लेखक: यामिन ली आणि हौचेंग लिऊ, इत्यादी, दक्षिण चीन कृषी विद्यापीठाच्या हॉर्टिकल्चर कॉलेजमधून

लेख स्रोत: हरितगृह बागायती

सुविधा बागायती सुविधांच्या प्रकारांमध्ये प्रामुख्याने प्लास्टिक ग्रीनहाऊस, सौर ग्रीनहाऊस, मल्टी-स्पॅन ग्रीनहाऊस आणि प्लांट फॅक्टरी यांचा समावेश आहे. सुविधा इमारती नैसर्गिक प्रकाश स्रोतांना काही प्रमाणात अवरोधित करतात, त्यामुळे घरातील प्रकाश पुरेसा नसतो, ज्यामुळे पिकांचे उत्पादन आणि गुणवत्ता कमी होते. म्हणूनच, सुविधेच्या उच्च-गुणवत्तेच्या आणि उच्च-उत्पन्न देणाऱ्या पिकांमध्ये पूरक प्रकाश एक अपरिहार्य भूमिका बजावतो, परंतु सुविधेतील ऊर्जेचा वापर आणि ऑपरेटिंग खर्च वाढण्यात देखील तो एक प्रमुख घटक बनला आहे.

बऱ्याच काळापासून, सुविधा बागायती क्षेत्रात वापरल्या जाणाऱ्या कृत्रिम प्रकाश स्रोतांमध्ये प्रामुख्याने उच्च दाब सोडियम दिवा, फ्लोरोसेंट दिवा, धातूचा हॅलोजन दिवा, इनॅन्डेसेंट दिवा इत्यादींचा समावेश आहे. प्रमुख तोटे म्हणजे उच्च उष्णता उत्पादन, उच्च ऊर्जा वापर आणि उच्च ऑपरेटिंग खर्च. नवीन पिढीच्या प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) च्या विकासामुळे सुविधा बागायती क्षेत्रात कमी ऊर्जा कृत्रिम प्रकाश स्रोत वापरणे शक्य होते. LED मध्ये उच्च फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण कार्यक्षमता, डीसी पॉवर, लहान आकारमान, दीर्घ आयुष्य, कमी ऊर्जा वापर, निश्चित तरंगलांबी, कमी थर्मल रेडिएशन आणि पर्यावरण संरक्षण हे फायदे आहेत. सध्या सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या उच्च-दाब सोडियम दिवा आणि फ्लोरोसेंट दिव्यांच्या तुलनेत, LED केवळ वनस्पतींच्या वाढीच्या गरजेनुसार प्रकाशाचे प्रमाण आणि गुणवत्ता (विविध बँड प्रकाशाचे प्रमाण) समायोजित करू शकत नाही आणि त्याच्या थंड प्रकाशामुळे जवळच्या अंतरावर वनस्पतींना विकिरणित करू शकते, अशा प्रकारे, लागवडीच्या थरांची संख्या आणि जागेचा वापर दर सुधारला जाऊ शकतो आणि पारंपारिक प्रकाश स्रोताने बदलता येणार नाही अशा ऊर्जा बचत, पर्यावरण संरक्षण आणि जागेच्या कार्यक्षम वापराची कार्ये साकार करता येतात.

या फायद्यांच्या आधारे, सुविधा बागायती प्रकाशयोजना, नियंत्रणीय वातावरणाचे मूलभूत संशोधन, वनस्पती ऊती संवर्धन, वनस्पती कारखाना रोपे आणि एरोस्पेस इकोसिस्टममध्ये एलईडीचा यशस्वीरित्या वापर केला गेला आहे. अलिकडच्या वर्षांत, एलईडी ग्रोथ लाइटिंगची कार्यक्षमता सुधारत आहे, किंमत कमी होत आहे आणि विशिष्ट तरंगलांबी असलेली सर्व प्रकारची उत्पादने हळूहळू विकसित केली जात आहेत, त्यामुळे कृषी आणि जीवशास्त्र क्षेत्रात त्याचा वापर व्यापक होईल.

हा लेख सुविधा बागायती क्षेत्रात LED च्या संशोधन स्थितीचा सारांश देतो, प्रकाश जीवशास्त्र फाउंडेशनमध्ये LED पूरक प्रकाशाचा वापर, वनस्पतींच्या प्रकाश निर्मितीवर LED ग्रोथ लाइट्स, पौष्टिक गुणवत्ता आणि वृद्धत्वाला विलंब होण्याचा परिणाम, प्रकाश सूत्राची रचना आणि वापर यावर लक्ष केंद्रित करतो आणि LED पूरक प्रकाश तंत्रज्ञानाच्या सध्याच्या समस्या आणि संभाव्यतेचे विश्लेषण आणि संभाव्यता यावर लक्ष केंद्रित करतो.

बागायती पिकांच्या वाढीवर एलईडी पूरक प्रकाशाचा परिणाम

वनस्पतींच्या वाढीवर आणि विकासावर प्रकाशाचे नियामक परिणाम म्हणजे बियाणे उगवण, खोड वाढवणे, पाने आणि मुळांचा विकास, फोटोट्रॉपिझम, क्लोरोफिल संश्लेषण आणि विघटन आणि फुलांचे प्रेरण. सुविधेतील प्रकाश वातावरणातील घटकांमध्ये प्रकाशाची तीव्रता, प्रकाश चक्र आणि वर्णक्रमीय वितरण यांचा समावेश आहे. हवामान परिस्थितीच्या मर्यादेशिवाय कृत्रिम प्रकाश पुरवणीद्वारे घटक समायोजित केले जाऊ शकतात.

