कृषि जितनी उन्नत हो गई है, मिट्टी में "देखने" के लिए गैर-विनाशकारी तरीकों की तत्काल आवश्यकता बनी हुई है। अमेरिकी ऊर्जा विभाग एडवांस्ड रिसर्च प्रोजेक्ट्स एजेंसी-एनर्जी (एआरपीए-ई) ने इस अंतर को दूर करने के लिए दो परियोजनाओं के लिए लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी (बर्कले लैब) को 4.6 मिलियन डॉलर का पुरस्कार दिया है, जिससे किसानों को फसल की पैदावार बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण जानकारी मिलती है जबकि मिट्टी में कार्बन के भंडारण को बढ़ावा मिलता है।
एक परियोजना का उद्देश्य जड़ प्रणाली की छवि के लिए विद्युत प्रवाह का उपयोग करना है, जो विशिष्ट परिस्थितियों (जैसे सूखा) के अनुरूप जड़ों के साथ फसलों के प्रजनन में तेजी लाएगा। दूसरी परियोजना मिट्टी में कार्बन और अन्य तत्वों के वितरण को मापने के लिए न्यूट्रॉन बिखरने पर आधारित एक नई इमेजिंग तकनीक विकसित करेगी।
बर्कले लैब ने ARPA-E's . से ये प्रतिस्पर्धी पुरस्कार प्राप्त किए राइजोस्फीयर ऑब्जर्वेशन ऑप्टिमाइज़िंग टेरेस्ट्रियल सीक्वेस्ट्रेशन (रूट्स) प्रोग्राम, जो ऐसी फसलों को विकसित करना चाहता है जो वातावरण से कार्बन को बाहर निकालती हैं और इसे मिट्टी में संग्रहीत करती हैं - कार्बन जमाव की गहराई और संचय में 50 प्रतिशत की वृद्धि को सक्षम करती है जबकि नाइट्रस ऑक्साइड उत्सर्जन को 50 प्रतिशत तक कम करती है और जल उत्पादकता में 25 प्रतिशत की वृद्धि करती है।
कई दशकों की औद्योगिक कृषि के परिणामस्वरूप मृदा कार्बन की कमी एक वैश्विक घटना है। मिट्टी में कार्बन की महत्वपूर्ण मात्रा को संग्रहीत करने की क्षमता होती है, वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता को कम करने के साथ-साथ मिट्टी की उर्वरता और जल प्रतिधारण को भी बढ़ाता है।
पौधों के लिए एक ईईजी
टोमोग्राफिक इलेक्ट्रिकल राइजोस्फीयर इमेजिंग (टीईआरआई) तकनीक का विकास, जिसे एआरपीए-ई द्वारा $2.3 मिलियन का पुरस्कार दिया गया था, का नेतृत्व बर्कले लैब भूभौतिकीविद् युक्सिन वू ने किया है, जो जलवायु और पारिस्थितिकी तंत्र विज्ञान प्रभाग में भी है। वू ने कहा, "आप इसे ब्रेन इमेजिंग या ईईजी की तरह सोच सकते हैं, जहां आपके सिर से जुड़े इलेक्ट्रोड ब्रेन वेव पैटर्न को रिकॉर्ड कर सकते हैं।" "नई तकनीक पौधों के लिए ईईजी की तरह होगी।"
स्टेम में एक छोटा विद्युत प्रवाह भेजकर, जो तब पूरे रूट सिस्टम में यात्रा करेगा, टेरी जड़ों और मिट्टी दोनों की विद्युत प्रतिक्रिया को समझेगा और मिट्टी में जड़ द्रव्यमान, सतह क्षेत्र, गहराई और वितरण के बारे में जानकारी प्रदान करेगा। मिट्टी की बनावट और नमी की मात्रा पर डेटा और समय के साथ ये चर कैसे बदलते हैं।
इसके विपरीत, मूल गुणों का अध्ययन करने के लिए सामान्य दृष्टिकोण, जो मोनिकर "फावलोमिक्स" द्वारा जाता है, में प्रयोगशाला में जड़ विश्लेषण से पहले एक फावड़ा और पानी की एक बाल्टी से अधिक नहीं होता है। "यह जड़ों को चिह्नित करने के लिए एक बहुत ही श्रमसाध्य और कम-थ्रूपुट विधि है," वू ने कहा। "और एक बार जब आप जड़ खोद लेते हैं, तो आपका काम हो जाता है। आप समय के साथ बदलावों को नहीं देख सकते।"
