जलीय कृषि में घुली हुई ऑक्सीजन एक बड़ी चिंता का विषय है। जानिए क्यों?

प्रोफेसर बॉयड एक महत्वपूर्ण, तनाव पैदा करने वाले कारक पर चर्चा करते हैं जो मृत्यु का कारण बन सकता है या भूख कम लगने, विकास धीमा होने और रोगों के प्रति अधिक संवेदनशीलता का कारण बन सकता है।

जलकृषकों के बीच यह सर्वविदित है कि प्राकृतिक खाद्य जीवों की उपलब्धता तालाबों में झींगा और अधिकांश मछली प्रजातियों के उत्पादन को प्रति फसल लगभग 500 किलोग्राम प्रति हेक्टेयर (किग्रा/हेक्टेयर/फसल) तक सीमित कर देती है। निर्मित आहार और दैनिक जल विनिमय, लेकिन बिना वातन के, अर्ध-गहन पालन में, उत्पादन आमतौर पर 1,500-2,000 किलोग्राम/हेक्टेयर/फसल तक पहुँच सकता है, लेकिन अधिक उपज पर, आवश्यक आहार की मात्रा कम डीओ सांद्रता का उच्च जोखिम पैदा करती है। इस प्रकार, तालाब जलकृषि की उपज गहनता में घुलित ऑक्सीजन (डीओ) एक महत्वपूर्ण चर है।

यांत्रिक वातन का प्रयोग, संभावित चारे की मात्रा बढ़ाने और अधिक उपज प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। प्रत्येक अश्वशक्ति प्रति हेक्टेयर वातन से अधिकांश कृषि प्रजातियों के लिए प्रतिदिन लगभग 10-12 किग्रा/हेक्टेयर चारा प्राप्त होगा। उच्च वातन दर के साथ 10,000-12,000 किग्रा/हेक्टेयर/फसल का उत्पादन असामान्य नहीं है। प्लास्टिक-लाइन वाले तालाबों और टैंकों में, उच्च वातन दर के साथ, और भी अधिक उपज प्राप्त की जा सकती है।

उच्च घनत्व पर पाले गए मुर्गियों, सूअरों और मवेशियों के उत्पादन में घुटन या ऑक्सीजन संबंधी तनाव के बारे में कम ही सुनने को मिलता है, लेकिन जलीय कृषि में ये घटनाएँ आम हैं। जलीय कृषि में घुली हुई ऑक्सीजन इतनी महत्वपूर्ण क्यों है, इसके कारणों को समझाया जाएगा।

पृथ्वी की सतह के पास की हवा में 20.95 प्रतिशत ऑक्सीजन, 78.08 प्रतिशत नाइट्रोजन, तथा कुछ प्रतिशत कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य गैसें होती हैं। मानक वायुमंडलीय दबाव (760 मिलीलीटर पारा) और 30 डिग्री सेल्सियस पर मीठे पानी को संतृप्त करने के लिए आवश्यक आणविक ऑक्सीजन की मात्रा 7.54 मिलीग्राम प्रति लीटर (मिलीग्राम/लीटर) है। बेशक, दिन के समय जब प्रकाश संश्लेषण होता है, तालाब का पानी आमतौर पर डीओ से अतिसंतृप्त होता है (सतही जल में यह सांद्रता 10 मिलीग्राम/लीटर या अधिक हो सकती है), क्योंकि प्रकाश संश्लेषण द्वारा ऑक्सीजन का उत्पादन श्वसन और वायु में विसरण द्वारा होने वाली ऑक्सीजन की हानि से अधिक होता है। रात में जब प्रकाश संश्लेषण रुक जाता है, तो घुली हुई ऑक्सीजन की सांद्रता कम हो जाती है – कभी-कभी 3 मिलीग्राम/लीटर से भी कम, जिसे अक्सर अधिकांश जलीय प्रजातियों के लिए न्यूनतम स्वीकार्य सांद्रता माना जाता है।

