2010 में, कैलिफोर्निया के पैसिफिक इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिकों ने एक वैश्विक वाटर थिंक टैंक को परिभाषित करते हुए कहा कि पृथ्वी को "पीक वाटर" कहा जा सकता है। धीरे-धीरे, यह पीक ऑयल के अनुरूप है, लेकिन ऐसा नहीं है कि हम पानी से बाहर निकलेंगे। ताजा पानी गायब नहीं होगा, लेकिन यह अभी भी असमान रूप से वितरित, तेजी से महंगा, और उपयोग करने के लिए कठिन हो जाएगा। पैसिफिक इंस्टीट्यूट के प्रेसिडेंट एमेरिटस ग्लीक के मुताबिक दुनिया के कई हिस्सों में पानी का तनाव चल रहा है और दुनिया भर में इस्तेमाल होने वाले ताजे पानी का 80 फीसदी हिस्सा फसलों की सिंचाई के लिए इस्तेमाल हो जाता है।
पिछले 40 वर्षों में, संयुक्त राज्य अमेरिका में कुल जल उपयोग बंद होने लगा। इसका एक हिस्सा सिंचाई में काफी सुधार के कारण है, और इसका एक हिस्सा रिमोट सेंसिंग तकनीकों के कारण है - उपग्रह, रडार और ड्रोन - जो तापमान के आधार पर खेतों में पानी के तनाव का आकलन करते हैं या अलग-अलग तरंग दैर्ध्य में प्रतिबिंबित चंदवा कितना प्रकाश करते हैं। बेहतर हम पौधों में जलयोजन को ट्रैक कर सकते हैं, और हम अपनी फसलों को कम और अधिक पानी से बचा सकते हैं। लेकिन जब ये विधियाँ व्यापक विचारों के अनुकूल होती हैं और पानी के खेतों की एक समग्र तस्वीर दे सकती हैं, तो पेन स्टेट यूनिवर्सिटी की एक टीम पानी के तनाव को मापने की एक और विस्तृत विधि खोज रही है, पौधे द्वारा।
इस प्रणाली के लिए, जिसके लिए पेन स्टेट रिसर्च फाउंडेशन ने एक अंतरराष्ट्रीय पेटेंट के लिए आवेदन किया है, एक क्लिप-ऑन यूनिट की सुविधा है जिसमें मोटाई और विद्युत समाई का पता लगाने के लिए सेंसर हैं, या व्यक्तिगत पत्तियों की चार्ज चार्ज करने की क्षमता है। सेंसर की सरणी एक वाईफाई नोड से जुड़ी होती है, जो डेटा को एक केंद्रीय इकाई तक पहुंचाती है जो समय के साथ माप को ट्रैक करती है और उन्हें पानी के तनाव के संकेतक के रूप में उपयोग करती है। आखिरकार, एक स्मार्टफोन ऐप पूरे सिस्टम को चला सकता है।
अध्ययन के प्रमुख लेखक अमीन अफजल कहते हैं, '' इस तरह की तकनीक को वास्तविक व्यावहारिक अनुप्रयोगों में लागू करना, यह कठिन है, क्योंकि इसे पौधे के लिए हल्का, विश्वसनीय, बिना रुकावट के होना चाहिए। इंजीनियर । "इस लेख में क्या प्रस्तुत किया गया है, यह संयंत्र आधारित तकनीक के लिए एक तरह की क्रांति है, और उम्मीद है कि हम इस तकनीक को विकसित कर सकते हैं और अंत में इसे व्यावहारिक अनुप्रयोगों के लिए वितरित कर सकते हैं।"
पेन स्टेट रिसर्च फाउंडेशन ने सिस्टम के लिए एक अंतरराष्ट्रीय पेटेंट के लिए आवेदन किया है। (अमीन अफजल) पानी के तनाव को मापने के लिए मौजूदा मानक मुख्य रूप से वाष्पीकरण मॉडल और मिट्टी की नमी संवेदन में आते हैं। पूर्व में एक क्षेत्र पर होने वाले वाष्पीकरण की मात्रा की गणना करना शामिल है, और बाद में मिट्टी का स्वयं परीक्षण करता है, लेकिन दोनों ही मामलों में, तकनीक पानी के तनाव के लिए प्रॉक्सी को माप रही है बजाय तनाव सीधे पौधों के नीचे।
पेन स्टेट सेंसर थोड़ा अलग तरीके से काम करता है। क्लिप में एक हॉल इफेक्ट सेंसर क्लिप के एक तरफ से दूसरे तक की दूरी बताने के लिए मैग्नेट का उपयोग करता है; जैसा कि पत्ती सूख जाती है, मैग्नेट एक साथ करीब हो जाते हैं। इस बीच, एक कैपेसिटेंस सेंसर पत्ती में विद्युत आवेश को मापता है। पानी पत्ती सामग्री की तुलना में अलग ढंग से बिजली का संचालन करता है, और सेंसर इसे पढ़ सकता है। क्षेत्र में एक केंद्रीय इकाई समाई को पानी की सामग्री के रूप में व्याख्या करती है और इसे सिंचाई प्रणाली तक पहुंचाती है। लेकिन परीक्षणों ने दिन के दौरान (रात में बनाम) अलग क्षमता दिखाई जब पत्ती प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय थी।
11 दिनों के दौरान, अफ़ज़ल और उनके सहयोगियों ने प्रायोगिक संयंत्र की मिट्टी को सूखने दिया, हर पांच मिनट में समाई और मोटाई मापी। उन्होंने देखा कि दोनों मेट्रिक्स ने दिन 9 के आसपास तक लगातार व्यवहार बनाए रखा, जब शारीरिक विकृति देखने योग्य थी। इसके अतिरिक्त, समाई 24-घंटे के प्रकाश चक्रों से ऊपर और नीचे कूदती है, यह सुझाव देती है कि समाई प्रकाश संश्लेषण का भी पता लगा सकती है।
हॉल प्रभाव और समाई सेंसर से लैस, क्लिप पानी की सामग्री को निर्धारित करता है और इसे एक सिंचाई प्रणाली के लिए संचार करता है। (अमीन अफजल) क्षेत्र में, केवल पौधों के चयन को मॉनिटर की आवश्यकता होती है। एक बड़े क्षेत्र को अधिक कुल सेंसर की आवश्यकता होती है, खासकर अगर इसे कई प्रकार की ऊंचाई, मिट्टी या सीमाएं मिलती हैं, लेकिन प्रति यूनिट क्षेत्र में कम सेंसर की आवश्यकता होती है। अफज़ल कहते हैं कि लगभग 90 डॉलर की अनुमानित कीमत पर इकाइयां सस्ती नहीं हैं, लेकिन वे तत्वों में टिकाऊ हैं, जिन्हें पांच साल से अधिक समय तक डिज़ाइन किया गया है।
लक्ष्य पानी की आवश्यक मात्रा को कम करते हुए उपज में सुधार (या कम से कम इसे कम नहीं) करना है। जाहिर है, ओवरवेटिंग फालतू है। लेकिन अंडरवॉटरिंग से उपज में कमी आ सकती है, क्योंकि पानी पर जोर देने वाले पौधों का उत्पादन कम होता है, जिससे समग्र जल दक्षता कम हो जाती है। कोलोराडो स्टेट यूनिवर्सिटी में सिविल और एनवायरमेंटल इंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर जोस शावेज ने कहा है कि पानी का आप कितना इस्तेमाल करते हैं, यह सिर्फ इस बारे में नहीं है कि आप उन्हें देने वाले पानी का उपयोग कैसे करते हैं, बल्कि कोलोराडो में सिंचाई का बेहतर मूल्यांकन करने के लिए बड़े पैमाने पर वाष्पीकरण का अध्ययन किया है।
चावेज़ कहते हैं, "फसल के आधार पर, अगर यह सिंचाई में कमी नहीं है तो इष्टतम से कम-कुछ स्टेपल लगाने से बहुत अधिक उपज खोने की आशंका हो सकती है।" "प्रौद्योगिकी जो उस समय तक पहुंचने से पहले पता लगाएगी जब वह उस स्तर तक पहुंचने वाली हो, समय से पहले जल प्रबंधक को तैयार करके उपज को खोने से रोकना होगा।"
पेन स्टेट की टीम ने एक ही टमाटर के पौधे के छह पत्तों पर डिवाइस का परीक्षण किया- बड़े नमूने का आकार नहीं। अफ़ज़ल, जो अब मोनसेंटो में एक शोध डेटा वैज्ञानिक हैं, का कहना है कि प्रौद्योगिकी अन्य पौधों पर लागू होती है, और बड़े पैमाने पर, लेकिन फिर भी विभिन्न फसलों और स्थितियों का परीक्षण करने के लिए आगे के अध्ययन की आवश्यकता होगी। उन्होंने पहले से ही चावल के पौधों पर सेंसर लगा दिया है, जिसमें लोचदार पत्तियां हैं जो पानी के साथ अधिक खिंचाव और सिकुड़ते हैं।
शावेज कहते हैं, "अन्य समूहों को इसे चुनने और मूल्यांकन करने की आवश्यकता होगी कि यह कैसा प्रदर्शन करता है।" "अगर यह दिखाता है कि यह विश्वसनीय है, विभिन्न पौधों और मिट्टी के प्रकारों के लिए काम करने के लिए, वास्तव में तनाव के स्तर को इंगित करने के लिए, मुझे लगता है कि यह अच्छा होगा। लेकिन यह बड़े क्षेत्रों के लिए कितना स्केलेबल है, और विभिन्न प्रकार की सतहों और वातावरण पर आप इन्हें कैसे दोहरा सकते हैं? वे मेरे लिए महत्वपूर्ण चीजें होंगी। ”
