सारांश: भाजीपाला रोपे ही भाजीपाला उत्पादनातील पहिली पायरी आहे आणि लागवडीनंतर भाजीपाला उत्पादन आणि गुणवत्तेसाठी रोपांची गुणवत्ता खूप महत्वाची आहे. भाजीपाला उद्योगात श्रमविभागणीच्या सतत सुधारणेसह, भाजीपाला रोपे हळूहळू एक स्वतंत्र औद्योगिक साखळी तयार केली आहेत आणि भाजीपाला उत्पादनासाठी सेवा देत आहेत. खराब हवामानामुळे प्रभावित होऊन, पारंपारिक रोपे पद्धतींना अपरिहार्यपणे रोपांची मंद वाढ, पाने वाढणे आणि कीटक आणि रोग यासारख्या अनेक आव्हानांना तोंड द्यावे लागते. पाने वाढवणाऱ्या रोपांना तोंड देण्यासाठी, अनेक व्यावसायिक लागवड करणारे वाढ नियामक वापरतात. तथापि, वाढ नियामकांच्या वापरामुळे रोपांची कडकपणा, अन्न सुरक्षा आणि पर्यावरणीय दूषिततेचे धोके आहेत. रासायनिक नियंत्रण पद्धतींव्यतिरिक्त, जरी यांत्रिक उत्तेजन, तापमान आणि पाणी नियंत्रण देखील रोपांची पाने वाढ रोखण्यात भूमिका बजावू शकतात, तरी ते थोडे कमी सोयीस्कर आणि प्रभावी आहेत. जागतिक नवीन कोविड-१९ महामारीच्या प्रभावाखाली, कामगारांच्या कमतरतेमुळे आणि रोपे उद्योगात वाढत्या कामगार खर्चामुळे उत्पादन व्यवस्थापन अडचणींच्या समस्या अधिक प्रमुख झाल्या आहेत.

प्रकाश तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, भाजीपाला रोपे वाढवण्यासाठी कृत्रिम प्रकाशाचा वापर केल्याने रोपांची कार्यक्षमता वाढणे, कमी कीटक आणि रोग आणि सोपे मानकीकरण हे फायदे आहेत. पारंपारिक प्रकाश स्रोतांच्या तुलनेत, एलईडी प्रकाश स्रोतांच्या नवीन पिढीमध्ये ऊर्जा बचत, उच्च कार्यक्षमता, दीर्घ आयुष्य, पर्यावरण संरक्षण आणि टिकाऊपणा, लहान आकार, कमी थर्मल रेडिएशन आणि लहान तरंगलांबी मोठेपणा ही वैशिष्ट्ये आहेत. ते वनस्पती कारखान्यांच्या वातावरणात रोपांच्या वाढ आणि विकासाच्या गरजांनुसार योग्य स्पेक्ट्रम तयार करू शकते आणि रोपांच्या शारीरिक आणि चयापचय प्रक्रियेचे अचूक नियंत्रण करू शकते, त्याच वेळी, प्रदूषणमुक्त, प्रमाणित आणि जलद उत्पादनात योगदान देते. भाजीपाला रोपे, आणि रोपांचे चक्र कमी करते. दक्षिण चीनमध्ये, प्लास्टिकच्या ग्रीनहाऊसमध्ये मिरपूड आणि टोमॅटोची रोपे (३-४ खरी पाने) लागवड करण्यासाठी सुमारे ६० दिवस लागतात आणि काकडीच्या रोपांसाठी (३-५ खरी पाने) सुमारे ३५ दिवस लागतात. वनस्पती कारखान्याच्या परिस्थितीत, टोमॅटोच्या रोपांची लागवड करण्यासाठी फक्त १७ दिवस लागतात आणि मिरपूडच्या रोपांसाठी २० तासांच्या फोटोपीरियड आणि २००-३०० μmol/(m2•s) च्या PPF च्या परिस्थितीत २५ दिवस लागतात. ग्रीनहाऊसमध्ये पारंपारिक रोपांची लागवड पद्धतीच्या तुलनेत, LED प्लांट फॅक्टरी रोपांची लागवड पद्धतीचा वापर केल्याने काकडीच्या वाढीचे चक्र १५-३० दिवसांनी लक्षणीयरीत्या कमी झाले आणि प्रत्येक रोपावर मादी फुले आणि फळांची संख्या अनुक्रमे ३३.८% आणि ३७.३% ने वाढली आणि सर्वाधिक उत्पादन ७१.४४% ने वाढले.

ऊर्जा वापर कार्यक्षमतेच्या बाबतीत, वनस्पती कारखान्यांची ऊर्जा वापर कार्यक्षमता समान अक्षांशावरील व्हेन्लो-प्रकारच्या ग्रीनहाऊसपेक्षा जास्त असते. उदाहरणार्थ, स्वीडिश वनस्पती कारखान्यात, लेट्यूसच्या १ किलो कोरडे पदार्थ तयार करण्यासाठी १४११ MJ आवश्यक असते, तर ग्रीनहाऊसमध्ये १६९९ MJ आवश्यक असते. तथापि, जर प्रति किलो लेट्यूसच्या कोरड्या पदार्थासाठी लागणारी वीज मोजली तर, वनस्पती कारखान्याला १ किलो कोरडे वजनाचे लेट्यूस तयार करण्यासाठी २४७ kW·h आवश्यक असते आणि स्वीडन, नेदरलँड्स आणि संयुक्त अरब अमिरातीमधील ग्रीनहाऊसना अनुक्रमे १८२ kW·h, ७० kW·h आणि १११ kW·h आवश्यक असते.