ज़मीनी जानवर आणविक ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए हवा में साँस लेते हैं, जिसे उनके फेफड़ों में एल्वियोली के माध्यम से अवशोषित किया जाता है। मछलियों और झींगों को अपने गलफड़ों के माध्यम से पानी पंप करके अपने गलफड़ों के पटल के माध्यम से आणविक ऑक्सीजन अवशोषित करनी पड़ती है। साँस लेने या गलफड़ों के माध्यम से पानी पंप करने के प्रयास में हवा या पानी के भार के अनुपात में ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

श्वसन सतहों को 1.0 मिलीग्राम आणविक ऑक्सीजन के संपर्क में लाने के लिए साँस लेने या पंप करने के लिए आवश्यक हवा और पानी के भार की गणना की जाएगी। चूँकि हवा में 20.95 प्रतिशत ऑक्सीजन होती है, इसलिए लगभग 4.8 मिलीग्राम हवा में 1.0 मिलीग्राम ऑक्सीजन होगी।

30 डिग्री सेल्सियस (जल घनत्व = 1.0180 ग्राम/लीटर) पर 30 पीपीटी लवणता वाले पानी वाले एक झींगा तालाब में, वायुमंडल के साथ संतृप्ति पर घुली हुई ऑक्सीजन की सांद्रता 6.39 मिलीग्राम/लीटर है। 0.156 लीटर पानी में 1.0 मिलीग्राम ऑक्सीजन होगी और इसका वजन 159 ग्राम (159,000 मिलीग्राम) होगा। यह 1.0 मिलीग्राम ऑक्सीजन युक्त हवा के वजन से 33,125 गुना अधिक है।

जलीय जंतुओं द्वारा अधिक ऊर्जा व्यय
एक झींगा या मछली को ज़मीन पर रहने वाले जानवरों की तुलना में उतनी ही मात्रा में ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए काफ़ी ज़्यादा ऊर्जा खर्च करनी पड़ती है। समस्या तब और भी बढ़ जाती है जब पानी में घुली ऑक्सीजन की सांद्रता कम हो जाती है, क्योंकि उन्हें 1.0 मिलीग्राम ऑक्सीजन तक पहुँचाने के लिए उनके गलफड़ों में ज़्यादा पानी पंप करना पड़ता है।

जब ज़मीन पर रहने वाले जानवर हवा से ऑक्सीजन निकालते हैं, तो ऑक्सीजन आसानी से वापस आ जाती है, क्योंकि हवा पानी की तुलना में बहुत कम घनी होने के कारण स्वतंत्र रूप से प्रसारित होती है। उदाहरण के लिए, 25 डिग्री सेल्सियस पर हवा का घनत्व 1.18 ग्राम/लीटर होता है, जबकि उसी तापमान पर मीठे पानी का घनत्व 995.65 ग्राम/लीटर होता है। एक जलीय कृषि प्रणाली में, मछली या झींगा द्वारा हटाई गई घुली हुई ऑक्सीजन को वायुमंडलीय ऑक्सीजन के पानी में विसरित करके प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए, और मछलियों के लिए पानी की सतह से घुली हुई ऑक्सीजन को पानी के स्तंभ में या झींगा के लिए तल तक ले जाने के लिए पानी का संचलन आवश्यक है। पानी हवा से भारी होता है और हवा की तुलना में धीमी गति से प्रसारित होता है, तब भी जब संचलन में एरेटर जैसे यांत्रिक साधनों की सहायता ली जाती है।

