মৃত্তিকা বিজ্ঞানের ডক্টরাল শিক্ষার্থী শুওহাও কাই, উইসকনসিন-ম্যাডিসন বিশ্ববিদ্যালয়ের হ্যানকক কৃষি গবেষণা কেন্দ্রে একটি বহুমুখী সেন্সর স্টিকারযুক্ত সেন্সর রড স্থাপন করছেন, যা মাটির বিভিন্ন গভীরতায় পরিমাপ করতে সক্ষম।
ম্যাডিসন — উইসকনসিন-ম্যাডিসন বিশ্ববিদ্যালয়ের প্রকৌশলীরা স্বল্পমূল্যের সেন্সর তৈরি করেছেন যা উইসকনসিনের সাধারণ মাটির ধরণগুলিতে নাইট্রেটের অবিচ্ছিন্ন ও রিয়েল-টাইম পর্যবেক্ষণ প্রদান করতে পারে। এই মুদ্রিত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেন্সরগুলি কৃষকদের পুষ্টি ব্যবস্থাপনার বিষয়ে আরও সুচিন্তিত সিদ্ধান্ত নিতে এবং অর্থনৈতিক সুবিধা লাভ করতে সাহায্য করতে পারে।
“আমাদের সেন্সরগুলো কৃষকদের তাদের মাটির পুষ্টির অবস্থা এবং গাছের জন্য উপলব্ধ নাইট্রেটের পরিমাণ সম্পর্কে আরও ভালোভাবে বুঝতে সাহায্য করতে পারে, যা তাদের ঠিক কতটা সার প্রয়োজন সে বিষয়ে আরও নির্ভুলভাবে সিদ্ধান্ত নিতে সহায়তা করবে,” বলেছেন হার্ভার্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের সহকারী অধ্যাপক জোসেফ অ্যান্ড্রুস। এই গবেষণাটি উইসকনসিন-ম্যাডিসন বিশ্ববিদ্যালয়ের স্কুল অফ মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং দ্বারা পরিচালিত হয়েছিল। “যদি তারা তাদের কেনা সারের পরিমাণ কমাতে পারে, তবে বড় খামারগুলোর জন্য খরচের সাশ্রয় উল্লেখযোগ্য হতে পারে।”
ফসলের বৃদ্ধির জন্য নাইট্রেট একটি অপরিহার্য পুষ্টি উপাদান, কিন্তু অতিরিক্ত নাইট্রেট মাটি থেকে চুইয়ে ভূগর্ভস্থ পানিতে মিশে যেতে পারে। এই ধরনের দূষণ দূষিত কূপের পানি পানকারী মানুষের জন্য এবং পরিবেশের জন্যও ক্ষতিকর। গবেষকদের নতুন সেন্সরটি নাইট্রেট চুইয়ে পড়া পর্যবেক্ষণ করতে এবং এর ক্ষতিকর প্রভাব প্রশমনের জন্য সর্বোত্তম পদ্ধতি উদ্ভাবনে সহায়তা করার উদ্দেশ্যে একটি কৃষি গবেষণা সরঞ্জাম হিসেবেও ব্যবহার করা যেতে পারে।
মাটির নাইট্রেট নিরীক্ষণের প্রচলিত পদ্ধতিগুলো শ্রমসাধ্য, ব্যয়বহুল এবং এগুলোর মাধ্যমে তাৎক্ষণিক তথ্য পাওয়া যায় না। এ কারণেই প্রিন্টেড ইলেকট্রনিক্স বিশেষজ্ঞ অ্যান্ড্রুস এবং তার দল একটি উন্নততর ও স্বল্পব্যয়ী সমাধান তৈরি করার উদ্যোগ নেন।
এই প্রকল্পে গবেষকরা একটি পটেনশিওমেট্রিক সেন্সর তৈরি করতে ইঙ্কজেট প্রিন্টিং প্রক্রিয়া ব্যবহার করেছেন, যা এক ধরনের পাতলা-স্তরবিশিষ্ট তড়িৎ-রাসায়নিক সেন্সর। তরল দ্রবণে নাইট্রেটের পরিমাণ নির্ভুলভাবে পরিমাপ করার জন্য পটেনশিওমেট্রিক সেন্সর প্রায়শই ব্যবহৃত হয়। তবে, এই সেন্সরগুলো সাধারণত মাটির পরিবেশে ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত নয়, কারণ মাটির বড় কণা সেন্সরগুলোকে ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে এবং নির্ভুল পরিমাপে বাধা সৃষ্টি করতে পারে।
