वैज्ञानिकों ने स्मार्टवॉच जैसे पौधे पहनने योग्य उपकरण बनाए हैं जो किसानों को वास्तविक समय में फसलों की निगरानी करने देते हैं, पौधों में तनाव के लक्षण दिखने से कुछ दिन पहले ही सूखे, बीमारी और पोषक तत्वों की समस्याओं का पता लगा लेते हैं।

नफ़ीज़ हुसैन ने कहा, “पत्ती सेंसर एक प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली है जो यह दिखाती है कि दृश्य लक्षण दिखाई देने से पहले पौधा किस प्रकार प्रतिक्रिया दे रहा है।”

ब्रिटिश किसान जल्द ही उन्नत प्लांट वियरेबल्स से वास्तविक समय डेटा का उपयोग करके फसल की स्थिति का प्रबंधन कर सकते हैं, जैसे लोग नींद, रक्त ऑक्सीजन और शारीरिक गतिविधि की निगरानी के लिए स्मार्टवॉच का उपयोग करते हैं।इंजीनियरों ने छोटे, टैटू-जैसे पत्ती सेंसर और फैलने योग्य स्टेम बैंड विकसित किए हैं जो फसल के पानी की कमी, बीमारी या पोषक तत्वों के असंतुलन से कुछ दिन पहले ही संकट के संकेतों को पकड़ लेते हैं।एसीएस एप्लाइड मैटेरियल्स एंड इंटरफेसेस जर्नल में प्रकाशित, यह नवाचार कृषि श्रमिकों को उनके खेतों में पत्तियां मुड़ने या अवरुद्ध विकास दिखाई देने से पहले फसलों को पनपने में मदद करने के लिए एक अंतरंग, तत्काल चेतावनी प्रणाली देता है।वर्तमान कृषि निगरानी उपग्रह इमेजरी, ड्रोन और मौसम स्टेशनों पर बहुत अधिक निर्भर करती है। ये उपकरण क्षेत्रीय हरियाली, असमान विकास, हवा के तापमान और मिट्टी की नमी को मैप करने के लिए दृश्यमान, अवरक्त और माइक्रोवेव डेटा प्रदान करते हैं। उपयोगी होते हुए भी, ये मैक्रो-स्तरीय माप उन स्थितियों पर ध्यान केंद्रित करते हैं जो भविष्य में खेतों को प्रभावित कर सकते हैं या पहले ही हो चुकी क्षति का आकलन कर सकते हैं। इसके बजाय पहनने योग्य प्रणाली इस बात पर प्रत्यक्ष नज़र डालती है कि संयंत्र इस समय पर्यावरणीय दबावों पर कैसे प्रतिक्रिया दे रहा है। यह प्रत्येक पौधे के बारे में अधिक व्यक्तिगत, प्रासंगिक स्तर की जानकारी प्रदान करता है।

पौधे के पसीने से संचालित सूक्ष्म टैटू

पूरे पहनने योग्य सेटअप को बाहरी बैटरी या पावर हुकअप के बिना कठोर क्षेत्र की स्थितियों में लगातार संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसके बजाय, यह संयंत्र की सतह से वाष्पित होने वाली नमी से सीधे माइक्रोवाट बिजली निकालता है, जिससे दूरस्थ कृषि प्रौद्योगिकी के लिए एक बड़ी तैनाती बाधा हल हो जाती है।इसे प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने अल्ट्रा-थिन नैनोशीट्स में अलग किए गए वैनेडियम पेंटोक्साइड क्रिस्टल का उपयोग करके एक पतला, लचीला पत्ती सेंसर बनाया। इन चादरों को एक झिल्ली में जमाकर, उन्होंने एक छलनी बनाने के लिए ग्राफीन की एक परत लगाई, जो कार्बन परमाणुओं से बनी होती है। यह छलनी पौधे से नमी को नैनोशीट्स तक जाने देती है। जैसे ही पानी आयन बनाता है और परतों के माध्यम से आगे बढ़ता है, यह हवा के साथ नमी के आदान-प्रदान की मात्रा के सीधे आनुपातिक एक छोटा विद्युत प्रवाह उत्पन्न करता है।

पौधों के स्वास्थ्य की निगरानी – किसानों के लिए वास्तविक समय की जानकारी

यह विद्युत गतिविधि वाष्प दबाव की कमी या वीपीडी को मापती है। यह मीट्रिक बताता है कि आसपास की शुष्क हवा कितनी आक्रामक तरीके से पौधे से पानी खींच रही है। जब वीपीडी अधिक होता है, तो हवा शुष्क होती है, जिससे निर्जलीकरण को रोकने के लिए पौधों को अपने छोटे छिद्र, जिन्हें स्टोमेटा कहा जाता है, बंद करने के लिए मजबूर होना पड़ता है। यह प्रतिक्रिया फसल को सूखने से बचाती है, लेकिन यह प्रकाश संश्लेषण को भी धीमा कर देती है और समग्र विकास को रोक देती है।