सध्या, वनस्पतींमध्ये कमीत कमी तीन प्रकारचे फोटोरिसेप्टर्स आहेत: फायटोक्रोम (लाल प्रकाश आणि दूर लाल प्रकाश शोषून घेणारे), क्रिप्टोक्रोम (निळा प्रकाश आणि जवळचा अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश शोषून घेणारे) आणि यूव्ही-ए आणि यूव्ही-बी. पिकांचे विकिरण करण्यासाठी विशिष्ट तरंगलांबी प्रकाश स्रोताचा वापर वनस्पतींची प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमता सुधारू शकतो, प्रकाश मॉर्फोजेनेसिसला गती देऊ शकतो आणि वनस्पतींची वाढ आणि विकास वाढवू शकतो. वनस्पती प्रकाशसंश्लेषणात लाल नारिंगी प्रकाश (610 ~ 720 एनएम) आणि निळा जांभळा प्रकाश (400 ~ 510 एनएम) वापरला गेला. एलईडी तंत्रज्ञानाचा वापर करून, मोनोक्रोमॅटिक प्रकाश (जसे की 660 एनएम शिखर असलेला लाल प्रकाश, 450 एनएम शिखर असलेला निळा प्रकाश इ.) क्लोरोफिलच्या सर्वात मजबूत शोषण बँडच्या अनुषंगाने विकिरणित केला जाऊ शकतो आणि वर्णक्रमीय डोमेन रुंदी फक्त ± 20 एनएम आहे.

सध्या असे मानले जाते की लाल-नारिंगी प्रकाश वनस्पतींच्या विकासाला लक्षणीयरीत्या गती देईल, कोरड्या पदार्थांचे संचय, कंद, कंद, पानांचे कंद आणि इतर वनस्पती अवयवांची निर्मिती वाढवेल, वनस्पतींना लवकर फुलण्यास आणि फळे देण्यास मदत करेल आणि वनस्पतींच्या रंग वाढीमध्ये प्रमुख भूमिका बजावेल; निळा आणि जांभळा प्रकाश वनस्पतींच्या पानांचा फोटोट्रॉपिझम नियंत्रित करू शकतो, रंध्र उघडण्यास आणि क्लोरोप्लास्ट हालचालीला प्रोत्साहन देऊ शकतो, स्टेम वाढण्यास प्रतिबंध करू शकतो, वनस्पती लांब होण्यास प्रतिबंध करू शकतो, वनस्पतींना फुलण्यास विलंब करू शकतो आणि वनस्पती अवयवांच्या वाढीस प्रोत्साहन देऊ शकतो; लाल आणि निळ्या एलईडीचे संयोजन दोघांच्या एकाच रंगाच्या अपुर्‍या प्रकाशाची भरपाई करू शकते आणि एक वर्णक्रमीय शोषण शिखर तयार करू शकते जे मुळात पीक प्रकाशसंश्लेषण आणि आकारविज्ञानाशी सुसंगत आहे. प्रकाश ऊर्जेचा वापर दर 80% ते 90% पर्यंत पोहोचू शकतो आणि ऊर्जा बचत प्रभाव महत्त्वपूर्ण आहे.

सुविधा बागायतीमध्ये एलईडी पूरक दिव्यांनी सुसज्ज केल्याने उत्पादनात लक्षणीय वाढ होऊ शकते. अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की १२ तासांसाठी (८:००-२०:००) ३०० μmol/(m²·s) एलईडी स्ट्रिप्स आणि एलईडी ट्यूबच्या पूरक प्रकाशाखाली फळांची संख्या, एकूण उत्पादन आणि प्रत्येक चेरी टोमॅटोचे वजन लक्षणीयरीत्या वाढते. एलईडी स्ट्रिपचा पूरक प्रकाश अनुक्रमे ४२.६७%, ६६.८९% आणि १६.९७% ने वाढला आहे आणि एलईडी ट्यूबचा पूरक प्रकाश अनुक्रमे ४८.९१%, ९४.८६% आणि ३०.८६% ने वाढला आहे. संपूर्ण वाढीच्या कालावधीत एलईडी ग्रोथ लाइटिंग फिक्स्चरचा एलईडी पूरक प्रकाश [लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण ३:२ आहे आणि प्रकाशाची तीव्रता ३०० μmol/(m²·s) आहे] चिह्वा आणि वांग्याच्या प्रति युनिट क्षेत्रफळाच्या एका फळाची गुणवत्ता आणि उत्पन्न लक्षणीयरीत्या वाढवू शकतो. चिकुक्वानमध्ये ५.३% आणि १५.६% ने वाढ झाली आणि वांग्याचे उत्पादन ७.६% आणि ७.८% ने वाढले. एलईडी लाईटची गुणवत्ता आणि त्याची तीव्रता आणि संपूर्ण वाढीच्या कालावधीद्वारे, वनस्पतींच्या वाढीचे चक्र कमी केले जाऊ शकते, कृषी उत्पादनांचे व्यावसायिक उत्पन्न, पौष्टिक गुणवत्ता आणि आकारिकीय मूल्य सुधारले जाऊ शकते आणि सुविधा असलेल्या बागायती पिकांचे उच्च-कार्यक्षमता, ऊर्जा-बचत आणि बुद्धिमान उत्पादन साध्य करता येते.

