डॉ. सुनील गोरंटीवार
Irrigation Management Uodate : प्रकाशसंश्लेषण प्रक्रियेद्वारे वनस्पती अन्नाची निर्मिती करत असते. या प्रक्रियेसाठी सूर्यप्रकाशासोबत हवेतील कार्बन डायऑक्साईड (कर्बद्वीप्रणिल) वायू व पाण्याची आवश्यकता असते. या प्रक्रियेसाठी मुळांद्वारे जमिनीतून शोषलेले पाणी वापरले जाते.
वनस्पतीच्या शरीराचे तापमान नियंत्रित ठेवण्यासाठी पाण्याचे पर्णोत्सर्जन (Transpiration) होते. जमिनीमध्ये हे पाणी पाऊस, अन्य स्वाभाविक प्रक्रिया किंवा सिंचनाद्वारे उपलब्ध होते. जमिनीमध्ये उपलब्ध पाण्यापैकी काही पाण्याचे बाष्पीभवनसुद्धा होते.
पर्णोत्सर्जन व बाष्पीभवन या दोन्ही प्रक्रियेद्वारे जमिनीमधील पाणी कमी होते. या दोन्ही प्रक्रियेस एकत्रितपणे बाष्पपर्णोत्सर्जन (Evapotranspiration) असेही संबोधतात. जमिनीमध्ये पिकाची मुळे जितक्या खोलीपर्यंत जातात, तितक्या खोलीपर्यंतचे पाणी पर्णोत्सर्जन प्रक्रियेसाठी शोषून घेतात. त्या सोबत जमिनीच्या प्रकारानुसार तिच्या विशिष्ट खोलीमधील पाण्याचे पृष्ठभागावरून बाष्पीभवन होते.
बाष्पपर्णोत्सर्जन या प्रक्रियेद्वारे जमिनीमधील पाणी सतत किंवा दररोज कमी होत जाते. म्हणजेच कालांतराने जमिनीमधील कमी झालेले पाणी मुळांच्या कक्षेबाहेर असल्यास पिकास पाण्याची कमतरता भासू शकते. कमी झालेले पाणी सिंचनाद्वारे देणे आवश्यक असते. मात्र नेमके किती पाणी कमी झाले आणि किती देण्याची आवश्यकता आहे, हे समजणे गरजेचे असते.
बाष्पपर्णोत्सर्जन प्रक्रियेवर हवामानातील विविध घटक (उदा. तापमान, आर्द्रता, वाऱ्याचा वेग, सूर्यप्रकाश व पाऊस), पीक व पिकाच्या वाढीची अवस्था आणि जमिनीचा प्रकार यांचा परिणाम होतो. हे सर्व घटक स्थान व वेळपरत्वे बदलतात. हे गृहित धरून अथवा त्या वेळी, त्या ठिकाणी त्यांचे मापन करून काटेकोर सिंचन व्यवस्थापन करता येते.
या घटकांचे मापन करण्यासाठीच ‘इंटरनेट ऑफ थिंग्ज’ आधारित प्रणाली प्रभावी ठरतात. मागील भागामध्ये हवामानावर आधारित घटकांसाठी आयओटी चा वापर कसा केला जातो, हे पाहिजे. या भागामध्ये जमिनीमधील पाण्याचे म्हणजे ओलाव्याचे प्रमाण जाणून घेऊन पुढील सर्व गणितीय आकडेमोड संगणकीय प्रणालीद्वारे केली जाते.
आपल्याला सिंचनाद्वारे पाणी केव्हा व किती द्यावे हे ठरविता येते. त्याप्रमाणे सिंचन देण्यासाठी पंप नियंत्रकास सूचना देऊन सिंचन प्रणाली चालू व बंद केली जाऊ शकते.
पिकाच्या वाढीसाठी माध्यम म्हणून सामान्यतः माती किंवा जमिनीचा वापर केला जातो. त्यातून पीक पाणी शोषून घेते. या कमी झालेल्या पाण्याची पूर्तता ही सिंचनाद्वारे करणे आवश्यक असते.
जमिनीतील ओलाव्यानुसार काही बिंदू
जमिनीमधील मातीच्या संरचनेमध्ये (Soil Matrix) घन म्हणजेच माती व पोकळी यांचे प्रमाण साधारणतः ५०:५० टक्के एवढे असते. पिकाच्या जोमदार वाढीसाठी ५० टक्के पोकळीपैकी निम्मी (म्हणजे २५%) जागा ही पाण्याने, तर उर्वरित २५% टक्के हवेने व्यापली पाहिजे.