त्याच वेळी, प्लांट फॅक्टरीमध्ये, संगणक, स्वयंचलित उपकरणे, कृत्रिम बुद्धिमत्ता आणि इतर तंत्रज्ञानाचा वापर रोपे लागवडीसाठी योग्य पर्यावरणीय परिस्थिती अचूकपणे नियंत्रित करू शकतो, नैसर्गिक पर्यावरणीय परिस्थितीच्या मर्यादांपासून मुक्त होऊ शकतो आणि रोपे उत्पादनाचे बुद्धिमान, यांत्रिक आणि वार्षिक स्थिर उत्पादन साकार करू शकतो. अलिकडच्या वर्षांत, जपान, दक्षिण कोरिया, युरोप आणि अमेरिका आणि इतर देशांमध्ये पालेभाज्या, फळभाज्या आणि इतर आर्थिक पिकांच्या व्यावसायिक उत्पादनात वनस्पती कारखान्यातील रोपांचा वापर केला जात आहे. वनस्पती कारखान्यांची उच्च प्रारंभिक गुंतवणूक, उच्च ऑपरेटिंग खर्च आणि प्रचंड प्रणालीगत ऊर्जा वापर हे अजूनही चिनी वनस्पती कारखान्यांमध्ये रोपे लागवड तंत्रज्ञानाच्या प्रचारात मर्यादित करणारे अडथळे आहेत. म्हणूनच, आर्थिक फायदे सुधारण्यासाठी प्रकाश व्यवस्थापन धोरणे, भाजीपाला वाढीचे मॉडेल स्थापित करणे आणि ऑटोमेशन उपकरणांच्या बाबतीत उच्च उत्पन्न आणि ऊर्जा बचतीच्या आवश्यकता विचारात घेणे आवश्यक आहे.

या लेखात, अलिकडच्या वर्षांत वनस्पती कारखान्यांमध्ये भाजीपाला रोपांच्या वाढीवर आणि विकासावर एलईडी प्रकाश वातावरणाचा प्रभाव आढावा घेतला आहे, तसेच वनस्पती कारखान्यांमध्ये भाजीपाला रोपांच्या प्रकाश नियमनाच्या संशोधन दिशेचा दृष्टिकोन मांडला आहे.

१. भाजीपाला रोपांच्या वाढीवर आणि विकासावर प्रकाश वातावरणाचा परिणाम

वनस्पतींच्या वाढीसाठी आणि विकासासाठी आवश्यक असलेल्या पर्यावरणीय घटकांपैकी एक म्हणून, प्रकाश हा वनस्पतींसाठी प्रकाशसंश्लेषण करण्यासाठी केवळ ऊर्जा स्रोत नाही तर वनस्पतींच्या फोटोमॉर्फोजेनेसिसवर परिणाम करणारा एक महत्त्वाचा सिग्नल देखील आहे. वनस्पती प्रकाश सिग्नल प्रणालीद्वारे सिग्नलची दिशा, ऊर्जा आणि प्रकाश गुणवत्ता जाणतात, त्यांची स्वतःची वाढ आणि विकास नियंत्रित करतात आणि प्रकाशाची उपस्थिती किंवा अनुपस्थिती, तरंगलांबी, तीव्रता आणि कालावधी यांना प्रतिसाद देतात. सध्या ज्ञात वनस्पती फोटोरिसेप्टर्समध्ये किमान तीन वर्ग समाविष्ट आहेत: फायटोक्रोम्स (PHYA~PHYE) जे लाल आणि दूर-लाल प्रकाश (FR) जाणतात, क्रिप्टोक्रोम्स (CRY1 आणि CRY2) जे निळा आणि अल्ट्राव्हायोलेट A जाणतात आणि घटक (फोटो1 आणि फोटो2), UV-B रिसेप्टर UVR8 जे UV-B जाणतात. हे फोटोरिसेप्टर्स संबंधित जनुकांच्या अभिव्यक्तीमध्ये भाग घेतात आणि त्यांचे नियमन करतात आणि नंतर वनस्पतींच्या बियांचे अंकुरण, फोटोमॉर्फोजेनेसिस, फुलांचा वेळ, दुय्यम चयापचयांचे संश्लेषण आणि संचय आणि जैविक आणि अजैविक ताण सहनशीलता यासारख्या जीवन क्रियाकलापांचे नियमन करतात.

