விஸ்கான்சின்-மேடிசன் பல்கலைக்கழகப் பொறியாளர்கள் குறைந்த விலை மண் உணரிகளை உருவாக்கியுள்ளனர்.

மண் அறிவியல் துறையில் முனைவர் பட்ட மாணவரான ஷுவோஹாவோ சாய், விஸ்கான்சின்-மேடிசன் பல்கலைக்கழகத்தின் ஹான்காக் வேளாண் ஆராய்ச்சி நிலையத்தில், மண்ணின் வெவ்வேறு ஆழங்களில் அளவீடுகளைச் செய்ய உதவும் பல்பணி உணரி ஸ்டிக்கர் பொருத்தப்பட்ட ஒரு உணரித் தண்டை வைக்கிறார்.
மேடிசன் — விஸ்கான்சின்-மேடிசன் பல்கலைக்கழகப் பொறியாளர்கள், விஸ்கான்சினில் பொதுவாகக் காணப்படும் மண் வகைகளில் உள்ள நைட்ரேட்டைத் தொடர்ச்சியாகவும், நிகழ்நேரத்திலும் கண்காணிக்கக்கூடிய குறைந்த விலை உணரிகளை உருவாக்கியுள்ளனர். அச்சிடப்பட்ட இந்த மின்வேதியியல் உணரிகள், விவசாயிகள் ஊட்டச்சத்து மேலாண்மை குறித்த சிறந்த முடிவுகளை எடுக்கவும், பொருளாதாரப் பலன்களைப் பெறவும் உதவும்.
"எங்கள் சென்சார்கள், விவசாயிகளுக்கு அவர்களின் மண்ணின் ஊட்டச்சத்து நிலை மற்றும் தாவரங்களுக்குக் கிடைக்கும் நைட்ரேட்டின் அளவு ஆகியவற்றைப் பற்றி நன்கு புரிந்துகொள்ள உதவும். இதன் மூலம், அவர்களுக்கு உண்மையில் எவ்வளவு உரம் தேவை என்பதை மிகவும் துல்லியமாகத் தீர்மானிக்க முடியும்," என்று ஹார்வர்ட் பல்கலைக்கழகத்தின் உதவிப் பேராசிரியர் ஜோசப் ஆண்ட்ரூஸ் கூறினார். இந்த ஆய்வை விஸ்கான்சின்-மேடிசன் பல்கலைக்கழகத்தின் இயந்திரப் பொறியியல் பள்ளி வழிநடத்தியது. "அவர்கள் வாங்கும் உரத்தின் அளவைக் குறைக்க முடிந்தால், பெரிய பண்ணைகளுக்குக் கணிசமான செலவு மிச்சமாகும்."
பயிர் வளர்ச்சிக்கு நைட்ரேட்டுகள் ஒரு அத்தியாவசிய ஊட்டச்சத்து ஆகும், ஆனால் அதிகப்படியான நைட்ரேட்டுகள் மண்ணிலிருந்து கசிந்து நிலத்தடி நீரில் கலக்கக்கூடும். இந்த வகையான மாசுபாடு, மாசடைந்த கிணற்று நீரைக் குடிக்கும் மக்களுக்கும் சுற்றுச்சூழலுக்கும் தீங்கு விளைவிக்கிறது. ஆராய்ச்சியாளர்களின் இந்த புதிய உணரியானது, நைட்ரேட் கசிவைக் கண்காணிப்பதற்கும் அதன் தீங்கு விளைவிக்கும் பாதிப்புகளைக் குறைப்பதற்கான சிறந்த நடைமுறைகளை உருவாக்க உதவுவதற்கும் ஒரு வேளாண் ஆராய்ச்சிக் கருவியாகவும் பயன்படுத்தப்படலாம்.
மண்ணில் உள்ள நைட்ரேட்டைக் கண்காணிப்பதற்கான தற்போதைய முறைகள் அதிக உழைப்பு தேவைப்படுபவையாகவும், செலவு மிகுந்தவையாகவும் இருப்பதுடன், நிகழ்நேரத் தரவுகளையும் வழங்குவதில்லை. இதனால்தான், அச்சு மின்னணுவியல் நிபுணரான ஆண்ட்ரூஸும் அவரது குழுவினரும், ஒரு சிறந்த மற்றும் குறைந்த செலவிலான தீர்வை உருவாக்க முற்பட்டனர்.
இந்தத் திட்டத்தில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் இன்க்ஜெட் அச்சிடும் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி, ஒரு வகை மென்படல மின்வேதியியல் உணரியான பொட்டென்சியோமெட்ரிக் உணரியை உருவாக்கினர். திரவக் கரைசல்களில் உள்ள நைட்ரேட்டைத் துல்லியமாக அளவிட பொட்டென்சியோமெட்ரிக் உணரிகள் பெரும்பாலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இருப்பினும், இந்த உணரிகள் பொதுவாக மண் சூழல்களில் பயன்படுத்த ஏற்றவை அல்ல, ஏனெனில் பெரிய மண் துகள்கள் உணரிகளைக் கீறி, துல்லியமான அளவீடுகளைத் தடுக்கக்கூடும்.
