જમીનની માટીના તત્વો અને સજીવનો પુરો અહેવાલ આપતું સાધન શોધતાં ગુજરાતના વિજ્ઞાની ડો. મધુકાંત પટેલ

Gujarat scientist Dr. Madhukant Patel in search of a device that gives a complete report on the elements and organisms present in the soil

અમદાવાદ, 7 એપ્રિલ 2025
જમીનની માટીના તત્વો અને સજીવનો પુરો અહેવાલ આપતું સાધન ગુજરાતના વિજ્ઞાની ડો. મધુકાંત પટેલે શોધી કાઢ્યું છે. 10 સેકન્ડમાં સોઇલ ટેસ્ટિંગ, ISROના નિવૃત્ત વૈજ્ઞાનિક ડૉ. મધુકાંત પટેલે AI આધારિત સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી ડિવાઇસનું સંશોધન કર્યું છે. માટીમાં રહેલા જૈવિક દ્રવ્યો, હ્યુમસ, કાર્બનિક તત્ત્વોને ડિવાઈસ માપી શકે છે. જે પ્રાકૃતિક કૃષિ માટે ખૂબ જ ઉપયોગી છે. પરંપરાગત સોઈલ ટેસ્ટિંગમાં આ તત્ત્વો, સજીવો, જીવાણુઓની હાજરી પારખી શકાતી નથી.

ડૉ. મધુકાંત પટેલે સોઈલ ટેસ્ટિંગની પદ્ધતિમાં ક્રાંતિકારી પરિવર્તન લાવી શકાય તેવું ઉપકરણ વિકસાવ્યું છે. માટી પર પારજાંબલી (અલ્ટ્રાવાયોલેટ), દ્રશ્યમાન (વિઝિબલ લાઇટ)અને પારરક્ત (ઇન્ફ્રારેડ) એમ ત્રણ પ્રકારના પ્રકાશ ફેંકીને માટીમાં રહેલા પોષકતત્ત્વોની પ્રમાણ જાણી લે છે.

નેનો ટેકનોલોજીની મદદથી ધાતુના સળિયા વિકસાવ્યા છે. જે માટીના સંપર્કમાં આવી તેના અન્ય ગુણધર્મ માપી શકે છે. જમીનમાં રહેલાં 16 તત્વો પૈકી ક્ષાર, સલ્ફર, કેલ્શિયમ, મેગ્નેશ્યિમ, ફેરસ, મેંગેનીઝ, કોપર, ઝીંક અને એસિડીક તથા બેઈઝીક તત્વો હોય છે.

ડિવાઇસને રાજ્ય સરકારના ખેતી નિયામકની કચેરી દ્વારા ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટ કેલિબરેશનની મંજૂરી આપવામાં આવી છે. ડૉ. પટેલનું કહેવું છે કે, ‘આ ડિવાઇસને જમીનમાં ભોંકતા માત્ર 10-15 સેકન્ડમાં જ માટીનું ટેસ્ટિંગ કરી રિપોર્ટ આપે છે. આથી સ્થળ ઉપર જ ખેતરની માટીનું વારંવાર અને ઝડપી ટેસ્ટિંગ કરી શકાય છે.’

સામાન્ય ખેડૂત પણ પોતાના ખેતરમાં જમીન ચકાસણી આસાનીથી થઈ શકે છે. ખેતી ક્ષેત્રમાં ખેડૂતોના સમય અને સંસાધનોની બચત થાય છે.

યોગ્ય જમીન છે કે કેમ તે બતાવે છે. જમીનની ગુણવત્તા, પોષક તત્ત્વોની હાજરી સહિતની ચકાસણી માટે સોઈલ હેલ્થ ટેસ્ટિંગ કરવામાં આવે છે.

રાજ્યમાં ઇન્ડિયન કાઉન્સિલ એગ્રીકલ્ચરલ રિસર્ચ (ICAR)ની માર્ગદર્શિકા મુજબ સરકારી 20 જેટલી અને સહકારી 2 સોઈલ ટેસ્ટિંગ લેબ આવેલી છે. લેબમાં નાઈટ્રોજન (N), ફોસ્ફરસ (P), પોટેશિયમ (K) પોષક જેવાં તત્ત્વો તેમજ PH વેલ્યુ, ઇલેક્ટ્રીકલ કંડક્ટિવિટી(EC) માટીના ગુણધર્મોની ચકાસણી થાય છે. જેમાં અંદાજે 10-12 દિવસ જેટલો સમય લાગતો હોય છે.

