Lecture-15 Mechanism of phosphate solubilization, phosphate mobilization and K solubilization
Mechanism of phosphate solubilization, phosphate mobilization and K solubilization (फॉस्फेट सॉल्यूबिलाइजेशन, फॉस्फेट मोबिलाइजेशन और पोटैशियम सॉल्यूबिलाइजेशन की क्रियाविधि):- Phosphorus (P) and potassium (K) are essential macronutrients for plant growth. However, a significant portion of these nutrients in soil exists in forms that are not readily available for plant uptake. Microorganisms, such as phosphate-solubilizing microorganisms (PSMs) and potassium-solubilizing microorganisms (KSMs), play a critical role in converting these nutrients into forms that plants can absorb.
[फॉस्फोरस (P) और पोटैशियम (K) पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक पोषक तत्व हैं। हालांकि, मिट्टी में इन पोषक तत्वों का एक बड़ा हिस्सा ऐसे रूप में होता है जिसे पौधे आसानी से अवशोषित नहीं कर सकते। फॉस्फेट-सॉल्यूबिलाइजिंग माइक्रोऑर्गेनिज्म (PSMs) और पोटैशियम-सॉल्यूबिलाइजिंग माइक्रोऑर्गेनिज्म (KSMs) इन पोषक तत्वों को पौधों के लिए उपलब्ध रूप में परिवर्तित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।]
Phosphate Solubilization (फॉस्फेट सॉल्यूबिलाइजेशन):- Phosphate solubilization refers to the conversion of insoluble forms of phosphate (e.g., rock phosphate, hydroxyapatite) into soluble forms like dihydrogen phosphate (H2PO4 −) and monohydrogen phosphate (HPO4 2−).
[फॉस्फेट सॉल्यूबिलाइजेशन का मतलब है अघुलनशील फॉस्फेट रूपों (जैसे रॉक फॉस्फेट, हाइड्रॉक्सीऐपेटाइट) को घुलनशील रूपों में परिवर्तित करना, जैसे डाईहाइड्रोजन फॉस्फेट (H2PO4 −) और मोनोहाइड्रोजन फॉस्फेट (HPO4 2−)।]
Mechanisms (क्रियाविधि):-
i. Acidification (अम्लीकरण):-
> Microorganisms produce organic acids (e.g., citric acid, oxalic acid, malic acid, and gluconic acid) which lower the pH of the soil.
[सूक्ष्मजीव विभिन्न कार्बनिक अम्ल (जैसे साइट्रिक एसिड, ऑक्सालिक एसिड, मैलिक एसिड, ग्लुकोनिक एसिड) का उत्पादन करते हैं, जो मिट्टी का pH कम करते हैं।]
> The acids chelate cations like , , and Fe3+ that are bound to phosphate, releasing soluble phosphate into the soil.
ii. Enzymatic Activity:-
> Phosphatases (e.g., acid and alkaline phosphatases) hydrolyze organic phosphate compounds, releasing inorganic phosphate.
[फॉस्फेटेस (जैसे एसिड और क्षारीय फॉस्फेटेस) कार्बनिक फॉस्फेट यौगिकों को तोड़कर अकार्बनिक फॉस्फेट को मुक्त करते हैं।]
> Phytases break down phytate (an organic phosphorus compound) into available phosphorus.
[फाइटेस फाइटेट (एक कार्बनिक फॉस्फोरस यौगिक) को तोड़ता है और उपलब्ध फॉस्फोरस प्रदान करता है।]
iii. Chelation (चिलेशन):- Organic acids form chelates with cations (e.g., Ca 2+, Fe 3+), effectively mobilizing phosphorus from insoluble compounds.
[कार्बनिक अम्ल आयनों (जैसे Ca 2+, Fe 3+) के साथ चिलेट बनाते हैं, जिससे अघुलनशील यौगिकों से फॉस्फोरस को मुक्त किया जा सकता है।]
iv. Exchange Reactions (विनिमय अभिक्रियाएं):- Certain microorganisms release protons (H⁺) that displace phosphate ions from mineral surfaces.
[कुछ सूक्ष्मजीव प्रोटॉन (H⁺) छोड़ते हैं जो खनिज सतहों से फॉस्फेट आयनों को विस्थापित करते हैं।]
Phosphate Mobilization (फॉस्फेट मोबिलाइजेशन):- Phosphate mobilization involves the movement of phosphate within the soil-plant system, enhancing its availability to plants. Mobilizing microbes:
(फॉस्फेट मोबिलाइजेशन का मतलब है मिट्टी और पौधों की प्रणाली में फॉस्फेट की आवाजाही को बढ़ाना, ताकि यह पौधों के लिए आसानी से उपलब्ध हो सके।)
> Colonize the root zone (rhizosphere), where they release phosphates directly accessible to plant roots.
