Sugarcane AI Farming : ऊस उत्पादन वाढीसाठी कृत्रिम बुद्धिमत्ता आधारित तंत्रज्ञान

डॉ. एस. डी. गोरंटीवार

Artificial intelligence : डिजिटल तंत्रज्ञानामध्ये कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआय), इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (आयोटी), ड्रोन, रोबोट, सुदूर संवेदन-भौगोलिक माहिती प्रणालीचा समावेश होतो. ऊस पिकाचे व्यवस्थापन उत्पादन वाढीसाठी कृत्रिम बुद्धिमत्ता आधारीत तंत्रज्ञानाचा वापर फायदेशीर ठरणार आहे.

जगामध्ये ऊस आणि साखर उत्पादनामध्ये भारताचा ब्राझीलनंतर दुसरा क्रमांक आहे. भारतामध्ये महाराष्ट्राचा उत्तर प्रदेशानंतर दुसरा क्रमांक आहे. ऊस पिकाचे अधिक उत्पादन आणि साखर उतारा देणाऱ्या तसेच वेगवेगळ्या वातावरणामध्ये आणि परिस्थितीमध्ये तग धरणाऱ्या जातींची निर्मिती, लागवड तंत्रज्ञानामध्ये महात्मा फुले कृषी विद्यापीठाचे कार्य राष्ट्रीय स्तरावर गौरविलेले आहे.

महात्मा फुले कृषी विद्यापीठ अंतर्गत कार्यरत असलेल्या पाडेगाव येथील मध्यवर्ती ऊस संशोधन केंद्र, कोल्हापूर व राधानगरी येथील संशोधन केंद्र, तसेच राहुरी मध्यवर्ती परिसरातील विविध विभागांतर्गत केलेल्या संशोधन उपक्रमाद्वारे उसाचे अधिक उत्पादन व उतारा देणाऱ्या १७ सुधारित जातींचे संकरीकरण आणि संशोधन करून निर्माण केल्या आहेत. तसेच जल व खत व्यवस्थापन, आंतरमशागत, तण व्यवस्थापन, कीड व रोग व्यवस्थापन, खोडवा व्यवस्थापन, आंतरपिके आणि एकात्मिक शेती व्यवस्थापन यासंदर्भात संशोधनाद्वारे १०९ शिफारशी दिलेल्या आहेत.

गेल्या दहा वर्षांचा आढावा घेतल्यास महात्मा फुले कृषी विद्यापीठाने निर्माण केलेल्या जातींनी महाराष्ट्र राज्यातील ऊस लागवडीच्या एकूण क्षेत्रापैकी ८५ ते ९० टक्के क्षेत्र व्यापले आहे. या जातीमध्ये अधिक रस व साखर उत्पादन, उत्तम खोडवा पिकासाठी को-८६०३२; अधिक उत्पादन व उत्तम खोडवा पिका सोबत क्षारपड जमिनीसाठी योग्य फुले-२६५ तसेच लवकर पक्वता, अधिक ऊस व साखर उतारा, उत्तम खोडवा व क्षारपड जमिनीसाठी योग्य फुले-१०००१ या जातींचा अंतर्भाव आहे. अगदी अलीकडे निर्माण केलेल्या पाण्याचा ताण व क्षार प्रतिकारक्षम, लालकुज व चाबूक काणी रोगास प्रतिकारक जाती म्हणजे फुले-१५०१२, १३००७ , १५००६. या जातींचा शेतकऱ्यांमध्ये चांगला प्रसार झाला आहे.

संपूर्ण देशामध्ये २०२३-२४ मध्ये उसाखाली असलेल्या एकूण ५६.५० लक्ष हेक्टर क्षेत्रापैकी विद्यापीठाच्या को- ८६०३२ या जातीखाली २१.२४ लक्ष हेक्टर म्हणजे ३७.६ टक्के आणि फुले २६५ या जातीखाली ११.५३ लक्ष हेक्टर म्हणजे २०.४ टक्के क्षेत्र व्यापले आहे. म्हणजेच महात्मा फुले कृषी विद्यापीठाच्या या दोन जातींनी संपूर्ण देशामध्ये ५० टक्क्यांपेक्षा अधिक क्षेत्र व्यापले आहे. महात्मा फुले कृषी विद्यापीठाने शेतकरी व साखर कारखान्यांच्या गरजा, नैसर्गिक साधनसंपत्तीची (मृदा व जल) बदलती गुणवत्ता व पुरवठा, बदलत्या हवामानामुळे आवश्यक असणाऱ्या जैविक व अजैविक ताण प्रतिकारक्षमता इत्यादी बाबी लक्षात घेऊन जाती आणि उत्पादन तंत्रज्ञान निर्माण केल्यामुळे हे शक्य होत आहे.