२. भाजीपाला रोपांच्या फोटोमॉर्फोलॉजिकल स्थापनेवर एलईडी प्रकाश वातावरणाचा प्रभाव

२.१ भाजीपाला रोपांच्या फोटोमॉर्फोजेनेसिसवर वेगवेगळ्या प्रकाश गुणवत्तेचे परिणाम

स्पेक्ट्रमच्या लाल आणि निळ्या भागांमध्ये वनस्पतींच्या पानांच्या प्रकाशसंश्लेषणासाठी उच्च क्वांटम कार्यक्षमता असते. तथापि, काकडीच्या पानांचा शुद्ध लाल प्रकाशात दीर्घकाळ संपर्क राहिल्याने प्रकाशप्रणालीला नुकसान होते, ज्यामुळे "लाल प्रकाश सिंड्रोम" ची घटना घडते जसे की स्टोमेटल प्रतिसादात घट, प्रकाशसंश्लेषण क्षमता आणि नायट्रोजन वापर कार्यक्षमता कमी होणे आणि वाढ मंदावणे. कमी प्रकाश तीव्रतेच्या (१००±५ μmol/(m2•s)) स्थितीत, शुद्ध लाल प्रकाश काकडीच्या तरुण आणि प्रौढ पानांच्या क्लोरोप्लास्ट्सना नुकसान पोहोचवू शकतो, परंतु शुद्ध लाल प्रकाशापासून लाल आणि निळ्या प्रकाशात बदलल्यानंतर खराब झालेले क्लोरोप्लास्ट्स पुनर्प्राप्त झाले (R:B= ७:३). उलटपक्षी, जेव्हा काकडीची झाडे लाल-निळ्या प्रकाशाच्या वातावरणातून शुद्ध लाल प्रकाशाच्या वातावरणात बदलली, तेव्हा प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या कमी झाली नाही, ज्यामुळे लाल प्रकाशाच्या वातावरणाशी जुळवून घेण्याची क्षमता दिसून आली. "रेड लाईट सिंड्रोम" असलेल्या काकडीच्या रोपांच्या पानांच्या संरचनेचे इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप विश्लेषण करून, प्रयोगकर्त्यांना असे आढळून आले की शुद्ध लाल प्रकाशाखाली असलेल्या पानांमध्ये क्लोरोप्लास्टची संख्या, स्टार्च ग्रॅन्युलचा आकार आणि ग्रानाची जाडी पांढऱ्या प्रकाशाच्या उपचाराखाली असलेल्या पानांपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी होती. निळ्या प्रकाशाच्या हस्तक्षेपामुळे काकडीच्या क्लोरोप्लास्टची अल्ट्रास्ट्रक्चर आणि प्रकाशसंश्लेषण वैशिष्ट्ये सुधारतात आणि पोषक तत्वांचा जास्त संचय दूर होतो. पांढऱ्या प्रकाशाच्या आणि लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या तुलनेत, शुद्ध लाल प्रकाशाने टोमॅटोच्या रोपांचे हायपोकोटाइल लांबी आणि कोटिलेडॉन विस्तार वाढवला, वनस्पतींची उंची आणि पानांचे क्षेत्रफळ लक्षणीयरीत्या वाढले, परंतु प्रकाशसंश्लेषण क्षमता लक्षणीयरीत्या कमी झाली, रुबिस्कोचे प्रमाण आणि प्रकाशरासायनिक कार्यक्षमता कमी झाली आणि उष्णता नष्ट होण्यास लक्षणीयरीत्या वाढ झाली. हे दिसून येते की वेगवेगळ्या प्रकारच्या वनस्पती एकाच प्रकाशाच्या गुणवत्तेला वेगळ्या पद्धतीने प्रतिसाद देतात, परंतु मोनोक्रोमॅटिक प्रकाशाच्या तुलनेत, वनस्पतींमध्ये प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमता जास्त असते आणि मिश्र प्रकाशाच्या वातावरणात अधिक जोमदार वाढ होते.

