وسط مغربی مٹی دنیا میں سب سے زیادہ پیداواری ہے، جس کا ایک حصہ ٹائلوں کے نکاسی آب کے وسیع نظاموں کی بدولت ہے جو فصلوں کے کھیتوں سے اضافی پانی نکال دیتے ہیں۔ لیکن پانی ہی واحد چیز نہیں ہے جو ٹائل نالیوں سے بہتا ہے۔ نائٹروجن مٹی کے پانی کے ساتھ نکاسی کے گڑھوں، ندی نالوں اور بالآخر مسیسیپی دریائے طاس میں جاتا ہے، جہاں غذائی اجزاء بڑے پیمانے پر الگل پھولوں اور ہائپوکسک حالات میں حصہ ڈالتے ہیں جو خلیج میکسیکو میں آبی زندگی کو متاثر کرتے ہیں۔
یونیورسٹی آف الینوائے Urbana-Champaign کا ایک حالیہ مطالعہ ٹائل کے نکاسی آب کے پانی میں نائٹروجن کے بوجھ کو متاثر کرنے والے ذرائع اور عمل پر ایک نئی شکل فراہم کرتا ہے۔ یہ مطالعہ نائٹروجن کے ایک غیر متوقع طور پر بڑے اور مستحکم "وراثت" کے تالاب کو ظاہر کرتا ہے، جس سے عام خیال میں اہمیت کا اضافہ ہوتا ہے کہ نائٹروجن ٹائل کے نکاسی کے نظام کے ذریعے کھاد کے ان پٹ اور مائکروبیل سرگرمی کی ایک عارضی عکاسی کے طور پر تیزی سے دھڑکتی ہے۔
"میراثی اثر کا تعلق مٹی کے ماحول میں نائٹروجن کی دستیابی کے درمیان وقت کے وقفے سے ہے جب اس کے آبی گزرگاہوں کو نقصان پہنچتا ہے۔ مثال کے طور پر، اگر آپ کے پاس اس سال کھاد کے ذریعے نائٹروجن ان پٹ ہے، تو یہ فوری طور پر نیچے کی طرف آنے والے آف لوڈز میں ظاہر نہیں ہوگا۔ یہ وقفہ بہت سے نظاموں میں پایا گیا ہے، لیکن پچھلے محققین نہیں جانتے تھے کہ اس کی وجہ کیا ہے یا اس کی شدت کتنی ہے،" مطالعہ کے لیڈ مصنف ژونگجی یو نے کہا، کالج کے شعبہ قدرتی وسائل اور ماحولیاتی سائنس کے اسسٹنٹ پروفیسر۔ الینوائے میں زرعی، صارفین اور ماحولیاتی سائنسز کے۔
نکاسی کے پانی میں نائٹروجن کی اصل کو سمجھنے کے لیے، تحقیقی ٹیم کو پہلے مختلف ذرائع سے حاصل کردہ نائٹریٹ میں فرق کرنا پڑا۔ انہوں نے تین سالوں میں ہفتہ وار بنیادوں پر مکئی اور سویا بین کے کھیت سے ٹائل کی نکاسی کے نمونے جمع کیے اور نائٹریٹ کی پیمائش کی۔ انہوں نے مٹی، فصلوں کی باقیات، اور کھاد کے نمونے بھی جمع کیے تاکہ نائٹروجن کے ارتکاز کے ساتھ ساتھ قدرتی طور پر پائے جانے والے، نائٹروجن اور آکسیجن کے مستحکم آاسوٹوپس، دو عناصر جو نائٹریٹ کے مالیکیولز بناتے ہیں۔ حساس لیبارٹری کے آلات کا استعمال کرتے ہوئے، پچھلے محققین نے بھاری نائٹروجن (15N)، اور آکسیجن (18O) آاسوٹوپس میں نائٹروجن کے مختلف ذرائع اور مائکروبیل نائٹروجن سائیکلنگ کے عمل کو نائٹریفیکیشن اور ڈینیٹریفیکیشن کے ساتھ منسلک کیا۔
یو نے کہا، "ہم نائٹروجن اور آکسیجن آاسوٹوپس کو فنگر پرنٹ کے طور پر نائٹریٹ کے ذرائع کی شناخت کے لیے سوچ سکتے ہیں اور یہ کیسے مائکروبیل عمل کے ذریعے ری سائیکل کیا جا رہا ہے۔" "مختلف ذرائع کے مختلف آاسوٹوپ تناسب ہوتے ہیں، جیسے انسانوں کے فنگر پرنٹس مختلف ہوتے ہیں۔"
یو نے مزید کہا کہ غیر نامیاتی کھاد سے حاصل کردہ نائٹریٹ کا آاسوٹوپ تناسب کم ہوتا ہے، جس میں کم بھاری نائٹروجن اور آکسیجن ہوتے ہیں، بلک مٹی کے نامیاتی نائٹروجن ذرائع سے۔
Bjorn Beheydt، Shutterstock کی تصویر
