মৃত্তিকা বিজ্ঞানের ডক্টরেট ছাত্র শুওহাও কাই, উইসকনসিন বিশ্ববিদ্যালয়ের-ম্যাডিসন হ্যানকক কৃষি গবেষণা কেন্দ্রে মাটির বিভিন্ন গভীরতায় পরিমাপ করার জন্য একটি বহুমুখী সেন্সর স্টিকার সহ একটি সেন্সর রড স্থাপন করেন।
ম্যাডিসন — উইসকনসিন-ম্যাডিসন বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রকৌশলীরা কম খরচের সেন্সর তৈরি করেছেন যা সাধারণ উইসকনসিন মাটির ধরণের নাইট্রেটের ক্রমাগত, রিয়েল-টাইম পর্যবেক্ষণ প্রদান করতে পারে। এই মুদ্রিত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেন্সরগুলি কৃষকদের আরও সচেতন পুষ্টি ব্যবস্থাপনার সিদ্ধান্ত নিতে এবং অর্থনৈতিক সুবিধা অর্জনে সহায়তা করতে পারে।
"আমাদের সেন্সরগুলি কৃষকদের তাদের মাটির পুষ্টির অবস্থা এবং তাদের গাছপালায় উপলব্ধ নাইট্রেটের পরিমাণ সম্পর্কে আরও ভাল ধারণা দিতে পারে, যা তাদের আসলে কতটা সারের প্রয়োজন তা আরও সঠিকভাবে সিদ্ধান্ত নিতে সাহায্য করে," হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকারী অধ্যাপক জোসেফ অ্যান্ড্রুজ বলেন। উইসকনসিন-ম্যাডিসন বিশ্ববিদ্যালয়ের স্কুল অফ মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং এই গবেষণার নেতৃত্ব দেন। "যদি তারা সারের পরিমাণ কমাতে পারে, তাহলে বৃহত্তর খামারগুলির জন্য খরচ সাশ্রয় উল্লেখযোগ্য হতে পারে।"
নাইট্রেট ফসলের বৃদ্ধির জন্য একটি অপরিহার্য পুষ্টি উপাদান, কিন্তু অতিরিক্ত নাইট্রেট মাটি থেকে বেরিয়ে ভূগর্ভস্থ পানিতে প্রবেশ করতে পারে। এই ধরণের দূষণ দূষিত কূপের পানি পানকারী মানুষের জন্য ক্ষতিকর এবং পরিবেশের জন্য ক্ষতিকর। গবেষকদের নতুন সেন্সরটি নাইট্রেট লিচিং পর্যবেক্ষণ এবং এর ক্ষতিকারক প্রভাব কমানোর জন্য সর্বোত্তম অনুশীলন বিকাশে সহায়তা করার জন্য একটি কৃষি গবেষণা হাতিয়ার হিসেবেও ব্যবহার করা যেতে পারে।
মাটির নাইট্রেট পর্যবেক্ষণের বর্তমান পদ্ধতিগুলি শ্রমসাধ্য, ব্যয়বহুল এবং রিয়েল-টাইম ডেটা সরবরাহ করে না। এই কারণেই মুদ্রিত ইলেকট্রনিক্স বিশেষজ্ঞ অ্যান্ড্রুজ এবং তার দল একটি আরও ভাল, কম ব্যয়বহুল সমাধান তৈরির লক্ষ্যে কাজ শুরু করেছিলেন।
এই প্রকল্পে, গবেষকরা একটি ইঙ্কজেট প্রিন্টিং প্রক্রিয়া ব্যবহার করে একটি পোটেনশিওমেট্রিক সেন্সর তৈরি করেছেন, যা এক ধরণের পাতলা-ফিল্ম ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেন্সর। পোটেনশিওমেট্রিক সেন্সর প্রায়শই তরল দ্রবণে নাইট্রেট সঠিকভাবে পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়। তবে, এই সেন্সরগুলি সাধারণত মাটির পরিবেশে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত নয় কারণ বড় মাটির কণা সেন্সরগুলিকে আঁচড় দিতে পারে এবং সঠিক পরিমাপে বাধা দিতে পারে।