भाजीपाला रोपांच्या लागवडीत एलईडी पूरक प्रकाशाचा वापर

एलईडी प्रकाश स्रोताद्वारे वनस्पतींचे आकारविज्ञान आणि वाढ आणि विकास नियंत्रित करणे हे हरितगृह लागवडीच्या क्षेत्रात एक महत्त्वाचे तंत्रज्ञान आहे. उच्च वनस्पती फायटोक्रोम, क्रिप्टोक्रोम आणि फोटोरिसेप्टर सारख्या फोटोरिसेप्टर प्रणालींद्वारे प्रकाश सिग्नल जाणू शकतात आणि प्राप्त करू शकतात आणि वनस्पतींच्या ऊती आणि अवयवांचे नियमन करण्यासाठी इंट्रासेल्युलर मेसेंजरद्वारे आकारविज्ञान बदल घडवून आणू शकतात. फोटोमॉर्फोजेनेसिस म्हणजे वनस्पती पेशींचे भेदभाव, संरचनात्मक आणि कार्यात्मक बदल तसेच ऊती आणि अवयवांची निर्मिती नियंत्रित करण्यासाठी प्रकाशावर अवलंबून असतात, ज्यामध्ये काही बियाण्यांच्या उगवणावर प्रभाव, शिखर वर्चस्व वाढवणे, पार्श्व कळीच्या वाढीस प्रतिबंध, स्टेम वाढ आणि उष्णकटिबंधीयता यांचा समावेश आहे.

भाजीपाला रोपांची लागवड ही सुविधा शेतीचा एक महत्त्वाचा भाग आहे. सततच्या पावसाळी हवामानामुळे सुविधांमध्ये पुरेसा प्रकाश पडतो आणि रोपे लांबण्याची शक्यता असते, ज्यामुळे भाज्यांची वाढ, फुलांच्या कळ्यांचे वेगळेपण आणि फळांच्या विकासावर परिणाम होतो आणि शेवटी त्यांच्या उत्पादनावर आणि गुणवत्तेवर परिणाम होतो. उत्पादनात, काही वनस्पती वाढ नियामकांचा वापर रोपांच्या वाढीचे नियमन करण्यासाठी केला जातो, जसे की गिबेरेलिन, ऑक्सिन, पॅक्लोबुट्राझोल आणि क्लोरमेक्वाट. तथापि, वनस्पती वाढ नियामकांचा अवास्तव वापर भाज्या आणि सुविधांच्या वातावरणाला सहजपणे प्रदूषित करू शकतो, ज्यामुळे मानवी आरोग्य प्रतिकूल होते.

एलईडी सप्लिमेंटरी लाईटमध्ये पूरक प्रकाशाचे अनेक अद्वितीय फायदे आहेत आणि रोपे वाढवण्यासाठी एलईडी सप्लिमेंटरी लाईट वापरणे हा एक व्यवहार्य मार्ग आहे. कमी प्रकाशाच्या [०~३५ μmol/(m²·s)] स्थितीत केलेल्या एलईडी सप्लिमेंटरी लाईट [२५±५ μmol/(m²·s)] प्रयोगात असे आढळून आले की हिरवा प्रकाश काकडीच्या रोपांच्या लांबी आणि वाढीस प्रोत्साहन देतो. लाल प्रकाश आणि निळा प्रकाश रोपांच्या वाढीस प्रतिबंध करतो. नैसर्गिक कमकुवत प्रकाशाच्या तुलनेत, लाल आणि निळ्या प्रकाशाने पूरक असलेल्या रोपांच्या मजबूत रोपांच्या निर्देशांकात अनुक्रमे १५१.२६% आणि २३७.९८% वाढ झाली. मोनोक्रोमॅटिक लाईटच्या गुणवत्तेच्या तुलनेत, कंपाऊंड लाईट सप्लिमेंटरी लाईटच्या उपचाराखाली लाल आणि निळे घटक असलेल्या मजबूत रोपांच्या निर्देशांकात ३०४.४६% वाढ झाली.

काकडीच्या रोपांना लाल दिवा लावल्याने खऱ्या पानांची संख्या, पानांचे क्षेत्रफळ, वनस्पतींची उंची, देठाचा व्यास, कोरडा आणि ताजा दर्जा, मजबूत रोप निर्देशांक, मुळांची चैतन्यशीलता, SOD क्रियाकलाप आणि काकडीच्या रोपांमध्ये विरघळणारे प्रथिने प्रमाण वाढू शकते. UV-B ला पूरक केल्याने काकडीच्या रोपांच्या पानांमध्ये क्लोरोफिल a, क्लोरोफिल b आणि कॅरोटीनॉइड्सचे प्रमाण वाढू शकते. नैसर्गिक प्रकाशाच्या तुलनेत, लाल आणि निळ्या LED लाईटला पूरक केल्याने पानांचे क्षेत्रफळ, कोरडे पदार्थ गुणवत्ता आणि टोमॅटोच्या रोपांचे मजबूत रोप निर्देशांक लक्षणीयरीत्या वाढू शकतात. LED लाल लाईट आणि हिरव्या प्रकाशाला पूरक केल्याने टोमॅटोच्या रोपांची उंची आणि देठाची जाडी लक्षणीयरीत्या वाढते. LED हिरव्या प्रकाशाच्या पूरक प्रकाशाच्या उपचारामुळे काकडी आणि टोमॅटोच्या रोपांचे बायोमास लक्षणीयरीत्या वाढू शकते आणि हिरव्या प्रकाशाच्या पूरक प्रकाशाच्या तीव्रतेत वाढ झाल्याने रोपांचे ताजे आणि कोरडे वजन वाढते, तर टोमॅटोच्या रोपांचे जाड देठ आणि मजबूत रोप निर्देशांक हे सर्व हिरव्या प्रकाशाच्या पूरक प्रकाशाचे अनुसरण करतात. ताकद वाढते. LED लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या संयोजनामुळे देठाची जाडी, पानांचे क्षेत्रफळ, संपूर्ण रोपाचे कोरडे वजन, मुळांपासून अंकुरांचे प्रमाण आणि वांग्याचे मजबूत रोप निर्देशांक वाढू शकतात. पांढऱ्या प्रकाशाच्या तुलनेत, एलईडी लाल प्रकाश कोबीच्या रोपांचे बायोमास वाढवू शकतो आणि कोबीच्या रोपांची लांबी वाढण्यास आणि पानांचा विस्तार करण्यास प्रोत्साहन देऊ शकतो. एलईडी निळा प्रकाश कोबीच्या रोपांची जाड वाढ, कोरडे पदार्थ जमा होण्यास आणि मजबूत रोप निर्देशांकाला प्रोत्साहन देतो आणि कोबीच्या रोपांना बौने बनवतो. वरील निकालांवरून असे दिसून येते की प्रकाश नियमन तंत्रज्ञानाने लागवड केलेल्या भाजीपाला रोपांचे फायदे अगदी स्पष्ट आहेत.

