مٹی کے نئے سینسر فصل کی فرٹیلائزیشن کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتے ہیں۔

نائٹروجن پر مشتمل کھاد کھانے کی پیداوار بڑھانے کے لیے استعمال کی جاتی ہے، لیکن ان کا اخراج ماحول کو آلودہ کر سکتا ہے۔وسائل کے زیادہ سے زیادہ استعمال، زرعی پیداوار میں اضافہ، اور ماحولیاتی خطرات کو کم کرنے کے لیے، مٹی کے درجہ حرارت اور کھاد کے اخراج جیسی مٹی کی خصوصیات کی مسلسل اور حقیقی وقت کی نگرانی ضروری ہے۔بہترین فرٹیلائزیشن کے لیے NOX گیس کے اخراج اور مٹی کے درجہ حرارت کو ٹریک کرنے کے لیے اسمارٹ یا درست زراعت کے لیے ایک ملٹی پیرامیٹر سینسر ضروری ہے۔

جیمز ایل ہینڈرسن، جونیئر میموریل ایسوسی ایٹ پروفیسر آف انجینئرنگ سائنس اینڈ میکینکس پین اسٹیٹ ہوانیو "لیری" چینگ نے ایک ملٹی پیرامیٹر سینسر کی ترقی کی قیادت کی جو درجہ حرارت اور نائٹروجن سگنلز کو کامیابی سے الگ کرتا ہے تاکہ ہر ایک کی درست پیمائش کی جاسکے۔

چینگ نے کہا،"موثر کھاد ڈالنے کے لیے، مٹی کے حالات، خاص طور پر نائٹروجن کے استعمال اور مٹی کے درجہ حرارت کی مسلسل اور حقیقی وقت کی نگرانی کی ضرورت ہے۔یہ فصلوں کی صحت کا جائزہ لینے، ماحولیاتی آلودگی کو کم کرنے اور پائیدار اور درست زراعت کو فروغ دینے کے لیے ضروری ہے۔

اس تحقیق کا مقصد فصل کی بہترین پیداوار کے لیے مناسب مقدار کو استعمال کرنا ہے۔اگر زیادہ نائٹروجن استعمال کی جائے تو فصل کی پیداوار اس سے کم ہو سکتی ہے۔جب کھاد کو ضرورت سے زیادہ استعمال کیا جاتا ہے، تو یہ ضائع ہو جاتی ہے، پودے جل سکتے ہیں، اور زہریلے نائٹروجن کا دھواں ماحول میں خارج ہو جاتا ہے۔کاشتکار نائٹروجن کی سطح کا درست پتہ لگانے کی مدد سے پودوں کی نشوونما کے لیے کھاد کی مثالی سطح تک پہنچ سکتے ہیں۔

چین کی ہیبی یونیورسٹی آف ٹیکنالوجی کے سکول آف آرٹیفیشل انٹیلی جنس کے پروفیسر لی یانگ نے کہا،"پودے کی نشوونما درجہ حرارت سے بھی متاثر ہوتی ہے، جو مٹی میں جسمانی، کیمیائی اور مائکرو بایولوجیکل عمل کو متاثر کرتی ہے۔مسلسل نگرانی کسانوں کو اس قابل بناتی ہے کہ وہ حکمت عملی اور مداخلتیں تیار کر سکیں جب درجہ حرارت ان کی فصلوں کے لیے بہت زیادہ گرم یا بہت زیادہ ٹھنڈا ہو۔"

چینگ کے مطابق، سینسنگ میکانزم جو ایک دوسرے سے آزاد نائٹروجن گیس اور درجہ حرارت کی پیمائش حاصل کر سکتے ہیں، شاذ و نادر ہی رپورٹ کیے جاتے ہیں۔دونوں گیسیں اور درجہ حرارت سینسر کی مزاحمتی پڑھنے میں تغیرات پیدا کر سکتے ہیں، جس سے ان کے درمیان فرق کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔

چینگ کی ٹیم نے ایک اعلیٰ کارکردگی کا سینسر بنایا جو مٹی کے درجہ حرارت سے آزادانہ طور پر نائٹروجن کے نقصان کا پتہ لگا سکتا ہے۔سینسر وینڈیم آکسائیڈ ڈوپڈ، لیزر سے حوصلہ افزائی گرافین فوم سے بنا ہے، اور یہ دریافت کیا گیا ہے کہ گرافین میں ڈوپنگ میٹل کمپلیکس گیس جذب اور پتہ لگانے کی حساسیت کو بہتر بناتے ہیں۔

چونکہ ایک نرم جھلی سینسر کی حفاظت کرتی ہے اور نائٹروجن گیس کے داخل ہونے سے روکتی ہے، اس لیے سینسر صرف درجہ حرارت میں ہونے والی تبدیلیوں پر ردعمل ظاہر کرتا ہے۔سینسر کو انکیپسولیشن کے بغیر اور زیادہ درجہ حرارت پر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔

یہ رشتہ دار نمی اور مٹی کے درجہ حرارت کے اثرات کو چھوڑ کر نائٹروجن گیس کی درست پیمائش کرنے کی اجازت دیتا ہے۔درجہ حرارت اور نائٹروجن گیس کو بند اور غیر منسلک سینسر کا استعمال کرتے ہوئے مکمل طور پر اور مداخلت سے پاک ڈیکپل کیا جا سکتا ہے۔

محقق نے کہا کہ درجہ حرارت میں تبدیلی اور نائٹروجن گیس کے اخراج کو تمام موسمی حالات میں صحت سے متعلق زراعت کے لیے decoupled سینسنگ میکانزم کے ساتھ ملٹی موڈل ڈیوائسز بنانے اور لاگو کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

چینگ نے کہا، "ایک ہی وقت میں انتہائی کم نائٹروجن آکسائیڈ ارتکاز اور درجہ حرارت کی چھوٹی تبدیلیوں کا پتہ لگانے کی صلاحیت صحت سے متعلق زراعت، صحت کی نگرانی، اور دیگر ایپلی کیشنز کے لیے decoupled سینسنگ میکانزم کے ساتھ مستقبل کے ملٹی موڈل الیکٹرانک آلات کی ترقی کی راہ ہموار کرتی ہے۔"

چینگ کی تحقیق کو نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف ہیلتھ، نیشنل سائنس فاؤنڈیشن، پین اسٹیٹ، اور چائنیز نیشنل نیچرل سائنس فاؤنڈیشن نے مالی اعانت فراہم کی۔