ण करें
$$ +NH_{4}^{+}+\mathrm{NADPH} \stackrel{?}{\rightarrow} \text { ग्लूटामेट }+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}+\mathrm{NADP} $$
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उत्तर
अपचायी अमोनीकरण अमोनिया एक कीटो अम्ल (जैसे $\alpha$-कीटोग्लूटारिक अम्ल या ऑक्सालोएसीटिक अम्ल) से मिलकर एक अमीनो अम्ल बनाता है एक अपचायित सहएन्ज़ाइम (NADH, NADPH) और एन्ज़ाइम डिहाइड्रोजनेज़ (जैसे ग्लूटामेट डिहाइड्रोजनेज़, एस्पार्टेट डिहाइड्रोजनेज़) की उपस्थिति में।
$\alpha$-केटोग्लूटारिक अम्ल $+\mathrm{NH}_4^{+}+\mathrm{NAD}(\mathrm{P}) \mathrm{H} \xrightarrow[{\text { डिहाइड्रोजनेज }}]{\text { ग्लूटामेट }}$ ग्लूटामेट $+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{NAD}(\mathrm{P})$
ऑक्सेलोएसीटिक अम्ल $+\mathrm{NH}_4^{+}+\mathrm{NAD}(\mathrm{P}) \mathrm{H} \xrightarrow[\text { डिहाइड्रोजनेज }]{\text { एस्पार्टेट }}$ एस्पार्टेट $+\mathrm{H}_2 \mathrm{O}+\mathrm{NAD}(\mathrm{P})$
16. मिट्टी में $\mathrm{Mn}$ की अधिकता से $\mathrm{Ca}, \mathrm{Mg}$ और Fe की कमी होती है। औचित्य दीजिए।
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उत्तर
मैंगनीज़ $\left(\mathrm{Mn}^{2+}\right)$ जब पौधों द्वारा अधिक मात्रा में अवशोषित होता है तो विषैला बन जाता है। यह विषाक्तता भूरे धब्बों के रूप में प्रकट होती है जो क्लोरोटिक शिराओं से घिरे होते हैं।
इसके निम्नलिखित कारण हैं
(i) $\mathrm{Fe}^{3+}$ और $\mathrm{Mn}^{2+}$ के अवशोषण में कमी
(ii) विशिष्ट एंजाइमों से $\mathrm{Mn}^{2+}$ के बंधन की अवरोध
(iii) शूट एपेक्स में $\mathrm{Ca}^{2+}$ के स्थानांतरण की अवरोध
इस प्रकार, $\mathrm{Mn}^{2+}$ की अधिकता से आयरन, मैग्नीशियम और कैल्शियम की कमी हो जाती है।
लघु उत्तरीय प्रश्न
1. सल्फर पौधों के लिए किस प्रकार महत्वपूर्ण है? उन अमीनो अम्लों के नाम बताइए जिनमें यह पाया जाता है।
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सोचने की प्रक्रिया
सल्फर एक मैक्रोन्यूट्रिएंट है और सामान्य पौध वृद्धि और विकास के लिए महत्वपूर्ण है। यह कुछ अमीनो अम्लों और प्रोटीनों का अभिन्न हिस्सा है और प्रोटीनों की द्वितीयक संरचना निर्धारित करने में सहायक होता है क्योंकि यह डाइसल्फाइड बंध बनाता है।
उत्तर
सल्फर (S) पौधों में एक महत्वपूर्ण मैक्रोन्यूट्रिएंट है जिसे पौधे $\mathrm{SO}_{4}^{2-}$ आयन के रूप में अवशोषित करते हैं। यह मुख्य रूप से विटामिन (बायोटिन, थायमिन), प्रोटीन, कोएंजाइम-A, अमीनो अम्ल (सिस्टीन और मेथियोनिन) आदि के घटक के रूप में कार्य करता है। यह एलिल सल्फाइड (प्याज, लहसुन) और सिनिग्रिन (सरसों) का भी एक आवश्यक घटक है।
सल्फर की कमी से युवा पत्तियों में क्लोरोसिस, व्यापक जड़ वृद्धि, कठोर और लकड़ी जैसी तना बन सकता है। यह सिट्रस फलों के रस की मात्रा में कमी और चाय की पीली बीमारी का कारण भी बनता है।
सल्फर अमीनो अम्ल सिस्टीन, मेथियोनिन आदि में पाया जाता है।
2. सूक्ष्मजीव जैसे Pseudomonas और Thiobacillus नाइट्रोजन चक्र में किस प्रकार महत्वपूर्ण हैं?
