কৃষি যত উন্নত হয়েছে, মাটিতে "দেখতে" অ-ধ্বংসাত্মক উপায়গুলির জন্য একটি চাপের প্রয়োজন রয়েছে। মার্কিন শক্তি বিভাগের অ্যাডভান্সড রিসার্চ প্রজেক্ট এজেন্সি-এনার্জি (ARPA-E) লরেন্স বার্কলে ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি (বার্কলে ল্যাব) কে এই ব্যবধান মোকাবেলা করার জন্য দুটি প্রকল্পের জন্য $4.6 মিলিয়ন পুরস্কৃত করেছে, যা কৃষকদের ফসলের ফলন বাড়ানোর পাশাপাশি মাটিতে কার্বন সঞ্চয়ের প্রচারের জন্য গুরুত্বপূর্ণ তথ্য দিয়েছে।
একটি প্রকল্পের লক্ষ্য হল বৈদ্যুতিক প্রবাহ ব্যবহার করে রুট সিস্টেমকে চিত্রিত করা, যা নির্দিষ্ট অবস্থার (যেমন খরা) উপযোগী শিকড় সহ ফসলের প্রজননকে ত্বরান্বিত করবে। অন্য প্রকল্পটি মাটিতে কার্বন এবং অন্যান্য উপাদানের বন্টন পরিমাপের জন্য নিউট্রন বিচ্ছুরণের উপর ভিত্তি করে একটি নতুন ইমেজিং কৌশল তৈরি করবে।
বার্কলে ল্যাব ARPA-E-এর কাছ থেকে এই প্রতিযোগিতামূলক পুরস্কার পেয়েছে Rhizosphere পর্যবেক্ষণ অপ্টিমাইজিং টেরেস্ট্রিয়াল সিকোয়েস্ট্রেশন (ROOTS) প্রোগ্রাম, যা বায়ুমণ্ডল থেকে কার্বন বের করে এবং মাটিতে সঞ্চয় করে এমন ফসল বিকাশ করতে চায় - কার্বন জমার গভীরতা এবং সঞ্চয়নে 50 শতাংশ বৃদ্ধি সক্ষম করে এবং নাইট্রাস অক্সাইড নির্গমন 50 শতাংশ হ্রাস করে এবং 25 শতাংশ জল উত্পাদনশীলতা বাড়ায়৷
মাটির কার্বন ঘাটতি বহু দশকের শিল্প কৃষির ফলে একটি বৈশ্বিক ঘটনা। মাটিতে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে কার্বন সঞ্চয় করার ক্ষমতা রয়েছে, বায়ুমণ্ডলীয় কার্বন ডাই অক্সাইডের ঘনত্ব হ্রাস করার পাশাপাশি মাটির উর্বরতা এবং জল ধরে রাখার ক্ষমতাও বৃদ্ধি করে।
গাছপালা জন্য একটি EEG
টমোগ্রাফিক ইলেক্ট্রিক্যাল রাইজোস্ফিয়ার ইমেজিং (TERI) প্রযুক্তির উন্নয়ন, যা ARPA-E দ্বারা $2.3 মিলিয়ন দেওয়া হয়েছিল, বার্কলে ল্যাব জিওফিজিসিস্ট ইউক্সিন উ এর নেতৃত্বে, এছাড়াও জলবায়ু ও বাস্তুতন্ত্র বিজ্ঞান বিভাগে। "আপনি এটিকে মস্তিষ্কের ইমেজিং বা ইইজির মতো ভাবতে পারেন, যেখানে আপনার মাথায় সংযুক্ত ইলেক্ট্রোড মস্তিষ্কের তরঙ্গের ধরণ রেকর্ড করতে পারে," উ বলেছেন। "নতুন প্রযুক্তি গাছপালা জন্য একটি EEG মত হবে।"
কান্ডে একটি ছোট বৈদ্যুতিক প্রবাহ পাঠানোর মাধ্যমে, যা তারপরে মূল সিস্টেম জুড়ে ভ্রমণ করবে, TERI শিকড় এবং মাটি উভয়ের বৈদ্যুতিক প্রতিক্রিয়া অনুধাবন করবে এবং শিকড়ের ভর, পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, গভীরতা এবং মাটিতে বিতরণের তথ্য প্রদান করবে। মাটির টেক্সচার এবং আর্দ্রতার বিষয়বস্তু এবং সময়ের সাথে সাথে এই ভেরিয়েবলগুলি কীভাবে পরিবর্তিত হয় তার ডেটা।
বিপরীতে, মূল বৈশিষ্ট্যগুলি অধ্যয়ন করার সাধারণ পদ্ধতি, যা "শোভেলোমিক্স" বলে চলে, ল্যাবে রুট বিশ্লেষণের আগে একটি বেলচা এবং এক বালতি জলের চেয়ে বেশি কিছু জড়িত নয়। "এটি শিকড়কে চিহ্নিত করার জন্য একটি অত্যন্ত শ্রম নিবিড় এবং কম-থ্রুপুট পদ্ধতি," উ বলেন। “এবং একবার আপনি শিকড় খনন, আপনি সম্পন্ন. আপনি সময়ের সাথে পরিবর্তনগুলি দেখতে পারবেন না।"