डिजिटल तंत्रज्ञानाचा वापर ः

१) विद्यापीठाने ऊस पिकासाठी डिजिटल तंत्रज्ञान निर्माण करण्यासाठी नियोजनबद्ध संशोधन कार्यक्रम हाती घेतला आहे. विद्यापीठ निर्मित तंत्रज्ञानाद्वारे अधिक उत्पादकता व साखरेचा अधिक उतारा यासह मुख्यत्वे शेतीसाठी कमी होत जाणारे मनुष्यबळ, वातावरणीय बदलामुळे दर दिवशी हवामानाची बदलत जाणारी परिस्थिती व शेतकऱ्यांच्या हाती आधुनिक तंत्रज्ञान देणे हे उद्देश साध्य होत आहे.

२) डिजिटल तंत्रज्ञानामध्ये कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआय), इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (आयोटी), ड्रोन, रोबोट, वेगवेगळ्या जैविक व अजैविक ताणांसाठी ऊस पिकाच्या संपूर्ण लागवड कालावधीमधील वर्णक्रमीय प्रतिमेचे संग्रहीकरण, सुदूर संवेदन-भौगोलिक माहिती प्रणाली-वैश्‍विक स्थान निश्‍चितीकरण प्रणालींचा समावेश आहे.

३) तंत्रज्ञानावर आधारित शेतकरी उपयोगी शाश्‍वत डिजिटल तंत्रज्ञान आणि साधने विकसित करण्यासाठी अनेक प्रकारची संगणकीय प्रारूपे, निर्णय समर्थन प्रणाली, न्यूरल नेटवर्क व मशिन लर्निंग प्रारूपे विकसित करणे, त्यासाठी लागणारे ऊस पिकांचे विविध गुणांक (पीक गुणांक, एनडीव्हीआय इत्यादी), वेगवेगळ्या घटकांमधील

परस्पर संबंध, वेगवेगळ्या घटकांच्या विविधतेचा ऊस पिकाच्या उत्पादनावर होणारा परिणाम, वेगवेगळ्या हवामान, जमीन, उत्पादन पद्धतीद्वारे उसाचे अंदाजित उत्पादन हे विशेष संशोधन उपक्रमाद्वारे प्राप्त करणे आवश्यक आहे. या सर्व बाबी अल्प कालावधीत शक्य होत नाही. त्यासाठी नियोजनबद्ध निरंतर संशोधन कार्यक्रम हाती घेणे आवश्यक आहे.

४) महात्मा फुले कृषी विद्यापीठाने भविष्यातील ऊस शेतीसंबंधीच्या या सर्व बाबींचा विचार करून भारतीय कृषी संशोधन परिषद, नवी दिल्ली अंतर्गत जागतिक बँकेच्या सहकार्याने सीएएएसटी प्रकल्पांतर्गत संशोधन उपक्रम सुरू केले आहेत. त्यातील काही तंत्रज्ञान शेतकऱ्यांना उपलब्ध करून दिले आहेत. काही बाबीवर संशोधन पूर्ण झाल्यावर शेतकरी उपयोगी तंत्रज्ञान उपलब्ध करून देण्यात येईल.

ऊस पिकासाठी डिजिटल तंत्रज्ञान ः

कृत्रिम बुद्धिमत्ता ः

- कोणत्याही क्षेत्रात कृत्रिम बुद्धिमत्तेचा वापर करण्यासाठी खूप मोठ्या प्रमाणावर छायाचित्रे लागतात. याची गरज ओळखून कृषी विद्यापीठात मागील दहा वर्षांपासून यावर काम चालू आहे. त्यामध्ये विशेषतः ऊस पीक वेगवेगळ्या जैविक आणि अजैविक ताणामध्ये असताना त्याच्या हायपर स्पेक्ट्रल छायाचित्रे घेणे आवश्यक असते. सुरुवातीला हातात धरून स्पेक्ट्रो रेडिओ मीटरच्या साह्याने ही छायाचित्रे घेण्यात आली.

- २०१९ पासून ड्रोनच्या साह्याने छायाचित्रे घेण्यात येत आहेत आणि उसासाठी हायपर स्पेक्ट्रल छायाचित्रांचा संग्रह करण्यात आला आहे. या छायाचित्रांचा उपयोग ऊस पिकासाठी कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या वापरासाठी करण्यात येणार आहे.

- मागील दहा वर्षांत खूप मोठ्या प्रमाणावर ऊस पिकासाठी संशोधनाचे प्रयोग घेण्यात आलेले आहेत. महात्मा फुले कृषी विद्यापीठात एक सुसज्ज ड्रोन प्रयोगशाळा आहे. ड्रोनवर हायपर स्पेक्ट्रल आणि मल्टिस्पेक्टर कॅमेरे बसवलेले आहेत.

