Crop nutrition: Definition of essential nutrients, criteria of essentiality, functional elements, classification of essential nutrients, role of macro and micro nutrients

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Crop nutrition: Definition of essential nutrients, criteria of essentiality, functional elements, classification of essential nutrients, role of macro and micro nutrients (फसल पोषण: आवश्यक पोषक तत्वों की परिभाषा, अनिवार्यता के मानदंड, कार्यात्मक तत्व, आवश्यक पोषक तत्वों का वर्गीकरण, स्थूल और सूक्ष्म पोषक तत्वों की भूमिका):-
Definition of Essential Nutrients (आवश्यक पोषक तत्वों की परिभाषा):- Essential nutrients are chemical elements required by plants to complete their life cycle, reproduce, and grow properly. These nutrients must be absorbed by plants from their environment (primarily soil and atmosphere) in adequate amounts to sustain metabolic processes, ensure structural integrity, and facilitate growth and reproduction.
[आवश्यक पोषक तत्व रासायनिक तत्व हैं जिनकी पौधों को अपने जीवन चक्र को पूरा करने, प्रजनन करने और ठीक से वृद्धि के लिए आवश्यकता होती है। उपापचय प्रक्रियाओं को बनाए रखने, संरचनात्मक अखंडता सुनिश्चित करने और विकास और प्रजनन को सुविधाजनक बनाने के लिए इन पोषक तत्वों को पौधों द्वारा अपने पर्यावरण (मुख्य रूप से मिट्टी और वायुमंडल) से पर्याप्त मात्रा में अवशोषित किया जाना चाहिए।]
Criteria of Essentiality (अनिवार्यता का मानदंड):- Nutrition may be defined as the supply and absorption of chemical compounds required for plant life, growth, and metabolism. It is the process of absorption and utilization of essential elements for plant growth and reproduction. Arnon and Stout (1939) has defined the following criteria/objectives for the essentiality of any nutrient:
(पोषण को पौधों के जीवन, वृद्धि और उपापचय के लिए आवश्यक रासायनिक यौगिकों की आपूर्ति और अवशोषण के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। यह पौधों की वृद्धि और जनन के लिए आवश्यक तत्वों के अवशोषण और उपयोग की प्रक्रिया है। आर्नोन व स्टाउट (1939) ने किसी भी पोषक तत्व की अनिवार्यता के लिए निम्नलिखित मानदंड/उद्देश्यों को परिभाषित किया है:)
i. The plant cannot grow or complete its life cycle in the absence of the element.
(तत्व की अनुपस्थिति में पौधा वृद्धि नहीं कर सकता या अपना जीवन चक्र पूरा नहीं कर सकता।)
ii. The element is particular and cannot be replaced by another element.
(तत्व विशिष्ट होता है और उसे किसी अन्य तत्व द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है।)
iii. The element plays a direct role in plant metabolism.
(यह तत्व पौधों के उपापचय में प्रत्यक्ष भूमिका निभाता है।)
Thus, an essential plant nutrient may be defined as “an element so crucial for a specific metabolic activity that in its absence the plants cannot continue to grow or complete their life cycle, and it cannot be substituted by another element.
(इस प्रकार, एक आवश्यक पादप पोषक तत्व को "एक विशिष्ट उपापचय क्रिया के लिए इतना महत्वपूर्ण तत्व" के रूप में परिभाषित किया जा सकता है कि इसकी अनुपस्थिति में पौधे वृद्धि नहीं कर सकते या अपने जीवन चक्र को पूरा नहीं कर सकते हैं, और इसे किसी अन्य तत्व द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है।)

Functional Elements (कार्यात्मक तत्व):- These elements may not be essential for all plants but are beneficial or required under certain conditions for specific crops. For example, elements like sodium (Na) and silicon (Si) are beneficial to certain plants, like salt-tolerant species and cereals, respectively.