फळे आणि भाज्यांच्या पौष्टिक गुणवत्तेवर एलईडी पूरक प्रकाशाचा परिणाम

फळे आणि भाज्यांमध्ये असलेले प्रथिने, साखर, सेंद्रिय आम्ल आणि जीवनसत्व हे मानवी आरोग्यासाठी फायदेशीर असलेले पोषण घटक आहेत. प्रकाशाची गुणवत्ता वनस्पतींमध्ये व्हीसी संश्लेषण आणि विघटनशील एंजाइमच्या क्रियाकलापांचे नियमन करून व्हीसी सामग्रीवर परिणाम करू शकते आणि ते बागायती वनस्पतींमध्ये प्रथिने चयापचय आणि कार्बोहायड्रेट संचयनाचे नियमन करू शकते. लाल प्रकाश कार्बोहायड्रेट संचयनास प्रोत्साहन देतो, निळा प्रकाश प्रक्रिया प्रथिने निर्मितीसाठी फायदेशीर आहे, तर लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे संयोजन वनस्पतींच्या पौष्टिक गुणवत्तेत मोनोक्रोमॅटिक प्रकाशापेक्षा लक्षणीयरीत्या सुधारणा करू शकते.

लाल किंवा निळा एलईडी लाईट जोडल्याने कोशिंबिरीत नायट्रेटचे प्रमाण कमी होऊ शकते, निळा किंवा हिरवा एलईडी लाईट जोडल्याने कोशिंबिरीत विरघळणारी साखर जमा होण्यास मदत होते आणि इन्फ्रारेड एलईडी लाईट जोडल्याने कोशिंबिरीत व्हीसी जमा होण्यास मदत होते. निकालांवरून असे दिसून आले की निळ्या प्रकाशाचा पूरक टोमॅटोमधील व्हीसी सामग्री आणि विरघळणारी प्रथिने सामग्री सुधारू शकतो; लाल प्रकाश आणि लाल निळा एकत्रित प्रकाश टोमॅटो फळातील साखर आणि आम्ल सामग्री वाढवू शकतो आणि लाल निळ्या एकत्रित प्रकाशाखाली साखरेचे आम्ल प्रमाण सर्वाधिक होते; लाल निळा एकत्रित प्रकाश काकडीच्या फळातील व्हीसी सामग्री सुधारू शकतो.

फळे आणि भाज्यांमधील फिनॉल्स, फ्लेव्होनॉइड्स, अँथोसायनिन्स आणि इतर पदार्थांचा केवळ फळे आणि भाज्यांच्या रंग, चव आणि कमोडिटी व्हॅल्यूवरच महत्त्वाचा प्रभाव पडत नाही तर त्यामध्ये नैसर्गिक अँटिऑक्सिडंट क्रिया देखील असते आणि ते मानवी शरीरातील मुक्त रॅडिकल्स प्रभावीपणे रोखू शकतात किंवा काढून टाकू शकतात.

प्रकाशाला पूरक म्हणून LED निळ्या प्रकाशाचा वापर केल्याने वांग्याच्या सालीतील अँथोसायनिनचे प्रमाण ७३.६% ने लक्षणीयरीत्या वाढू शकते, तर LED लाल प्रकाश आणि लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे मिश्रण वापरल्याने फ्लेव्होनॉइड्स आणि एकूण फिनॉलचे प्रमाण वाढू शकते. निळा प्रकाश टोमॅटोच्या फळांमध्ये लाइकोपीन, फ्लेव्होनॉइड्स आणि अँथोसायनिनचे संचय वाढवू शकतो. लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे मिश्रण काही प्रमाणात अँथोसायनिनचे उत्पादन वाढवते, परंतु फ्लेव्होनॉइड्सचे संश्लेषण रोखते. पांढऱ्या प्रकाशाच्या उपचारांच्या तुलनेत, लाल प्रकाशाच्या उपचारांमुळे कोशिंबिरीच्या कोंबांमध्ये अँथोसायनिनचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढू शकते, परंतु निळ्या प्रकाशाच्या उपचारांमध्ये अँथोसायनिनचे प्रमाण सर्वात कमी असते. पांढरा प्रकाश, लाल-निळा एकत्रित प्रकाश आणि निळा प्रकाश उपचारांखाली हिरवी पाने, जांभळी पाने आणि लाल पानांच्या कोशिंबिरीचे एकूण फिनॉलचे प्रमाण जास्त होते, परंतु लाल प्रकाशाच्या उपचारांत ते सर्वात कमी होते. LED अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश किंवा नारंगी प्रकाश पूरक केल्याने कोशिंबिरीच्या पानांमध्ये फेनोलिक संयुगे वाढू शकतात, तर हिरव्या प्रकाशाचे पूरक केल्याने अँथोसायनिनचे प्रमाण वाढू शकते. म्हणूनच, सुविधा बागायती लागवडीमध्ये फळे आणि भाज्यांच्या पौष्टिक गुणवत्तेचे नियमन करण्यासाठी एलईडी ग्रो लाइटचा वापर हा एक प्रभावी मार्ग आहे.