संपृक्त बिंदू (Saturation Point) ः जेव्हा सिंचन किंवा पाऊस या यामुळे जमिनीतील सर्व पोकळी ही पाण्याने भरली जाते, त्यास जमीन संपृक्त अवस्थेमध्ये आहे असे म्हणतात. म्हणजेच या जमिनीमध्ये हवा राहिलेली नसते. या पोकळीमधील पाण्याचा काही कालावधीनंतर निचरा होतो.
जमिनीमधील वाफसा बिंदू (Field capacity) ः जमीन संपृक्त अवस्थेतून निचरा अथवा बाष्पीभवनाद्वारे पाणी कमी होते आणि जमिनीतील पोकळी योग्य प्रमाणात (२५ टक्के) हवेने व्यापली जाते, त्यास ‘वाफसा अवस्था’ असे संबोधतात.
जमिनीमध्ये मरणोक्तबिंदू (Wilting Point) : बाष्पपर्णोत्सर्जन प्रक्रियेद्वारे जमिनीमधील पाणी कमी होत जाते. जमिनीमधील ओलावा एवढा कमी होतो की त्यानंतर जमिनीत उपलब्ध असलेले पाणी पीक शोषून घेऊ शकत नाही. ही अवस्था जास्त कालावधीसाठी राहिल्यास पीक वाळते.
शेवटी त्याची वाढ संपूर्णपणे खुंटते. यानंतर जमिनीमध्ये पाणी जरी दिले तरी पिकाची वाढ होऊ शकत नाही. जमिनीमधील या अवस्थेमधील पाण्यास ‘मरणोक्त बिंदू’ असे संबोधतात.
ओलाव्याचे बिंदू आणि पाण्याची पिकास उपलब्धता
वाफसा स्थितीतील ओलावा ते मरणोक्त बिंदूवरील ओलावा या दरम्यानचे जमिनीमधील पाणी हे पिकास शोषून घेण्यासाठी उपलब्ध असते. जेव्हा जमिनीमधील पाणी हे वाफसा स्थितीमध्ये असते, तेव्हा माती हे पाणी अतिशय कमी दाबाने धरून ठेवते. त्यामुळे पिकास जमिनीमधून पाणी शोषून घेण्यास ताण पडत नाही. पिकाची वाढ जोरदारपणे होते.
मात्र जेव्हा जमिनीमधून पाणी हे जसे कमी होते, तसे ते मातीमध्ये जास्त दाबाने धरून ठेवले जाते. पिकास जमिनीमधून पाणी शोषून घेण्यास ताण वाढत जातो. त्याचा परिणाम पिकाच्या वाढीवर होतो. जमिनीमधून किती पाणी कमी होईपर्यंत पिकास जमिनीमधून पाणी शोषून घेण्यास ताण पडत नाही, हे जमिनीचा प्रकार, पीक व पिकाच्या वाढीची अवस्था आणि त्या वेळेचे बाष्पपर्णोत्सर्जन या बाबींवर अवलंबून असते.
या जमिनीमधील पाणी किंवा ओलाव्याच्या मर्यादेस (म्हणजे ज्या मर्यादेपर्यंत जमिनीमध्ये ओलावा असल्यास) पिकास पाणी शोषण्यास ताण येत नाही. या पाणी उपलब्धता मर्यादेस ‘कमाल अनुज्ञेय घट’ (Allowable Depletion) असे संबोधतात.
थोडक्यात, जर जमिनीमधील पाणी हे वाफसा स्थितीच्या जवळपास राहिल्यास पिकास जमिनीमधून पाणी शोषून घेण्यास ताण पडत नाही. जमिनीमधील वाफसा स्थिती कायम ठेवण्यासाठी पिकाने जमिनीमधील पाणी शोषून घेतल्यानंतर लगेच सिंचनाद्वारे देणे आवश्यक असते. ते प्रवाही अथवा तुषार सिंचन पद्धतीने देणे शक्य नसते. मात्र ठिबक सिंचन पद्धतीद्वारे अत्यंत कमी मात्रेतही सिंचन देणे शक्य असते.
जमिनीमधील पाणी कमाल अनुज्ञेय घटीपेक्षा कमी झाल्यास पिकास ताण पडतो. त्याचा पिकाच्या वाढीवर परिणाम होऊन उत्पादनामध्ये घट येते. मात्र जमिनीमधील ओलावा हा दररोज बदलत असतो. (त्याचे प्रमाण कमी किंवा जास्त असू शकते.) त्या ओलाव्याची माहिती आणि जमीन व पिकाच्या वर नमूद केलेल्या गुणधर्म (ते जमीन, पीक व पिकाच्या वाढीची अवस्था व हवामान यावर अवलंबून असतात.)