[ये तत्व सभी पौधों के लिए आवश्यक नहीं हो सकते हैं लेकिन विशिष्ट फसलों के लिए कुछ शर्तों के तहत फायदेमंद या आवश्यक हैं। उदाहरण के लिए, सोडियम (Na) और सिलिकॉन (Si) जैसे तत्व क्रमशः कुछ पौधों, जैसे लवण-सहिष्णु प्रजातियों और अनाज के लिए फायदेमंद होते हैं।]

Classification of essential nutrients (आवश्यक पोषक तत्वों का वर्गीकरण):- 17 essential plant nutrients: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, B, Fe, Ni, Cu, Zn, Mn, Mo and Cl. Based on the relative requirement by plants, the essential plant nutrients are classified as:
(17 आवश्यक पादप पोषक तत्व: C, H, O, N, P, K, Ca, Mg, S, B, Fe, Ni, Cu, Zn, Mn, Mo और Cl। पौधों की सापेक्ष आवश्यकता के आधार पर, आवश्यक पादप पोषक तत्वों को वर्गीकृत किया जाता है:)
1. Major or macronutrient (मुख्य या वृहद पोषक तत्व):- Those nutrients required by plants in concentrations exceeding 1000 ppm (0.1%) are termed major or macronutrients. The term ‘macro’ refers to the amount used (usually 50mg/ kg or more in the plant body) and essential. Total 9 elements are macronutrients - C, H, O, N, P, K, Ca, Mg and S.
[1000 पीपीएम (0.1%) से अधिक सांद्रता में पौधों द्वारा आवश्यक पोषक तत्वों को प्रमुख या वृहद पोषक तत्व कहा जाता है। 'मैक्रो' शब्द का तात्पर्य उपयोग की गई मात्रा (आमतौर पर पौधे के शरीर में 50 मिलीग्राम/किग्रा या अधिक) और आवश्यक से है। कुल 9 तत्व वृहद पोषक तत्व हैं - C, H, O, N, P, K, Ca, Mg और S।]
Primary nutrients (प्राथमिक पोषक तत्व):- C, H, O, N, P, K are the primary elements that are essential for seed germination and for plant growth. C, H, O are found abundantly in water and the atmosphere. N, P, K are either obtained from soil or supplied through chemical fertilizers.
(C, H, O, N, P, K के प्राथमिक तत्व हैं जो बीज के अंकुरण और पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक हैं। C, H, O जल और वायुमंडल में प्रचुर मात्रा में पाए जाते हैं। N, P, K या तो मिट्टी से प्राप्त होते हैं या रासायनिक उर्वरकों के माध्यम से आपूर्ति की जाती है।)
Secondary nutrients (द्वितीयक पोषक तत्व):- They are secondary because they are needed only to grow (secondary growth). They are Ca, Mg and S.
[वे द्वितीयक होते हैं क्योंकि उनकी आवश्यकता केवल बढ़ने (द्वितीयक वृद्धि) के लिए होती है। वे Ca, Mg और S हैं।]
2. Minor or micronutrients (लघु या सूक्ष्म पोषक तत्व):- The elements required by plants in a concentration less than 100 ppm are termed minor or micronutrients. They are also called “trace elements.” The term ‘micro’ refers to the amount used (usually less than 50mg/ kg in the plant body) rather than the essentiality. Total 8 elements are micronutrients - B, Fe, Ni, Cu, Zn, Mn, Mo and Cl.
[100 ppm से कम सांद्रता में पौधों के लिए आवश्यक तत्वों को लघु या सूक्ष्म पोषक तत्व कहा जाता है। इन्हें "ट्रेस तत्व" भी कहा जाता है। 'सूक्ष्म' शब्द अनिवार्यता के बजाय उपयोग की जाने वाली मात्रा (आमतौर पर पौधे के शरीर में 50 मिलीग्राम/किग्रा से कम) को संदर्भित करता है। कुल 8 तत्व सूक्ष्म पोषक तत्व हैं - B, Fe, Ni, Cu, Zn, Mn, Mo और Cl।]

Role of macro and micro nutrients (स्थूल एवं सूक्ष्म पोषक तत्वों की भूमिका):-
Role of macro nutrients (स्थूल पोषक तत्वों की भूमिका):- Generally, 90-95% parts of all plants are made up of carbon, hydrogen and oxygen and the remaining 5-10% is made up of other essential plant nutrients.