অ্যান্ড্রুস বলেন, “আমরা যে প্রধান চ্যালেঞ্জটি সমাধান করার চেষ্টা করছিলাম তা হলো, এই ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সেন্সরগুলোকে প্রতিকূল মাটির পরিস্থিতিতে সঠিকভাবে কাজ করানো এবং নাইট্রেট আয়ন নির্ভুলভাবে শনাক্ত করার একটি উপায় খুঁজে বের করা।”
দলটির সমাধান ছিল সেন্সরটির উপর পলিভিনাইলিডিন ফ্লোরাইডের একটি স্তর স্থাপন করা। অ্যান্ড্রুজের মতে, এই উপাদানটির দুটি প্রধান বৈশিষ্ট্য রয়েছে। প্রথমত, এতে প্রায় ৪০০ ন্যানোমিটার আকারের অত্যন্ত ক্ষুদ্র ছিদ্র রয়েছে, যা মাটির কণা আটকে রেখে নাইট্রেট আয়নকে এর মধ্য দিয়ে যেতে দেয়। দ্বিতীয়ত, এটি হাইড্রোফিলিক, অর্থাৎ এটি স্পঞ্জের মতো পানি আকর্ষণ করে এবং শোষণ করে।
অ্যান্ড্রুস বলেন, “তাই যেকোনো নাইট্রেট-সমৃদ্ধ পানি অগ্রাধিকার ভিত্তিতে আমাদের সেন্সরগুলোতে প্রবেশ করবে, যা সত্যিই গুরুত্বপূর্ণ, কারণ মাটিও স্পঞ্জের মতো এবং যদি একই পরিমাণ পানি শোষণ ক্ষমতা না থাকে, তাহলে সেন্সরে আর্দ্রতা প্রবেশের লড়াইয়ে আপনি হেরে যাবেন। মাটির এই সক্ষমতাই হলো আর্দ্রতা শোষণের ক্ষমতা।” তিনি আরও বলেন, “পলিভিনাইলিডিন ফ্লোরাইড স্তরের এই বৈশিষ্ট্যগুলো আমাদের নাইট্রেট-সমৃদ্ধ পানি নিষ্কাশন করে সেন্সরের পৃষ্ঠে পৌঁছে দিতে এবং নির্ভুলভাবে নাইট্রেট শনাক্ত করতে সাহায্য করে।”
গবেষকরা ২০২৪ সালের মার্চ মাসে 'অ্যাডভান্সড মেটেরিয়ালস টেকনোলজি' জার্নালে প্রকাশিত একটি গবেষণাপত্রে তাদের অগ্রগতির বিস্তারিত বিবরণ দিয়েছেন।
দলটি উইসকনসিনের সাথে সম্পর্কিত দুই ধরনের মাটিতে তাদের সেন্সরটি পরীক্ষা করে—রাজ্যটির উত্তর-মধ্য অংশে সাধারণ বেলে মাটি এবং দক্ষিণ-পশ্চিম উইসকনসিনে সাধারণ পলিমাটি—এবং দেখেছে যে সেন্সরগুলো সঠিক ফলাফল দিয়েছে।
গবেষকরা এখন তাদের নাইট্রেট সেন্সরটিকে একটি বহুমুখী সেন্সর সিস্টেমে একীভূত করছেন, যেটিকে তারা “সেন্সর স্টিকার” বলছেন। এতে একটি নমনীয় প্লাস্টিকের পৃষ্ঠে আঠালো আস্তরণ ব্যবহার করে তিন ধরনের সেন্সর বসানো থাকে। এই স্টিকারগুলোতে আর্দ্রতা এবং তাপমাত্রা সেন্সরও রয়েছে।
গবেষকরা একটি খুঁটিতে বেশ কয়েকটি সংবেদী স্টিকার লাগিয়ে সেগুলোকে বিভিন্ন উচ্চতায় স্থাপন করবেন এবং তারপর খুঁটিটি মাটিতে পুঁতে দেবেন। এই ব্যবস্থাটি তাদেরকে মাটির বিভিন্ন গভীরতায় পরিমাপ নিতে সাহায্য করেছিল।
অ্যান্ড্রুস বলেন, “বিভিন্ন গভীরতায় নাইট্রেট, আর্দ্রতা এবং তাপমাত্রা পরিমাপের মাধ্যমে আমরা এখন নাইট্রেট লিচিং প্রক্রিয়াকে পরিমাণগতভাবে নির্ণয় করতে পারি এবং বুঝতে পারি যে নাইট্রেট কীভাবে মাটির মধ্য দিয়ে চলাচল করে, যা আগে সম্ভব ছিল না।”
২০২৪ সালের গ্রীষ্মে, গবেষকরা সেন্সরটির আরও পরীক্ষা করার জন্য উইসকনসিন-ম্যাডিসন বিশ্ববিদ্যালয়ের হ্যানকক কৃষি গবেষণা কেন্দ্র এবং আর্লিংটন কৃষি গবেষণা কেন্দ্রের মাটিতে ৩০টি সেন্সর রড স্থাপন করার পরিকল্পনা করছেন।
পোস্ট করার সময়: ০৯-০৭-২০২৪