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सोचने की प्रक्रिया
जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण एक प्रक्रिया है जिसमें गैसीय नाइट्रोजन को ऐसे नाइट्रोजन में परिवर्तित किया जाता है जिसे पौधे पोषक तत्व के रूप में उपयोग कर सकते हैं।
उत्तर
जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण में, वायुमंडलीय $N_{2}$ को कुछ प्रोकैरियोट्स में उपस्थित नाइट्रोजनेज रिडक्टेस द्वारा $NH_{3}$ में अपचयित किया जाता है। $NH_{3}$ को फिर कुछ अन्य जीवाणुओं (Nitrosomonas और Nitrobacter) द्वारा $NO_{2}$ और $NO_{3}$ में ऑक्सीडाइज़ किया जाता है। नाइट्रोजन स्थिरीकरण में शामिल विभिन्न चरण इस प्रकार हैं
Pseudomonas और Thiobacillus नाइट्रिफिकेशन की प्रक्रिया में शामिल होते हैं। ये नाइट्रेट $\left(NO_{3}^{-}\right)$ और नाइट्राइट $NO_{2}^{-}$ को मुक्त नाइट्रोजन $N_{2})$ में परिवर्तित करते हैं, जो वायुमंडल में मुक्त हो जाता है।
3. निम्नलिखित चित्र को ध्यान से देखें
(a) चित्र में दिखाई गई तकनीक का नाम और वैज्ञानिक का नाम बताइए जिसने पहली बार इस तकनीक का प्रदर्शन किया था।
(b) कम से कम तीन पौधों के नाम बताइए जिनके व्यावसायिक उत्पादन के लिए इस तकनीक का उपयोग किया जा सकता है।
(c) इस सेटअप में एरेटिंग ट्यूब और फीडिंग फनल का क्या महत्व है?
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उत्तर
(a) हाइड्रोपोनिक्स, जूलियस वॉन सैक्स (1860)
(b) (i) Solanum lycopersicum (टमाटर)
(ii) Hibiscus asculentus (भिंडी)
(iii) Solanum melongena (बैंगन)
(c)एरेटिंग ट्यूब तरल घोल में बढ़ रही जड़ों की सामान्य वृद्धि और विकास के लिए ऑक्सीजन प्रदान करता है। फीडिंग फनल का उपयोग हाइड्रोपोनिक सिस्टम में जब आवश्यक हो तो पानी और पोषक तत्वों को जोड़ने के लिए किया जाता है।
4. $\mathrm{N}_{2}$-निर्धारण के लिए जड़ गांठों में पाया जाने वाला सबसे महत्वपूर्ण एंजाइम कौन-सा है? क्या इसके कार्य करने के लिए एक विशेष गुलाबी रंग का वर्णक आवश्यक है? विस्तार से बताइए।
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उत्तर
नाइट्रोजिनेज जड़ के गठनों में पाया जाने वाला सबसे महत्वपूर्ण एंजाइम है जो $\mathrm{N}_{2}$-निर्धारण के लिए उत्तरदायी है। यह एक मो-फे प्रोटीन है जो वायुमंडलीय नाइट्रोजन को अमोनिया में परिवर्तित करने की क्रिया को उत्प्रेरित करता है। गुलाबी रंग का लेगहीमोग्लोबिन नामक वर्णक नाइट्रोजिनेज एंजाइम के कार्य के लिए अवायवीय परिस्थितियाँ उत्पन्न करता है।
5. ‘समालोचन सांद्रता’ और ‘अभाव’ ये दोनों पद पौधों में एक आवश्यक तत्व की सांद्रता के संदर्भ में एक-दूसरे से किस प्रकार भिन्न हैं? क्या आप खनिजों-फे और $\mathrm{Zn}$ के लिए ‘समालोचन सांद्रता’ और ‘अभाव’ के मान ज्ञात कर सकते हैं?