वनस्पतींच्या वृद्धत्वविरोधी क्षमतेवर एलईडी पूरक प्रकाशाचा परिणाम

क्लोरोफिलचा ऱ्हास, प्रथिनांचे जलद नुकसान आणि वनस्पतींच्या वृद्धत्वादरम्यान आरएनए हायड्रॉलिसिस हे प्रामुख्याने पानांचे वृद्धत्व म्हणून प्रकट होतात. क्लोरोप्लास्ट बाह्य प्रकाश वातावरणातील बदलांना खूप संवेदनशील असतात, विशेषतः प्रकाशाच्या गुणवत्तेमुळे प्रभावित होतात. लाल प्रकाश, निळा प्रकाश आणि लाल-निळा एकत्रित प्रकाश क्लोरोप्लास्ट मॉर्फोजेनेसिससाठी अनुकूल असतो, निळा प्रकाश क्लोरोप्लास्टमध्ये स्टार्च धान्य जमा होण्यास अनुकूल असतो आणि लाल प्रकाश आणि दूर-लाल प्रकाशाचा क्लोरोप्लास्ट विकासावर नकारात्मक परिणाम होतो. निळा प्रकाश आणि लाल आणि निळा प्रकाश यांचे संयोजन काकडीच्या रोपांच्या पानांमध्ये क्लोरोफिलच्या संश्लेषणाला चालना देऊ शकते आणि लाल आणि निळा प्रकाशाचे संयोजन नंतरच्या टप्प्यात पानांच्या क्लोरोफिल सामग्रीचे क्षीणन देखील विलंबित करू शकते. लाल प्रकाशाचे प्रमाण कमी झाल्यामुळे आणि निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण वाढल्याने हा परिणाम अधिक स्पष्ट होतो. एलईडी लाल आणि निळ्या एकत्रित प्रकाश उपचारांखाली काकडीच्या रोपांच्या पानांमध्ये क्लोरोफिल सामग्री फ्लोरोसेंट प्रकाश नियंत्रण आणि मोनोक्रोमॅटिक लाल आणि निळ्या प्रकाश उपचारांपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त होती. एलईडी निळा प्रकाश वुटाकाई आणि हिरव्या लसूण रोपांच्या क्लोरोफिल ए/बी मूल्यात लक्षणीय वाढ करू शकतो.

वृद्धत्वादरम्यान, सायटोकिनिन्स (CTK), ऑक्सिन (IAA), अ‍ॅब्सिसिक अ‍ॅसिडच्या प्रमाणात बदल (ABA) आणि एन्झाइमच्या क्रियाकलापांमध्ये विविध बदल होतात. वनस्पतींच्या संप्रेरकांच्या प्रमाणात प्रकाश वातावरणाचा सहज परिणाम होतो. वेगवेगळ्या प्रकाश गुणांचा वनस्पतींच्या संप्रेरकांवर वेगवेगळा नियामक प्रभाव पडतो आणि प्रकाश सिग्नल ट्रान्सडक्शन मार्गाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात सायटोकिनिन्सचा समावेश असतो.

CTK पानांच्या पेशींच्या विस्तारास प्रोत्साहन देते, पानांच्या प्रकाशसंश्लेषणास चालना देते, तर रिबोन्यूक्लिझ, डीऑक्सिरायबोन्यूक्लिझ आणि प्रोटीजच्या क्रियाकलापांना प्रतिबंधित करते आणि न्यूक्लिक अॅसिड, प्रथिने आणि क्लोरोफिलचे क्षय होण्यास विलंब करते, त्यामुळे ते पानांच्या वृद्धत्वाला लक्षणीयरीत्या विलंब करू शकते. प्रकाश आणि CTK-मध्यस्थ विकास नियमन यांच्यात परस्परसंवाद असतो आणि प्रकाश अंतर्जात सायटोकिनिन पातळी वाढविण्यास उत्तेजन देऊ शकतो. जेव्हा वनस्पती ऊती वृद्धत्वाच्या स्थितीत असतात, तेव्हा त्यांच्या अंतर्जात सायटोकिनिनचे प्रमाण कमी होते.

IAA प्रामुख्याने जोमदार वाढीच्या भागांमध्ये केंद्रित असते आणि वृद्धत्वाच्या ऊती किंवा अवयवांमध्ये त्याचे प्रमाण खूपच कमी असते. व्हायोलेट प्रकाश इंडोल एसिटिक अॅसिड ऑक्सिडेसची क्रिया वाढवू शकतो आणि कमी IAA पातळी वनस्पतींची वाढ आणि वाढ रोखू शकते.