(आम तौर पर, सभी पौधों का 90-95% भाग कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से बना होता है और शेष 5-10% अन्य आवश्यक पौधों के पोषक तत्वों से बना होता है।)
1. Carbon (C), Hydrogen (H), Oxygen (H):- Plants get Carbon from CO2, Oxygen from ‘water and CO2‘ and Hydrogen from water. Hydrogen and Oxygen together again ‘react’ with water and carbon to form various organic compounds for plants.
(पौधों को CO2 से कार्बन, 'जल और CO2' से ऑक्सीजन और जल से हाइड्रोजन मिलता है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन मिलकर फिर से जल और कार्बन के साथ 'अभिक्रिया' करके पौधों के लिए विभिन्न कार्बनिक यौगिक बनाते हैं।)

2. Nitrogen (N):- Nitrogen is absorbed by the roots of plants in the forms NO3– and NH4+.
(नाइट्रोजन को पौधों की जड़ों द्वारा NO3– और NH4+ के रूप में अवशोषित किया जाता है।)
SPAD Meter (SPAD-502) [SPAD मीटर (SPAD-502)]:- Provides instant, non-destructive readings of chlorophyll content, which directly correlates with plant nitrogen status. Ideal for monitoring N in crops.
(क्लोरोफिल की मात्रा का तुरंत और बिना नुकसान पहुंचाए माप प्रदान करता है, जो पौधे में नाइट्रोजन की स्थिति से सीधा संबंधित होता है। फसलों में नाइट्रोजन की निगरानी के लिए आदर्श।)
Kjeldahl Method (जैलडाल विधि):- A destructive laboratory technique used to calculate precise nitrogen concentration in a sample.
(नमूने में नाइट्रोजन की सटीक सांद्रता की गणना करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक विनाशकारी प्रयोगशाला तकनीक।)

Functions of Nitrogen in plants (पौधों में नाइट्रोजन के कार्य):-
i. Nitrogen plays a major role in the formation of green color (chlorophyll) and protein in leaves.
(पत्तियों में हरा रंग (क्लोरोफिल) और प्रोटीन के निर्माण में नाइट्रोजन प्रमुख भूमिका निभाती है।)
ii. Nitrogen takes an active part in the formation of amino acids, nucleic acids, vitamins, hormones, enzymes and protoplasm in plants. Cereals are primarily deficient in the essential amino acid lysine. Conversely, pulses are deficient in the sulfur-containing amino acids methionine and cysteine.
(नाइट्रोजन पौधों में अमीनो एसिड, न्यूक्लिक एसिड, विटामिन, हार्मोन, एंजाइम और प्रोटोप्लाज्म के निर्माण में सक्रिय भाग लेती है। अनाजों में मुख्य रूप से आवश्यक अमीनो अम्ल लाइसिन की कमी होती है। इसके विपरीत, दालों में सल्फर युक्त अमीनो अम्लों मेथियोनीन और सिस्टीन की कमी होती है।)
iii. With the use of Nitrogen, “phosphorus and potassium fertilizers are used by plants in a balanced form”.
(नाइट्रोजन के उपयोग से "फास्फोरस एवं पोटाश उर्वरकों का उपयोग पौधों द्वारा संतुलित रूप में किया जाता है"।)
iv. Enhances the properties of leafy vegetables and the leaves become juicy.
(पत्तेदार सब्जियों के गुणों में वृद्धि होती है और पत्तियाँ रसदार हो जाती हैं।)
v. The use of nitrogen accelerates vegetative growth but slows down the growth of roots.
(नाइट्रोजन के प्रयोग से कायिक वृद्धि तो तेज होती है लेकिन जड़ों का वृद्धि धीमी हो जाती है।)
vi. Nitrogen helps in the rapid decomposition of organic matter.
(नाइट्रोजन कार्बनिक पदार्थों के तेजी से विघटन में मदद करता है।)
vii. Tillerings are high due to the use of nitrogen in crops like sugarcane, wheat, barley and oats.
(गन्ना, गेहूं, जौ और जई जैसी फसलों में नाइट्रोजन के उपयोग के कारण टिलरिंग अधिक होती है।)
viii. By using more nitrogen, the plants grow more, due to which the stems of the plants remain soft and the crop starts lodging.