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उत्तर
| समालोचन सांद्रता | अभाव |
|---|---|
| एक पोषक तत्व की वह सांद्रता जो ऊतक में मापी जाती है और जो अधिकतम वृद्धि देने वाले स्तर से ठीक नीचे हो, को समालोचन सांद्रता कहा जाता है। उदा., N, P और K को समालोचन तत्वों के रूप में जाना जाता है। |
वह सांद्रता जो समालोचन सांद्रता से नीचे हो और जिसमें पोषक तत्व की कमी के कारण पौधे की वृद्धि में क्रमिक गिरावट आ सकती है, को अभाव कहा जाता है। |
| समालोचन सांद्रता | अभाव | |
|---|---|---|
| $\mathrm{Zn}$ | $0.5-1 \%$ | $0.5 \%$ से कम |
| $\mathrm{Fe}$ | $3.5-5 \%$ | 3.5\% से कम |
6. मांसाहारी पौधे पोषण संबंधी अनुकूलन प्रदर्शित करते हैं। एक उदाहरण देते हुए इस तथ्य की व्याख्या कीजिए।
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उत्तर
मांसाहारी (कीटभक्षी) पौधे मुख्यतः नाइट्रोजन की कमी वाली मिट्टी में पाए जाते हैं। नाइट्रोजन की कमी को पूरा करने के लिए इनमें कीट पकड़ने की एक तंत्र विकसित हुई है जिसमें पत्तियाँ पिचर के आकार की हो गई हैं जिसमें कीट को पचाने वाले प्रोटियोलिटिक एंजाइम होते हैं। ये कीट को फँसाते हैं और उनसे प्राप्त नाइट्रोजन को अवशोषित करते हैं।
7. एक किसान अपने खेत में नियमित रूप से (\mathrm{Na}, \mathrm{Ca}, \mathrm{Mg}) और Fe डालता है, फिर भी वह देखता है कि पौधों में (\mathrm{Ca}, \mathrm{Mg}) और Fe की कमी के लक्षण दिखाई देते हैं। एक वैध कारण बताइए और किसान की मदद के लिए पौधों की वृद्धि में सुधार के लिए एक उपाय सुझाइए।
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उत्तर
पौधे सूक्ष्म पोषक तत्वों की एक निश्चित मात्रा को सहन कर सकते हैं। इसकी थोड़ी सी कम मात्रा भी कमी के लक्षण पैदा कर सकती है और थोड़ी सी अधिक मात्रा विषाक्तता का कारण बन सकती है। वनस्पति आयन सांद्रता जो ऊतकों के शुष्क भार को (10 \%) तक घटा देती है, उसे विषाक्त सांद्रता कहा जाता है।
यह सांद्रता विभिन्न सूक्ष्म पोषक तत्वों के लिए और विभिन्न पौधों के लिए भिन्न-भिन्न होती है, उदाहरण के लिए, (\mathrm{Mn}^{2+}) सोयाबीन के लिए (600 \mathrm{\mu gg}^{-1}) से अधिक और सूरजमुखी के लिए (5300 \mathrm{\mu gg}^{-1}) से अधिक विषाक्त होता है।
यह भी देखा गया है कि एक सूक्ष्म पोषक तत्व की विषाक्तता अन्य पोषक तत्वों की कमी का कारण बनती है। ऐसी समस्याओं से बचने के लिए, किसानों को इन पोषक तत्वों को निर्धारित सांद्रता में उपयोग करना चाहिए ताकि एक तत्व का अत्यधिक शोषण दूसरे तत्व के शोषण को कम न करे।
दीर्घ उत्तर प्रकार के प्रश्न
1. यह देखा गया है कि किसी विशेष तत्व की कमी के लक्षण पहले पुराने पत्तों में और फिर नए पत्तों में प्रकट होते हैं।
(क) क्या यह इंगित करता है कि तत्व सक्रिय रूप से गतिशील है या अपेक्षाकृत स्थिर?