आयओटी ः

- विद्यापीठाने काटेकोर सिंचन व्यवस्थापनासाठी डिजिटल तंत्रज्ञान विकसित केले आहे. या तंत्रज्ञानाच्या साह्याने ऊस पिकाची जेवढी पाण्याची गरज आहे तेवढेच पाणी दिले जाणार आहे.

- ऊस पिकास पाणी किती द्यायचं हे शेतकरी ठरवणार नाही, तर डिजिटल तंत्रज्ञान ठरविणार आहे. यामध्ये मुख्यत्वे हवामान आधारित व मृद्‍ ओलावा आधारित सिंचनाच्या दोन प्रणाली आहेत. हवामान आधारित सिंचन प्रणाली विद्यापीठाने मागील तीन वर्षांपासून प्रायोगिक तत्त्वावर शेतकऱ्यांच्या शेतावर बसवलेली असून ती व्यवस्थित चालू आहे. हे तंत्रज्ञान शेतकऱ्यांना माफक किमतीमध्ये उपलब्ध आहे. मृद्‍ ओलावा आधारित सिंचन प्रणालीसाठी विद्यापीठाने मृद्‍ ओलावा संवेदक (सेन्सर) विकसित केले आहे. शेतकऱ्यांना पूर्ण प्रणाली देण्यात येणार आहे.

- आयओटी सक्षम मृद्‍ ओलावा संवेदक आधारित सिंचन प्रणाली ही स्वायत्त आहे. म्हणजेच वर्तमान परिस्थितीतील हवामान, पीक, मृदा तसेच सिंचन पद्धत लक्षात घेऊन सदर प्रणाली पिकास सिंचन किती व केव्हा द्यावे हे स्वतःच निश्‍चित करून त्याप्रमाणे सिंचन पद्धत कार्यान्वित करते.

- स्वायत्त सिंचन व्यवस्थापनासोबत स्वायत्त खत व्यवस्थापन महत्त्वाचे आहे. त्यासाठी विद्यापीठातील तज्ज्ञांनी सध्याच्या परिस्थितीत बाजारात उपलब्ध असलेल्या संवेदकाच्या माध्यमातून जमिनीच्या मुळाच्या कक्षेतील नत्र, स्फुरद आणि पालाश उपलब्धतेबाबत निरीक्षण घेतले असता ही संवेदके सदर अन्नद्रव्य अचूक व विश्‍वासनीयरीत्या अंदाजित करण्यास सक्षम नाही असे आढळून आले. त्याप्रमाणे ही संवेदके अन्नद्रव्य स्थिरतेने अंदाजित करू शकत नाहीत, असे दिसून आले.

यामुळे महात्मा फुले कृषी विद्यापीठातील तज्ज्ञांनी जमिनीतील मुळाच्या कक्षेमध्ये प्रचलित पद्धतीने आधीच अंदाजित केलेल्या अन्नद्रव्यांच्या म्हणजेच नत्र, स्फुरद व पालाश आधारे (जमीन आरोग्य पत्रिका) पिकास ठिबक सिंचन पद्धतीद्वारे ही अन्नद्रव्ये केव्हा, किती द्यावीत आणि त्यासाठी उपलब्ध खताच्या कुठल्या श्रेणी (ग्रेड) वापरावी यासाठी फुले फर्टिगेशन हे मोबाइल ॲप विकसित केले. हे मोबाइल ॲप ऊस पिकासाठीसुद्धा वापरता येते.

- महात्मा फुले कृषी विद्यापीठाद्वारे जमिनीतील मुळाच्या कक्षेतील अन्नद्रव्ये अचूकतेने अंदाजित करणारी संवेदके विकसित करण्यासाठी संशोधन उपक्रम हाती घेतला. त्यानंतर आयओटी सक्षम स्वायत्त खत व्यवस्थापन प्रणालीचा विकास विद्यापीठाद्वारे करण्यात येईल.

स्मार्ट हवामान केंद्र ः

- आधुनिक तंत्रज्ञानाचा शेतीसाठी उपयोग करत असताना हवामानाचा घटक महत्त्वाचा दुवा आहे. यासाठी विद्यापीठाने बाजारातील हवामान केंद्रावर अवलंबून न राहता स्वतःचीच स्मार्ट हवामान केंद्र विकसित केलेली आहेत.

- हवामान केंद्र हवामानाच्या घटकांबरोबरच काही विशेष घटकांचे सुद्धा निष्कर्ष देते, जे कृषी क्षेत्रातील विशिष्ट बाबींसाठी महत्त्वाचे ठरते.

‘आयओटी’ तंत्रज्ञानाचा वापर ः

- महात्मा फुले कृषी विद्यापीठामध्ये ऊस पिकासाठी आयओटी, इन्व्हर्टेड स्पिंक्रलर आणि पाचट व्यवस्थापन तंत्रज्ञानाचा योग्य वापर करून एक आडसाली, दोन खोडवे अशी तीन पिके घेऊन संशोधन करण्यात आले.