भाजीपाला रोपांच्या प्रकाश गुणवत्तेच्या संयोजनाच्या ऑप्टिमायझेशनवर संशोधकांनी बरेच संशोधन केले आहे. त्याच प्रकाश तीव्रतेखाली, लाल प्रकाशाचे प्रमाण वाढल्याने, टोमॅटो आणि काकडीच्या रोपांची उंची आणि ताज्या वजनात लक्षणीय सुधारणा झाली आणि लाल ते निळ्या रंगाच्या 3:1 गुणोत्तराने उपचार केल्याने सर्वोत्तम परिणाम झाला; उलटपक्षी, निळ्या प्रकाशाचे उच्च प्रमाण यामुळे टोमॅटो आणि काकडीच्या रोपांची वाढ रोखली गेली, जी लहान आणि कॉम्पॅक्ट होती, परंतु रोपांच्या कोंबांमध्ये कोरड्या पदार्थाचे आणि क्लोरोफिलचे प्रमाण वाढले. मिरपूड आणि टरबूज सारख्या इतर पिकांमध्येही असेच नमुने दिसून येतात. याव्यतिरिक्त, पांढऱ्या प्रकाशाच्या तुलनेत, लाल आणि निळ्या प्रकाशाने (R:B=3:1) केवळ पानांची जाडी, क्लोरोफिलचे प्रमाण, प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमता आणि टोमॅटोच्या रोपांची इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या सुधारली नाही तर कॅल्विन चक्र, वाढ शाकाहारी सामग्री आणि कार्बोहायड्रेट संचय यांच्याशी संबंधित एन्झाईम्सच्या अभिव्यक्ती पातळीमध्ये देखील लक्षणीय सुधारणा झाली. लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या दोन गुणोत्तरांची तुलना केल्यास (R:B=2:1, 4:1), काकडीच्या रोपांमध्ये मादी फुलांची निर्मिती होण्यास आणि मादी फुलांच्या फुलांच्या वेळेला गती देण्यासाठी निळ्या प्रकाशाचे उच्च प्रमाण अधिक अनुकूल होते. जरी लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या वेगवेगळ्या गुणोत्तरांचा काळे, अरुगुला आणि मोहरीच्या रोपांच्या ताज्या वजनाच्या उत्पादनावर कोणताही महत्त्वपूर्ण परिणाम झाला नाही, तरी निळ्या प्रकाशाच्या उच्च प्रमाणामुळे (30% निळा प्रकाश) काळे आणि मोहरीच्या रोपांच्या हायपोकोटाइल लांबी आणि कोटीलेडॉन क्षेत्र लक्षणीयरीत्या कमी झाले, तर कोटीलेडॉनचा रंग अधिक खोल झाला. म्हणून, रोपांच्या उत्पादनात, निळ्या प्रकाशाच्या प्रमाणात योग्य वाढ केल्याने भाजीपाला रोपांच्या नोड अंतर आणि पानांचे क्षेत्र लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकते, रोपांच्या बाजूच्या विस्ताराला चालना मिळू शकते आणि रोपांची ताकद निर्देशांक सुधारू शकतो, जो मजबूत रोपे लागवडीसाठी अनुकूल आहे. प्रकाशाची तीव्रता अपरिवर्तित राहिल्यास, लाल आणि निळ्या प्रकाशात हिरव्या प्रकाशाच्या वाढीमुळे गोड मिरचीच्या रोपांचे ताजे वजन, पानांचे क्षेत्र आणि रोपाची उंची लक्षणीयरीत्या सुधारली. पारंपारिक पांढऱ्या फ्लोरोसेंट दिव्याच्या तुलनेत, लाल-हिरव्या-निळ्या (R3:G2:B5) प्रकाश परिस्थितीत, 'ओकागी क्रमांक 1 टोमॅटो' रोपांच्या Y[II], qP आणि ETR मध्ये लक्षणीय सुधारणा झाली. अतिनील प्रकाश (100 μmol/(m2•s) निळा प्रकाश + 7% UV-A) शुद्ध निळ्या प्रकाशात जोडल्याने अरुगुला आणि मोहरीच्या स्टेमच्या लांबीचा वेग लक्षणीयरीत्या कमी झाला, तर FR चे पूरक उलट होते. हे देखील दर्शविते की लाल आणि निळ्या प्रकाशाव्यतिरिक्त, इतर प्रकाश गुण देखील वनस्पतींच्या वाढ आणि विकासाच्या प्रक्रियेत महत्त्वाची भूमिका बजावतात. जरी अतिनील प्रकाश किंवा FR प्रकाशसंश्लेषणाचा ऊर्जा स्रोत नसला तरी, ते दोघेही वनस्पतींच्या फोटोमॉर्फोजेनेसिसमध्ये सहभागी आहेत. उच्च-तीव्रतेचा अतिनील प्रकाश वनस्पती डीएनए आणि प्रथिने इत्यादींसाठी हानिकारक आहे. तथापि, अतिनील प्रकाश सेल्युलर ताण प्रतिसाद सक्रिय करतो, ज्यामुळे पर्यावरणीय बदलांशी जुळवून घेण्यासाठी वनस्पतींची वाढ, आकारविज्ञान आणि विकासात बदल होतात. अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की कमी R/FR वनस्पतींमध्ये सावली टाळण्याच्या प्रतिक्रिया निर्माण करते, ज्यामुळे वनस्पतींमध्ये आकारिकीय बदल होतात, जसे की देठ वाढणे, पाने पातळ होणे आणि कोरड्या पदार्थांचे उत्पादन कमी होणे. मजबूत रोपे वाढविण्यासाठी पातळ देठ हा चांगला वाढीचा गुणधर्म नाही. सामान्य पालेभाज्या आणि फळभाज्यांच्या रोपांसाठी, टणक, कॉम्पॅक्ट आणि लवचिक रोपांना वाहतूक आणि लागवडीदरम्यान समस्या येत नाहीत.

UV-A काकडीच्या रोपांची रोपे लहान आणि अधिक कॉम्पॅक्ट बनवू शकते आणि पुनर्लागवडीनंतर मिळणारे उत्पादन नियंत्रणापेक्षा लक्षणीयरीत्या वेगळे नसते; तर UV-B चा अधिक लक्षणीय प्रतिबंधात्मक प्रभाव असतो आणि पुनर्लागवडीनंतर मिळणारे उत्पादन कमी करण्याचा प्रभाव लक्षणीय नसतो. मागील अभ्यासातून असे सूचित झाले आहे की UV-A वनस्पतींच्या वाढीस प्रतिबंध करते आणि झाडे बुटकी बनवते. परंतु असे पुरावे वाढत आहेत की UV-A ची उपस्थिती, पिकाच्या बायोमासला दाबण्याऐवजी, प्रत्यक्षात त्याला प्रोत्साहन देते. मूलभूत लाल आणि पांढऱ्या प्रकाशाच्या तुलनेत (R:W=2:3, PPFD 250 μmol/(m2·s) आहे), लाल आणि पांढऱ्या प्रकाशात पूरक तीव्रता 10 W/m2 (सुमारे 10 μmol/(m2·s)) आहे. केलच्या UV-A ने केलच्या रोपांचे बायोमास, इंटरनोड लांबी, स्टेम व्यास आणि वनस्पती छताची रुंदी लक्षणीयरीत्या वाढवली, परंतु जेव्हा UV तीव्रता 10 W/m2 पेक्षा जास्त झाली तेव्हा प्रमोशन प्रभाव कमकुवत झाला. दररोज २ तास अतिनील-ए पूरक (०.४५ जॅल/(चौरस मीटर)) दिल्यास 'ऑक्सहार्ट' टोमॅटोच्या रोपांची उंची, कोटिलेडॉन क्षेत्र आणि ताज्या वजनात लक्षणीय वाढ होऊ शकते, तसेच टोमॅटोच्या रोपांमधील H2O2 चे प्रमाण कमी होऊ शकते. असे दिसून येते की वेगवेगळी पिके अतिनील प्रकाशाला वेगवेगळ्या प्रकारे प्रतिसाद देतात, जे पिकांच्या अतिनील प्रकाशाच्या संवेदनशीलतेशी संबंधित असू शकते.

कलम केलेल्या रोपांची लागवड करण्यासाठी, रूटस्टॉक कलम करणे सुलभ करण्यासाठी देठाची लांबी योग्यरित्या वाढवावी. टोमॅटो, मिरपूड, काकडी, भोपळा आणि टरबूज रोपांच्या वाढीवर FR च्या वेगवेगळ्या तीव्रतेचे वेगवेगळे परिणाम झाले. थंड पांढऱ्या प्रकाशात FR च्या 18.9 μmol/(m2•s) च्या पूरकतेमुळे टोमॅटो आणि मिरपूड रोपांच्या हायपोकोटाइल लांबी आणि देठाचा व्यास लक्षणीयरीत्या वाढला; 34.1 μmol/(m2•s) च्या FR चा काकडी, भोपळा आणि टरबूज रोपांच्या हायपोकोटाइल लांबी आणि देठाचा व्यास वाढविण्यावर सर्वोत्तम परिणाम झाला; उच्च-तीव्रतेचा FR (53.4 μmol/(m2•s)) चा या पाच भाज्यांवर सर्वोत्तम परिणाम झाला. रोपांची हायपोकोटाइल लांबी आणि देठाचा व्यास आता लक्षणीयरीत्या वाढला नाही आणि तो खाली येण्याचा कल दाखवू लागला. मिरपूड रोपांचे ताजे वजन लक्षणीयरीत्या कमी झाले, जे दर्शवते की पाच भाज्या रोपांचे FR संपृक्तता मूल्य सर्व 53.4 μmol/(m2•s) पेक्षा कमी होते आणि FR मूल्य FR पेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी होते. वेगवेगळ्या भाजीपाला रोपांच्या वाढीवरील परिणाम देखील वेगवेगळे असतात.

२.२ भाजीपाला रोपांच्या फोटोमॉर्फोजेनेसिसवर वेगवेगळ्या डेलाइट इंटिग्रलचे परिणाम

डेलाइट इंटिग्रल (DLI) एका दिवसात वनस्पतींच्या पृष्ठभागावरून मिळणाऱ्या एकूण प्रकाशसंश्लेषक फोटॉनचे प्रतिनिधित्व करते, जे प्रकाशाच्या तीव्रतेशी आणि प्रकाश वेळेशी संबंधित आहे. गणना सूत्र DLI (mol/m2/day) = प्रकाशाची तीव्रता [μmol/(m2•s)] × दैनिक प्रकाश वेळ (h) × 3600 × 10-6 आहे. कमी प्रकाशाच्या तीव्रतेच्या वातावरणात, वनस्पती देठ आणि इंटरनोड लांबी वाढवून, वनस्पतींची उंची, देठाची लांबी आणि पानांचे क्षेत्र वाढवून आणि पानांची जाडी आणि निव्वळ प्रकाशसंश्लेषण दर कमी करून कमी प्रकाशाच्या वातावरणाला प्रतिसाद देतात. प्रकाशाच्या तीव्रतेत वाढ झाल्यामुळे, मोहरी वगळता, समान प्रकाश गुणवत्तेखाली अरुगुला, कोबी आणि काळे रोपांची हायपोकोटाइल लांबी आणि देठ वाढ लक्षणीयरीत्या कमी झाली. हे दिसून येते की वनस्पतींच्या वाढीवर आणि मॉर्फोजेनेसिसवर प्रकाशाचा परिणाम प्रकाशाच्या तीव्रतेशी आणि वनस्पती प्रजातींशी संबंधित आहे. DLI (8.64~28.8 mol/m2/दिवस) वाढल्याने, काकडीच्या रोपांचे रोपटे लहान, मजबूत आणि घट्ट झाले आणि विशिष्ट पानांचे वजन आणि क्लोरोफिलचे प्रमाण हळूहळू कमी झाले. काकडीच्या रोपांची पेरणी केल्यानंतर 6-16 दिवसांनी, पाने आणि मुळे सुकली. वजन हळूहळू वाढले आणि वाढीचा दर हळूहळू वाढला, परंतु पेरणीनंतर 16 ते 21 दिवसांनी, काकडीच्या रोपांच्या पानांचा आणि मुळांचा वाढीचा दर लक्षणीयरीत्या कमी झाला. वाढलेल्या DLI मुळे काकडीच्या रोपांचा निव्वळ प्रकाशसंश्लेषण दर वाढला, परंतु एका विशिष्ट मूल्यानंतर, निव्वळ प्रकाशसंश्लेषण दर कमी होऊ लागला. म्हणून, योग्य DLI निवडणे आणि रोपांच्या वेगवेगळ्या वाढीच्या टप्प्यांवर वेगवेगळ्या पूरक प्रकाश धोरणांचा अवलंब केल्याने वीज वापर कमी होऊ शकतो. DLI तीव्रतेत वाढ झाल्याने काकडी आणि टोमॅटोच्या रोपांमध्ये विरघळणारी साखर आणि SOD एंझाइमचे प्रमाण वाढले. जेव्हा DLI तीव्रता 7.47 mol/m2/day वरून 11.26 mol/m2/day पर्यंत वाढली, तेव्हा काकडीच्या रोपांमध्ये विरघळणारी साखर आणि SOD एन्झाइमचे प्रमाण अनुक्रमे 81.03% आणि 55.5% ने वाढले. त्याच DLI परिस्थितीत, प्रकाशाची तीव्रता वाढल्याने आणि प्रकाशाचा वेळ कमी झाल्यामुळे, टोमॅटो आणि काकडीच्या रोपांची PSII क्रियाकलाप रोखला गेला आणि कमी प्रकाशाची तीव्रता आणि दीर्घ कालावधीची पूरक प्रकाश रणनीती निवडणे काकडी आणि टोमॅटोच्या रोपांची उच्च रोपे निर्देशांक आणि प्रकाशरासायनिक कार्यक्षमता वाढवण्यासाठी अधिक अनुकूल होते.

कलम केलेल्या रोपांच्या उत्पादनात, कमी प्रकाशाच्या वातावरणामुळे कलम केलेल्या रोपांची गुणवत्ता कमी होऊ शकते आणि बरे होण्याचा वेळ वाढू शकतो. योग्य प्रकाशाची तीव्रता केवळ कलम केलेल्या रोपांची बांधणी क्षमता वाढवू शकत नाही आणि मजबूत रोपांचा निर्देशांक सुधारू शकते, परंतु मादी फुलांची गाठींची स्थिती कमी करू शकते आणि मादी फुलांची संख्या वाढवू शकते. वनस्पती कारखान्यांमध्ये, टोमॅटो कलम केलेल्या रोपांच्या उपचारांच्या गरजा पूर्ण करण्यासाठी 2.5-7.5 मोल/मीटर2/दिवस DLI पुरेसे होते. वाढत्या DLI तीव्रतेसह कलम केलेल्या टोमॅटो रोपांची कॉम्पॅक्टनेस आणि पानांची जाडी लक्षणीयरीत्या वाढली. यावरून असे दिसून येते की कलम केलेल्या रोपांना बरे होण्यासाठी जास्त प्रकाश तीव्रतेची आवश्यकता नसते. म्हणून, वीज वापर आणि लागवडीचे वातावरण लक्षात घेऊन, योग्य प्रकाश तीव्रता निवडल्याने आर्थिक फायदे सुधारण्यास मदत होईल.

३. भाजीपाला रोपांच्या ताण प्रतिकारशक्तीवर एलईडी प्रकाश वातावरणाचा परिणाम

वनस्पतींना प्रकाशसंवेदकांद्वारे बाह्य प्रकाश सिग्नल प्राप्त होतात, ज्यामुळे वनस्पतींमध्ये सिग्नल रेणूंचे संश्लेषण आणि संचय होतो, ज्यामुळे वनस्पतींच्या अवयवांची वाढ आणि कार्य बदलते आणि शेवटी वनस्पतींचा ताण सहन करण्याची क्षमता सुधारते. रोपांच्या थंड सहनशीलता आणि मीठ सहनशीलता सुधारण्यावर वेगवेगळ्या प्रकाश गुणवत्तेचा विशिष्ट प्रोत्साहन प्रभाव पडतो. उदाहरणार्थ, जेव्हा टोमॅटोच्या रोपांना रात्री 4 तास प्रकाश दिला जातो, तेव्हा पूरक प्रकाशाशिवाय उपचारांच्या तुलनेत, पांढरा प्रकाश, लाल प्रकाश, निळा प्रकाश आणि लाल आणि निळा प्रकाश टोमॅटोच्या रोपांची इलेक्ट्रोलाइट पारगम्यता आणि MDA सामग्री कमी करू शकतो आणि थंड सहनशीलता सुधारू शकतो. 8:2 लाल-निळ्या गुणोत्तराच्या उपचाराखाली टोमॅटोच्या रोपांमध्ये SOD, POD आणि CAT च्या क्रियाकलाप इतर उपचारांपेक्षा लक्षणीयरीत्या जास्त होते आणि त्यांच्यात अँटीऑक्सिडंट क्षमता आणि थंड सहनशीलता जास्त होती.