ABA प्रामुख्याने वृद्ध पानांच्या ऊतींमध्ये, परिपक्व फळांमध्ये, बियांमध्ये, देठांमध्ये, मुळे आणि इतर भागांमध्ये तयार होते. लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या संयोगाने काकडी आणि कोबीमध्ये ABA चे प्रमाण पांढरा प्रकाश आणि निळा प्रकाशापेक्षा कमी असते.

वनस्पतींमध्ये पेरोक्सिडेस (POD), सुपरऑक्साइड डिसम्युटेज (SOD), एस्कॉर्बेट पेरोक्सिडेस (APX), कॅटालेस (CAT) हे अधिक महत्त्वाचे आणि प्रकाशाशी संबंधित संरक्षणात्मक एंजाइम आहेत. जर वनस्पतींचे वय वाढले तर या एंजाइमच्या क्रियाकलाप झपाट्याने कमी होतील.

वेगवेगळ्या प्रकाशाच्या गुणांचा वनस्पतींच्या अँटिऑक्सिडंट एन्झाइम क्रियाकलापांवर लक्षणीय परिणाम होतो. ९ दिवसांच्या लाल प्रकाश उपचारानंतर, रेप रोपांची APX क्रिया लक्षणीयरीत्या वाढली आणि POD क्रियाकलाप कमी झाला. १५ दिवसांच्या लाल प्रकाश आणि निळ्या प्रकाशानंतर टोमॅटोची POD क्रिया पांढऱ्या प्रकाशापेक्षा अनुक्रमे २०.९% आणि ११.७% ने जास्त होती. २० दिवसांच्या हिरव्या प्रकाश उपचारानंतर, टोमॅटोची POD क्रिया सर्वात कमी होती, पांढऱ्या प्रकाशाच्या फक्त ५५.४%. ४ तासांच्या निळ्या प्रकाशाची पूर्तता केल्याने रोपांच्या टप्प्यावर काकडीच्या पानांमध्ये विरघळणारे प्रथिने प्रमाण, POD, SOD, APX आणि CAT एंजाइम क्रियाकलाप लक्षणीयरीत्या वाढू शकतात. याव्यतिरिक्त, प्रकाशाच्या वाढीसह SOD आणि APX च्या क्रियाकलाप हळूहळू कमी होतात. निळ्या प्रकाश आणि लाल प्रकाशाखाली SOD आणि APX ची क्रिया हळूहळू कमी होते परंतु पांढऱ्या प्रकाशापेक्षा नेहमीच जास्त असते. लाल प्रकाशाच्या किरणोत्सर्गामुळे टोमॅटोच्या पानांच्या पेरोक्सिडेस आणि IAA पेरोक्सिडेस आणि वांग्याच्या पानांच्या IAA पेरोक्सिडेस क्रियाकलापांमध्ये लक्षणीय घट झाली, परंतु वांग्याच्या पानांच्या पेरोक्सिडेस क्रियाकलापांमध्ये लक्षणीय वाढ झाली. म्हणून, वाजवी LED पूरक प्रकाश धोरणाचा अवलंब केल्याने सुविधा बागायती पिकांचे वृद्धत्व प्रभावीपणे विलंबित होऊ शकते आणि उत्पादन आणि गुणवत्ता सुधारू शकते.

एलईडी लाईट फॉर्म्युलाची रचना आणि वापर

वनस्पतींच्या वाढीवर आणि विकासावर प्रकाशाच्या गुणवत्तेचा आणि त्याच्या वेगवेगळ्या रचना गुणोत्तरांचा लक्षणीय परिणाम होतो. प्रकाश सूत्रात प्रामुख्याने प्रकाशाच्या गुणवत्तेचे प्रमाण, प्रकाशाची तीव्रता आणि प्रकाश वेळ असे अनेक घटक समाविष्ट असतात. वेगवेगळ्या वनस्पतींना प्रकाशासाठी वेगवेगळ्या आवश्यकता आणि वाढ आणि विकासाचे वेगवेगळे टप्पे असल्याने, लागवड केलेल्या पिकांसाठी प्रकाशाची गुणवत्ता, प्रकाशाची तीव्रता आणि प्रकाश पूरक वेळ यांचे सर्वोत्तम संयोजन आवश्यक असते.

 ◆प्रकाश स्पेक्ट्रम प्रमाण

पांढरा प्रकाश आणि एकल लाल आणि निळा प्रकाश यांच्या तुलनेत, एलईडी लाल आणि निळा प्रकाशाचे संयोजन काकडी आणि कोबीच्या रोपांच्या वाढीवर आणि विकासावर व्यापक फायदा देते.

जेव्हा लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण ८:२ असते, तेव्हा रोपाच्या देठाची जाडी, रोपाची उंची, रोपाचे कोरडे वजन, ताजे वजन, मजबूत रोपांचा निर्देशांक इत्यादींमध्ये लक्षणीय वाढ होते आणि ते क्लोरोप्लास्ट मॅट्रिक्स आणि बेसल लॅमेला तयार करण्यासाठी आणि आत्मसात करण्याच्या बाबतीत देखील फायदेशीर ठरते.

लाल बीन स्प्राउट्ससाठी लाल, हिरवा आणि निळा रंगाचे मिश्रण वापरणे त्यांच्या कोरड्या पदार्थांच्या संचयनासाठी फायदेशीर आहे आणि हिरवा प्रकाश लाल बीन स्प्राउट्सच्या कोरड्या पदार्थांच्या संचयनाला चालना देऊ शकतो. लाल, हिरवा आणि निळा प्रकाशाचे प्रमाण 6:2:1 असताना वाढ सर्वात स्पष्ट होते. लाल बीन स्प्राउट्सच्या रोपांच्या भाजीपाला हायपोकोटाइल एलोंगेशन इफेक्ट 8:1 च्या लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या गुणोत्तराखाली सर्वोत्तम होता आणि लाल बीन स्प्राउट्सच्या हायपोकोटाइल एलोंगेशन इफेक्ट 6:3 च्या लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या गुणोत्तराखाली स्पष्टपणे रोखला गेला होता, परंतु विद्रव्य प्रथिने सामग्री सर्वाधिक होती.