(अधिक नाइट्रोजन का उपयोग करने से पौधे अधिक बढ़ते हैं, जिससे पौधों के तने कोमल रहते हैं और फसल रुकने लगती है।)
ix. Insect moths are more attracted towards soft plants and the attack of diseases also increases.
(कोमल पौधों की ओर कीट पतंगे अधिक आकर्षित होते हैं तथा रोगों का आक्रमण भी बढ़ जाता है।)
x. Sometimes, the yield and quality of crops are also reduced due to excessive application of nitrogen.
(कभी-कभी नाइट्रोजन के अधिक प्रयोग से फसलों की उपज और गुणवत्ता भी कम हो जाती है।)

3. Phosphorus (P):- From the point of view of plant nutrition, phosphorus comes second after nitrogen. Plants absorb phosphorus mainly in the form of H2PO4– and HPO42- ions. Small amounts of phosphorus are absorbed by plants in the form of pyrophosphate, metaphosphate soluble organic phosphates, phytin and nucleic acids.
(पादप पोषण की दृष्टि से फास्फोरस नाइट्रोजन के बाद दूसरे स्थान पर आता है। पौधे फास्फोरस को मुख्य रूप से H2PO4– और HPO4 2- आयनों के रूप में अवशोषित करते हैं। फॉस्फोरस की थोड़ी मात्रा पौधों द्वारा पायरोफॉस्फेट, मेटाफॉस्फेट घुलनशील कार्बनिक फॉस्फेट, फाइटिन और न्यूक्लिक एसिड के रूप में अवशोषित की जाती है।)
Functions of phosphorus in plants (पौधों में फास्फोरस के कार्य):-
i. With the use of phosphorus, the growth of plant roots is faster and stronger, which is helpful in sucking other nutrients from the soil.
(फास्फोरस के प्रयोग से पौधों की जड़ों की वृद्धि तेजी से और मजबूत होती है, जो मिट्टी से अन्य पोषक तत्वों को अवशोषित करने में सहायक होता है।)
ii. The use of phosphorus increases the resistance of plants against pests and diseases.
(फास्फोरस के प्रयोग से पौधों में कीटों एवं रोगों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता बढ़ती है।)
iii. Lodging resistance increases in the crop.
(फसल में जल भराव प्रतिरोध बढ़ जाता है।)
iv. With the use of phosphorus, the production of fruits, flowers and seeds increases.
(फास्फोरस के प्रयोग से फल, फूल एवं बीजों का उत्पादन बढ़ता है।)
v. The quality of vegetables and grains increases.
(सब्जियों एवं अनाजों की गुणवत्ता बढ़ जाती है।)
vi. Phosphorus helps in the absorption of potassium by plants.
(फास्फोरस पौधों द्वारा पोटेशियम के अवशोषण में मदद करता है।)
vii. Pollination is good in crops when the amount of phosphorus is sufficient.
(फास्फोरस की मात्रा पर्याप्त होने पर फसलों में परागण अच्छा होता है।)
viii. Phosphorus increases the assimilation of other plant nutrients.
(फास्फोरस अन्य पौधों के पोषक तत्वों के अवशोषण को बढ़ाता है।)
ix. The root development of leguminous crops is good when phosphorus is sufficient, which leads to better fixation of atmospheric independent nitrogen in plants; As a result, the amount of protein in plants also increases.
(फास्फोरस पर्याप्त होने पर फलीदार फसलों की जड़ों का विकास अच्छा होता है, जिससे पौधों में वायुमंडलीय स्वतंत्र नाइट्रोजन का बेहतर स्थिरीकरण होता है; परिणामस्वरूप पौधों में प्रोटीन की मात्रा भी बढ़ जाती है।)
x. In the presence of phosphorus, fruits come early, fruits are formed early and the crop matures early.
(फास्फोरस की उपस्थिति में फल जल्दी आते हैं, फल जल्दी बनते हैं तथा फसल जल्दी पक जाती है।)
xi. Phosphorus reduces the side effects of nitrogen.
(फास्फोरस नाइट्रोजन के दुष्प्रभाव को कम करता है।)
xii. The use of phosphorus increases the yield and quality of crops.