वू ने लैब में शुरुआती टेस्टिंग शुरू कर दी है। बाद में वह के सहयोग से गेहूं की फसल का खेत परीक्षण करेंगे सैमुअल रॉबर्ट्स नोबल फाउंडेशन. अर्डमोर, ओक्लाहोमा में स्थित, नोबल फाउंडेशन अमेरिका में सबसे बड़ा स्वतंत्र कृषि अनुसंधान संस्थान है, जिसमें 13,500 एकड़ से अधिक कृषि भूमि अनुसंधान कर रही है ताकि किसानों और पशुपालकों को क्षेत्रीय उत्पादकता और भूमि प्रबंधन को बढ़ाने में सक्षम बनाया जा सके।
वू और उनकी टीम सबसर्फेस इनसाइट्स के साथ भी साझेदारी कर रही है, जो एक छोटा व्यवसाय है जो भूभौतिकीय अनुप्रयोगों के लिए सॉफ्टवेयर विकास पर केंद्रित है।
परियोजना का लक्ष्य कुछ विशेषताओं के साथ जड़-केंद्रित किस्मों के प्रजनन में तेजी लाने के लिए पारिस्थितिकी तंत्र मॉडलिंग के साथ एकीकृत अगली पीढ़ी की रूट फेनोटाइपिंग तकनीक विकसित करना है; उदाहरण के लिए, बेहतर जलवायु लचीलापन और कम पानी और कम उर्वरक स्थितियों के लिए बेहतर सहनशीलता। अंततः, उपकरण मिट्टी में कार्बन इनपुट बढ़ाते हुए पैदावार बढ़ाने में मदद कर सकता है।
न्यूट्रॉन से गामा किरणों से लेकर कार्बन का पता लगाने तक
दूसरी परियोजना में, 2.3 मिलियन डॉलर से सम्मानित, बर्कले लैब के भौतिकविदों ने अरुण पर्सौड के नेतृत्व में एक्सेलेरेटर टेक्नोलॉजी एंड एप्लाइड फिजिक्स (एटीएपी) डिवीजन मिट्टी के रसायन विज्ञान का विश्लेषण करने के लिए एक उपकरण का निर्माण करेगा, इसे परेशान किए बिना, अकुशल न्यूट्रॉन बिखरने के माध्यम से। "जनरेटर मिट्टी में न्यूट्रॉन भेजेगा," पर्सौड ने कहा। "प्रत्येक न्यूट्रॉन मिट्टी में परमाणुओं के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है और गामा किरण उत्पन्न कर सकता है, जिसे हम गामा डिटेक्टर के साथ जमीन के ऊपर का पता लगा सकते हैं। फिर हम गामा की ऊर्जा को मापते हैं, और उससे आप बता सकते हैं कि यह किस प्रकार का परमाणु है; उदाहरण के लिए कार्बन या लोहा या एल्युमीनियम। ”
इसी तरह की तकनीक वर्तमान में होमलैंड सुरक्षा अनुप्रयोगों में उपयोग की जाती है, जैसे कार्गो में विस्फोटकों और अन्य सामग्रियों का पता लगाना, और बर्कले लैब में अनुसंधान का एक लंबा क्षेत्र है।
एटीएपी के निदेशक विम लीमन्स ने कहा, "यह तकनीक न केवल मिट्टी में कार्बन की मात्रा को मापने में सक्षम होगी बल्कि कुछ सेंटीमीटर के स्थानिक संकल्प के साथ भी ऐसा करेगी।"
ersaud ने कहा कि मिट्टी के गुणों का विश्लेषण करने के लिए मौजूदा तकनीकों के विपरीत, इस तकनीक को क्षेत्र में नियोजित किया जा सकता है और मिट्टी को परेशान किए बिना स्थान और समय में परिवर्तन को माप सकता है। मानक विधियों में अब मिट्टी के कोर की ड्रिलिंग और प्रयोगशाला में उन पर रासायनिक विश्लेषण करना शामिल है, जो एक ही मिट्टी के दोहराव की माप की अनुमति नहीं देता है और बड़े क्षेत्रों में व्यावहारिक नहीं है।
एटीएपी भौतिक विज्ञानी बर्नहार्ड लुडविग के साथ, पर्सौड न्यूट्रॉन जनरेटर विकसित करने के लिए एडेल्फी टेक्नोलॉजी इंक के साथ काम करेगा। परिणामी प्रणाली अंततः एक मोबाइल उपकरण का रूप ले सकती है जो किसान के खेत में सीटू माप लेता है।
- जूली चाओ, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय
स्रोत: कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय