ખેતી જેમ જેમ આગળ વધતી ગઈ છે તેમ તેમ જમીનમાં "જોવા" માટે બિન-વિનાશક માર્ગોની પ્રેસિંગ જરૂરિયાત રહે છે. યુએસ ડિપાર્ટમેન્ટ ઓફ એનર્જી એડવાન્સ્ડ રિસર્ચ પ્રોજેક્ટ્સ એજન્સી-એનર્જી (ARPA-E) એ લોરેન્સ બર્કલે નેશનલ લેબોરેટરી (બર્કલે લેબ) ને આ તફાવતને દૂર કરવા માટે બે પ્રોજેક્ટ્સ માટે $4.6 મિલિયનનો પુરસ્કાર આપ્યો છે, જે ખેડૂતોને જમીનમાં કાર્બનના સંગ્રહને પ્રોત્સાહન આપવા સાથે પાકની ઉપજ વધારવા માટે મહત્વપૂર્ણ માહિતી આપે છે.
એક પ્રોજેક્ટનો હેતુ રુટ સિસ્ટમની છબી બનાવવા માટે વિદ્યુત પ્રવાહનો ઉપયોગ કરવાનો છે, જે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓ (જેમ કે દુષ્કાળ)ને અનુરૂપ મૂળ સાથેના પાકના સંવર્ધનને વેગ આપશે. અન્ય પ્રોજેક્ટ જમીનમાં કાર્બન અને અન્ય તત્વોના વિતરણને માપવા માટે ન્યુટ્રોન સ્કેટરિંગ પર આધારિત નવી ઇમેજિંગ તકનીક વિકસાવશે.
બર્કલે લેબને ARPA-E's તરફથી આ સ્પર્ધાત્મક પુરસ્કારો પ્રાપ્ત થયા છે રાઇઝોસ્ફિયર ઓબ્ઝર્વેશન ઓપ્ટિમાઇઝિંગ ટેરેસ્ટ્રીયલ સિક્વેસ્ટ્રેશન (રૂટ્સ) પ્રોગ્રામ, જે વાતાવરણમાંથી કાર્બનને બહાર કાઢે છે અને તેને જમીનમાં સંગ્રહિત કરે છે તેવા પાકો વિકસાવવા માંગે છે - જે કાર્બન ડિપોઝિશનની ઊંડાઈ અને સંચયમાં 50 ટકાનો વધારો કરે છે જ્યારે નાઈટ્રસ ઓક્સાઇડના ઉત્સર્જનમાં 50 ટકા ઘટાડો કરે છે અને પાણીની ઉત્પાદકતામાં 25 ટકા વધારો કરે છે.
જમીનમાં કાર્બનની ખાધ એ વૈશ્વિક ઘટના છે જે ઘણા દાયકાઓથી ઔદ્યોગિક કૃષિના પરિણામે બને છે. જમીનમાં નોંધપાત્ર માત્રામાં કાર્બનનો સંગ્રહ કરવાની ક્ષમતા હોય છે, જે વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડની સાંદ્રતા ઘટાડે છે જ્યારે જમીનની ફળદ્રુપતા અને પાણીની જાળવણીમાં પણ વધારો કરે છે.
છોડ માટે એક EEG
ટોમોગ્રાફિક ઇલેક્ટ્રિકલ રાઇઝોસ્ફિયર ઇમેજિંગ (TERI) ટેક્નોલોજીનો વિકાસ, જેને ARPA-E દ્વારા $2.3 મિલિયન એનાયત કરવામાં આવ્યા હતા, તેનું નેતૃત્વ બર્કલે લેબ જીઓફિઝિસ્ટ યુક્સિન વુ દ્વારા કરવામાં આવ્યું છે, જે ક્લાઇમેટ એન્ડ ઇકોસિસ્ટમ સાયન્સ ડિવિઝનમાં પણ છે. "તમે તેને મગજની ઇમેજિંગ અથવા EEG જેવા વિચારી શકો છો, જ્યાં તમારા માથા સાથે જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોડ્સ મગજની તરંગોની પેટર્ન રેકોર્ડ કરી શકે છે," વુએ કહ્યું. "નવી ટેકનોલોજી છોડ માટે EEG જેવી હશે."
સ્ટેમમાં એક નાનો વિદ્યુત પ્રવાહ મોકલીને, જે પછી સમગ્ર રુટ સિસ્ટમમાં મુસાફરી કરશે, TERI મૂળ અને જમીન બંનેના વિદ્યુત પ્રતિભાવને સમજશે અને મૂળના જથ્થા, સપાટી વિસ્તાર, ઊંડાઈ અને જમીનમાં વિતરણની માહિતી આપશે. જમીનની રચના અને ભેજનું પ્રમાણ અને સમય જતાં આ ચલો કેવી રીતે બદલાય છે તેના પરનો ડેટા.
તેનાથી વિપરીત, રુટ ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટેનો સામાન્ય અભિગમ, જે "શોવેલોમિક્સ" દ્વારા આગળ વધે છે, તેમાં લેબમાં રુટ વિશ્લેષણ પહેલાં પાવડો અને પાણીની ડોલ કરતાં વધુનો સમાવેશ થતો નથી. વુએ કહ્યું, "મૂળને દર્શાવવા માટે તે ખૂબ જ શ્રમ સઘન અને ઓછી થ્રુપુટ પદ્ધતિ છે." “અને એકવાર તમે મૂળ ખોદી લો, તમે પૂર્ણ કરી લો. તમે સમય સાથે થતા ફેરફારોને જોઈ શકતા નથી.”