सोयाबीनच्या मुळांच्या वाढीवर UV-B चा परिणाम प्रामुख्याने मुळांच्या NO आणि ROS चे प्रमाण वाढवून वनस्पतींच्या ताण प्रतिकारशक्तीत सुधारणा करतो, ज्यामध्ये ABA, SA आणि JA सारख्या हार्मोन सिग्नलिंग रेणूंचा समावेश आहे, आणि IAA, CTK आणि GA चे प्रमाण कमी करून मुळांच्या विकासास प्रतिबंधित करतो. UV-B, UVR8 चा फोटोरिसेप्टर केवळ फोटोमॉर्फोजेनेसिसचे नियमन करण्यातच सहभागी नाही तर UV-B ताणात देखील महत्त्वाची भूमिका बजावतो. टोमॅटोच्या रोपांमध्ये, UVR8 अँथोसायनिन्सचे संश्लेषण आणि संचय मध्यस्थी करतो आणि UV-अनुकूलित जंगली टोमॅटो रोपे उच्च-तीव्रतेच्या UV-B ताणाचा सामना करण्याची त्यांची क्षमता सुधारतात. तथापि, अरबीडोप्सिसमुळे होणाऱ्या दुष्काळाच्या ताणाशी UV-B चे अनुकूलन UVR8 मार्गावर अवलंबून नाही, जे सूचित करते की UV-B वनस्पती संरक्षण यंत्रणेच्या सिग्नल-प्रेरित क्रॉस-प्रतिसाद म्हणून कार्य करते, जेणेकरून विविध हार्मोन्स संयुक्तपणे दुष्काळाच्या ताणाचा प्रतिकार करण्यात सहभागी होतात, ROS स्कॅव्हेंजिंग क्षमता वाढवतात.

FR मुळे होणारे वनस्पती हायपोकोटाइल किंवा स्टेम वाढणे आणि थंड ताणाशी वनस्पतींचे जुळवून घेणे हे दोन्ही वनस्पती संप्रेरकांद्वारे नियंत्रित केले जातात. म्हणून, FR मुळे होणारा "सावली टाळण्याचा परिणाम" वनस्पतींच्या थंड अनुकूलतेशी संबंधित आहे. प्रयोगकर्त्यांनी बार्ली रोपांना उगवणानंतर १८ दिवसांनी १५°C वर १० दिवसांसाठी पूरक केले, ५°C पर्यंत थंड केले + ७ दिवसांसाठी FR पूरक केले आणि असे आढळून आले की पांढऱ्या प्रकाश उपचारांच्या तुलनेत, FR ने बार्ली रोपांचा दंव प्रतिकार वाढवला. या प्रक्रियेसह बार्ली रोपांमध्ये ABA आणि IAA सामग्री वाढते. त्यानंतर १५°C FR-पूर्व-उपचारित बार्ली रोपांचे ५°C वर हस्तांतरण आणि ७ दिवसांसाठी FR पूरकता चालू ठेवल्याने वरील दोन उपचारांसारखेच परिणाम मिळाले, परंतु ABA प्रतिसाद कमी झाला. वेगवेगळ्या R:FR मूल्यांसह वनस्पती फायटोहार्मोन्स (GA, IAA, CTK आणि ABA) च्या जैवसंश्लेषणावर नियंत्रण ठेवतात, जे वनस्पती मीठ सहनशीलतेमध्ये देखील सहभागी आहेत. मीठाच्या ताणाखाली, कमी प्रमाणात R:FR प्रकाश वातावरण टोमॅटोच्या रोपांची अँटिऑक्सिडंट आणि प्रकाशसंश्लेषण क्षमता सुधारू शकते, रोपांमध्ये ROS आणि MDA चे उत्पादन कमी करू शकते आणि मीठ सहनशीलता सुधारू शकते. खारटपणाचा ताण आणि कमी R:FR मूल्य (R:FR=0.8) दोन्ही क्लोरोफिलच्या जैवसंश्लेषणास प्रतिबंधित करतात, जे क्लोरोफिल संश्लेषण मार्गात PBG चे UroIII मध्ये अवरोधित रूपांतरणाशी संबंधित असू शकते, तर कमी R:FR वातावरण क्लोरोफिल संश्लेषणाच्या खारटपणाच्या ताण-प्रेरित बिघाड प्रभावीपणे कमी करू शकते. हे परिणाम फायटोक्रोम आणि मीठ सहनशीलता यांच्यातील महत्त्वपूर्ण सहसंबंध दर्शवतात.

