शेती जसजशी प्रगत झाली आहे तसतसे मातीत "पाहण्यासाठी" विनाशकारी मार्गांची नितांत गरज आहे. यूएस डिपार्टमेंट ऑफ एनर्जी चे प्रगत संशोधन प्रकल्प एजन्सी-ऊर्जा (ARPA-E) ने लॉरेन्स बर्कले नॅशनल लॅबोरेटरी (बर्कले लॅब) ला दोन प्रकल्पांसाठी $4.6 दशलक्ष बक्षीस दिले आहे, ही तफावत दूर करण्यासाठी, शेतकऱ्यांना पीक उत्पादन वाढवण्याबरोबरच मातीत कार्बनच्या साठ्याला प्रोत्साहन देण्यासाठी महत्त्वपूर्ण माहिती दिली आहे.
एका प्रकल्पाचे उद्दिष्ट मूळ प्रणालीची प्रतिमा तयार करण्यासाठी विद्युत प्रवाह वापरणे आहे, ज्यामुळे विशिष्ट परिस्थिती (जसे की दुष्काळ) अनुरूप असलेल्या मुळांसह पिकांच्या प्रजननाला गती मिळेल. दुसरा प्रकल्प मातीतील कार्बन आणि इतर घटकांचे वितरण मोजण्यासाठी न्यूट्रॉन स्कॅटरिंगवर आधारित नवीन इमेजिंग तंत्र विकसित करेल.
ARPA-E's कडून बर्कले लॅबला हे स्पर्धात्मक पुरस्कार मिळाले Rhizosphere निरीक्षणे ऑप्टिमाइझिंग टेरेस्ट्रियल सिक्वेस्ट्रेशन (ROOTS) प्रोग्राम, जे वातावरणातून कार्बन काढून मातीत साठवून ठेवणारी पिके विकसित करण्याचा प्रयत्न करतात - कार्बन साठा खोली आणि संचयनात 50 टक्के वाढ करण्यास सक्षम करते तसेच नायट्रस ऑक्साईड उत्सर्जन 50 टक्क्यांनी कमी करते आणि पाण्याची उत्पादकता 25 टक्क्यांनी वाढवते.
मातीतील कार्बनची तूट ही अनेक दशकांच्या औद्योगिक शेतीमुळे उद्भवणारी जागतिक घटना आहे. मातीमध्ये कार्बनचे महत्त्वपूर्ण प्रमाण साठवण्याची क्षमता असते, ज्यामुळे वातावरणातील कार्बन डाय ऑक्साईडचे प्रमाण कमी होते तसेच मातीची सुपीकता आणि पाणी टिकवून ठेवण्याची क्षमता वाढते.
वनस्पतींसाठी एक ईईजी
टोमोग्राफिक इलेक्ट्रिकल रायझोस्फीअर इमेजिंग (TERI) तंत्रज्ञानाचा विकास, ज्याला ARPA-E द्वारे $2.3 दशलक्ष बक्षीस देण्यात आले होते, त्याचे नेतृत्व बर्कले लॅब भूभौतिकशास्त्रज्ञ युक्सिन वू यांच्याकडे आहे, ते देखील हवामान आणि इकोसिस्टम सायन्सेस विभागात. "तुम्ही याचा विचार ब्रेन इमेजिंग किंवा EEG सारखा करू शकता, जिथे तुमच्या डोक्याला जोडलेले इलेक्ट्रोड मेंदूच्या लहरींचे नमुने रेकॉर्ड करू शकतात," वू म्हणाले. "नवीन तंत्रज्ञान वनस्पतींसाठी ईईजीसारखे असेल."
स्टेममध्ये एक लहान विद्युत प्रवाह पाठवून, जे नंतर संपूर्ण रूट सिस्टममध्ये प्रवास करेल, TERI मुळे आणि माती या दोन्हींचा विद्युतीय प्रतिसाद ओळखेल आणि मूळ वस्तुमान, पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, खोली आणि जमिनीतील वितरणाची माहिती देईल. मातीचा पोत आणि आर्द्रता आणि कालांतराने हे चल कसे बदलतात यावरील डेटा.
याउलट, मूळ गुणधर्मांचा अभ्यास करण्याचा सामान्य दृष्टीकोन, जो "शोव्हेलोमिक्स" द्वारे जातो, त्यात प्रयोगशाळेत रूट विश्लेषणापूर्वी फावडे आणि पाण्याच्या बादलीपेक्षा जास्त काही समाविष्ट नसते. वू म्हणाले, "मुळांचे वैशिष्ट्य दर्शविण्याची ही एक अतिशय श्रम-केंद्रित आणि कमी-थ्रूपुट पद्धत आहे." “आणि एकदा का तुम्ही मूळ खोदले की तुमचे काम पूर्ण होईल. तुम्ही काळानुसार बदल पाहू शकत नाही.”