નવી ટેકનોલોજી ખેડૂતના હાથમાં
ડૉ. પટેલે તૈયાર કરેલું આ ડિવાઈસ કોઈ પણ સામાન્ય ખેડૂત સરળતાથી ઉપયોગમાં લઈ શકે છે. ટેકનીક એટલી સહેલી છે કે તેનો ઉપયોગ ટોર્ચ લાઇટની જેમ કરી શકાય છે. હવે ખેતી માટે જમીન લેબમાં મોકલવાની જરૂર નહીં રહે. ફક્ત 10-15 સેકન્ડમાં આ ઉપકરણ જમીનમાં રહેલા પોષક તત્ત્વો, કાર્બનિક તત્ત્વો અને જીવનસાજા જેવી અગત્યની બાબતોનું વિશ્લેષણ કરી શકે છે.

કેમ કારગર છે આ ડિવાઈસ?
આ ડિવાઈસ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીની આધુનિક પદ્ધતિ પર આધારિત છે. જયાં પારજાંબલી, દૃશ્યમાન અને પારરક્ત પ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને જમીનના તત્વો ઓળખવામાં આવે છે. સાથે જ એઝિટોબેક્ટર, નાઇટ્રોબેક્ટર, રાઈઝોબિયમ જેવા લાભદાયી જીવાણુઓની હાજરી પણ જાણી શકાય છે – જે ખાસ કરીને નેચરલ ફાર્મિંગ માટે અત્યંત ઉપયોગી છે.

યુઝર-ફ્રેન્ડલી અને ટકાઉ
ડૉ. પટેલના જણાવ્યા મુજબ, આ ડિવાઈસ 1 લાખ સેમ્પલ સુધી ટેસ્ટ કરી શકે છે. ત્યારબાદ માત્ર પ્રોબ અને સેન્સર બદલવા પડે છે. સામાન્ય સરકારી લેબમાં એક સેમ્પલનું પરિણામ આવતા જ્યાં 10 દિવસ જેટલો સમય લાગી શકે છે, ત્યાં આ ઉપકરણ ખેતીના સ્થળે તરત જ પરિણામ આપે છે.

AIથી ભરીશકાય તેવું ભવિષ્ય
આ ડિવાઈસનું કેલિબ્રેશન કરવા માટે તેને રાજ્યની વિવિધ સોઈલ ટેસ્ટિંગ લેબમાંથી પ્રમાણિત સેમ્પલ આવ્યા છે. તેમાથી મેળવાયેલા ડેટાને ડિવાઈસમાં ફીડ કરીને મશીન લર્નિંગ અને AI માધ્યમથી વધુ સાચા પરિણામો મળે તેવી કામગીરી ચાલી રહી છે. ટૂંક સમયમાં આ ડિવાઈસ 95%થી વધુ એક્યુરેટ પરિણામ આપતું બનશે.

ISROના નિવૃત્ત વૈજ્ઞાનિક ડૉ. મધુકાંત પટેલે ખેતીને લગતાં અનેક સંશોધનો કર્યા છે.

શું છે સ્પેક્ટ્રમ
સફેદ રંગના પ્રકાશ રૂપે અનુભવાતું પ્રકાશનું કિરણ વાસ્તવમાં તો જુદા જુદા સાત રંગોની અનુભૂતિ કરાવતા ઘટકોનું મિશ્રણ છે; એ હકીકત તો સૂર્યના કિરણને પ્રિઝમ(prism)માંથી પસાર કરતાં તે તેના ઘટકોમાં વિભાજિત થાય છે, એ પ્રયોગ દ્વારા ન્યૂટને છેક 1666માં પુરવાર કર્યું હતું. ‘સ્પેક્ટ્રમ’ શબ્દ, શ્વેત કિરણને આમ વિભાજિત કરતાં જે રંગીન પટ્ટો સર્જાય છે તે સંદર્ભમાં ઉદભવ્યો. ગુજરાતીમાં spectrum માટે ‘વર્ણપટ’ શબ્દ વપરાય છે. આ ‘સ્પેક્ટ્રમ’ને જોવા માટે પ્રિઝમ કે અન્ય કોઈ વધુ જટિલ ઉપકરણ વપરાય છે. તેવા ઉપકરણને ‘સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ’ (spectroscope) કહેવાય.

