मृदा सेंसर किसानों को जल और पोषक तत्वों की उपलब्धता, मृदा पीएच, तापमान और स्थलाकृति जैसी बढ़ती परिस्थितियों का आकलन करने में मदद करते हैं

टमाटर (सोलनम लाइकोपर्सिकम एल.) विश्व बाज़ार में उच्च मूल्य वाली फसलों में से एक है और मुख्यतः सिंचाई के अंतर्गत उगाया जाता है। टमाटर का उत्पादन अक्सर जलवायु, मिट्टी और जल संसाधनों जैसी प्रतिकूल परिस्थितियों के कारण बाधित होता है। किसानों को पानी और पोषक तत्वों की उपलब्धता, मिट्टी का पीएच, तापमान और स्थलाकृति जैसी बढ़ती परिस्थितियों का आकलन करने में मदद करने के लिए दुनिया भर में सेंसर तकनीकें विकसित और स्थापित की गई हैं।
टमाटर की कम उत्पादकता से जुड़े कारक। ताज़ा खपत वाले बाज़ारों और औद्योगिक (प्रसंस्करण) उत्पादन बाज़ारों, दोनों में टमाटर की माँग ज़्यादा है। इंडोनेशिया जैसे कई कृषि क्षेत्रों में टमाटर की कम पैदावार देखी जाती है, जहाँ बड़े पैमाने पर पारंपरिक कृषि प्रणालियाँ अपनाई जाती हैं। इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स (IoT)-आधारित अनुप्रयोगों और सेंसर जैसी तकनीकों के आगमन से टमाटर सहित विभिन्न फसलों की पैदावार में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है।
अपर्याप्त जानकारी के कारण विषमांगी और आधुनिक सेंसरों के उपयोग में कमी के कारण भी कृषि में कम पैदावार होती है। फसल की बर्बादी से बचने में, विशेष रूप से टमाटर की खेती में, समझदारी भरा जल प्रबंधन महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
मिट्टी की नमी टमाटर की उपज निर्धारित करने वाला एक अन्य कारक है क्योंकि यह मिट्टी से पौधे तक पोषक तत्वों और अन्य यौगिकों के स्थानांतरण के लिए आवश्यक है। पौधे का तापमान बनाए रखना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह पत्तियों और फलों के पकने को प्रभावित करता है।
टमाटर के पौधों के लिए इष्टतम मिट्टी की नमी 60% से 80% के बीच होती है। अधिकतम टमाटर उत्पादन के लिए आदर्श तापमान 24 से 28 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है। इस तापमान सीमा से ऊपर, पौधों की वृद्धि, फूल और फल का विकास कम होता है। यदि मिट्टी की स्थिति और तापमान में बहुत अधिक उतार-चढ़ाव होता है, तो पौधों की वृद्धि धीमी और रुकी हुई होगी और टमाटर असमान रूप से पकेंगे।
टमाटर की खेती में प्रयुक्त सेंसर। जल संसाधनों के सटीक प्रबंधन के लिए कई तकनीकें विकसित की गई हैं, जो मुख्यतः समीपस्थ और सुदूर संवेदन तकनीकों पर आधारित हैं। पौधों में जल की मात्रा निर्धारित करने के लिए, सेंसर का उपयोग किया जाता है जो पौधों और उनके पर्यावरण की शारीरिक स्थिति का आकलन करते हैं। उदाहरण के लिए, टेराहर्ट्ज़ विकिरण पर आधारित सेंसर, आर्द्रता माप के साथ मिलकर, ब्लेड पर दबाव की मात्रा निर्धारित कर सकते हैं।
पौधों में जल की मात्रा निर्धारित करने के लिए प्रयुक्त सेंसर विभिन्न उपकरणों और तकनीकों पर आधारित होते हैं, जिनमें विद्युत प्रतिबाधा स्पेक्ट्रोस्कोपी, निकट-अवरक्त (NIR) स्पेक्ट्रोस्कोपी, अल्ट्रासोनिक तकनीक और लीफ क्लैंप तकनीक शामिल हैं। मृदा नमी सेंसर और चालकता सेंसर का उपयोग मृदा संरचना, लवणता और चालकता निर्धारित करने के लिए किया जाता है।
मिट्टी की नमी और तापमान सेंसर, साथ ही एक स्वचालित सिंचाई प्रणाली। टमाटर की सर्वोत्तम उपज प्राप्त करने के लिए, एक उचित सिंचाई प्रणाली की आवश्यकता होती है। बढ़ती जल कमी कृषि उत्पादन और खाद्य सुरक्षा के लिए खतरा है। कुशल सेंसरों के उपयोग से जल संसाधनों का इष्टतम उपयोग सुनिश्चित किया जा सकता है और फसल की उपज को अधिकतम किया जा सकता है।
मृदा नमी सेंसर मृदा नमी का अनुमान लगाते हैं। हाल ही में विकसित मृदा नमी सेंसर में दो चालक प्लेटें शामिल हैं। जब इन प्लेटों को किसी चालक माध्यम (जैसे पानी) के संपर्क में लाया जाता है, तो एनोड से इलेक्ट्रॉन कैथोड की ओर चले जाते हैं। इलेक्ट्रॉनों की यह गति एक विद्युत धारा उत्पन्न करती है, जिसका पता वोल्टमीटर से लगाया जा सकता है। यह सेंसर मृदा में पानी की उपस्थिति का पता लगाता है।
कुछ मामलों में, मृदा सेंसरों को थर्मिस्टर के साथ जोड़ा जाता है जो तापमान और आर्द्रता दोनों को माप सकते हैं। इन सेंसरों से प्राप्त डेटा को संसाधित किया जाता है और एक एकल-पंक्ति, द्विदिशात्मक आउटपुट उत्पन्न किया जाता है जिसे स्वचालित फ्लशिंग सिस्टम को भेजा जाता है। जब तापमान और आर्द्रता का डेटा एक निश्चित सीमा तक पहुँच जाता है, तो वाटर पंप स्विच अपने आप चालू या बंद हो जाएगा।
बायोरिस्टर एक बायोइलेक्ट्रॉनिक सेंसर है। बायोइलेक्ट्रॉनिक्स का उपयोग पौधों की शारीरिक प्रक्रियाओं और उनकी रूपात्मक विशेषताओं को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। हाल ही में, ऑर्गेनिक इलेक्ट्रोकेमिकल ट्रांजिस्टर (OECTs) पर आधारित एक इन-विवो सेंसर, जिसे आमतौर पर बायोरेसिस्टर कहा जाता है, विकसित किया गया है। इस सेंसर का उपयोग टमाटर की खेती में बढ़ते टमाटर के पौधों के जाइलम और फ्लोएम में प्रवाहित होने वाले पौधे के रस की संरचना में परिवर्तन का आकलन करने के लिए किया गया था। यह सेंसर पौधे के कामकाज में बाधा डाले बिना शरीर के अंदर वास्तविक समय में काम करता है।
चूँकि बायोरेज़िस्टर को सीधे पौधों के तनों में प्रत्यारोपित किया जा सकता है, यह सूखे, लवणता, अपर्याप्त वाष्प दाब और उच्च सापेक्ष आर्द्रता जैसी तनावपूर्ण स्थितियों में पौधों में आयन गति से जुड़े शारीरिक तंत्रों का इन-विवो अवलोकन संभव बनाता है। बायोरेज़िस्टर का उपयोग रोगाणुओं का पता लगाने और कीट नियंत्रण के लिए भी किया जाता है। सेंसर का उपयोग पौधों में पानी की स्थिति की निगरानी के लिए भी किया जाता है।