جیسا کہ زراعت ترقی کر چکی ہے، مٹی میں "دیکھنے" کے لیے غیر تباہ کن طریقوں کی سخت ضرورت ہے۔ امریکی محکمہ توانائی کا اعلی درجے کی ریسرچ پروجیکٹس ایجنسی (ARPA-E) نے اس فرق کو پورا کرنے کے لیے لارنس برکلے نیشنل لیبارٹری (برکلے لیب) کو دو منصوبوں کے لیے $4.6 ملین کا انعام دیا ہے، جس سے کسانوں کو فصل کی پیداوار بڑھانے کے لیے اہم معلومات فراہم کی گئی ہیں اور ساتھ ہی مٹی میں کاربن کے ذخیرہ کو بھی فروغ دیا گیا ہے۔
ایک پروجیکٹ کا مقصد جڑوں کے نظام کی تصویر بنانے کے لیے برقی کرنٹ کا استعمال کرنا ہے، جو کہ مخصوص حالات (جیسے خشک سالی) کے مطابق جڑوں والی فصلوں کی افزائش کو تیز کرے گا۔ دوسرا پروجیکٹ مٹی میں کاربن اور دیگر عناصر کی تقسیم کی پیمائش کرنے کے لیے نیوٹران بکھرنے کی بنیاد پر ایک نئی امیجنگ تکنیک تیار کرے گا۔
برکلے لیب نے یہ مسابقتی ایوارڈز ARPA-E's سے حاصل کیے۔ Rhizosphere مشاہدات ٹیریسٹریل سیکوسٹریشن (ROOTS) پروگرام کو بہتر بناتے ہیں۔جو کہ ایسی فصلیں تیار کرنے کی کوشش کرتی ہے جو کاربن کو فضا سے نکال کر مٹی میں ذخیرہ کرتی ہے - کاربن کے ذخیرہ کرنے کی گہرائی اور جمع ہونے میں 50 فیصد اضافہ کرنے کے ساتھ ساتھ نائٹرس آکسائیڈ کے اخراج کو 50 فیصد تک کم کرتی ہے اور پانی کی پیداوار میں 25 فیصد اضافہ کرتی ہے۔
مٹی کاربن کا خسارہ کئی دہائیوں کی صنعتی زراعت کے نتیجے میں ایک عالمی رجحان ہے۔ مٹی میں کاربن کی کافی مقدار کو ذخیرہ کرنے کی صلاحیت ہوتی ہے، جس سے فضا میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کی مقدار کم ہوتی ہے جبکہ مٹی کی زرخیزی اور پانی کی برقراری میں بھی اضافہ ہوتا ہے۔
پودوں کے لیے ای ای جی
Tomographic Electrical Rhizosphere Imaging (TERI) ٹیکنالوجی کی ترقی، جسے ARPA-E کی طرف سے $2.3 ملین سے نوازا گیا تھا، جس کی قیادت برکلے لیب کے جیو فزیکسٹ Yuxin Wu کر رہے ہیں، جو کلائمیٹ اینڈ ایکو سسٹم سائنسز ڈویژن میں بھی ہیں۔ وو نے کہا، "آپ اس کے بارے میں دماغی امیجنگ، یا ای ای جی کی طرح سوچ سکتے ہیں، جہاں آپ کے سر سے منسلک الیکٹروڈ دماغ کی لہر کے نمونوں کو ریکارڈ کر سکتے ہیں۔" "نئی ٹیکنالوجی پودوں کے لیے EEG کی طرح ہوگی۔"
تنے میں ایک چھوٹا برقی کرنٹ بھیج کر، جو پھر پورے نظام میں سفر کرے گا، TERI جڑوں اور مٹی دونوں کے برقی ردعمل کو محسوس کرے گا اور جڑوں کے بڑے پیمانے، سطح کے رقبے، گہرائی اور مٹی میں تقسیم کے بارے میں معلومات فراہم کرے گا۔ مٹی کی ساخت اور نمی کے مواد سے متعلق ڈیٹا اور وقت کے ساتھ ساتھ یہ تغیرات کیسے بدلتے ہیں۔
اس کے برعکس، جڑ کی خصوصیات کا مطالعہ کرنے کا عام طریقہ، جو مانیکر "شووولومکس" کے ذریعے جاتا ہے، اس میں لیبارٹری میں جڑوں کے تجزیہ سے پہلے ایک بیلچہ اور پانی کی ایک بالٹی سے زیادہ شامل نہیں ہوتا ہے۔ وو نے کہا کہ "یہ جڑوں کی خصوصیت کے لیے بہت محنت طلب اور کم تھرو پٹ طریقہ ہے۔" "اور ایک بار جب آپ جڑ کھودیں گے، آپ کا کام ہو گیا ہے۔ آپ وقت کے ساتھ تبدیلیوں کو نہیں دیکھ سکتے۔"