वू यांनी प्रयोगशाळेत प्राथमिक चाचणी सुरू केली आहे. नंतर ते यांच्या सहकार्याने गहू पिकांची फील्ड टेस्टिंग करतील सॅम्युअल रॉबर्ट्स नोबल फाउंडेशन. आर्डमोर, ओक्लाहोमा येथे आधारित, नोबल फाउंडेशन ही यूएस मधील सर्वात मोठी स्वतंत्र कृषी संशोधन संस्था आहे ज्यामध्ये 13,500 एकर पेक्षा जास्त शेतजमीन आहे ज्यामध्ये शेतकरी आणि पशुपालकांना प्रादेशिक उत्पादकता आणि जमिनीची कारभारी वाढवण्यासाठी सक्षम करण्यासाठी संशोधन केले जाते.
वू आणि त्यांची टीम सबसर्फेस इनसाइट्ससह भागीदारी करत आहेत, हा एक छोटा व्यवसाय आहे जो भूभौतिकीय अनुप्रयोगांसाठी सॉफ्टवेअर विकासावर लक्ष केंद्रित करतो.
काही वैशिष्ट्यांसह मूळ-केंद्रित जातींच्या प्रजननाला गती देण्यासाठी इकोसिस्टम मॉडेलिंगसह एकात्मिक पुढील पिढीचे मूळ फिनोटाइपिंग तंत्रज्ञान विकसित करणे हे प्रकल्पाचे उद्दिष्ट आहे; उदाहरणार्थ, कमी पाणी आणि कमी खतांच्या परिस्थितीसाठी चांगली हवामान लवचिकता आणि चांगली सहनशीलता. शेवटी, हे साधन जमिनीत कार्बन इनपुट वाढवताना उत्पादन वाढविण्यात मदत करू शकते.
न्यूट्रॉनपासून ते गॅमा किरणांपर्यंत कार्बन शोधण्यापर्यंत
दुसऱ्या प्रकल्पात, 2.3 दशलक्ष डॉलर्स बक्षीस दिले, बर्कले लॅबच्या भौतिकशास्त्रज्ञांचे नेतृत्व अरुण परसॉड यांनी केले. प्रवेगक तंत्रज्ञान आणि उपयोजित भौतिकशास्त्र (ATAP) विभाग मृदा रसायनशास्त्राचे विश्लेषण करण्यासाठी एक साधन तयार करेल, त्यात अडथळा न आणता, लवचिक न्यूट्रॉन स्कॅटरिंगद्वारे. "जनरेटर मातीमध्ये न्यूट्रॉन पाठवेल," पर्सॉड म्हणाले. “प्रत्येक न्यूट्रॉन मातीतील अणूंवर प्रतिक्रिया देऊ शकतो आणि गॅमा किरण तयार करू शकतो, ज्याला आपण गॅमा डिटेक्टरने जमिनीवर शोधू शकतो. मग आपण गॅमाची उर्जा मोजतो, आणि त्यावरून आपण सांगू शकता की तो कोणत्या प्रकारचा अणू आहे; कार्बन किंवा लोह किंवा ॲल्युमिनियम, उदाहरणार्थ.
तत्सम तंत्रज्ञान सध्या होमलँड सिक्युरिटी ऍप्लिकेशन्समध्ये वापरले जाते, जसे की कार्गोमधील स्फोटके आणि इतर सामग्री शोधणे, आणि बर्कले लॅबमध्ये दीर्घकाळ संशोधनाचे क्षेत्र आहे.
एटीएपी संचालक विम लीमन्स म्हणाले, “हे तंत्रज्ञान केवळ मातीमध्ये किती कार्बन आहे हे मोजू शकत नाही तर काही सेंटीमीटरच्या अवकाशीय रिझोल्यूशनसह देखील असे करू शकते.
इरसॉड म्हणाले की मातीच्या गुणधर्मांचे विश्लेषण करण्यासाठी सध्याच्या तंत्रज्ञानाच्या विपरीत, हे तंत्र शेतात वापरले जाऊ शकते आणि मातीला त्रास न देता जागा आणि वेळेनुसार बदल मोजू शकते. मानक पद्धतींमध्ये आता मातीचे कोर ड्रिलिंग करणे आणि प्रयोगशाळेत त्यांचे रासायनिक विश्लेषण करणे समाविष्ट आहे, जे एकाच मातीची पुनरावृत्ती मापन करण्यास परवानगी देत नाही आणि मोठ्या भागात व्यावहारिक नाही.
ATAP भौतिकशास्त्रज्ञ Bernhard Ludewigt सोबत, Persaud न्यूट्रॉन जनरेटर विकसित करण्यासाठी Adelphi Technology Inc. सोबत काम करेल. परिणामी प्रणाली शेवटी मोबाईल उपकरणाचे रूप धारण करू शकते जी शेतकऱ्याच्या शेतात स्थिती मोजमाप घेते.
- ज्युली चाओ, कॅलिफोर्निया विद्यापीठ
स्रोत: कॅलिफोर्निया विद्यापीठ