Geospatial Technology for Estimation of Wheat Crop Water Need on District Level
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि उपग्रह-व्युत्पन्न NDVI को FAO पेनमैन-मोंटीथ पद्धति के साथ एकीकृत करना जिला-स्तरीय गेहूं की फसल की जल आवश्यकताओं और सिंचाई आवश्यकताओं के अनुमान के लिए एक लागत प्रभावी, सटीक दृष्टिकोण प्रदान करता है।
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पानी कृषि की जीवनधारा है, फिर भी यह एक ऐसा संसाधन है जो तेजी से दुर्लभ और प्रबंधित करने में कठिन होता जा रहा है। गेहूं के विशाल खेतों में, किसान एक निरंतर चुनौती का सामना करते हैं: यह जानना कि किसी दिए गए क्षण में फसल को वास्तव में कितने पानी की आवश्यकता है। बहुत कम पानी, और अनाज नहीं भर पाता; बहुत अधिक पानी, और पानी बर्बाद हो जाता है, जिससे मिट्टी को नुकसान पहुँच सकता है और स्थानीय आपूर्ति घट सकती है। दशकों तक, इस आवश्यकता का पता लगाने का मानक तरीका सामान्य नियमों पर भरोसा करना या माप लेने के लिए लोगों को खेतों में भेजना रहा है। ये तरीके काम तो करते हैं, लेकिन वे अक्सर धीमे, महंगे और हजारों एकड़ में एक साथ होने वाले सूक्ष्म परिवर्तनों को पकड़ने में असमर्थ होते हैं। वे पूरे क्षेत्र को इस तरह देखते हैं जैसे हर खेत एक समान हो, इस वास्तविकता को नजरअंदाज करते हुए कि गेहूं का एक हिस्सा प्यासा हो सकता है जबकि पास का ही दूसरा हिस्सा ठीक हो सकता है।
इसे हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने आकाश की ओर रुख किया है। पृथ्वी की कक्षा में घूमते उपग्रहों का उपयोग करके, वैज्ञानिक अब ऊपर से फसलों को बढ़ते हुए देख सकते हैं, ऐसी छवियां कैप्चर कर सकते हैं जो मानव आंखों के मुकाबले वनस्पति के स्वास्थ्य और घनत्व को प्रकट करती हैं। यह दृष्टिकोण अंतरिक्ष-आधारित अवलोकन की शक्ति को स्थापित मौसम गणनाओं के साथ जोड़कर जल की मांग का एक गतिशील चित्र बनाता है। लक्ष्य सरल लेकिन गहरा है: औसत के आधार पर अनुमान लगाने के बजाय सटीक रूप से यह जानना कि खेतों में वास्तव में क्या हो रहा है, जिससे सिंचाई सटीक, सामयिक और कुशल हो सके। यह बदलाव किसानों को कम पानी के साथ अधिक भोजन उगाने में मदद करने का वादा करता है, जो एक ऐसी दुनिया के लिए आवश्यक है जहाँ संसाधन सीमित होते जा रहे हैं।
महाराष्ट्र के अकोला जिले में, शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस अवधारणा को बड़े पैमाने पर परखा। उन्होंने गेहूं पर ध्यान केंद्रित किया, जो इस क्षेत्र के लिए एक महत्वपूर्ण फसल है, और यह निर्धारित करने का प्रयास किया कि पूरे बढ़ते मौसम के दौरान इसे कितने पानी की आवश्यकता थी। स्थिर चार्ट या छिटपुट क्षेत्रीय दौरों पर निर्भर रहने के बजाय, उन्होंने एक ऐसी प्रणाली बनाई जो अंतरिक्ष से देखी गई फसलों की दृश्य उपस्थिति को सीधे उनकी पानी की आवश्यकताओं से जोड़ती है। टीम ने सेंटिनल-2 (Sentinel-2) उपग्रह से प्राप्त छवियों का उपयोग किया, जो पृथ्वी की सतह के विस्तृत दृश्य कैप्चर करता है। उन्होंने 2023 के अंत से 2024 की शुरुआत तक कई महीनों में इन छवियों को एकत्र किया, और गेहूं के एक नन्हे अंकुर से लेकर एक पूर्ण, सुनहरी बाली बनने तक की यात्रा को ट्रैक किया।