(फास्फोरस के प्रयोग से फसलों की उपज एवं गुणवत्ता में वृद्धि होती है।)
xiii. With the use of phosphorus, plant starch is easily converted into sugar.
(फास्फोरस के उपयोग से पौधों का स्टार्च आसानी से शर्करा में परिवर्तित हो जाता है।)

4. Potassium (K):- Plants absorb potassium in the form of K+. Potassium is essential for the following important functions of plants.
(पौधे पोटेशियम को K+ के रूप में अवशोषित करते हैं। पोटेशियम पौधों के निम्नलिखित महत्वपूर्ण कार्यों के लिए आवश्यक है।)
Functions of Potassium in plants (पौधों में पोटैशियम के कार्य):-
i. Potassium helps in the translocation of nutrients inside plants.
(पोटेशियम पौधों के अंदर पोषक तत्वों के स्थानांतरण में मदद करता है।)
ii. Potash increases the efficiency of plant leaves. Due to which a sufficient amount of chlorophyll is produced in the plant.
(पोटाश पौधों की पत्तियों की कार्यक्षमता बढ़ाता है। जिससे पौधे में पर्याप्त मात्रा में क्लोरोफिल उत्पन्न होता है।)
iii. Potash helps in the smooth translocation of starch and sugar substances synthesized in the leaves and other parts of the plant from the place of their storage to the roots.
(पोटाश पौधों की पत्तियों और अन्य भागों में संश्लेषित स्टार्च और शर्करा पदार्थों को उनके भंडारण के स्थान से जड़ों तक सुचारू रूप से स्थानांतरित करने में मदद करता है।)
iv. Helps in the metabolism of nitrogen and the formation of proteins.
(नाइट्रोजन के उपापचय और प्रोटीन के निर्माण में मदद करता है।)
v. Potassium controls water conservation, degradation and evaporation by stomata of leaves. It maintains the tugor pressure of the cells.
(पोटैशियम पत्तियों के रंध्रों द्वारा जल संरक्षण, क्षरण और वाष्पीकरण को नियंत्रित करता है। यह कोशिकाओं के स्फीति दाब व को बनाए रखता है।)
vi. In the presence of potash, food is produced in plants quickly and smoothly.
(पोटाश की उपस्थिति में पौधों में भोजन का निर्माण शीघ्र एवं सुचारु रूप से होता है।)
vii. If there are more cracks in the soil, the physical condition of the soil is also improved by the use of potash salts because potassium salts combine with the calcium carbonate of the soil to form potassium carbonate, which binds the soil particles.
(यदि मिट्टी में अधिक दरारें हों तो पोटाश लवण के प्रयोग से भी मिट्टी की भौतिक स्थिति में सुधार होता है क्योंकि पोटेशियम लवण मिट्टी के कैल्शियम कार्बोनेट के साथ मिलकर पोटेशियम कार्बोनेट बनाता है, जो मिट्टी के कणों को बांध कर रखता है।)
viii. On the contrary, if the land is heavy such as clay soil, then due to the formation of potassium carbonate, the soil becomes more dense, as a result, there is difficulty in ploughing of the soil and its basic condition deteriorates.
(इसके विपरीत यदि भूमि भारी हो, जैसे चिकनी मिट्टी, तो पोटेशियम कार्बोनेट बनने के कारण मिट्टी अधिक सघन हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप मिट्टी की जुताई करने में कठिनाई होती है और उसकी मूल स्थिति ख़राब हो जाती है।)
Deficiency of Potassium (पोटेशियम की कमी):- Browning or scorching of leaf edges and tips is most commonly due to a deficiency of potassium (K). 
[पत्तियों के किनारों और सिरों का भूरा पड़ना या झुलस जाना आमतौर पर पोटेशियम (K) की कमी के कारण होता है।]

Role of micro nutrients (सूक्ष्म पोषक तत्वों की भूमिका):- Micronutrients, though required in smaller amounts, are critical for plant health. They primarily function as cofactors for enzymes in various biochemical processes.