(ख) दो ऐसे तत्वों के नाम बताइए जो अत्यधिक गतिशील हैं और दो जो अपेक्षाकृत स्थिर हैं।
(ग) तत्वों की गतिशीलता का पहलू बागवानी और कृषि के लिए किस प्रकार महत्वपूर्ण है?
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उत्तर
(क) पौधे अपने नए पत्तों को पुराने पत्तों की तुलना में अधिक पोषक तत्व देने का प्रयास करते हैं। जब पोषक तत्व गतिशील होते हैं, तो कमी के लक्षण पहले पुराने पत्तों में दिखाई देते हैं क्योंकि वह विशेष पोषक तत्व सबसे पहले ऊपर के पत्तों तक पहुंचता है और निचले पत्तों को वह पोषक तत्व नहीं मिलता।
(ख) अत्यधिक गतिशील तत्व हैं $\mathrm{P}, \mathrm{K}$ और $\mathrm{Mn}$। कम गतिशील तत्व हैं $\mathrm{Ca}^{+}$ और $\mathrm{K}^{+}$।
(ग) आवश्यक तत्वों की गतिशीलता का पहलू बागवानी और कृषि में निम्नलिखित तरीकों से महत्वपूर्ण है
(क) एक ऐसी फसल जिसमें पुराने पत्तों की कटाई होती है, यदि उसमें कमी के लक्षण दिखाई देते हैं, तो इसकी आर्थिक मूल्य घट जाएगी।
(ii) उन फसलों में जिनमें फूल, फल और पुष्पक्रम की कटाई होती है, अचल पोषक तत्व शीर्ष/अग्रभाग तक नहीं पहुँच पाते क्योंकि वे गतिहीन होते हैं, इससे उपज घट जाती है।
2. हम पाते हैं कि राइज़ोबियम फलियों वाले पौधों की जड़ों पर गांठें बनाता है। साथ ही फ्रैंकिया नामक एक अन्य सूक्ष्मजीव गैर-फलियों वाले पौधे अल्नस की जड़ों पर नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाली गांठें बनाता है।
(a) क्या हम किसी पौधे—चाहे वह फलियों वाला हो या गैर-फलियों वाला—में नाइट्रोजन स्थिरीकरण का गुण कृत्रिम रूप से उत्पन्न कर सकते हैं?
(b) माइकोराइज़ा और चीड़ के वृक्षों के बीच किस प्रकार का सम्बन्ध देखा जाता है?
(c) क्या किसी सूक्ष्मजीव का खनिज पोषण देने के लिए पौधे से निकट सम्बन्ध में होना आवश्यक है? एक उदाहरण की सहायता से व्याख्या कीजिए।
Show Answer
उत्तर
(a) वैज्ञानिकों ने फलियों वाले और गैर-फलियों वाले दोनों प्रकार के पौधों में कृत्रिम प्रेरण का प्रयास किया है। इसकी सफलता दर बहुत कम है क्योंकि जीन अभिव्यक्ति अत्यधिक विशिष्ट घटना है।
चाहे वांछित जीन प्रस्तुत कर दिया जाए, वह कार्य नहीं कर सकता क्योंकि उसकी अभिव्यक्ति के लिए परिस्थितियाँ अत्यंत विशिष्ट होती हैं।
(b) चीड़ की जड़ों और माइकोराइज़ा के बीच सहजीवी परस्पर लाभकारी सम्बन्ध (परस्परवाद) पाया जाता है क्योंकि दोनों परस्पर लाभान्वित होते हैं।
(c) हाँ, सूक्ष्मजीव को निकट सम्बन्ध बनाना पड़ता है, एक भौतिक सम्बन्ध विकसित करना पड़ता है; उदाहरणस्वरूप राइज़ोबियम जड़ के अन्दर प्रवेश कर जड़ ऊतकों से जुड़ता है, तभी वह नाइट्रोजन स्थिरीकरण में सहायता करता है।
३. पादपों के लिए आवश्यक तत्व क्या हैं? आवश्यकता के मानदंड बताइए? पादपों द्वारा आवश्यक मात्रा के आधार पर खनिजों को कैसे वर्गीकृत किया जाता है?