"கடுமையான மண் சூழல்களிலும் இந்த மின்வேதியியல் உணரிகளைச் சரியாகச் செயல்பட வைப்பதற்கும், நைட்ரேட் அயனிகளைத் துல்லியமாகக் கண்டறிவதற்கும் ஒரு வழியைக் கண்டுபிடிப்பதே நாங்கள் தீர்க்க முயன்ற முக்கிய சவாலாக இருந்தது," என்று ஆண்ட்ரூஸ் கூறினார்.
சென்சாரின் மீது பாலிவினைலிடீன் ஃபுளோரைடு என்ற ஒரு அடுக்கைப் பூசுவதே அந்தக் குழுவின் தீர்வாக இருந்தது. ஆண்ட்ரூஸின் கூற்றுப்படி, இந்தப் பொருளுக்கு இரண்டு முக்கியப் பண்புகள் உள்ளன. முதலாவதாக, இதில் சுமார் 400 நானோமீட்டர் அளவுள்ள மிகச் சிறிய துளைகள் உள்ளன. இவை மண் துகள்களைத் தடுக்கும் அதே வேளையில், நைட்ரேட் அயனிகளை ஊடுருவ அனுமதிக்கின்றன. இரண்டாவதாக, இது நீரை ஈர்க்கும் தன்மை கொண்டது; அதாவது, இது ஒரு கடற்பஞ்சு போல நீரை ஈர்த்து உறிஞ்சுகிறது.
"எனவே, நைட்ரேட் நிறைந்த எந்தவொரு நீரும் முன்னுரிமையுடன் எங்கள் சென்சார்களுக்குள் கசியும். இது மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் மண்ணும் ஒரு கடற்பஞ்சு போன்றது. அதே அளவு நீர் உறிஞ்சும் திறனை உங்களால் பெற முடியாவிட்டால், சென்சாருக்குள் ஈரப்பதம் செல்வதற்கான போராட்டத்தில் நீங்கள் தோற்றுவிடுவீர்கள்," என்று ஆண்ட்ரூஸ் கூறினார். "பாலிவினைலிடீன் ஃபுளோரைடு அடுக்கின் இந்தப் பண்புகள், நைட்ரேட் நிறைந்த நீரைப் பிரித்தெடுத்து, அதை சென்சார் மேற்பரப்பிற்குக் கொண்டு சென்று, நைட்ரேட்டைத் துல்லியமாகக் கண்டறிய எங்களுக்கு உதவுகின்றன."
ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் முன்னேற்றத்தை, மார்ச் 2024-ல் 'அட்வான்ஸ்டு மெட்டீரியல்ஸ் டெக்னாலஜி' என்ற இதழில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வுக் கட்டுரையில் விவரித்துள்ளனர்.
அந்தக் குழு, விஸ்கான்சினுடன் தொடர்புடைய இரண்டு வெவ்வேறு மண் வகைகளான—மாநிலத்தின் வட-மத்திய பகுதிகளில் பொதுவாகக் காணப்படும் மணல் மண் மற்றும் தென்மேற்கு விஸ்கான்சினில் பொதுவாகக் காணப்படும் வண்டல் களிமண்—ஆகியவற்றில் தங்கள் சென்சாரைச் சோதித்ததில், அந்த சென்சார்கள் துல்லியமான முடிவுகளை அளித்ததைக் கண்டறிந்தது.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது தங்கள் நைட்ரேட் சென்சாரை, 'சென்சார் ஸ்டிக்கர்' என்று அவர்கள் அழைக்கும் ஒரு பல்நோக்கு சென்சார் அமைப்பில் ஒருங்கிணைத்து வருகின்றனர். இதில், ஒரு நெகிழ்வான பிளாஸ்டிக் மேற்பரப்பில் ஒட்டும் தன்மையுள்ள தாளைப் பயன்படுத்தி மூன்று வெவ்வேறு வகையான சென்சார்கள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன. இந்த ஸ்டிக்கர்களில் ஈரப்பதம் மற்றும் வெப்பநிலை சென்சார்களும் அடங்கியுள்ளன.
ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு கம்பத்தில் பல உணர் ஸ்டிக்கர்களை ஒட்டி, அவற்றை வெவ்வேறு உயரங்களில் வைத்து, பின்னர் அந்தக் கம்பத்தை மண்ணில் புதைப்பார்கள். இந்த அமைப்பு, மண்ணின் வெவ்வேறு ஆழங்களில் அளவீடுகளை எடுக்க அவர்களுக்கு உதவியது.
"வெவ்வேறு ஆழங்களில் நைட்ரேட், ஈரப்பதம் மற்றும் வெப்பநிலையை அளவிடுவதன் மூலம், நைட்ரேட் கசிவு செயல்முறையை நம்மால் இப்போது அளவிடவும், நைட்ரேட் மண்ணின் வழியாக எவ்வாறு நகர்கிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்ளவும் முடிகிறது. இது முன்பு சாத்தியமாக இருந்ததில்லை," என்று ஆண்ட்ரூஸ் கூறினார்.
2024 ஆம் ஆண்டு கோடையில், விஸ்கான்சின்-மேடிசன் பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள ஹான்காக் வேளாண் ஆராய்ச்சி நிலையம் மற்றும் ஆர்லிங்டன் வேளாண் ஆராய்ச்சி நிலையம் ஆகியவற்றில், அந்த உணரியை மேலும் சோதிப்பதற்காக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் 30 உணரித் தண்டுகளை மண்ணில் பதிக்கத் திட்டமிட்டுள்ளனர்.