વૂએ લેબમાં પ્રારંભિક પરીક્ષણ શરૂ કર્યું છે. બાદમાં તેઓ સાથે મળીને ઘઉંના પાકનું ફિલ્ડ ટેસ્ટીંગ કરશે સેમ્યુઅલ રોબર્ટ્સ નોબલ ફાઉન્ડેશન. આર્ડમોર, ઓક્લાહોમા સ્થિત, નોબલ ફાઉન્ડેશન એ યુએસની સૌથી મોટી સ્વતંત્ર કૃષિ સંશોધન સંસ્થા છે, જેમાં 13,500 એકરથી વધુ ખેતીની જમીન ખેડૂતો અને પશુપાલકોને પ્રાદેશિક ઉત્પાદકતા અને જમીનની કારભારી વધારવા માટે સક્ષમ બનાવવા સંશોધન કરે છે.
વુ અને તેની ટીમ સબસરફેસ ઇનસાઇટ્સ સાથે પણ ભાગીદારી કરી રહી છે, જે એક નાનો વ્યવસાય છે જે જીઓફિઝિકલ એપ્લિકેશન્સ માટે સોફ્ટવેર ડેવલપમેન્ટ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.
પ્રોજેક્ટનો ધ્યેય ચોક્કસ લક્ષણો સાથે રુટ-કેન્દ્રિત સંવર્ધનના સંવર્ધનને વેગ આપવા માટે ઇકોસિસ્ટમ મોડેલિંગ સાથે સંકલિત નેક્સ્ટ જનરેશન રુટ ફેનોટાઇપિંગ ટેકનોલોજી વિકસાવવાનો છે; ઉદાહરણ તરીકે, વધુ સારી આબોહવા સ્થિતિસ્થાપકતા અને ઓછા પાણી અને ઓછા ખાતરની સ્થિતિ માટે સારી સહનશીલતા. આખરે, ટૂલ જમીનમાં કાર્બન ઇનપુટ વધારતી વખતે ઉપજ વધારવામાં મદદ કરી શકે છે.
ન્યુટ્રોનથી ગામા કિરણોથી કાર્બનની શોધ સુધી
બીજા પ્રોજેક્ટમાં, અરુણ પરસૌદની આગેવાની હેઠળ બર્કલે લેબના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓએ $2.3 મિલિયનનું પણ ઇનામ આપ્યું હતું. એક્સિલરેટર ટેકનોલોજી અને એપ્લાઇડ ફિઝિક્સ (ATAP) વિભાગ ભૂમિ રસાયણશાસ્ત્રનું પૃથ્થકરણ કરવા માટે એક સાધન બનાવશે, તેને ખલેલ પહોંચાડ્યા વિના, અસ્થિર ન્યુટ્રોન સ્કેટરિંગ દ્વારા. "જનરેટર જમીનમાં ન્યુટ્રોન મોકલશે," પર્સૌડે કહ્યું. “દરેક ન્યુટ્રોન જમીનમાં અણુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા આપી શકે છે અને ગામા કિરણ પેદા કરી શકે છે, જેને આપણે ગામા ડિટેક્ટર વડે જમીનની ઉપરથી શોધી શકીએ છીએ. પછી અમે ગામાની ઊર્જાને માપીએ છીએ, અને તેમાંથી તમે કહી શકો છો કે તે કયા પ્રકારનો અણુ છે; કાર્બન અથવા આયર્ન અથવા એલ્યુમિનિયમ, ઉદાહરણ તરીકે.
સમાન ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ હાલમાં હોમલેન્ડ સિક્યોરિટી એપ્લીકેશનમાં થાય છે, જેમ કે કાર્ગોમાં વિસ્ફોટકો અને અન્ય સામગ્રી શોધવા, અને બર્કલે લેબમાં લાંબા સમયથી સંશોધનનો વિસ્તાર છે.
એટીએપીના ડિરેક્ટર વિમ લીમન્સે જણાવ્યું હતું કે, "આ ટેક્નોલોજી માત્ર જમીનમાં કેટલું કાર્બન છે તે માપવા માટે સક્ષમ હશે પરંતુ થોડા સેન્ટિમીટરના અવકાશી રીઝોલ્યુશન સાથે પણ તે કરી શકશે."
એરસાઉડે જણાવ્યું હતું કે જમીનના ગુણોનું વિશ્લેષણ કરવા માટેની વર્તમાન તકનીકોથી વિપરીત, આ તકનીકનો ઉપયોગ ક્ષેત્રમાં કરી શકાય છે અને જમીનને ખલેલ પહોંચાડ્યા વિના અવકાશ અને સમયના ફેરફારોને માપી શકે છે. પ્રમાણભૂત પદ્ધતિઓમાં હવે માટીના કોરોને ડ્રિલિંગ કરવું અને લેબમાં તેના પર રાસાયણિક વિશ્લેષણ કરવાનો સમાવેશ થાય છે, જે સમાન જમીનના પુનરાવર્તિત માપને મંજૂરી આપતું નથી અને મોટા વિસ્તારોમાં વ્યવહારુ નથી.
ATAP ભૌતિકશાસ્ત્રી બર્નહાર્ડ લુડેવિગ્ટ સાથે મળીને, પર્સાઉડ ન્યુટ્રોન જનરેટર વિકસાવવા માટે એડેલ્ફી ટેકનોલોજી ઇન્ક. સાથે કામ કરશે. પરિણામી સિસ્ટમ આખરે મોબાઇલ સાધનનું સ્વરૂપ લઈ શકે છે જે ખેડૂતના ખેતરમાં સિટુ માપન લે છે.
- જુલી ચાઓ, કેલિફોર્નિયા યુનિવર્સિટી
સ્ત્રોત: કેલિફોર્નિયા યુનિવર્સિટી