"আমরা যে প্রধান চ্যালেঞ্জটি সমাধান করার চেষ্টা করছিলাম তা হল কঠোর মাটির পরিস্থিতিতে এই ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেন্সরগুলিকে সঠিকভাবে কাজ করার এবং নাইট্রেট আয়নগুলি সঠিকভাবে সনাক্ত করার উপায় খুঁজে বের করা," অ্যান্ড্রুজ বলেন।
দলের সমাধান ছিল সেন্সরে পলিভিনাইলিডিন ফ্লোরাইডের একটি স্তর স্থাপন করা। অ্যান্ড্রুজের মতে, এই উপাদানটির দুটি মূল বৈশিষ্ট্য রয়েছে। প্রথমত, এর খুব ছোট ছিদ্র রয়েছে, প্রায় 400 ন্যানোমিটার আকারের, যা মাটির কণাগুলিকে আটকে রেখে নাইট্রেট আয়নগুলিকে অতিক্রম করতে দেয়। দ্বিতীয়ত, এটি হাইড্রোফিলিক, অর্থাৎ, এটি জলকে আকর্ষণ করে এবং স্পঞ্জের মতো শোষণ করে।
"তাই যেকোনো নাইট্রেট সমৃদ্ধ জল আমাদের সেন্সরগুলিতে অগ্রাধিকার পাবে, যা সত্যিই গুরুত্বপূর্ণ কারণ মাটিও একটি স্পঞ্জের মতো এবং যদি আপনি একই জল শোষণ করতে না পারেন তবে সেন্সরে আর্দ্রতা প্রবেশের ক্ষেত্রে আপনি হেরে যাবেন। মাটির সম্ভাবনা," অ্যান্ড্রুজ বলেন। "পলিভিনাইলিডিন ফ্লোরাইড স্তরের এই বৈশিষ্ট্যগুলি আমাদের নাইট্রেট সমৃদ্ধ জল নিষ্কাশন করতে, সেন্সর পৃষ্ঠে সরবরাহ করতে এবং সঠিকভাবে নাইট্রেট সনাক্ত করতে দেয়।"
গবেষকরা ২০২৪ সালের মার্চ মাসে অ্যাডভান্সড ম্যাটেরিয়ালস টেকনোলজি জার্নালে প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্রে তাদের অগ্রগতি বিস্তারিতভাবে বর্ণনা করেছেন।
দলটি উইসকনসিনের সাথে সম্পর্কিত দুটি ভিন্ন ধরণের মাটির উপর তাদের সেন্সর পরীক্ষা করেছে - রাজ্যের উত্তর-মধ্য অংশে সাধারণ বালুকাময় মাটি এবং দক্ষিণ-পশ্চিম উইসকনসিনে সাধারণ পলি দোআঁশ মাটি - এবং দেখেছে যে সেন্সরগুলি সঠিক ফলাফল দিয়েছে।
গবেষকরা এখন তাদের নাইট্রেট সেন্সরকে একটি বহুমুখী সেন্সর সিস্টেমের সাথে একীভূত করছেন যাকে তারা "সেন্সর স্টিকার" বলে, যেখানে তিনটি ভিন্ন ধরণের সেন্সর একটি নমনীয় প্লাস্টিকের পৃষ্ঠে আঠালো ব্যাকিং ব্যবহার করে মাউন্ট করা হয়। স্টিকারগুলিতে আর্দ্রতা এবং তাপমাত্রা সেন্সরও থাকে।
গবেষকরা একটি খুঁটিতে বেশ কয়েকটি সংবেদনশীল স্টিকার সংযুক্ত করবেন, সেগুলিকে বিভিন্ন উচ্চতায় স্থাপন করবেন এবং তারপর খুঁটিটি মাটিতে পুঁতে দেবেন। এই সেটআপের মাধ্যমে তারা বিভিন্ন মাটির গভীরতায় পরিমাপ করতে পারবেন।
"বিভিন্ন গভীরতায় নাইট্রেট, আর্দ্রতা এবং তাপমাত্রা পরিমাপ করে, আমরা এখন নাইট্রেট লিচিং প্রক্রিয়া পরিমাপ করতে পারি এবং বুঝতে পারি যে নাইট্রেট কীভাবে মাটির মধ্য দিয়ে চলাচল করে, যা আগে সম্ভব ছিল না," অ্যান্ড্রুজ বলেন।
২০২৪ সালের গ্রীষ্মে, গবেষকরা সেন্সরটি আরও পরীক্ষা করার জন্য উইসকনসিন-ম্যাডিসন বিশ্ববিদ্যালয়ের হ্যানকক কৃষি গবেষণা স্টেশন এবং আর্লিংটন কৃষি গবেষণা স্টেশনে মাটিতে ৩০টি সেন্সর রড স্থাপন করার পরিকল্পনা করছেন।
পোস্টের সময়: জুলাই-০৯-২০২৪