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उत्तर
एक तत्व पादपों के लिए आवश्यक तब माना जाता है जब वह उसकी सामान्य वृद्धि और प्रजनन के लिए आवश्यक हो। इस तत्व की आवश्यकता विशिष्ट होनी चाहिए और मिट्टी में किसी अन्य तत्व से इसे प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता। उन्हें पादप के चयापचय में प्रत्यक्ष रूप से शामिल होना चाहिए।
आवश्यकता के मानदंड
किसी तत्व को केवल इस आधार पर आवश्यक नहीं माना जा सकता कि वह पादप में उपस्थित है। इसे निम्नलिखित मानदंडों के आधार पर आवश्यक माना जाता है:
(i) पादप उस तत्व की अनुपस्थिति में सामान्य रूप से नहीं बढ़ पाता और अपना जीवन चक्र पूरा नहीं कर पाता।
(ii) तत्व विशिष्ट होता है और इसे किसी अन्य तत्व से प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता।
(iii) तत्व पादपों के चयापचय में प्रत्यक्ष भूमिका निभाता है।
आवश्यक तत्वों को आगे दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया गया है:
(a) मैक्रोएलिमेंट्स (Macroelements) - ये वे तत्व हैं जो पादपों को बड़ी मात्रा में आवश्यक होते हैं। ये हैं $\mathrm{C}, \mathrm{H}, \mathrm{O}, \mathrm{N}, \mathrm{P}, \mathrm{K}, \mathrm{Mg}, \mathrm{Ca}$ और $\mathrm{S}$।
(b) सूक्ष्म तत्व (Microelements/Trace elements) - ये पादपों को कम मात्रा में आवश्यक होते हैं (अक्सर $1 \mathrm{ppm}$ से कम)। इनमें शामिल हैं $\mathrm{B}, \mathrm{Zn}, \mathrm{Mn}, \mathrm{Cu}, \mathrm{Mo}, \mathrm{Cl}, \mathrm{Fe}$ और $\mathrm{Ni}$।
4. उदाहरणों की सहायता से वर्णन कीजिए कि आवश्यक तत्वों को वे करने वाले कार्यों के आधार पर किस प्रकार वर्गीकृत किया जाता है।
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उत्तर
आवश्यक तत्व पौधों में विभिन्न प्रकार के कार्यों में संलग्न होते हैं। कुछ प्रमुख कार्य नीचे सूचीबद्ध हैं
(i) फ्रेमवर्क तत्व आवश्यक तत्व जैवअणुओं के घटक होते हैं और इस प्रकार कोशिका के संरचनात्मक तत्व होते हैं। कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को फ्रेमवर्क तत्व माना जाता है क्योंकि ये कार्बोहाइड्रेट बनाते हैं जो कोशिका भित्ति बनाते हैं।
(ii) प्रोटोप्लाज्मिक तत्व $\mathrm{N}, \mathrm{P}$ और $\mathrm{S}$ को प्रोटोप्लाज्मिक तत्व माना जाता है क्योंकि ये $\mathrm{C}, \mathrm{H}$ और ऑक्सीजन के साथ मिलकर प्रोटोप्लाज्म बनाते हैं।
(iii) उत्प्रेरक एंजाइम आवश्यक तत्व एंजाइमों को सक्रिय या निष्क्रिय करते हैं, अर्थात् इन तत्वों की उपस्थिति के बिना कुछ एंजाइम कार्य नहीं कर सकते, उदाहरणस्वरूप $\mathrm{Mg}^{2+}$ रिब्युलोस बाइफॉस्फेट कार्बॉक्सिलेज ऑक्सीजनेज (Rubisco) और फॉस्फोएनॉल पाइरुवेट कार्बॉक्सिलेज (PEP कार्बॉक्सिलेज) दोनों के लिए सक्रियक के रूप में कार्य करता है।
दोनों पौधों में प्रकाशसंश्लेषी कार्बन निर्धारण में शामिल महत्वपूर्ण एंजाइम हैं।
(iv) संतुलन तत्व तत्व अन्य खनिजों के विषैले प्रभाव को आयनिक संतुलन उत्पन्न करके प्रतिकार करते हैं (उदाहरणस्वरूप कैल्शियम, मैग्नीशियम और पोटैशियम)।
(क) कोशिका के परासरणीय दाब को प्रभावित करना
कुछ आवश्यक तत्व कोशिका के परासरणीय विभव को बदल देते हैं। पौधों की कोशिकाओं में घुले हुए खनिज तत्व कोशिका रस में मौजूद होते हैं जो कोशिका के परासरणीय दाब को प्रभावित करते हैं, उदाहरण के लिए, $\mathrm{K}$ रंध्रों के खुलने और बंद होने में शामिल होता है।
5. हम जानते हैं कि पौधों को पोषक तत्वों की आवश्यकता होती है। यदि हम इन्हें अधिक मात्रा में दें, तो क्या यह पौधों के लिए लाभकारी होगा? यदि हाँ, तो कैसे/ यदि नहीं, तो क्यों?