जेव्हा लूफा रोपांसाठी लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण ८:१ असते, तेव्हा लूफा रोपांचा मजबूत रोप निर्देशांक आणि विरघळणारे साखरेचे प्रमाण सर्वाधिक असते. जेव्हा लूफा रोपांचे लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण ६:३ असते तेव्हा, लूफा रोपांचे क्लोरोफिल ए, क्लोरोफिल ए/बी प्रमाण आणि विरघळणारे प्रथिने प्रमाण सर्वाधिक होते.

लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे ३:१ गुणोत्तर सेलरीमध्ये वापरताना, ते सेलरीच्या झाडाची उंची, देठांची लांबी, पानांची संख्या, कोरड्या पदार्थांची गुणवत्ता, व्हीसीचे प्रमाण, विरघळणारे प्रथिने आणि विरघळणारे साखरेचे प्रमाण प्रभावीपणे वाढवू शकते. टोमॅटोच्या लागवडीमध्ये, एलईडी निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण वाढवल्याने लाइकोपीन, मुक्त अमीनो आम्ल आणि फ्लेव्होनॉइड्स तयार होण्यास प्रोत्साहन मिळते आणि लाल प्रकाशाचे प्रमाण वाढवल्याने टायट्रेटेबल आम्ल तयार होण्यास प्रोत्साहन मिळते. जेव्हा लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण लेट्यूसच्या पानांशी ८:१ असते, तेव्हा ते कॅरोटीनॉइड्सच्या संचयनासाठी फायदेशीर ठरते आणि नायट्रेटचे प्रमाण प्रभावीपणे कमी करते आणि व्हीसीचे प्रमाण वाढवते.

 ◆प्रकाशाची तीव्रता

कमी प्रकाशात वाढणारी झाडे तीव्र प्रकाशापेक्षा प्रकाशसंश्लेषणासाठी अधिक संवेदनशील असतात. टोमॅटोच्या रोपांचा निव्वळ प्रकाशसंश्लेषण दर प्रकाशाची तीव्रता वाढल्याने [५०, १५०, २००, ३००, ४५०, ५५०μmol/(m²·s)] वाढते, ज्यामुळे प्रथम वाढ आणि नंतर कमी होण्याची प्रवृत्ती दिसून येते आणि ३००μmol/(m²·s) पर्यंत जास्तीत जास्त पोहोचते. १५०μmol/(m²·s) प्रकाश तीव्रतेच्या उपचाराखाली, वनस्पतीची उंची, पानांचे क्षेत्रफळ, पाण्याचे प्रमाण आणि कोशिंबिरीचे VC प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढले. २००μmol/(m²·s) प्रकाश तीव्रतेच्या उपचाराखाली, ताज्या वजनाचे, एकूण वजनाचे आणि मुक्त अमीनो आम्लाचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढले आणि ३००μmol/(m²·s) प्रकाश तीव्रतेच्या उपचाराखाली, कोशिंबिरीचे पानांचे क्षेत्रफळ, पाण्याचे प्रमाण, क्लोरोफिल a, क्लोरोफिल a+b आणि कॅरोटीनॉइड्स कमी झाले. अंधाराच्या तुलनेत, LED ग्रो लाइट इंटेन्सिटी [3, 9, 15 μmol/(m²·s)] वाढल्याने, काळ्या बीन स्प्राउट्समध्ये क्लोरोफिल a, क्लोरोफिल b आणि क्लोरोफिल a+b चे प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढले. VC चे प्रमाण 3μmol/(m²·s) वर सर्वाधिक आहे आणि विरघळणारे प्रथिने, विरघळणारे साखर आणि सुक्रोजचे प्रमाण 9μmol/(m²·s) वर सर्वाधिक आहे. त्याच तापमान परिस्थितीत, प्रकाशाची तीव्रता [(2~2.5)lx×103 lx, (4~4.5)lx×103 lx, (6~6.5)lx×103 lx] वाढल्याने, मिरचीच्या रोपांचा रोपे तयार करण्याचा वेळ कमी होतो, विरघळणारे साखरेचे प्रमाण वाढले, परंतु क्लोरोफिल a आणि कॅरोटीनॉइड्सचे प्रमाण हळूहळू कमी झाले.