पानी में हवा की तुलना में ऑक्सीजन की मात्रा बहुत कम होती है – संतृप्ति और 30 डिग्री सेल्सियस पर, मीठे पानी में 0.000754 प्रतिशत ऑक्सीजन होती है (हवा में 20.95 प्रतिशत ऑक्सीजन होती है)। हालाँकि आणविक ऑक्सीजन किसी जलीय द्रव्यमान की सतही परत में तेज़ी से प्रवेश कर सकती है, लेकिन पूरे द्रव्यमान में घुली हुई ऑक्सीजन की गति इस बात पर निर्भर करती है कि सतह पर ऑक्सीजन से संतृप्त पानी संवहन द्वारा जलीय द्रव्यमान में किस दर से मिलता है। तालाब में एक बड़ी मछली या झींगा का बायोमास घुली हुई ऑक्सीजन को तेज़ी से समाप्त कर सकता है।

ऑक्सीजन की आपूर्ति मुश्किल है
मछली या झींगा को ऑक्सीजन की आपूर्ति करने में आने वाली कठिनाई को निम्न प्रकार से दर्शाया जा सकता है। सरकारी मानक बाहरी आयोजनों में प्रति वर्ग मीटर लगभग 4.7 मनुष्यों की अनुमति देते हैं। मान लीजिए कि प्रत्येक व्यक्ति का वजन वैश्विक औसत 62 किलोग्राम है, तो 2,914,000 किलोग्राम/हेक्टेयर मानव बायोमास होगा। मछली और झींगा को श्वसन के लिए आमतौर पर प्रति घंटे लगभग 300 मिलीग्राम ऑक्सीजन/किलोग्राम शरीर के वजन की आवश्यकता होती है। मछली बायोमास का यह वजन 30 डिग्री सेल्सियस पर शुरू में ऑक्सीजन से संतृप्त 10,000 घन मीटर मीठे पानी के तालाब में घुली हुई ऑक्सीजन को लगभग 5 मिनट में समाप्त कर सकता है, और पालन-पोषण करने वाले जानवरों का दम घुट सकता है। किसी बाहरी आयोजन में प्रति हेक्टेयर सैंतालीस हजार लोगों को कई घंटों के बाद सांस लेने में कोई कठिनाई नहीं होगी।

घुलित ऑक्सीजन एक महत्वपूर्ण चर है, क्योंकि यह जलीय कृषि पशुओं को सीधे मार सकता है, लेकिन दीर्घकालिक रूप से, कम घुलित ऑक्सीजन सांद्रता जलीय पशुओं पर दबाव डालती है, जिससे उनकी भूख कम हो जाती है, विकास धीमा हो जाता है और बीमारियों के प्रति उनकी संवेदनशीलता बढ़ जाती है।

पशु घनत्व और चारा इनपुट को संतुलित करना
कम घुली हुई ऑक्सीजन भी पानी में संभावित रूप से विषाक्त मेटाबोलाइट्स की उपस्थिति से जुड़ी है। इन विषाक्त पदार्थों में कार्बन डाइऑक्साइड, अमोनिया, नाइट्राइट और सल्फाइड शामिल हैं। सामान्य तौर पर, जिन तालाबों में जल स्रोत की बुनियादी जल गुणवत्ता विशेषताएँ मछली और झींगा पालन के लिए उपयुक्त हैं, वहाँ पानी की गुणवत्ता की समस्याएँ असामान्य होंगी, जब तक कि पर्याप्त घुली हुई ऑक्सीजन सांद्रता सुनिश्चित हो। इसके लिए प्राकृतिक स्रोतों से या पालन प्रणाली में वातन के माध्यम से उपलब्ध घुली हुई ऑक्सीजन के साथ स्टॉकिंग और फीडिंग दरों को संतुलित करना आवश्यक है।

तालाबों में हरित जल संवर्धन में, घुलित ऑक्सीजन की सांद्रता रात के समय सबसे महत्वपूर्ण होती है। लेकिन नए, अधिक गहन प्रकार के संवर्धन में, घुलित ऑक्सीजन की माँग बहुत अधिक होती है और घुलित ऑक्सीजन की सांद्रता को यांत्रिक वातन द्वारा निरंतर बनाए रखना आवश्यक होता है।

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