- पाणी देण्यासाठी मृद्‍ ओलावा संवेदके आधारित ठिबक सिंचनाचा उपयोग करण्यात आला. विद्यापीठाच्या शिफारशीप्रमाणे खतमात्रा देण्यात आल्या.

- इन्व्हर्टेड स्प्रिंकलर्स लावल्यामुळे उसाच्या कॅनॉपी वरती सूक्ष्म हवामान तयार झाले जे उसाला पोषक ठरले आणि त्यामुळे उसाचे एकरी उत्पादन वाढण्यास मदत झाली. भारतामध्ये अशा प्रकारे ऊस पिकामध्ये प्रयोग पहिल्यांदाच महात्मा फुले कृषी विद्यापीठात करण्यात आला. प्रयोगामध्ये पहिल्या वर्षी सुरू उसाचे एकरी १०३ टन आणि दुसऱ्या वर्षी खोडव्याचे एकरी ९९ टन, तिसऱ्या वर्षी खोडव्याचे ७६ टन उत्पादन आले.

उसावरती फवारणीसाठी ड्रोनचा वापर ः

- शेतीमध्ये वेगवेगळ्या पिकावरती ड्रोनद्वारे फवारणीसाठी मोठ्या संधी आहेत. यासाठी विद्यापीठाने मागील तीन वर्षांपासून संशोधन हाती घेतले. वेगवेगळ्या खासगी कंपन्या यासाठी विद्यापीठाबरोबर करार करण्यासाठी पुढाकार घेत आहेत.

- फवारणीसाठी ड्रोनला जरी भरपूर वाव असेल तरी फवारणी ड्रोनसाठी प्रमाणित शिफारशी उपलब्ध नाहीत. विद्यापीठातर्फे मोठ्या प्रमाणावर याबाबत संशोधन सुरू आहे. लवकरच वेगवेगळ्या पिकांसाठी ड्रोनद्वारे फवारणीसाठी शिफारशी शेतकऱ्यांसाठी उपलब्ध होतील.

पर्यावरण पूरक खोडवा व्यवस्थापन ः

- पर्यावरणपूरक खोडवा व्यवस्थापन तंत्रज्ञानामध्ये कमीत कमी उत्पादन खर्चात, जमिनीचे आरोग्य सुधारून खोडवा उसाचे जादा उत्पादन व साखर उतारा मिळवता येतो. तसेच उसाचे दोनपेक्षा जास्त खोडवा घेण्यासाठी शून्य मशागत, शेतातील उपलब्ध पाचटाचे मूलस्थानी आच्छादन, शिफारशीनुसार रासायनिक खतमात्रा देण्यासाठी पहारीच्या अवजाराचा वापर, ठिबक सिंचनातून फर्टिगेशन, आंतरपिकांचा वापर तसेच एकात्मिक अन्नद्रव्य, कीड व रोग व्यवस्थापन या तंत्रज्ञानाचा अंतर्भाव आहे.

- या तंत्रज्ञानाच्या धर्तीवर कवठेपिरान (ता. मिरज, जि. सांगली) या गावासारखी अनेक खोडवा व्यवस्थापन तंत्रज्ञानाचा वापर करणारी गावे तयार झाली आहेत. या तंत्रज्ञानाच्या प्रसारासाठी कृषी महाविद्यालय, पुणे, सातारा जिल्हा मध्यवर्ती बँक आणि सातारा जिल्ह्यातील सात साखर कारखान्याचे संयुक्त विद्यमाने एकरी १०० टन पर्यावरणपूरक खोडवा ऊस व्यवस्थापन प्रकल्प ३,०२५ शेतकऱ्यांच्या शेतावर २०२३-२४ मध्ये राबविण्यात आला. या प्रकल्पाचा विस्तार सांगली, सोलापूर व पुणे जिल्ह्यातील ७,००० शेतकऱ्यांच्या शेतावर या वर्षी होत आहे. राजीव गांधी विज्ञान व तंत्रज्ञान आयोग अनुदानित प्रकल्पांतर्गत खोडवा उसाच्या शाश्‍वत व विक्रमी उत्पादनासाठी महाराष्ट्र राज्यातील तीन साखर उतारा विभागातील १८ साखर कारखान्यांसाठी दीर्घकालीन मार्गदर्शिका शेतकऱ्यांना वितरित करण्यात आल्या आहेत.

-डॉ. सुनील गोरंटीवार, ९८८१५९५०८१

(माजी संशोधन संचालक, महात्मा फुले कृषी विद्यापीठ, राहुरी, जि. अहिल्यानगर)