 ◆प्रकाश वेळ

प्रकाशाचा वेळ योग्यरित्या वाढवल्याने अपुऱ्या प्रकाशाच्या तीव्रतेमुळे होणारा कमी प्रकाशाचा ताण काही प्रमाणात कमी होऊ शकतो, बागायती पिकांच्या प्रकाशसंश्लेषण उत्पादनांच्या संचयनास मदत होते आणि उत्पादन वाढवण्याचा आणि गुणवत्तेत सुधारणा करण्याचा परिणाम साध्य होतो. प्रकाशाचा वेळ वाढल्याने (०, ४, ८, १२, १६, २० तास/दिवस) अंकुरांच्या व्हीसी सामग्रीमध्ये हळूहळू वाढ होत असल्याचे दिसून आले, तर मुक्त अमीनो आम्ल सामग्री, एसओडी आणि सीएटी क्रियाकलापांमध्ये घट होत असल्याचे दिसून आले. प्रकाशाचा वेळ वाढल्याने (१२, १५, १८ तास) चिनी कोबीच्या वनस्पतींचे ताजे वजन लक्षणीयरीत्या वाढले. चिनी कोबीच्या पानांमध्ये आणि देठांमध्ये अनुक्रमे १५ आणि १२ तासांमध्ये व्हीसीची सामग्री सर्वाधिक होती. चिनी कोबीच्या पानांमध्ये विरघळणारे प्रथिनांचे प्रमाण हळूहळू कमी झाले, परंतु देठ १५ तासांनंतर सर्वाधिक होते. चिनी कोबीच्या पानांमध्ये विरघळणारे साखरेचे प्रमाण हळूहळू वाढले, तर देठ १२ तासांमध्ये सर्वाधिक होते. जेव्हा लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण १२ तासांच्या प्रकाश वेळेच्या तुलनेत १:२ असते, तेव्हा २० तासांच्या प्रकाश उपचारामुळे हिरव्या पानांच्या कोशिंबिरीत एकूण फिनॉल आणि फ्लेव्होनॉइड्सचे सापेक्ष प्रमाण कमी होते, परंतु जेव्हा लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण २:१ असते, तेव्हा २० तासांच्या प्रकाश उपचारामुळे हिरव्या पानांच्या कोशिंबिरीत एकूण फिनॉल आणि फ्लेव्होनॉइड्सचे सापेक्ष प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढले.

वरीलवरून, असे दिसून येते की वेगवेगळ्या प्रकाश सूत्रांचे वेगवेगळ्या पिकांच्या प्रकाशसंश्लेषण, फोटोमॉर्फोजेनेसिस आणि कार्बन आणि नायट्रोजन चयापचयावर वेगवेगळे परिणाम होतात. सर्वोत्तम प्रकाश सूत्र कसे मिळवायचे, प्रकाश स्रोत कॉन्फिगरेशन आणि बुद्धिमान नियंत्रण धोरणे कशी तयार करायची यासाठी वनस्पती प्रजातींना प्रारंभ बिंदू म्हणून आवश्यक आहे आणि, ऊर्जा-बचत परिस्थितीत प्रकाश वातावरण आणि उच्च-गुणवत्तेच्या आणि उच्च-उत्पन्न देणाऱ्या बागायती पिकांच्या बुद्धिमान नियंत्रणाचे ध्येय साध्य करण्यासाठी बागायती पिकांच्या वस्तूंच्या गरजा, उत्पादन उद्दिष्टे, उत्पादन घटक इत्यादींनुसार योग्य समायोजन केले पाहिजेत.

विद्यमान समस्या आणि संभावना

एलईडी ग्रो लाइटचा महत्त्वाचा फायदा असा आहे की तो वेगवेगळ्या वनस्पतींच्या प्रकाशसंश्लेषण वैशिष्ट्यांच्या मागणी स्पेक्ट्रम, आकारविज्ञान, गुणवत्ता आणि उत्पन्नानुसार बुद्धिमान संयोजन समायोजन करू शकतो. वेगवेगळ्या प्रकारची पिके आणि एकाच पिकाच्या वेगवेगळ्या वाढीच्या कालावधीसाठी प्रकाश गुणवत्ता, प्रकाश तीव्रता आणि प्रकाश कालावधीसाठी वेगवेगळ्या आवश्यकता असतात. यासाठी प्रकाश सूत्र संशोधनाचा पुढील विकास आणि सुधारणा आवश्यक आहे जेणेकरून एक मोठा प्रकाश सूत्र डेटाबेस तयार होईल. व्यावसायिक दिव्यांच्या संशोधन आणि विकासासह, कृषी अनुप्रयोगांमध्ये एलईडी पूरक दिव्यांचे जास्तीत जास्त मूल्य साध्य करता येते, जेणेकरून ऊर्जा चांगली बचत होईल, उत्पादन कार्यक्षमता सुधारेल आणि आर्थिक फायदे मिळतील. सुविधा बागायतीमध्ये एलईडी ग्रो लाइटचा वापर जोमदार चैतन्य दर्शवितो, परंतु एलईडी लाइटिंग उपकरणे किंवा उपकरणांची किंमत तुलनेने जास्त आहे आणि एक-वेळची गुंतवणूक मोठी आहे. वेगवेगळ्या पर्यावरणीय परिस्थितीत विविध पिकांच्या पूरक प्रकाश आवश्यकता स्पष्ट नाहीत, पूरक प्रकाश स्पेक्ट्रम, ग्रो लाइटची अवास्तव तीव्रता आणि वेळ अपरिहार्यपणे ग्रो लाइटिंग उद्योगाच्या वापरात विविध समस्या निर्माण करेल.

तथापि, तंत्रज्ञानाच्या प्रगती आणि सुधारणा आणि एलईडी ग्रो लाइटच्या उत्पादन खर्चात घट झाल्यामुळे, सुविधा बागायतीमध्ये एलईडी पूरक प्रकाशयोजना अधिक प्रमाणात वापरली जाईल. त्याच वेळी, एलईडी पूरक प्रकाश तंत्रज्ञान प्रणालीचा विकास आणि प्रगती आणि नवीन ऊर्जेचे संयोजन विशेष वातावरणात बागायती पिकांची लोकांची मागणी पूर्ण करण्यासाठी सुविधा शेती, कौटुंबिक शेती, शहरी शेती आणि अंतराळ शेतीचा जलद विकास करण्यास सक्षम करेल.