उनके कार्य का मुख्य हिस्सा इन उपग्रह छवियों से प्राप्त एक विशिष्ट माप था जिसे 'नॉर्मलाइज्ड डिफरेंस वेजिटेशन इंडेक्स' (Normalized Difference Vegetation Index) कहा जाता है। सरल शब्दों में, यह एक संख्या है जो आपको बताती है कि किसी विशिष्ट स्थान पर कितनी हरी, स्वस्थ वनस्पति मौजूद है। उच्च संख्या घनी, जोरदार वृद्धि को दर्शाती है, जबकि कम संख्या विरल या संघर्ष करती वनस्पतियों को दर्शाती है। शोधकर्ता जानते थे कि जैसे-जैसे गेहूं का पौधा बढ़ता है, उसकी पानी की आवश्यकता बदल जाती है। एक छोटे पौधे को उस पौधे की तुलना में कम पानी चाहिए जो फूल रहा है और अपने दाने भर रहा है। इस संबंध को समझने के लिए, उन्होंने उपग्रह की "हरियाली" के नंबरों की वास्तविक पानी की जरूरतों के साथ तुलना की, जिसकी गणना तापमान, आर्द्रता और हवा जैसे स्थानीय मौसम के कारकों को ध्यान में रखते हुए एक मानक पद्धति का उपयोग करके की गई थी।
उन्होंने जो खोजा वह एक स्पष्ट और विश्वसनीय संबंध था। शोधकर्ताओं ने पाया कि अंतरिक्ष से दिखने वाली हरियाली फसल के 'वॉटर कोएफिशिएंट' (water coefficient) की भविष्यवाणी कर सकती है—एक ऐसा कारक जो एक संदर्भ पौधे की सामान्य पानी की जरूरतों को गेहूं की विशिष्ट जरूरतों के अनुसार समायोजित करता है। उन्होंने दोनों के बीच एक सीधा गणितीय लिंक स्थापित किया, यह दिखाते हुए कि जैसे-जैसे उपग्रह अधिक हरी वनस्पति का पता लगाता है, फसल की पानी की मांग एक अनुमानित तरीके से बढ़ती है। यह संबंध अनुमान के उपकरण के रूप में उपयोग किए जाने के लिए पर्याप्त मजबूत था। इसका अर्थ था कि केवल उपग्रह छवि को देखकर, वे यह निर्धारित कर सकते थे कि उस सटीक क्षण में गेहूं वास्तव में कितना पानी उपयोग कर रहा होगा, बिना किसी टीम को मापने के लिए खेत में भेजने के।
इस नई पद्धति का उपयोग करते हुए, टीम ने पूरे अकोला जिले की कुल जल मांग की गणना की। उन्होंने पाया कि बढ़ते मौसम के दौरान, गेहूं की फसल ने कुल 382.98 मिलीमीटर पानी का उपभोग किया। जब उन्होंने इस आंकड़े को जिले में उगाई गई गेहूं की कुल भूमि के क्षेत्रफल पर लागू किया, तो परिणाम के रूप में पानी का एक विशाल आयतन प्राप्त हुआ: 98.78 मिलियन क्यूबिक मीटर। डेटा ने इस मांग में एक विशिष्ट पैटर्न भी प्रकट किया। पानी की आवश्यकता स्थिर नहीं थी; यह बढ़ते मौसम के मध्य में चरम पर थी जब पौधे सबसे अधिक सक्रिय थे और अपने दाने भर रहे थे। यह चरम अवधि सिंचाई के लिए सबसे महत्वपूर्ण समय का प्रतिनिधित्व करती है, और यह जानना कि यह बिल्कुल कब होता है, जल प्रबंधकों को संसाधनों को तब प्राथमिकता देने की अनुमति देता है जब उनकी सबसे अधिक आवश्यकता होती है।
यह अध्ययन पुष्टि करता है कि उपग्रह तकनीक जिला स्तर पर जल प्रबंधन के लिए एक व्यावहारिक और लागत प्रभावी तरीका प्रदान करती है। सामान्य अनुमानों के स्थान पर वास्तविक समय में फसलों की वास्तविक स्थिति को दर्शाने वाले डेटा का उपयोग करके, किसान और योजनाकार बेहतर निर्णय ले सकते हैं। इस दृष्टिकोण के लिए जमीन पर महंगे उपकरणों या हर खेत की निगरानी के लिए निरंतर मानवीय श्रम की आवश्यकता नहीं है। इसके बजाय, यह उपग्रहों के निरंतर, वाइड-एंगल दृश्य का उपयोग करके पानी की जरूरतों की एक स्पष्ट, कार्रवाई योग्य तस्वीर प्रदान करता है। यह विधि इस विचार का समर्थन करती है कि बड़े, अर्ध-शुष्क क्षेत्रों में भी सटीक सिंचाई संभव है, जो उन महत्वपूर्ण जल संसाधनों को संरक्षित करते हुए खाद्य उत्पादन को सुरक्षित करने में मदद करती है जो इसे बनाए रखते हैं।
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