प्रकाश वातावरणाव्यतिरिक्त, इतर पर्यावरणीय घटक देखील भाजीपाला रोपांच्या वाढीवर आणि गुणवत्तेवर परिणाम करतात. उदाहरणार्थ, CO2 एकाग्रतेत वाढ झाल्याने प्रकाश संपृक्ततेचे कमाल मूल्य Pn (Pnmax) वाढेल, प्रकाश भरपाई बिंदू कमी होईल आणि प्रकाश वापर कार्यक्षमता सुधारेल. प्रकाशाची तीव्रता आणि CO2 एकाग्रता वाढल्याने प्रकाशसंश्लेषक रंगद्रव्यांचे प्रमाण, पाण्याचा वापर कार्यक्षमता आणि कॅल्विन चक्राशी संबंधित एन्झाईम्सच्या क्रियाकलापांमध्ये सुधारणा होण्यास मदत होते आणि शेवटी टोमॅटो रोपांचे उच्च प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमता आणि बायोमास संचय साध्य होतो. टोमॅटो आणि मिरपूड रोपांचे कोरडे वजन आणि कॉम्पॅक्टनेस DLI शी सकारात्मकरित्या संबंधित होते आणि तापमानातील बदलाचा देखील त्याच DLI उपचारांतर्गत वाढीवर परिणाम झाला. टोमॅटो रोपांच्या वाढीसाठी 23~25℃ चे वातावरण अधिक योग्य होते. तापमान आणि प्रकाश परिस्थितीनुसार, संशोधकांनी बेट वितरण मॉडेलवर आधारित मिरपूडच्या सापेक्ष वाढीचा दर अंदाज लावण्यासाठी एक पद्धत विकसित केली, जी मिरपूड कलम केलेल्या रोपांच्या उत्पादनाच्या पर्यावरणीय नियमनासाठी वैज्ञानिक मार्गदर्शन प्रदान करू शकते.

म्हणून, उत्पादनात प्रकाश नियमन योजना तयार करताना, केवळ प्रकाश पर्यावरण घटक आणि वनस्पती प्रजातींचाच विचार केला पाहिजे असे नाही तर रोपांचे पोषण आणि पाणी व्यवस्थापन, वायू वातावरण, तापमान आणि रोपांच्या वाढीचा टप्पा यासारख्या लागवड आणि व्यवस्थापन घटकांचा देखील विचार केला पाहिजे.

४. समस्या आणि भविष्यवाणी

प्रथम, भाजीपाला रोपांचे प्रकाश नियमन ही एक जटिल प्रक्रिया आहे आणि वनस्पती कारखान्याच्या वातावरणात वेगवेगळ्या प्रकारच्या भाजीपाला रोपांवर वेगवेगळ्या प्रकाश परिस्थितीचा होणारा परिणाम तपशीलवार विश्लेषण करणे आवश्यक आहे. याचा अर्थ असा की उच्च-कार्यक्षमता आणि उच्च-गुणवत्तेच्या रोपांच्या उत्पादनाचे ध्येय साध्य करण्यासाठी, एक परिपक्व तांत्रिक प्रणाली स्थापित करण्यासाठी सतत शोध घेणे आवश्यक आहे.

दुसरे म्हणजे, जरी एलईडी प्रकाश स्रोताचा वीज वापर दर तुलनेने जास्त असला तरी, कृत्रिम प्रकाश वापरून रोपे लागवडीसाठी वनस्पतींच्या प्रकाशयोजनेसाठी होणारा वीज वापर हा मुख्य ऊर्जा वापर आहे. वनस्पती कारखान्यांचा प्रचंड ऊर्जा वापर अजूनही वनस्पती कारखान्यांच्या विकासात अडथळा निर्माण करणारा अडथळा आहे.

शेवटी, शेतीमध्ये वनस्पतींच्या प्रकाशयोजनांच्या व्यापक वापरामुळे, भविष्यात एलईडी वनस्पती दिव्यांच्या किमती मोठ्या प्रमाणात कमी होण्याची अपेक्षा आहे; उलटपक्षी, कामगार खर्चात वाढ, विशेषतः महामारीनंतरच्या काळात, कामगारांची कमतरता यांत्रिकीकरण आणि उत्पादनाच्या ऑटोमेशन प्रक्रियेला चालना देईल. भविष्यात, कृत्रिम बुद्धिमत्तेवर आधारित नियंत्रण मॉडेल आणि बुद्धिमान उत्पादन उपकरणे भाजीपाला रोपे उत्पादनासाठी मुख्य तंत्रज्ञानांपैकी एक बनतील आणि वनस्पती कारखाना रोपे तंत्रज्ञानाच्या विकासाला चालना देत राहतील.

लेखक: जिहुई टॅन, हौचेंग लिऊ
लेख स्रोत: कृषी अभियांत्रिकी तंत्रज्ञानाचे वेचॅट ​​खाते (ग्रीनहाऊस फलोत्पादन)