“आत्मघाती अंकुरण एक ऐसी रणनीति है जिसमें परजीवी खरपतवार के बीजों को कृत्रिम रासायनिक संकेतों का प्रयोग करके समय से पहले अंकुरित होने के लिए प्रेरित किया जाता है। किसी पोषक पौधे के बिना, ये बीज अपनी ऊर्जा खर्च करते हैं और मर जाते हैं, जिससे भविष्य में संक्रमण कम हो जाता है।”

“एट्राज़ीन का धीमा, नियंत्रित उत्सर्जन यह सुनिश्चित करता है कि वांछित मात्रा में शाकनाशी मिट्टी में रिसकर शाकनाशी प्रभाव डालता है और साथ ही अत्यधिक शाकनाशी के प्रयोग से होने वाले संभावित पर्यावरणीय प्रदूषण को भी कम करता है।”

स्ट्राइगा, ओरोबैंच और कुस्कुटा जैसे परजीवी खरपतवार अपनी अनूठी अंकुरण क्रियाविधि और पोषक पौधों के साथ घनिष्ठ संबंध के कारण कृषि के लिए गंभीर चुनौतियाँ पेश करते हैं। पारंपरिक शाकनाशी अक्सर इन खरपतवारों को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने में विफल रहते हैं, जिससे फसल की पैदावार पर उनके प्रभाव को प्रबंधित करने के लिए नवीन तरीकों की आवश्यकता होती है।

सीएसआईआर एनसीएल, पुणे में, डॉ. कधिरावन षणमुगनाथन और उनकी टीम ने इस समस्या के समाधान हेतु एक नवीन द्वि-संपुटित नियंत्रित विमोचन प्रणाली विकसित की है। इस प्रणाली में दो विशिष्ट परतें शामिल हैं: एक बाहरी एल्जिनेट मैट्रिक्स जो जिबरेलिक अम्ल (GA₃), एक वृद्धि उत्तेजक, और एक आंतरिक पॉलीयूरिया आवरण जिसमें एट्राजीन, एक व्यापक रूप से प्रयुक्त शाकनाशी, होता है, को समाहित करता है।

यह प्रणाली एक चरणबद्ध विमोचन तंत्र पर कार्य करती है। प्रयोग करने पर, बाहरी एल्जिनेट परत GA₃ के तीव्र विमोचन को सुगम बनाती है, जिससे परजीवी खरपतवार के बीजों का मेज़बान पौधे की अनुपस्थिति में अंकुरण होता है - इस प्रक्रिया को आत्मघाती अंकुरण कहते हैं। इसके बाद, आंतरिक पॉलीयूरिया आवरण एक विस्तारित अवधि में एट्राजीन मुक्त करता है, जिससे अंकुरित खरपतवार प्रभावी रूप से नष्ट हो जाते हैं। जलीय माध्यम में किए गए इन विट्रो रिलीज़ अध्ययनों से पता चला है कि GA₃ के 50% रिलीज़ के लिए लगभग 3 घंटे का समय लगता है, जबकि एट्राज़ीन का रिलीज़ प्रोफ़ाइल धीमा है, जिसमें 50% रिलीज़ 96 घंटे बाद होता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यह गतिकी त्वरित परिस्थितियों में होती है। वास्तविक वातावरण में, रिलीज़ बहुत धीमी होगी और हम उम्मीद कर सकते हैं कि वृद्धि उत्तेजक और शाकनाशी की यह विभेदक रिलीज़ दर खरपतवारों के अंकुरण को प्रेरित करेगी, इससे पहले कि शाकनाशी अपना घातक प्रभाव डाले।

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GA₃ और एट्राज़ीन के विमोचन प्रोफाइल का विश्लेषण वेइबुल मॉडल का उपयोग करके किया गया था। यह एक सांख्यिकीय उपकरण है जो यह अनुमान लगाता है कि समय के साथ पदार्थ कैसे विमोचित होते हैं। इस विश्लेषण से पता चला कि विमोचन तंत्र मुख्य रूप से फिकियन विसरण का अनुसरण करते हैं और सक्रिय तत्व धीरे-धीरे कैप्सूल से बाहर निकलकर आसपास के माध्यम में विसरित हो जाते हैं। विमोचन गतिकी की यह अंतर्दृष्टि प्रणाली की प्रभावशीलता और पर्यावरणीय सुरक्षा को अनुकूलित करने के लिए महत्वपूर्ण है। मृदा-सम्बन्धी अध्ययनों ने आगे संकेत दिया कि एट्राज़ीन का दोहरा संपुटन मिट्टी में इसके अति-निक्षालन को नियंत्रित करने में मदद करता है, जिससे संभावित पर्यावरणीय संदूषण कम होता है और शाकनाशी अनुप्रयोग की स्थिरता में वृद्धि होती है।

हालांकि पिछले शोधों में शाकनाशियों के लिए नियंत्रित विमोचन प्रणालियों का पता लगाया गया है, यह अध्ययन एक एकल वितरण प्रणाली में वृद्धि उत्तेजक और शाकनाशी को एकीकृत करके, एक दोहरी-परत संपुटन दृष्टिकोण का उपयोग करके अपनी विशिष्टता प्रदर्शित करता है। उदाहरण के लिए, पहले के अध्ययनों में शाकनाशी वितरण के लिए जैवनिम्नीकरणीय और प्रकाश-प्रतिक्रियाशील बहुलक नैनोकणों का उपयोग किया गया है, जो मुख्य रूप से शाकनाशी के विमोचन प्रोफाइल और पर्यावरणीय सुरक्षा पर केंद्रित है। हालाँकि, इन प्रणालियों में उत्तेजक और शाकनाशी दोनों को शामिल करने वाली चरणबद्ध रिलीज़ प्रणाली शामिल नहीं थी। इसके अलावा, नियंत्रित रिलीज़ के लिए पॉलीयूरिया माइक्रोकैप्सूल का उपयोग किया गया है।

अन्य संदर्भों में भी, जैसे कि डाइमिथाइल डाइसल्फ़ाइड का एनकैप्सुलेशन, जाँच की गई है, लेकिन वर्तमान अध्ययन में प्रदर्शित द्वि-एजेंट दृष्टिकोण के बिना।

प्रस्तुत द्वि-एनकैप्सुलेटेड नियंत्रित विमोचन प्रणाली परजीवी खरपतवारों के लक्षित प्रबंधन के लिए एक आशाजनक रणनीति प्रस्तुत करती है। एक ही वितरण प्रणाली में वृद्धि उत्तेजक और शाकनाशी को मिलाकर, यह दृष्टिकोण न केवल खरपतवार नियंत्रण की प्रभावकारिता को बढ़ाता है, बल्कि अत्यधिक शाकनाशी अनुप्रयोग से जुड़ी पर्यावरणीय चिंताओं का भी समाधान करता है। यह नवोन्मेषी प्रणाली कृषि रसायन वितरण के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करती है और टिकाऊ कृषि में व्यापक अनुप्रयोगों की क्षमता रखती है।

वृद्धि उत्तेजक और शाकनाशी के चरणबद्ध वितरण के लिए द्वि-एनकैप्सुलेटेड नियंत्रित विमोचन प्रणाली

योगेश्वर पी. अहेर, बेनु अधिकारी, रवि शुक्ला, मारीमुथु एस*, कधिरावन षणमुगनाथन*

प्रथम प्रकाशन: 29 अप्रैल 2025

DOI: https://doi.org/10.1021/acsagscitech.4c00784