উ ল্যাবে প্রাথমিক পরীক্ষা শুরু করেছে। পরে তিনি সহযোগিতায় গম ফসল নিয়ে মাঠ পরীক্ষা করবেন স্যামুয়েল রবার্টস নোবেল ফাউন্ডেশন. আরডমোর, ওকলাহোমাতে অবস্থিত, নোবেল ফাউন্ডেশন হল মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের বৃহত্তম স্বাধীন কৃষি গবেষণা প্রতিষ্ঠান যেখানে 13,500 একরেরও বেশি কৃষিজমি গবেষণা চালিয়ে যাচ্ছে যাতে কৃষক এবং পশুপালকদের আঞ্চলিক উত্পাদনশীলতা এবং জমির স্টুয়ার্ডশিপ বৃদ্ধি করতে সক্ষম করে।
Wu এবং তার দলও Subsurface Insights এর সাথে অংশীদারিত্ব করছে, একটি ছোট ব্যবসা যা জিওফিজিক্যাল অ্যাপ্লিকেশনের জন্য সফ্টওয়্যার ডেভেলপমেন্টে ফোকাস করে।
প্রকল্পের লক্ষ্য হল বাস্তুতন্ত্রের মডেলিংয়ের সাথে একীভূত পরবর্তী প্রজন্মের রুট ফেনোটাইপিং প্রযুক্তির বিকাশ করা যাতে নির্দিষ্ট বৈশিষ্ট্যের সাথে মূল-কেন্দ্রিক জাতগুলির প্রজনন ত্বরান্বিত করা যায়; উদাহরণস্বরূপ, কম জল এবং কম সার অবস্থার জন্য ভাল জলবায়ু স্থিতিস্থাপকতা এবং ভাল সহনশীলতা। শেষ পর্যন্ত, টুলটি মাটিতে কার্বন ইনপুট বাড়ানোর সময় ফলন বাড়াতে সাহায্য করতে পারে।
নিউট্রন থেকে গামা রশ্মি থেকে কার্বন সনাক্তকরণ পর্যন্ত
দ্বিতীয় প্রকল্পে, 2.3 মিলিয়ন ডলারও পুরস্কৃত করা হয়েছে, বার্কলে ল্যাবের পদার্থবিদদের নেতৃত্বে অরুণ পারসাউড এক্সিলারেটর প্রযুক্তি ও ফলিত পদার্থবিদ্যা (ATAP) বিভাগ স্থিতিস্থাপক নিউট্রন বিক্ষিপ্তকরণের মাধ্যমে মাটির রসায়ন বিশ্লেষণ করার জন্য এটিকে বিরক্ত না করে একটি যন্ত্র তৈরি করবে। "জেনারেটর মাটিতে নিউট্রন পাঠাবে," পারসাউড বলেন। "প্রতিটি নিউট্রন মাটির পরমাণুর সাথে বিক্রিয়া করতে পারে এবং একটি গামা রশ্মি তৈরি করতে পারে, যা আমরা একটি গামা ডিটেক্টরের সাহায্যে মাটির উপরে সনাক্ত করতে পারি। তারপর আমরা গামার শক্তি পরিমাপ করি, এবং তা থেকে আপনি বলতে পারবেন এটি কী ধরনের পরমাণু; কার্বন বা লোহা বা অ্যালুমিনিয়াম, উদাহরণস্বরূপ।"
একই ধরনের প্রযুক্তি বর্তমানে হোমল্যান্ড সিকিউরিটি অ্যাপ্লিকেশানগুলিতে ব্যবহৃত হয়, যেমন কার্গোতে বিস্ফোরক এবং অন্যান্য উপকরণ সনাক্ত করা, এবং এটি বার্কলে ল্যাবের গবেষণার দীর্ঘকালের ক্ষেত্র।
"এই প্রযুক্তিটি শুধুমাত্র মাটিতে কতটা কার্বন আছে তা পরিমাপ করতে সক্ষম হবে না তবে কয়েক সেন্টিমিটারের স্থানিক রেজোলিউশনের সাথে তা করতেও সক্ষম হবে," উইম লিম্যানস, ATAP পরিচালক বলেছেন৷
এরসাউড বলেছে যে মাটির বৈশিষ্ট্য বিশ্লেষণের জন্য বর্তমান প্রযুক্তির বিপরীতে, এই কৌশলটি ক্ষেত্রে নিযুক্ত করা যেতে পারে এবং মাটিকে বিরক্ত না করে স্থান ও সময়ের পরিবর্তন পরিমাপ করতে পারে। স্ট্যান্ডার্ড পদ্ধতিতে এখন মাটির কোর ড্রিলিং করা এবং ল্যাবে তাদের উপর রাসায়নিক বিশ্লেষণ করা জড়িত, যা একই মাটির পুনরাবৃত্তি পরিমাপের অনুমতি দেয় না এবং বড় এলাকায় ব্যবহারিক নয়।
ATAP পদার্থবিদ বার্নহার্ড লুডউইগটের সাথে একসাথে, পারসাউড নিউট্রন জেনারেটর তৈরি করতে অ্যাডেলফি টেকনোলজি ইনকর্পোরেটেডের সাথে কাজ করবে৷ ফলস্বরূপ সিস্টেমটি অবশেষে একটি ভ্রাম্যমাণ যন্ত্রের রূপ নিতে পারে যা একজন কৃষকের ক্ষেত্রে পরিস্থিতি পরিমাপ করে।
- জুলি চাও, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়
সূত্র: ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়