Eco-Friendly Farming: इथेनॉल आणि ऑक्सान्टेलमुळे ६०% कमी मिथेन उत्सर्जन; भात शेतीत क्रांती!

Rice Farming: भात उत्पादनामुळे जगभरातील सुमारे १२ टक्के मिथेन उत्सर्जन होते. या हरितगृह वायूच्या उत्सर्जनामुळे जागतिक तापमान वाढीच्या समस्येमध्ये भरच पडणार असल्याचे सांगितले जाते. त्यासाठी उथळ पाण्यात घेतल्या जाणाऱ्या भात पिकाला दोष दिला जातो. अशा भात पिकांच्या मुळाकडून सोडल्या जाणाऱ्या सेंद्रिय संयुगांचे विघटन करण्याचे काम काही सूक्ष्मजीव करत असतात. भात आणि अन्य काही पिके अशी संयुगे सोडत असतात. त्यांना ‘रूट एक्स्युडेट्स’ म्हणतात. यावर मुळांभोवती असलेल्या माती परिसरातील सूक्ष्मजीवांचा उदरनिर्वाह होतो.

त्या बदल्यात हे सूक्ष्मजीव वनस्पतीला उपयुक्त अशी अन्नद्रव्ये उपलब्ध करण्याचे काम करतात. हे वनस्पती आणि सूक्ष्मजीवांमधील सहजीवी संबंध आहेत. हे दोन्ही घटक मातीतून होणाऱ्या मिथेन उत्सर्जनासाठी कारणीभूत असल्याचे मानले जाते. पण त्यासाठी रूट एक्स्युडेट्समधील नेमकी कोणती रासायनिक संयुगेच कारणीभूत आहेत, याविषयी स्पष्टता नव्हती. ते ओळखण्यासाठी ‘स्वीडिश युनिव्हर्सिटी ऑफ अॅग्रिकल्चरल सायन्सेस’मधील सूक्ष्मजीवशास्त्रज्ञ अॅना श्‍नोर्रेर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी दोन वेगवेगळ्या भात जातींमधील रूट एक्स्युडेट्सची तुलना केली.

या भातजातीपैकी सुसिबा २ ही जात कमी मिथेन उत्सर्जन करणारी जनुकीय सुधारित जात आहे, तर निप्पोनबेअर ही सरासरी मिथेन उत्सर्जन करणारी पारंपरिक (नॉन जीएम) भात जात आहे. या अभ्यासामध्ये सुसिबा २ जातींच्या मुळांनी लक्षणीयरीत्या कमी फ्युमरेट तयार केले. त्यातून फ्युमरेटची अधिक निर्मिती आणि उत्सर्जन यांचा मुळाभोवती मातीमध्ये असलेल्या मिथेन उत्सर्जन करणाऱ्या सूक्ष्मजीवांच्या (मिथेनोजेन्स) मुबलक प्रमाणाशी असलेले सहसंबंध तपासता आले.

फ्युमरेटची नेमकी भूमिका तपासली

फ्युमरेटची नेमकी भूमिका निर्धारीत करण्यासाठी संशोधकांनी भात रोपांची वाढ केलेल्या कुंडीतील मातीमध्ये मुद्दाम फ्युमरेट मिसळले. त्यानंतर त्या कुंडीतून होणाऱ्या मिथेन उत्सर्जनामध्ये वाढ झालेली आढळली. फ्युमरेटच्या विकरांच्या विघटनाच्या प्रक्रियेमध्ये बाधा आणणाऱ्या ऑक्सान्टेल या रसायनाचा वापर करून पाहण्यात आला असता कुंडीतून होणारे मिथेनचे उत्सर्जन कार्यक्षमपणे कमी झाल्याचे आढळले. मुळातच कमी मिथेन उत्सर्जन करणाऱ्या सुसिबा २ या भातजातींतून निप्पोनबेअर या सरासरी मिथेन उत्सर्जन करणाऱ्या भातजातीपेक्षा कमीच मिथेन उत्सर्जन केल्याचे स्पष्ट झाले. त्यातून केवळ फ्युमरेट हा घटकच मिथेन उत्सर्जनातील कोडे सोडविण्यासाठी पुरेसा नसल्याची आणखी एक बाब स्पष्ट झाली.

अॅना श्‍नोर्रेर म्हणाल्या, की फ्युमरेटचे महत्त्व लक्षात आले असले तरी मूळ गुंता अद्याप तसाच असल्याचे स्पष्ट झाले. मग आमच्या लक्षात आले की मातीतच असे काहीतरी आहे की ते मिथेन उत्सर्जन कमी करते. म्हणून आमच्या विचारप्रक्रियेला आणखी चालना मिळाली. वेगवेगळ्या जातींमध्ये असलेल्या फरकांसाठी अन्य काहीतरी कारणीभूत असावे. हा फऱक जाणून घेण्यासाठी त्यांनी रूट एक्स्युडेट्सचे पुनश्‍च विश्‍लेषण केले, तेव्हा त्यांना सुसिबा २ ची रोपे लक्षणीय प्रमाणात इथेनॉल सोडत असल्याचे दिसून आले. अन्य जातींच्या रोपांभोवतीच्या मातीमध्ये त्यांनी इथेनॉल मिसळून पाहिले असता तिथेही मिथेन उत्सर्जन कमी झाल्याचे स्पष्ट झाले.