किरिगामी स्टेम बैंड दीर्घकालिक स्वास्थ्य पर नज़र रखते हैं

लीफ सेंसर तत्काल वायुमंडलीय जल हानि की निगरानी करता है, लेकिन एक दूसरा उपकरण धीमी जैविक वृद्धि को ट्रैक करता है। पौधे के तने के चारों ओर लपेटा गया, एक स्ट्रेचेबल बैंड से प्रेरित डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है ‘किरिगामी’, कागज काटने की जापानी कला, पौधे के ऊतकों को नुकसान पहुंचाए बिना या प्राकृतिक गति को प्रतिबंधित किए बिना सुरक्षित रूप से विस्तार और विकृत करना।यह एक नरम, आयन-संचालन जेल से लेपित होता है जिसे यूटेक्टोगेल कहा जाता है और पौधे के बढ़ने या सिकुड़ने पर स्टेम सेंसर अपना विद्युत प्रतिरोध बदल देता है। स्वस्थ परिस्थितियों में, पौधे के तने का व्यास समय के साथ बढ़ता जाता है। जैविक तनाव के तहत, यह वृद्धि धीमी हो जाती है, या तना सिकुड़ भी सकता है। दो सेंसरों को जोड़ने से किसानों को दो पूरी तरह से अलग-अलग समय-सीमाओं में फसल के स्वास्थ्य को देखने की अनुमति मिलती है।टफ्ट्स विश्वविद्यालय में इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और परियोजना के वरिष्ठ शोधकर्ता समीर सोनकुसले ने कहा, “बड़ा वादा केवल यह नहीं है कि एक पौधा एक सेंसर पहन सकता है।”उन्होंने आगे कहा: “ऐसा है कि खेतों में एक दिन पौधे-स्तरीय मॉनिटरों के नेटवर्क शामिल हो सकते हैं, जिनमें से प्रत्येक प्यास, नमक तनाव, बीमारी या पोषक तत्वों के असंतुलन के शुरुआती संकेत दे सकते हैं। उपग्रह और ड्रोन पहले से ही किसानों को एक विहंगम दृश्य प्रदान करते हैं। पौधों में पहने जाने वाले उपकरण कुछ अधिक अंतरंग प्रदान कर सकते हैं: पौधे की आंखों का दृश्य।”

एकाधिक क्षेत्र तनावों के बीच अंतर करना

बेल मिर्च के पौधों पर प्रयोगशाला परीक्षणों के दौरान, दोहरे सेंसर प्रणाली ने पानी की कमी और लवणता तनाव का सामना करने वाले पौधों से स्वस्थ फसलों को सफलतापूर्वक अलग किया। स्वस्थ पौधों ने हवा की नमी के सामान्य दैनिक चक्रों का पालन करते हुए, समय के साथ वीपीडी में लयबद्ध, पूर्वानुमानित परिवर्तन दिखाए।इसके विपरीत, पानी की कमी वाले पौधों ने लगातार बढ़ती वीपीडी प्रवृत्ति प्रदर्शित की। स्वस्थ नियंत्रण समूह की तुलना में कम वीपीडी के साथ, लवणता-तनावग्रस्त पौधों ने पूरी तरह से एक अलग पैटर्न दिखाया, पानी के सेवन में बदलाव और पेट के व्यवहार में बदलाव से जुड़ा एक बदलाव। इस बीच, साथ में लगे स्टेम सेंसर ने स्वस्थ पौधों में निरंतर व्यास वृद्धि और तनावग्रस्त फसलों में सिकुड़ते व्यास को सटीक रूप से ट्रैक किया।सोनकुसले प्रयोगशाला में अनुसंधान का नेतृत्व करने वाले स्नातक छात्र नफ़ीज़ हुसैन ने कहा कि मौजूदा कृषि प्रौद्योगिकियाँ एक साथ कई तनावों को ट्रैक करने के लिए संघर्ष करती हैं और भारी बाहरी ऊर्जा स्रोतों पर बहुत अधिक निर्भर करती हैं जो क्षेत्र में तैनाती को जटिल बनाती हैं।हुसैन ने कहा, “पत्ती सेंसर एक प्रारंभिक चेतावनी प्रणाली है जो यह दिखाती है कि दृश्य लक्षण दिखाई देने से पहले पौधा किस प्रकार प्रतिक्रिया दे रहा है।”उन्होंने आगे कहा: “अन्य प्लांट सेंसर मौजूद हैं, लेकिन कई तनावों और विकास-संबंधित मापदंडों को ट्रैक करने की उनकी क्षमता सीमित है, और तकनीक अक्सर बाहरी बैटरी पर निर्भर करती है, जो क्षेत्र में तैनाती को जटिल बनाती है।”सेंसर विशेष रूप से वास्तविक दुनिया के बाहरी तत्वों का सामना करने के लिए बनाए गए हैं। पत्ती का टैटू झुकने और खिंचाव को सहन करने के लिए पर्याप्त लचीला है, जबकि स्टेम सेंसर का किरिगामी पैटर्न तेज हवाओं जैसी अचानक पर्यावरणीय गड़बड़ी के दौरान तनाव को वितरित करने में मदद करता है।अनुसंधान टीम वर्तमान में लंबी दूरी (लोरा) या ब्लूटूथ नेटवर्क का उपयोग करके क्षेत्रों से सीधे डेटा संचारित करने के लिए एक पूरी तरह कार्यात्मक वायरलेस संचार मंच विकसित कर रही है। पहनने योग्य प्रौद्योगिकी के भविष्य के पुनरावृत्तियों का विस्तार विशिष्ट पौधों के हार्मोन, रोगजनकों के लिए प्रारंभिक प्रतिक्रियाओं और जड़, फल और पत्ती के विकास से संबंधित पोषक तत्वों के स्तर की निगरानी के लिए भी किया जा सकता है।