تحقیقی ٹیم نے مٹی کے نمونے بھی لیبارٹری میں لائے اور انہیں یہ جاننے کے لیے تیار کیا کہ مائکروبیل نائٹروجن سائیکلنگ نائٹریٹ آاسوٹوپس کو کیسے متاثر کرتی ہے۔ فیلڈ اور لیبارٹری کے اعداد و شمار دونوں کے ساتھ، محققین وقت کے ساتھ اور فصل کے نظام میں نائٹریٹ کے ذرائع کا پتہ لگا سکتے ہیں۔
یو نے کہا، "ہمارے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ نائٹریٹ کا اصل آاسوٹوپ تناسب امونیا کھاد اور سویا بین بایوماس نائٹروجن سے ملتا جلتا تھا اور وقت کے ساتھ ساتھ اس وقت مختلف نہیں ہوتا تھا جب سسٹم میں کوئی نئی کھاد نہیں آتی تھی،" یو نے کہا۔ "یہ مٹی میں نائٹریٹ کے ایک بڑے وراثتی پول کی تجویز کرتا ہے اور نظام میں نائٹروجن کے شامل ہونے اور اسے ٹائل کی نکاسی میں نائٹریٹ کے طور پر برآمد کرنے کے درمیان وقت کا وقفہ ہے۔"
انہوں نے مزید کہا کہ جب نئی کھاد کو مکئی میں اینہائیڈروس امونیا کے طور پر شامل کیا گیا تو، آئسوٹوپک سگنل میں ایک بڑی تبدیلی، جو نئی نائٹروجن کی عکاسی کرتی ہے، ٹائل کے نکاسی آب کے پانی میں ریکارڈ کی گئی، خاص طور پر جب بارش کے واقعات اس کے اطلاق کے بعد آتے ہیں۔ تاہم، یہ نیا نائٹروجن سگنل اکثر قلیل المدت ہوتا تھا، جس میں میراثی سگنل اگلے دنوں سے ہفتوں کے اندر دوبارہ ابھرتا تھا۔
پیٹرن مطالعہ کے شریک مصنف اور NRES پروفیسر رچرڈ ملوانی کے گروپ کے نتائج کے مطابق ہے۔ مطالعے کی ایک سیریز میں، اس گروپ نے مکئی کے پودوں میں نائٹروجن کی مقدار کا پتہ لگانے کے لیے لیبل والی آاسوٹوپ تکنیکوں کا استعمال کیا، جس سے پتہ چلا کہ نائٹروجن کا نصف سے بھی کم پودے استعمال کرتے ہیں۔ اس کے بجائے، مکئی نے اپنی زیادہ تر نائٹروجن مٹی سے لی۔ بقیہ کھاد نائٹروجن، نئے نتائج کے مطابق، ممکنہ طور پر ٹائلوں کی نکاسی میں ضائع ہو جاتی ہے یا مٹی میں ذخیرہ شدہ رد عمل والے حصے میں تبدیل ہو جاتی ہے، جس سے نائٹروجن طویل مدتی خارج ہوتی ہے۔
یو نے کہا کہ میراثی اثر کا ثبوت انتظامیہ کو مطلع کر سکتا ہے اور اس پر اثر انداز ہو سکتا ہے کہ پالیسی ساز نائٹروجن کے نقصان میں کمی کے طریقوں کی کامیابی کا اندازہ کیسے لگاتے ہیں۔
"اکثر، ہم نائٹروجن کے بوجھ میں انتظامی تبدیلیوں کے فوری اثرات دیکھنے کی توقع کرتے ہیں۔ تاہم، اگر ہم نے ایک سال کے لیے نائٹروجن کھاد کا استعمال بند کر دیا، تب بھی ہمیں اس نظام سے چند سالوں تک اہم نقصان ہو سکتا ہے،" انہوں نے کہا۔ "ایسا نہیں ہے کہ اگر ہم نائٹروجن ان پٹ کو کم کر دیں، تو یہ فوری طور پر ہر چیز کو حل کر سکتا ہے۔"
مطالعہ کے پہلے مصنف، ڈاکٹریٹ کے طالب علم ینچاو ہو، نے مزید کہا کہ مکئی کی کھاد سے حاصل ہونے والے نائٹریٹ کا نقصان زیادہ ٹائلوں سے نکلنے والے پانی کے اخراج کے واقعات کے دوران سب سے زیادہ مضبوط تھا، یہ تجویز کرتا ہے کہ بارش کی پیش گوئی کے دوران تھوڑی انتظامی دور اندیشی فائدہ مند ہو سکتی ہے۔
"اگر ہم زیادہ خارج ہونے والے مادہ کے دوران استعمال کو کنٹرول کر سکتے ہیں، تو یہ نائٹروجن آلودگی کو کم کرنے میں ہماری مدد کر سکتا ہے،" انہوں نے کہا۔ "یا اگر بارش کے واقعات کے لیے کافی پیشین گوئیاں ہیں، کسان موافق اقدامات کر سکتے ہیں اور ٹائلوں کی نکاسی کو عارضی طور پر بند کر سکتے ہیں۔"