(सूक्ष्म पोषक तत्व कम मात्रा में आवश्यक होते हैं, फिर भी पौधों के स्वास्थ्य के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण होते हैं। ये मुख्य रूप से विभिन्न जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में एंजाइम्स के सह-कारक के रूप में कार्य करते हैं।)
i. Iron (Fe) (आयरन):-
> Crucial for chlorophyll synthesis and electron transport during photosynthesis.
(क्लोरोफिल संश्लेषण और प्रकाश संश्लेषण के दौरान इलेक्ट्रॉन परिवहन में आवश्यक।)
> Deficiency causes interveinal chlorosis, where young leaves turn yellow while veins remain green.
(कमी से अंतरशिरीय क्लोरोसिस होता है, जिसमें युवा पत्तियां पीली हो जाती हैं जबकि शिराएँ हरी रहती हैं।)
ii. Manganese (Mn) (मैंगनीज):- 
> Involved in photosynthesis, nitrogen metabolism, and synthesis of some enzymes.
(प्रकाश संश्लेषण, नाइट्रोजन मेटाबॉलिज्म और कुछ एंजाइमों के संश्लेषण में शामिल।)
> Deficiency can cause interveinal chlorosis, usually affecting younger leaves.
(कमी से इंटरवीनेल क्लोरोसिस हो सकता है, जो आमतौर पर युवा पत्तियों को प्रभावित करता है।)
iii. Zinc (Zn) (जिंक):- 
> Essential for protein synthesis, growth hormone production, and enzyme activation.
(प्रोटीन संश्लेषण, वृद्धि हार्मोन के उत्पादन और एंजाइम सक्रियण के लिए आवश्यक।)
> Deficiency can result in stunted growth, small leaves, and shortened internodes.
(कमी से धीमी वृद्धि, छोटी पत्तियां और इंटरनोड्स का छोटा होना होता है।)
iv. Copper (Cu) (कॉपर):-
> Plays a role in photosynthesis, respiration, and lignin synthesis (providing strength to plant structures).
[प्रकाश संश्लेषण, श्वसन और लिग्निन संश्लेषण (जो पादप संरचनाओं को मजबूती देता है) में भूमिका निभाता है।]
> Deficiency leads to leaf curling, wilting, and sometimes a bluish tint.
(कमी से पत्तियां मुड़ जाती हैं, मुरझा जाती हैं और कभी-कभी नीला रंग ले लेती हैं।)
v. Boron (B) (बोरॉन):-
> Important in cell wall formation, cell division, and seed and fruit development.
(कोशिका भित्ति का निर्माण, कोशिका विभाजन, और बीज व फल विकास में महत्वपूर्ण।)
> Deficiency causes death of growing points, thickened and brittle stems, and poor flower development.
(कमी से बढ़ते बिंदुओं का मरना, मोटी और भंगुर तने और खराब पुष्प विकास होता है।)
vi. Molybdenum (Mo) (मोलिब्डेनम):-
> Involved in nitrogen fixation and nitrate reduction.
(नाइट्रोजन स्थिरीकरण और नाइट्रेट अपचयन में शामिल।)
> Deficiency may lead to yellowing of older leaves and reduced growth.
(कमी से पुरानी पत्तियों का पीलापन और धीमी वृद्धि हो सकती है।)
vii. Chlorine (Cl) (क्लोरीन):-
> Assists in osmotic regulation and photosynthesis, especially in water balance and stomatal regulation.
(परासरण नियमन और प्रकाश संश्लेषण में सहायक, विशेषकर जल संतुलन और रंध्रीय नियमन में।)
> Deficiency, although rare, can lead to wilting, chlorosis, and reduced root growth.
(कमी, हालांकि दुर्लभ, मुरझाना, क्लोरोसिस और जड़ वृद्धि में कमी ला सकती है।)
viii. Nickel (Ni) (निकल):- 
> Aids in nitrogen metabolism and is essential for certain enzymes.
(नाइट्रोजन मेटाबॉलिज्म में सहायक और कुछ एंजाइमों के लिए आवश्यक।)
> Deficiency, though rare, can cause leaf tip necrosis.
(कमी, हालांकि दुर्लभ, पत्तियों के सिरे का मरना उत्पन्न कर सकती है।)