પ્રકાશ કોઈ પ્રકારના તરંગો-સ્વરૂપે પ્રસરે છે.

વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોનો સ્પેક્ટ્રમ ઘણો વિસ્તૃત વ્યાપ ધરાવે છે અને પ્રકાશ તરીકે અનુભવાતા તરંગોનો વિસ્તાર આ વિસ્તૃત વ્યાપના સ્પેક્ટ્રમનો એક અત્યંત નાનો વિભાગ છે.

ઉત્તેજિત ઉત્સર્જક ફરી પાછો આપમેળે સ્તરો વચ્ચેની ઊર્જાના તફાવતને અનુરૂપ તરંગલંબાઈ પર ઊર્જાકણનું ઉત્સર્જન કરીને બિનઉત્તેજિત અવસ્થામાં આવે છે.

સ્પેક્ટ્રૉસ્કોપીની શરૂઆત શ્વેત પ્રકાશને પ્રિઝમ દ્વારા તેના વિવિધ ઘટકોમાં વિભાજન કરતાં જે જાંબલી રંગથી રાતા રંગ સુધી વિસ્તરેલ પટ્ટો–સ્પેક્ટ્રમ–સર્જાય છે તેના અભ્યાસ સાથે થઈ ગણાય. તરંગોની (તરંગ)લંબાઈ માપવાની પદ્ધતિ પણ વિકાસ પામી. આ માટે જે સાધન વિકસાવાયાં તે સ્પેક્ટ્રોસ્કોપ તરીકે ઓળખાયાં.

સરકારી લેબ નિષ્ફળ
કેમીસ્ટ્રી, બાયોલોજી, ઝુલોજી વિજ્ઞાનનાં વિદ્યાર્થીઓ માટે જમીન ચકાસણીની પ્રાયોગિક કામ માટે દરેક સરકારી અને ગ્રાન્ટેડ કોલેજોમાં સરકારે સોઈલ ટેસ્ટીંગ લેબોરેટરી શરૂ કરવા સાધનો આપ્યા હતા. સોઈલ ટેસ્ટીંગની કામગીરી માટે વિદ્યાર્થીઓને મહેનતાણું મળતું હતું. પરંતુ ખેતીવાડી ખાતા તરફથી છેલ્લા સાત વર્ષથી આ પ્રકારનું કામ મળતું બંધ થઈ જતાં સોઈલ ટેસ્ટીંગ લેબોરેટરીને જાણે તાળા લાગી ગયા હતા.

સાયન્સ કોલેજોમાં જમીનના આ પૃથ્થકરણ માટે જે સેમ્પલો આવતા હતા તેના થકી જમીનમાં જે ખનિજતત્ત્વો રહેલાં છે તેની જાણકારી મળતી હતી. જમીન સુધારણા માટે કયા પ્રકારનાં ખાતરની જરૂરિયાત છે અથવા ફળદ્રૂપ જમીનમાં કયા તત્વો લુપ્ત થઈ રહ્યા છે તેના વિશે તલસ્પર્શી અભ્યાસ થતો હતો. પરંતુ 2017થી જમીન ચકાસણીની પ્રયોગશાળાઓ ક્રમશઃ બંધ થઈ છે.

વિદ્યાર્થીઓ જમીન ચકાસણીનાં પૃથ્થકરણ બાદ હેલ્થકાર્ડ તૈયાર કરી આપતા હતા. વિદ્યાર્થીઓએ તૈયાર કરેલી જમીન પરીક્ષણની કામગીરીના આધારે ખેતીવાડી વિભાગ દ્વારા પ્રત્યેક જિલ્લાની કૃષિલક્ષી જમીનનો સર્વાંગીણ રીપોર્ટ તૈયાર થતો હતો.
કિંમતી સાધનો બિનઉપયોગી બની ગયા છે.
સોઈલના 45,000 પરીક્ષણ સાથે રાજકોટની કોલેજ પ્રથમ હતી. કોટક સાયન્સ કોલેજ સોઈલ ટેસ્ટીંગ લેબોરેટરી શરૂ કરનાર રાજયમાં પ્રથમ કોલેજ હતી. આજે કોટક સાયન્સ કોલેજ સંકુલમાં આવેલી જમીન ચકાસણીની પ્રયોગશાળા જર્જરિત હાલતમાં બંધ પડી છે.