ਮੈਡੀਸਨ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ ਆਫ਼ ਵਿਸਕਾਨਸਿਨ-ਮੈਡੀਸਨ ਦੇ ਇੰਜੀਨੀਅਰਾਂ ਨੇ ਘੱਟ ਕੀਮਤ ਵਾਲੇ ਮਿੱਟੀ ਸੈਂਸਰ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤੇ ਹਨ

ਮਿੱਟੀ ਵਿਗਿਆਨ ਵਿੱਚ ਡਾਕਟਰੇਟ ਦਾ ਵਿਦਿਆਰਥੀ, ਸ਼ੁਓਹਾਓ ਕਾਈ, ਵਿਸਕਾਨਸਿਨ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ-ਮੈਡੀਸਨ ਹੈਨਕੌਕ ਐਗਰੀਕਲਚਰਲ ਰਿਸਰਚ ਸਟੇਸ਼ਨ ਵਿਖੇ ਇੱਕ ਮਲਟੀਫੰਕਸ਼ਨ ਸੈਂਸਰ ਸਟਿੱਕਰ ਦੇ ਨਾਲ ਇੱਕ ਸੈਂਸਰ ਰਾਡ ਰੱਖਦਾ ਹੈ ਜੋ ਮਿੱਟੀ ਵਿੱਚ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਡੂੰਘਾਈਆਂ 'ਤੇ ਮਾਪ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦਾ ਹੈ।
ਮੈਡੀਸਨ - ਵਿਸਕਾਨਸਿਨ-ਮੈਡੀਸਨ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ ਦੇ ਇੰਜੀਨੀਅਰਾਂ ਨੇ ਘੱਟ-ਲਾਗਤ ਵਾਲੇ ਸੈਂਸਰ ਵਿਕਸਤ ਕੀਤੇ ਹਨ ਜੋ ਆਮ ਵਿਸਕਾਨਸਿਨ ਮਿੱਟੀ ਕਿਸਮਾਂ ਵਿੱਚ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਦੀ ਨਿਰੰਤਰ, ਅਸਲ-ਸਮੇਂ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਇਹ ਪ੍ਰਿੰਟ ਕੀਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮੀਕਲ ਸੈਂਸਰ ਕਿਸਾਨਾਂ ਨੂੰ ਵਧੇਰੇ ਸੂਚਿਤ ਪੌਸ਼ਟਿਕ ਪ੍ਰਬੰਧਨ ਫੈਸਲੇ ਲੈਣ ਅਤੇ ਆਰਥਿਕ ਲਾਭ ਪ੍ਰਾਪਤ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ।
"ਸਾਡੇ ਸੈਂਸਰ ਕਿਸਾਨਾਂ ਨੂੰ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਮਿੱਟੀ ਦੀ ਪੌਸ਼ਟਿਕ ਸਥਿਤੀ ਅਤੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੇ ਪੌਦਿਆਂ ਲਈ ਉਪਲਬਧ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਬਾਰੇ ਬਿਹਤਰ ਸਮਝ ਦੇ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਇਹ ਫੈਸਲਾ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਮਿਲਦੀ ਹੈ ਕਿ ਉਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਕਿੰਨੀ ਖਾਦ ਦੀ ਲੋੜ ਹੈ," ਹਾਰਵਰਡ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ ਦੇ ਸਹਾਇਕ ਪ੍ਰੋਫੈਸਰ ਜੋਸਫ਼ ਐਂਡਰਿਊਜ਼ ਨੇ ਕਿਹਾ। ਇਹ ਅਧਿਐਨ ਵਿਸਕਾਨਸਿਨ-ਮੈਡੀਸਨ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ ਦੇ ਸਕੂਲ ਆਫ਼ ਮਕੈਨੀਕਲ ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਗਿਆ ਸੀ। "ਜੇਕਰ ਉਹ ਖਰੀਦੀ ਜਾਣ ਵਾਲੀ ਖਾਦ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਨੂੰ ਘਟਾ ਸਕਦੇ ਹਨ, ਤਾਂ ਵੱਡੇ ਫਾਰਮਾਂ ਲਈ ਲਾਗਤ ਬੱਚਤ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ।"
ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਫਸਲਾਂ ਦੇ ਵਾਧੇ ਲਈ ਇੱਕ ਜ਼ਰੂਰੀ ਪੌਸ਼ਟਿਕ ਤੱਤ ਹਨ, ਪਰ ਵਾਧੂ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਮਿੱਟੀ ਵਿੱਚੋਂ ਲੀਕ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਭੂਮੀਗਤ ਪਾਣੀ ਵਿੱਚ ਦਾਖਲ ਹੋ ਸਕਦੇ ਹਨ। ਇਸ ਕਿਸਮ ਦੀ ਗੰਦਗੀ ਉਨ੍ਹਾਂ ਲੋਕਾਂ ਲਈ ਨੁਕਸਾਨਦੇਹ ਹੈ ਜੋ ਦੂਸ਼ਿਤ ਖੂਹ ਦਾ ਪਾਣੀ ਪੀਂਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਵਾਤਾਵਰਣ ਲਈ ਨੁਕਸਾਨਦੇਹ ਹੈ। ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਦੇ ਨਵੇਂ ਸੈਂਸਰ ਨੂੰ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਲੀਚਿੰਗ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ ਕਰਨ ਅਤੇ ਇਸਦੇ ਨੁਕਸਾਨਦੇਹ ਪ੍ਰਭਾਵਾਂ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਲਈ ਸਭ ਤੋਂ ਵਧੀਆ ਅਭਿਆਸਾਂ ਨੂੰ ਵਿਕਸਤ ਕਰਨ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਖੇਤੀਬਾੜੀ ਖੋਜ ਸਾਧਨ ਵਜੋਂ ਵੀ ਵਰਤਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ।
ਮਿੱਟੀ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਦੀ ਨਿਗਰਾਨੀ ਲਈ ਮੌਜੂਦਾ ਤਰੀਕੇ ਮਿਹਨਤ-ਸੰਬੰਧੀ, ਮਹਿੰਗੇ ਹਨ, ਅਤੇ ਅਸਲ-ਸਮੇਂ ਦਾ ਡੇਟਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਨਹੀਂ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਇਸੇ ਲਈ ਪ੍ਰਿੰਟ ਕੀਤੇ ਇਲੈਕਟ੍ਰਾਨਿਕਸ ਮਾਹਰ ਐਂਡਰਿਊਜ਼ ਅਤੇ ਉਨ੍ਹਾਂ ਦੀ ਟੀਮ ਨੇ ਇੱਕ ਬਿਹਤਰ, ਘੱਟ ਮਹਿੰਗਾ ਹੱਲ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਤਿਆਰੀ ਕੀਤੀ।
ਇਸ ਪ੍ਰੋਜੈਕਟ ਵਿੱਚ, ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਇੱਕ ਇੰਕਜੈੱਟ ਪ੍ਰਿੰਟਿੰਗ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਇੱਕ ਪੋਟੈਂਸ਼ੀਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਸੈਂਸਰ ਬਣਾਇਆ, ਇੱਕ ਕਿਸਮ ਦਾ ਪਤਲਾ-ਫਿਲਮ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮੀਕਲ ਸੈਂਸਰ। ਪੋਟੈਂਸ਼ੀਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਸੈਂਸਰ ਅਕਸਰ ਤਰਲ ਘੋਲ ਵਿੱਚ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਨੂੰ ਸਹੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਮਾਪਣ ਲਈ ਵਰਤੇ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਇਹ ਸੈਂਸਰ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਮਿੱਟੀ ਦੇ ਵਾਤਾਵਰਣ ਵਿੱਚ ਵਰਤੋਂ ਲਈ ਢੁਕਵੇਂ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੇ ਕਿਉਂਕਿ ਵੱਡੇ ਮਿੱਟੀ ਦੇ ਕਣ ਸੈਂਸਰਾਂ ਨੂੰ ਖੁਰਚ ਸਕਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਸਹੀ ਮਾਪ ਨੂੰ ਰੋਕ ਸਕਦੇ ਹਨ।
"ਮੁੱਖ ਚੁਣੌਤੀ ਜਿਸ ਨੂੰ ਅਸੀਂ ਹੱਲ ਕਰਨ ਦੀ ਕੋਸ਼ਿਸ਼ ਕਰ ਰਹੇ ਸੀ ਉਹ ਸੀ ਇਹਨਾਂ ਇਲੈਕਟ੍ਰੋਕੈਮੀਕਲ ਸੈਂਸਰਾਂ ਨੂੰ ਕਠੋਰ ਮਿੱਟੀ ਦੀਆਂ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਸਹੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਕੰਮ ਕਰਨ ਅਤੇ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਆਇਨਾਂ ਦਾ ਸਹੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਪਤਾ ਲਗਾਉਣ ਦਾ ਤਰੀਕਾ ਲੱਭਣਾ," ਐਂਡਰਿਊਜ਼ ਨੇ ਕਿਹਾ।
ਟੀਮ ਦਾ ਹੱਲ ਸੈਂਸਰ 'ਤੇ ਪੌਲੀਵਿਨਾਇਲਾਈਡੀਨ ਫਲੋਰਾਈਡ ਦੀ ਇੱਕ ਪਰਤ ਲਗਾਉਣਾ ਸੀ। ਐਂਡਰਿਊਜ਼ ਦੇ ਅਨੁਸਾਰ, ਇਸ ਸਮੱਗਰੀ ਦੀਆਂ ਦੋ ਮੁੱਖ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਹਨ। ਪਹਿਲਾ, ਇਸ ਵਿੱਚ ਬਹੁਤ ਛੋਟੇ ਛੇਦ ਹਨ, ਲਗਭਗ 400 ਨੈਨੋਮੀਟਰ ਆਕਾਰ ਦੇ, ਜੋ ਮਿੱਟੀ ਦੇ ਕਣਾਂ ਨੂੰ ਰੋਕਦੇ ਹੋਏ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਆਇਨਾਂ ਨੂੰ ਲੰਘਣ ਦਿੰਦੇ ਹਨ। ਦੂਜਾ, ਇਹ ਹਾਈਡ੍ਰੋਫਿਲਿਕ ਹੈ, ਯਾਨੀ ਇਹ ਪਾਣੀ ਨੂੰ ਆਕਰਸ਼ਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਇਸਨੂੰ ਸਪੰਜ ਵਾਂਗ ਸੋਖ ਲੈਂਦਾ ਹੈ।
"ਇਸ ਲਈ ਕੋਈ ਵੀ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ-ਅਮੀਰ ਪਾਣੀ ਤਰਜੀਹੀ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਾਡੇ ਸੈਂਸਰਾਂ ਵਿੱਚ ਰਿਸ ਜਾਵੇਗਾ, ਜੋ ਕਿ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਹੈ ਕਿਉਂਕਿ ਮਿੱਟੀ ਵੀ ਇੱਕ ਸਪੰਜ ਵਾਂਗ ਹੈ ਅਤੇ ਜੇਕਰ ਤੁਸੀਂ ਉਹੀ ਪਾਣੀ ਸੋਖਣ ਪ੍ਰਾਪਤ ਨਹੀਂ ਕਰ ਸਕਦੇ ਤਾਂ ਸੈਂਸਰ ਵਿੱਚ ਨਮੀ ਦੇ ਆਉਣ ਦੇ ਮਾਮਲੇ ਵਿੱਚ ਤੁਸੀਂ ਲੜਾਈ ਹਾਰ ਜਾਓਗੇ। ਮਿੱਟੀ ਦੀ ਸੰਭਾਵਨਾ," ਐਂਡਰਿਊਜ਼ ਨੇ ਕਿਹਾ। "ਪੌਲੀਵਿਨਾਇਲਾਈਡੀਨ ਫਲੋਰਾਈਡ ਪਰਤ ਦੇ ਇਹ ਗੁਣ ਸਾਨੂੰ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ-ਅਮੀਰ ਪਾਣੀ ਕੱਢਣ, ਇਸਨੂੰ ਸੈਂਸਰ ਸਤ੍ਹਾ 'ਤੇ ਪਹੁੰਚਾਉਣ ਅਤੇ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਦਾ ਸਹੀ ਪਤਾ ਲਗਾਉਣ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੰਦੇ ਹਨ।"
ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਆਪਣੀ ਪ੍ਰਗਤੀ ਦਾ ਵੇਰਵਾ ਮਾਰਚ 2024 ਵਿੱਚ ਐਡਵਾਂਸਡ ਮੈਟੀਰੀਅਲਜ਼ ਟੈਕਨਾਲੋਜੀ ਜਰਨਲ ਵਿੱਚ ਪ੍ਰਕਾਸ਼ਿਤ ਇੱਕ ਪੇਪਰ ਵਿੱਚ ਦਿੱਤਾ।
ਟੀਮ ਨੇ ਵਿਸਕਾਨਸਿਨ ਨਾਲ ਜੁੜੀਆਂ ਦੋ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਮਿੱਟੀ ਕਿਸਮਾਂ - ਰੇਤਲੀ ਮਿੱਟੀ, ਜੋ ਕਿ ਰਾਜ ਦੇ ਉੱਤਰ-ਕੇਂਦਰੀ ਹਿੱਸਿਆਂ ਵਿੱਚ ਆਮ ਹੈ, ਅਤੇ ਸਿਲਟੀ ਲੋਮ, ਜੋ ਕਿ ਦੱਖਣ-ਪੱਛਮੀ ਵਿਸਕਾਨਸਿਨ ਵਿੱਚ ਆਮ ਹੈ - 'ਤੇ ਆਪਣੇ ਸੈਂਸਰ ਦੀ ਜਾਂਚ ਕੀਤੀ ਅਤੇ ਪਾਇਆ ਕਿ ਸੈਂਸਰਾਂ ਨੇ ਸਹੀ ਨਤੀਜੇ ਦਿੱਤੇ।
ਖੋਜਕਰਤਾ ਹੁਣ ਆਪਣੇ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਸੈਂਸਰ ਨੂੰ ਇੱਕ ਮਲਟੀਫੰਕਸ਼ਨਲ ਸੈਂਸਰ ਸਿਸਟਮ ਵਿੱਚ ਜੋੜ ਰਹੇ ਹਨ ਜਿਸਨੂੰ ਉਹ "ਸੈਂਸਰ ਸਟਿੱਕਰ" ਕਹਿੰਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਤਿੰਨ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਕਿਸਮਾਂ ਦੇ ਸੈਂਸਰ ਇੱਕ ਲਚਕਦਾਰ ਪਲਾਸਟਿਕ ਸਤਹ 'ਤੇ ਇੱਕ ਚਿਪਕਣ ਵਾਲੇ ਬੈਕਿੰਗ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਕੇ ਲਗਾਏ ਜਾਂਦੇ ਹਨ। ਸਟਿੱਕਰਾਂ ਵਿੱਚ ਨਮੀ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਸੈਂਸਰ ਵੀ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।
ਖੋਜਕਰਤਾ ਇੱਕ ਪੋਸਟ ਨਾਲ ਕਈ ਸੰਵੇਦੀ ਸਟਿੱਕਰ ਲਗਾਉਣਗੇ, ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਉਚਾਈਆਂ 'ਤੇ ਰੱਖਣਗੇ, ਅਤੇ ਫਿਰ ਪੋਸਟ ਨੂੰ ਮਿੱਟੀ ਵਿੱਚ ਦੱਬ ਦੇਣਗੇ। ਇਸ ਸੈੱਟਅੱਪ ਨੇ ਉਹਨਾਂ ਨੂੰ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਮਿੱਟੀ ਦੀ ਡੂੰਘਾਈ 'ਤੇ ਮਾਪ ਲੈਣ ਦੀ ਆਗਿਆ ਦਿੱਤੀ।
"ਵੱਖ-ਵੱਖ ਡੂੰਘਾਈਆਂ 'ਤੇ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ, ਨਮੀ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਮਾਪ ਕੇ, ਅਸੀਂ ਹੁਣ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਲੀਚਿੰਗ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਮਾਪ ਸਕਦੇ ਹਾਂ ਅਤੇ ਸਮਝ ਸਕਦੇ ਹਾਂ ਕਿ ਨਾਈਟ੍ਰੇਟ ਮਿੱਟੀ ਵਿੱਚੋਂ ਕਿਵੇਂ ਲੰਘਦਾ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਪਹਿਲਾਂ ਸੰਭਵ ਨਹੀਂ ਸੀ," ਐਂਡਰਿਊਜ਼ ਨੇ ਕਿਹਾ।
2024 ਦੀਆਂ ਗਰਮੀਆਂ ਵਿੱਚ, ਖੋਜਕਰਤਾਵਾਂ ਨੇ ਸੈਂਸਰ ਦੀ ਹੋਰ ਜਾਂਚ ਕਰਨ ਲਈ ਹੈਨਕੌਕ ਐਗਰੀਕਲਚਰਲ ਰਿਸਰਚ ਸਟੇਸ਼ਨ ਅਤੇ ਵਿਸਕਾਨਸਿਨ-ਮੈਡੀਸਨ ਯੂਨੀਵਰਸਿਟੀ ਦੇ ਆਰਲਿੰਗਟਨ ਐਗਰੀਕਲਚਰਲ ਰਿਸਰਚ ਸਟੇਸ਼ਨ ਵਿਖੇ ਮਿੱਟੀ ਵਿੱਚ 30 ਸੈਂਸਰ ਰਾਡ ਲਗਾਉਣ ਦੀ ਯੋਜਨਾ ਬਣਾਈ ਹੈ।