इथेनॉल आणि ऑक्सान्टेल वापरही ठरतो फायदेशीर

मोठ्या प्रक्षेत्रावरील मिथेन उत्सर्जन कमी करण्याच्या उद्देशाने इथेनॉल आणि ऑक्सान्टेल यांच्या वापरासंदर्भातही शास्त्रज्ञांनी अभ्यास केला. चीनमध्ये दोन वर्षे दोन वेगवेगळ्या ठिकाणी घेतलेल्या चाचण्यांमधून त्यांनी त्याची पद्धती बसवली आहे. या पद्धतींचा अवलंब शेतात केल्यास अंदाजे ६० टक्के इतके मिथेन उत्सर्जन कमी करता येत असल्याचे स्पष्ट झाले. विशेष म्हणजे त्याचा पीक उत्पादनावर कोणताही परिणाम होत नाही.

सध्या LFHE संकरित जातींच्या चीनमधील नोंदणी संदर्भात संशोधकांचे प्रयत्न सुरू आहेत. त्यामुळे ही जात तेथील शेतकऱ्यांना भविष्यात उपलब्ध होऊ शकेल. त्याच प्रमाणे ते खत कंपन्यांसोबत ऑक्सान्टेलचा समावेश व्यावसायिक खतांमध्ये कशा प्रकारे करता येईल, यावर काम करत आहेत. या सर्व प्रयत्नांबद्दल बोलताना अॅना श्‍नोर्रेर म्हणाल्या, की आम्ही अधिक पर्यावरणपूरक आणि उत्पादनक्षम भातजातीची निर्मिती केली आहे. आता शासनाने आमच्या संशोधनाला आणि या जातींच्या वापराला शेतकऱ्यामध्ये स्वीकार व्हावा, यासाठी काही प्रोत्साहन देण्याची आवश्यकता आहे.

या संशोधनासाठी झेंग फांग, बेजिंग क्षियान्हे ट्रान्स्पोर्टेशन टेक्नॉलॉजी कं. लि., ट्रिज अॅण्ड क्रॉप्स फॉर दि फ्युचर, स्वीडिश रिसर्च कौन्सिल फॉर एन्व्हॉयर्न्मेंट, अॅग्रिकल्चरल सायन्सेस अॅण्ड स्पेशियल प्लॅनिंग, एनएसएफसी प्रोजेक्ट्‍स ऑफ इंटरनॅशनल कॉर्पोरेशन अॅण्ड एक्सेचेंजेस आणि चायना स्कॉलरशिप कौन्सिल यांनी आवश्यक ते साह्य केले आहे.

संकरातून मिळवली नवी भात जात

पुढील टप्प्यामध्ये कमी मिथेन उत्सर्जित करणाऱ्या व अधिक उत्पादनक्षम अशा भात जातींच्या विकासासाठी पारंपरिक पैदास पद्धतींचा अवलंब करण्याच्या दृष्टीने संशोधन केले. त्यासाठी त्यांनी अधिक उत्पादनक्षम (elite) अशा भात जातींची संकर कमी मिथेन उत्सर्जन करणाऱ्या (Heijing cultivar) जातीसोबत संकर केला. ही हेईजिंग जातीच्या भातांची मुळे कमी फ्युमरेट आणि अधिक इथेनॉल तयार करतात.

संकरानंतर विकसित केलेल्या भात जातीतील (LFHE) रूट एक्स्युडेट्समध्ये फ्युमरेटचे प्रमाण कमी असून, इथेनॉलचे प्रमाण उच्च पातळीवर आहे. जेव्हा या भातजातींच्या चीनमधील वेगवेगळ्या ठिकाणी चाचण्या घेतल्या, तेव्हा त्यातून अधिक उत्पादनक्षम जातींच्या सरासरीपेक्षा ७० टक्के कमी मिथेन उत्सर्जन होत असल्याचे स्पष्ट झाले. सर्वांत महत्त्वाची बाब म्हणजे या LFHE संकरित जातींचे उत्पादनही ८.९६ टन प्रति हेक्टर इतके असल्याचे स्पष्ट झाले. (तुलनेसाठी २०२४ ची जागतिक भात उत्पादन सरासरी ही ४.७१ टन प्रति हेक्टर इतकीच आहे.)

स्वीडिश युनिव्हर्सिटी ऑफ अॅग्रिकल्चरल सायन्सेस मधील सूक्ष्मजीवशास्त्रज्ञ अॅना श्‍नोर्रेर यांनी सांगितले, की आमच्या अभ्यासातून कमी मिथेन उत्सर्जन करणारी आणि तरीही भाताचे अधिक उत्पादन देणारी जात अगदी पारंपरिक पैदास पद्धतीनेही विकसित करणे शक्य आहे. त्यात कोणत्याही जनुकीय तंत्रज्ञानाची आवश्यकता नाही.