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उत्तर
पौधे सूक्ष्म पोषक तत्वों की एक निश्चित मात्रा को सहन कर सकते हैं। इसकी थोड़ी कम मात्रा कमी के लक्षण पैदा कर सकती है और थोड़ी अधिक मात्रा विषाक्तता का कारण बन सकती है। वह खनिज आयन सांद्रता जिससे ऊतक के शुष्क भार में $10 \%$ की कमी हो जाती है, विषाक्त सांद्रता कहलाती है।
यह सांद्रता विभिन्न सूक्ष्म पोषक तत्वों के लिए और विभिन्न पौधों के लिए भिन्न होती है, उदाहरण के लिए, $\mathrm{Mn}^{2+}$ सोयाबीन के लिए $600 \mathrm{\mu gg}^{-1}$ से अधिक और सूरजमुखी के लिए $5300 \mathrm{\mu gg}^{-1}$ से अधिक होने पर विषाक्त होता है।
खनिज आयन की विषाक्तता के लक्षणों की पहचान करना बहुत कठिन होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक तत्व का अधिक अवशोषण दूसरे तत्व के अवशोषण को कम कर सकता है।
उदाहरण के लिए, मैंगनीज़ $\left(\mathrm{Mn}^{2+}\right)$ जब पौधों द्वारा अधिक मात्रा में अवशोषित होता है तो विषाक्त हो जाता है। विषाक्तता हरे रंग की नसों से घिरे भूरे धब्बों के रूप में प्रकट होती है।
यह निम्नलिखित कारणों से होता है
(i) $\mathrm{Fe}^{3+}$ और $\mathrm{Mg}^{2+}$ के अवशोषण में कमी।
(ii) विशिष्ट एंजाइमों से $\mathrm{Mg}^{2+}$ के बंधन की अवरोधन।
(iii) शूट एपेक्स में $\mathrm{Ca}^{2+}$ के स्थानांतरण की अवरोधन।
इस प्रकार, $\mathrm{Mn}^{2+}$ की अधिकता आयरन, मैग्नीशियम और कैल्शियम की कमी का कारण बनती है।
6. राइज़ोबियम के एक फलदार पौधे की जड़ से संपर्क में आने से लेकर गांठ (नोड्यूल) बनने तक की घटनाओं का अनुसरण करें। लेग हीमोग्लोबिन के महत्व पर एक नोट जोड़ें।
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उत्तर
जड़ गांठ का निर्माण फलीदार पौधे और राइज़ोबियम बैक्टीरिया की समन्वित गतिविधियाँ सहजीवी साझेदारों के बीच रासायनिक अन्योन्यक्रिया पर निर्भर करती हैं।
गांठ निर्माण के प्रमुख चरण निम्न आरेख में संक्षेपित किए गए हैं
लेग हीमोग्लोबिन एक ऑक्सीजन स्कैवेंजर है, यह नाइट्रोजनेज एंजाइम को $O_{2}$ से बचाता है और साथ ही राइज़ोबियम द्वारा $N_{2}$ को $NH_{3}$ में अपचयन के लिए अनॉक्सिक परिस्थितियाँ बनाता है।
7. एक दाल वाले पौधे की जड़ गांठ में होने वाली जैवरासायनिक घटनाओं को बताएं। अंतिम उत्पाद क्या है? इसका क्या भाग्य होता है?