وو نے لیب میں ابتدائی جانچ شروع کر دی ہے۔ بعد ازاں وہ گندم کی فصلوں کے ساتھ مل کر فیلڈ ٹیسٹنگ کریں گے۔ سیموئل رابرٹس نوبل فاؤنڈیشن. آرڈمور، اوکلاہوما میں مقیم، نوبل فاؤنڈیشن امریکہ کا سب سے بڑا آزاد زرعی تحقیقی ادارہ ہے جس میں 13,500 ایکڑ سے زیادہ کھیتی کی اراضی تحقیق کر رہی ہے تاکہ کسانوں اور کھیتی باڑی کرنے والوں کو علاقائی پیداواری صلاحیت اور زمین کی ذمہ داری میں اضافہ کرنے کے قابل بنایا جا سکے۔
وو اور ان کی ٹیم سب سرفیس انسائٹس کے ساتھ بھی شراکت کر رہی ہے، جو ایک چھوٹا سا کاروبار ہے جو جیو فزیکل ایپلی کیشنز کے لیے سافٹ ویئر ڈیولپمنٹ پر مرکوز ہے۔
پراجیکٹ کا مقصد اگلی نسل کی جڑ فینوٹائپنگ ٹیکنالوجی کو تیار کرنا ہے جو ایکو سسٹم ماڈلنگ کے ساتھ مربوط ہے تاکہ مخصوص خصوصیات کے ساتھ جڑ پر مرکوز کھیتی کی افزائش کو تیز کیا جا سکے۔ مثال کے طور پر، بہتر آب و ہوا کی لچک اور کم پانی اور کم کھاد کے حالات کے لیے بہتر رواداری۔ بالآخر، یہ آلہ زمین میں کاربن ان پٹ کو بڑھاتے ہوئے پیداوار بڑھانے میں مدد کر سکتا ہے۔
نیوٹران سے لے کر گاما شعاعوں تک کاربن کا پتہ لگانے تک
دوسرے پروجیکٹ میں، 2.3 ملین ڈالر سے بھی نوازا گیا، برکلے لیب کے طبیعیات دان ارون پرسود کی قیادت میں ایکسلریٹر ٹیکنالوجی اور اپلائیڈ فزکس (ATAP) ڈویژن غیر لچکدار نیوٹران بکھرنے کے ذریعے، مٹی کی کیمسٹری کا تجزیہ کرنے کے لیے ایک آلہ تیار کرے گا، اسے پریشان کیے بغیر۔ "جنریٹر مٹی میں نیوٹران بھیجے گا،" پرساؤڈ نے کہا۔ "ہر نیوٹران مٹی میں موجود ایٹموں کے ساتھ رد عمل ظاہر کر سکتا ہے اور ایک گاما کرن پیدا کر سکتا ہے، جسے ہم گاما ڈیٹیکٹر کے ذریعے زمین کے اوپر کا پتہ لگا سکتے ہیں۔ پھر ہم گاما کی توانائی کی پیمائش کرتے ہیں، اور اس سے آپ بتا سکتے ہیں کہ یہ کس قسم کا ایٹم ہے؛ مثال کے طور پر کاربن یا آئرن یا ایلومینیم۔
اسی طرح کی ٹیکنالوجی فی الحال ہوم لینڈ سیکیورٹی ایپلی کیشنز میں استعمال کی جاتی ہے، جیسے کارگو میں دھماکہ خیز مواد اور دیگر مواد کا پتہ لگانا، اور برکلے لیب میں تحقیق کا ایک طویل علاقہ ہے۔
اے ٹی اے پی کے ڈائریکٹر وِم لیمنز نے کہا کہ "یہ ٹیکنالوجی نہ صرف مٹی میں کاربن کی مقدار کی پیمائش کر سکے گی بلکہ چند سینٹی میٹر کے مقامی ریزولوشن کے ساتھ بھی ایسا کر سکے گی۔"
ersaud نے کہا کہ مٹی کی خصوصیات کا تجزیہ کرنے کے لیے موجودہ ٹیکنالوجیز کے برعکس، اس تکنیک کو کھیت میں استعمال کیا جا سکتا ہے اور یہ مٹی کو پریشان کیے بغیر جگہ اور وقت کے ساتھ ہونے والی تبدیلیوں کی پیمائش کر سکتی ہے۔ معیاری طریقوں میں اب مٹی کے کوروں کو کھودنا اور لیبارٹری میں ان پر کیمیائی تجزیہ کرنا شامل ہے، جو ایک ہی مٹی کی دوبارہ پیمائش کرنے کی اجازت نہیں دیتا ہے اور یہ بڑے علاقوں میں عملی نہیں ہے۔
ATAP ماہر طبیعیات Bernhard Ludewigt کے ساتھ مل کر، Persaud Adelphi Technology Inc. کے ساتھ نیوٹران جنریٹر تیار کرنے کے لیے کام کرے گا۔ نتیجہ خیز نظام آخر کار ایک موبائل آلہ کی شکل اختیار کر سکتا ہے جو کسان کے کھیت میں صورتحال کی پیمائش کرتا ہے۔
- جولی چاو، کیلی فورنیا یونیورسٹی
ماخذ: یونیورسٹی آف کیلیفورنیا