[सूक्ष्मजीव पौधों की जड़ों के आसपास (राइजोस्पीयर) में बसे रहते हैं और सीधे पौधों की जड़ों के पास फॉस्फेट छोड़ते हैं।]
> Produce siderophores that sequester Fe 3+, freeing phosphate bound to iron.
(ये साइडरोफोर्स (साइडरोफोर) उत्पन्न करते हैं जो Fe 3+, को अलग करते हैं और फॉस्फेट को मुक्त करते हैं।)
Potassium Solubilization (पोटैशियम सॉल्यूबिलाइजेशन):- Potassium in soils is often trapped in minerals like feldspar and mica. Potassium-solubilizing microorganisms (KSMs) convert insoluble potassium into plant-available forms.
[मिट्टी में पोटैशियम अक्सर खनिजों जैसे फेल्डस्पार और माइका में बंधा होता है। पोटैशियम-सॉल्यूबिलाइजिंग सूक्ष्मजीव (KSMs) अघुलनशील पोटैशियम को पौधों के लिए उपलब्ध रूप में परिवर्तित करते हैं।]
Mechanisms (क्रियाविधियाँ):-
i. Production of Organic Acids (कार्बनिक अम्लों का उत्पादन):-
> Similar to phosphate solubilization, KSMs produce acids (e.g., citric, malic acids) that dissolve potassium-containing minerals.
[KSMs अम्ल (जैसे साइट्रिक एसिड, मैलिक एसिड) उत्पन्न करते हैं, जो पोटैशियम युक्त खनिजों को घोलते हैं।]
> Acids help in the release of potassium ions (K +) by breaking silicate bonds.
[ये अम्ल सिलिकेट बंधनों को तोड़कर पोटैशियम आयनों (K +) को मुक्त करते हैं।]
ii. Exopolysaccharide Production (एक्सोपॉलीसैकराइड उत्पादन):- Some microbes produce exopolysaccharides that weather potassium-containing minerals, releasing K+.
(कुछ सूक्ष्मजीव एक्सोपॉलीसैकराइड का उत्पादन करते हैं, जो पोटैशियम युक्त खनिजों को नष्ट करते हैं और K + को मुक्त करते हैं।)
iii. Enzymatic Action (एंजाइमेटिक क्रियाएं):- Enzymes secreted by KSMs degrade potassium-bearing compounds.
(KSMs द्वारा स्रावित एंजाइम पोटैशियम युक्त यौगिकों को तोड़ते हैं।)
iv. Exchange Reactions (एक्सचेंज प्रतिक्रियाएं):- Microbial metabolites or released protons (H⁺) displace potassium ions adsorbed on soil colloids.
[सूक्ष्मजीवों के मेटाबोलाइट्स या रिलीज़ किए गए प्रोटॉन (H +) मिट्टी के कणों पर अवशोषित पोटैशियम आयनों को विस्थापित करते हैं।
Key Microorganisms (मुख्य सूक्ष्मजीव):-
Phosphate-Solubilizing Microorganisms (PSMs) [फॉस्फेट-सॉल्यूबिलाइजिंग सूक्ष्मजीव (PSMs)]:-
Bacteria (जीवाणु):- Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium
Fungi (कवक):- Aspergillus, Penicillium
Actinomycetes (ऐक्टिनोमाइसिटीज़):- Streptomyces
Potassium-Solubilizing Microorganisms (KSMs) [पोटैशियम-सॉल्यूबिलाइजिंग सूक्ष्मजीव (KSMs)]:-
Bacteria (जीवाणु):- Bacillus mucilaginosus, Pseudomonas, Acinetobacter
Fungi (कवक):- Aspergillus, Trichoderma
Applications (अनुप्रयोग):-
i. Biofertilizers (जैव उर्वरक):- Use of PSMs and KSMs as biofertilizers reduces the dependence on chemical fertilizers.
(PSMs और KSMs का उपयोग जैव उर्वरक के रूप में किया जाता है, जिससे रासायनिक उर्वरकों पर निर्भरता कम होती है।)
ii. Sustainable Agriculture (सतत कृषि):- Enhances nutrient availability and uptake efficiency, promoting plant growth and soil health.
(पोषक तत्वों की उपलब्धता और अवशोषण क्षमता बढ़ाने से पौधों की वृद्धि और मिट्टी की सेहत में सुधार होता है।)
iii. Soil Remediation (मिट्टी सुधार):- Microbial action can improve soil structure and fertility.
(सूक्ष्मजीवों की क्रियाओं से मिट्टी की संरचना और उर्वरता में सुधार होता है।)