यानुसार पिकास पाणी केव्हा व किती द्यावे हे ठरवले जाते. अर्थात, त्यासाठी जमिनीमधील ओलावा प्रचलित पद्धतीने मोजणे आणि त्यानंतर आकडेमोड करणे या बाबी क्लिष्ट असतात. इथेच आपणास ‘इंटरनेट ऑफ थिंग्ज’ प्रणाली मदतीस येऊ शकते.
जमिनीमधील ओलाव्यावर आधारित सिंचन व्यवस्थापनासाठी ‘इंटरनेट ऑफ थिंग्ज’ सक्षम प्रणालीचे घटक पुढील प्रमाणे...
ओलावा मोजणारी संवेदके (Moisture Sensors): हा ‘आयओटी’ चा सर्वात महत्त्वाचा घटक आहे. ही संवेदके जमिनीमध्ये पिकाच्या मुळांच्या कक्षेमध्ये स्थापित केली जातात. ती जमिनीमधील ओलावा सतत मोजून इंटरनेटद्वारे ‘क्लाऊड’ मध्ये किंवा स्थिर संगणकीय प्रणालीमध्ये पोचवत असतात. त्या संगणकांमध्ये स्थापित केलेल्या निर्णय समर्थन प्रणालीमध्ये प्रत्यक्ष वेळेवर उपलब्ध केले जातात.
संगणकीय प्रारूप किंवा निर्णय समर्थन प्रणाली : या संगणकीय प्रारूपास शेतकऱ्याने मोबाईल किंवा संगणकाद्वारे शेत, जमीन, पीक, सिंचन प्रणाली इ. विषयी मूलभूत माहिती द्यावी लागते. त्यात संवेदकाद्वारे उपलब्ध झालेली ओलाव्याची माहितीही नियमित जमा होत असते.
ज्या क्षणी जमिनीमधील प्रत्यक्ष ओलावा ‘कमाल अनुज्ञेय घट’ मर्यादेपेक्षा कमी होतो, त्या क्षणी सिंचन प्रणाली सुरू करण्याची सूचना ही निर्णय समर्थन प्रणाली एकतर शेतकऱ्यास किंवा पंपावर बसवलेल्या नियंत्रकास देते. तसेच जमिनीमधील उपलब्ध पाणी वाफसा स्थितीपर्यंत नेण्यासाठी किती पाणी सिंचनाद्वारे देणे गरजेचे आहे, आणि त्यासाठी पंप किती वेळ चालू ठेवावा, याचीही माहिती शेतकऱ्यास किंवा पंप नियंत्रकास देते.
वापरकर्ता हस्तक्षेप साधन (User Interface) : शेत, त्यातील पीक, जमीन, सिंचन प्रणाली इ. सर्व आवश्यक माहिती संगणकीय प्रारूपास उपलब्ध करणे शेतकऱ्यास सुलभ व्हावे यासाठी यूजर इंटरफेस तयार करण्यात आलेला असतो. हे मोबाईल किंवा संगणकावर चालू शकते. संगणकीय प्रारूपाने निश्चित केलेले पाणी प्रमाण व वेळ ही काही कारणाने शेतकऱ्यास बदलायची असल्यास तेही त्याला बदलता येते.
नियंत्रक (Controller) : संगणकीय प्रारूपाने निश्चित केलेल्या कालावधीकरिता सिंचन संच चालविण्यासाठी व त्याप्रमाणे सिंचन पंप चालू किंवा बंद होण्यासाठी पंपास सूचना या नियंत्रकाद्वारे दिल्या जातात.
महात्मा फुले कृषी विद्यापीठामध्ये काटेकोर सिंचन व्यवस्थापनासाठी जमिनीमधील ओलाव्याच्या आधारित ‘इंटरनेट ऑफ थिंग्ज’ सक्षम प्रणाली विकसित करण्याचे काम सध्या चालू आहे. त्याविषयी अधिक माहिती पुढील भागात घेऊ.
(लेखक महात्मा फुले कृषी विद्यापीठ, राहुरी जि. नगर येथे संशोधन संचालक म्हणून कार्यरत आहेत.)
Read the Latest Agriculture News in Marathi & Watch Agriculture videos on Agrowon. Get the Latest Farming Updates on Market Intelligence, Market updates, Bazar Bhav, Animal Care, Weather Updates and Farmer Success Stories in Marathi.
ताज्या कृषी घडामोडींसाठी फेसबुक, ट्विटर, इन्स्टाग्राम , टेलिग्रामवर आणि व्हॉट्सॲप आम्हाला फॉलो करा. तसेच, ॲग्रोवनच्या यूट्यूब चॅनेलला आजच सबस्क्राइब करा.