फसल की पैदावार में सुधार के प्रयासों के तहत, भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान, गुवाहाटी के शोधकर्ताओं ने एक पोर्टेबल, लागत प्रभावी माइक्रोफ्लुइडिक प्रणाली विकसित की है, जिसे मिट्टी जैसी स्थितियों की नकल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
फसल की पैदावार को बेहतर बनाने के प्रयासों में, भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान, गुवाहाटी के शोधकर्ताओं ने एक पोर्टेबल, लागत प्रभावी माइक्रोफ्लुइडिक सिस्टम विकसित किया है जो मिट्टी जैसी स्थितियों को दोहराने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उन्होंने इस सिस्टम का परीक्षण किया है, जिसने प्रदर्शित किया है कि पोषक तत्वों के प्रवाह को अनुकूलित करने से जड़ों की वृद्धि और नाइट्रोजन अवशोषण में सुधार हो सकता है, जिससे कुल मिलाकर फसल की पैदावार में वृद्धि हो सकती है।
आईआईटी गुवाहाटी के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में एसोसिएट प्रोफेसर और कृषि एवं ग्रामीण प्रौद्योगिकी स्कूल में एसोसिएट फैकल्टी प्रोफेसर प्रणब कुमार मंडल और उनकी टीम ने माइक्रोफ्लुइडिक्स का लाभ उठाकर यह समझने की कोशिश की कि बीज से निकलने वाली प्राथमिक जड़ किस प्रकार मिट्टी से पोषक तत्वों को अवशोषित करती है।
जड़ों के व्यवहार का विश्लेषण करने के लिए माइक्रोफ्लुइडिक प्रौद्योगिकी के उनके नए प्रयोग से फसल प्रबंधन में महत्वपूर्ण सुधार लाने और व्यावहारिक कृषि अनुप्रयोगों में पोषक तत्वों की आपूर्ति और जड़ों के विकास को अनुकूलित करके कृषि उपज को बढ़ाने की क्षमता है।
उनके शोध कार्य को भारत सरकार के विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान बोर्ड (एसईआरबी/एएनआरएफ) द्वारा समर्थन दिया गया है। टीम के निष्कर्षों को रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री द्वारा प्रकाशित जर्नल, लैबॉन ए चिप में प्रकाशित किया गया है, जिसमें श्री कौशल अग्रवाल, डॉ. सुमित कुमार मेहता और प्रो. प्रणब कुमार मंडल द्वारा सह-लेखन किया गया है। इस कार्य को जर्नल के आगामी अंक के कवर आर्ट के रूप में प्रस्तुत करने के लिए भी स्वीकार किया गया है।
माइक्रोफ्लुइडिक्स क्या है?
माइक्रोफ्लुइडिक्स, माइक्रोमीटर आकार की संरचनाओं में द्रव प्रवाह का अध्ययन – ने छोटे पैमाने पर द्रव गतिशीलता के सटीक नियंत्रण और लक्षण-निर्धारण को सक्षम करके कोशिका अध्ययन में अनुसंधान में क्रांति ला दी है।
मौजूदा सूक्ष्म उपकरण मुख्य रूप से जड़-बैक्टीरिया की परस्पर क्रिया, हार्मोनल संकेतन और पराग नलिका वृद्धि जैसी घटनाओं पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जिसमें वास्तविक समय के पौधे की जड़ की गतिशीलता में सीमित अन्वेषण शामिल है। विशेष रूप से, जड़ की वृद्धि और थिग्मोमोर्फोजेनेसिस (यांत्रिक तनाव के लिए पौधों की प्रतिक्रिया) पर पोषक प्रवाह से यांत्रिक उत्तेजनाओं के प्रभाव का व्यापक रूप से अध्ययन नहीं किया गया है।
इन चुनौतियों का समाधान करने के लिए, प्रो. मोंडल और उनकी टीम ने उच्च उपज देने वाली सरसों की किस्म, पूसा जय किसान की जांच की, जो माइक्रोमीटर रेंज में अपनी प्रभावी जड़ व्यास के लिए जानी जाती है। उनका लक्ष्य यह समझना था कि अंकुरण के बाद के महत्वपूर्ण चरणों के दौरान विभिन्न पोषक तत्व प्रवाह की स्थितियाँ जड़ की वृद्धि और नाइट्रोजन अवशोषण को कैसे प्रभावित करती हैं।
अपने शोध की मुख्य बातों को समझाते हुए, प्रो. मोंडल ने कहा: “हमारा अध्ययन माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों के उपयोग के माध्यम से पौधों की जड़ों की गतिशीलता के बारे में नई जानकारी प्रदान करता है। हमने पोषक तत्वों के प्रवाह का अनुकरण करके, नाइट्रोजन अवशोषण को मापकर और जड़ कोशिकाओं पर पोषक तत्वों के अवशोषण और द्रव दबाव के प्रभावों का विश्लेषण करके अपने सेटअप के डिज़ाइन और निष्कर्षों को मान्य किया। यह शोध हमारी समझ को बढ़ाता है कि यांत्रिक उत्तेजना और पोषक तत्वों का अवशोषण कैसे परस्पर क्रिया करता है, साथ ही कृषि के लिए व्यावहारिक निहितार्थ भी हैं।”
शोधकर्ताओं ने पाया कि पोषक माध्यम की प्रवाह दर बढ़ाने से जड़ों की लंबाई और नाइट्रोजन अवशोषण में वृद्धि हुई, जो कि इष्टतम दर तक पहुंच गई। इस बिंदु से आगे, अत्यधिक प्रवाह-प्रेरित तनाव ने जड़ों की लंबाई कम कर दी। उल्लेखनीय रूप से, प्रवाह की स्थिति में उजागर हुई जड़ें बेहतर नाइट्रोजन अवशोषण के कारण बिना प्रवाह की स्थिति में लगातार बेहतर प्रदर्शन करती हैं।
यह शोध इस बात पर प्रकाश डालता है कि सावधानीपूर्वक प्रबंधित पोषक प्रवाह जड़ में महत्वपूर्ण रूपात्मक परिवर्तन लाता है, जिससे पौधे की वृद्धि को बढ़ावा मिलता है।
अंकुरित होने वाले बीज की प्राथमिक जड़ पौधे के लिए लंगर का काम करती है, जो पानी और पोषक तत्वों को अवशोषित करने के लिए महत्वपूर्ण है। इस जड़ को शुरुआती विकास के दौरान विभिन्न मिट्टी की स्थितियों को संभालना पड़ता है, जो पौधे के जीवित रहने के लिए एक महत्वपूर्ण चरण है।
पोषक तत्वों की आपूर्ति, पीएच स्तर, मिट्टी की संरचना, वायु संचार और तापमान जैसे कारक जड़ के विकास को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। हालाँकि, पारंपरिक प्रायोगिक सेटअप की सीमाओं के कारण जड़ की गतिशीलता का अध्ययन करना चुनौतीपूर्ण रहा है, जिसके लिए अक्सर बड़े कंटेनर और जटिल हैंडलिंग की आवश्यकता होती है।
अपने शोध के अगले चरण में आईआईटी गुवाहाटी की टीम जड़ों की वृद्धि में प्रवाह-प्रेरित परिवर्तनों के अंतर्निहित आणविक तंत्रों का पता लगाने की योजना बना रही है। उनका मानना है कि इन कोशिकीय और आणविक प्रक्रियाओं को समझने से अधिक लचीले हाइड्रोपोनिक सिस्टम विकसित हो सकते हैं और भविष्य में मिट्टी रहित फसल उत्पादन को बढ़ावा मिल सकता है।