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उत्तर
दाल वाले पौधे में जड़ गांठ का निर्माण राइज़ोबियम द्वारा जड़ों के संक्रमण का परिणाम है। निम्न आकृति गांठ निर्माण की प्रक्रिया को दर्शाती है
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(a) राइज़ोबियम जड़ के बाल के पास विभाजित होता है |
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(b) जड़ के बाल का सफल संक्रमण उसे मोड़ने का कारण बनता है |
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(c) संक्रमित धागा जीवाणुओं को कॉर्टेक्स में प्रवेश करने ले जाता है। जीवाणु कॉर्टिकल और पेरिसाइकल कोशिकाओं को विभाजित करने का कारण बनते हैं, जिससे गांठ का निर्माण होता है। |
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(d) जड़ों के साथ निरंतर संवहन ऊतकों वाली परिपक्व गांठ। |
रासायनिक अभिक्रिया इस प्रकार है $$ \mathrm{N_{2}+8 e^{-}+8 H^{+}+16 \text { ATP } \quad \rightarrow 2 NH_{3}+H_{2}+16 ADP+P_{1} {i}} $$
यह अभिक्रिया एंजाइम नाइट्रोजिनेज़ की उपस्थिति में होती है जो लेगहीमोग्लोबिन द्वारा बनाई गई अनॉक्सीकारी परिस्थितियों में कार्य करता है।
अमोनिया की दिशा
अमोनिया का आगे उपयोग दो तरीकों से किया जाता है
(a) अपचयी अमीनेशन
$\alpha$-कीटोग्लूटारिक अम्ल $+ NH_{4}^{+}+\mathrm{NADPH} \quad \xrightarrow[{\text { डिहाइड्रोजनेज }}]{\text { ग्लूटामेट }} $ ग्लूटामेट $+ H_{2} \mathrm{O}+\mathrm{NADP}$
अमोनिया $\alpha$-कीटोग्लूटारिक अम्ल के साथ प्रतिक्रिया कर ग्लूटामेट बनाता है।
(b) ट्रांसअमिनेशन
इस प्रक्रिया में, $\mathrm{NH}_{2}$ समूह एक अमीनो अम्ल से दूसरे अमीनो अम्ल में स्थानांतरित होता है; एंजाइम ट्रांसअमिनेज इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित करता है।
8. हाइड्रोपोनिक्स को पौधों की खेती के लिए एक सफल तकनीक के रूप में दिखाया गया है। फिर भी अधिकांश फसलें जमीन पर ही उगाई जाती हैं। क्यों?
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सोचने की प्रक्रिया
हाइड्रोपोनिक्स पौधों की मिट्टी रहित खेती है। कई पौधे पोषक तत्वों से भरे घोल में उगाए गए हैं लेकिन इसमें कुछ कमियां भी हैं।
उत्तर
यद्यपि हाइड्रोपोनिक्स पौधों के लिए एक सफल तकनीक है, फिर भी कई फसलें जमीन पर इसलिए उगाई जाती हैं क्योंकि
(i) लागत प्रमुख चिंता है। हाइड्रोपोनिक्स की स्थापना और संचालन मिट्टी आधारित उत्पादन की तुलना में कहीं अधिक निवेश की मांग करता है।
(ii) स्वच्छता अत्यंत महत्वपूर्ण है, विशेषकर इनडोर हाइड्रोपोनिक वातावरण में। जलजनित रोग हाइड्रोपोनिक उत्पादन की कुछ विधियों के माध्यम से तेजी से फैल सकते हैं।
(iii) हाइड्रोपोनिक्स अपेक्षाकृत एक नई तकनीक है और पारंपरिक किसानों द्वारा ज्ञान की कमी के कारण इसका उपयोग नहीं किया जाता है।
(iv) पौधे आसपास के वातावरण के प्रति कम अनुकूल होते हैं। गर्म मौसम और सीमित ऑक्सीजन आपूर्ति पौधे की पैदावार और गुणवत्ता को कम कर सकते हैं।
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