[सारांश] मोठ्या संख्येने प्रायोगिक डेटावर आधारित, हा लेख वनस्पती कारखान्यांमध्ये प्रकाश गुणवत्तेच्या निवडीतील अनेक महत्त्वाच्या मुद्द्यांवर चर्चा करतो, ज्यामध्ये प्रकाश स्रोतांची निवड, लाल, निळा आणि पिवळा प्रकाशाचे परिणाम आणि वर्णक्रमीय श्रेणींची निवड यांचा समावेश आहे, जेणेकरून वनस्पती कारखान्यांमध्ये प्रकाश गुणवत्तेबद्दल अंतर्दृष्टी मिळेल. जुळणारी रणनीती निश्चित करणे काही व्यावहारिक उपाय प्रदान करते जे संदर्भासाठी वापरले जाऊ शकतात.
प्रकाश स्रोताची निवड

वनस्पती कारखाने सामान्यतः एलईडी दिवे वापरतात. कारण एलईडी दिव्यांमध्ये उच्च प्रकाशमान कार्यक्षमता, कमी ऊर्जा वापर, कमी उष्णता निर्मिती, दीर्घ आयुष्य आणि समायोज्य प्रकाश तीव्रता आणि स्पेक्ट्रम ही वैशिष्ट्ये आहेत, जी केवळ वनस्पतींच्या वाढीच्या आणि प्रभावी सामग्री संचयनाच्या गरजा पूर्ण करू शकत नाहीत तर ऊर्जा वाचवू शकतात, उष्णता निर्मिती आणि वीज खर्च कमी करू शकतात. एलईडी ग्रो लाइट्सना सामान्य उद्देशासाठी सिंगल-चिप वाइड-स्पेक्ट्रम एलईडी दिवे, सिंगल-चिप प्लांट-विशिष्ट वाइड-स्पेक्ट्रम एलईडी दिवे आणि मल्टी-चिप एकत्रित समायोज्य-स्पेक्ट्रम एलईडी दिवे मध्ये विभागले जाऊ शकते. नंतरच्या दोन प्रकारच्या वनस्पती-विशिष्ट एलईडी दिव्यांची किंमत सामान्य एलईडी दिव्यांच्या तुलनेत साधारणपणे 5 पट जास्त असते, म्हणून वेगवेगळ्या उद्देशांनुसार वेगवेगळे प्रकाश स्रोत निवडले पाहिजेत. मोठ्या वनस्पती कारखान्यांसाठी, ते वाढवलेल्या वनस्पतींचे प्रकार बाजारातील मागणीनुसार बदलतात. बांधकाम खर्च कमी करण्यासाठी आणि उत्पादन कार्यक्षमतेवर लक्षणीय परिणाम होऊ नये म्हणून, लेखक प्रकाश स्रोत म्हणून सामान्य प्रकाशासाठी ब्रॉड-स्पेक्ट्रम एलईडी चिप्स वापरण्याची शिफारस करतात. लहान वनस्पती कारखान्यांसाठी, जर वनस्पतींचे प्रकार तुलनेने निश्चित असतील, तर बांधकाम खर्चात लक्षणीय वाढ न करता उच्च उत्पादन कार्यक्षमता आणि गुणवत्ता मिळविण्यासाठी, वनस्पती-विशिष्ट किंवा सामान्य प्रकाशयोजनेसाठी वाइड-स्पेक्ट्रम एलईडी चिप्स प्रकाश स्रोत म्हणून वापरल्या जाऊ शकतात. भविष्यात मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी सर्वोत्तम प्रकाश सूत्र प्रदान करण्यासाठी, वनस्पतींच्या वाढीवर आणि प्रभावी पदार्थांच्या संचयनावर प्रकाशाचा परिणाम अभ्यासायचा असेल तर, समायोज्य स्पेक्ट्रम एलईडी दिव्यांचे मल्टी-चिप संयोजन प्रकाश तीव्रता, स्पेक्ट्रम आणि प्रकाश वेळ यासारखे घटक बदलण्यासाठी वापरले जाऊ शकते जेणेकरून प्रत्येक वनस्पतीसाठी सर्वोत्तम प्रकाश सूत्र प्राप्त होईल आणि त्यामुळे मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी आधार मिळेल.

लाल आणि निळा प्रकाश

विशिष्ट प्रायोगिक निकालांबद्दल सांगायचे तर, जेव्हा लाल प्रकाशाचे प्रमाण (R) निळ्या प्रकाशाच्या (B) पेक्षा जास्त असते (लेट्यूस R:B = 6:2 आणि 7:3; पालक R:B = 4:1; भोपळ्याचे रोपे R:B = 7:3; काकडीची रोपे R:B = 7:3), तेव्हा प्रयोगात असे दिसून आले की बायोमासचे प्रमाण (झाडाच्या हवाई भागाची उंची, जास्तीत जास्त पानांचे क्षेत्रफळ, ताजे वजन आणि कोरडे वजन इत्यादींसह) जास्त होते, परंतु जेव्हा निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण लाल प्रकाशाच्या प्रमाणापेक्षा जास्त होते तेव्हा वनस्पतींच्या देठाचा व्यास आणि मजबूत रोपांचा निर्देशांक जास्त होता. जैवरासायनिक निर्देशकांसाठी, निळ्या प्रकाशापेक्षा जास्त लाल प्रकाशाचे प्रमाण वनस्पतींमध्ये विरघळणारे साखरेचे प्रमाण वाढवण्यासाठी सामान्यतः फायदेशीर असते. तथापि, वनस्पतींमध्ये VC, विरघळणारे प्रथिने, क्लोरोफिल आणि कॅरोटीनॉइड्स जमा करण्यासाठी, लाल प्रकाशापेक्षा जास्त निळ्या प्रकाशाचे प्रमाण असलेले LED प्रकाश वापरणे अधिक फायदेशीर आहे आणि या प्रकाश स्थितीत मॅलोन्डायल्डिहाइडचे प्रमाण देखील तुलनेने कमी असते.

वनस्पती कारखाना प्रामुख्याने पालेभाज्यांची लागवड करण्यासाठी किंवा औद्योगिक रोपे वाढवण्यासाठी वापरला जात असल्याने, वरील निकालांवरून असा निष्कर्ष काढता येतो की उत्पादन वाढवण्याच्या आणि गुणवत्तेचा विचार करण्याच्या दृष्टिकोनातून, प्रकाश स्रोत म्हणून निळ्या प्रकाशापेक्षा जास्त लाल प्रकाशाचे प्रमाण असलेल्या एलईडी चिप्स वापरणे योग्य आहे. एक चांगले प्रमाण R:B = 7:3 आहे. शिवाय, लाल आणि निळ्या प्रकाशाचे असे प्रमाण मुळात सर्व प्रकारच्या पालेभाज्या किंवा रोपांना लागू होते आणि वेगवेगळ्या वनस्पतींसाठी कोणत्याही विशिष्ट आवश्यकता नाहीत.

लाल आणि निळ्या तरंगलांबी निवड

प्रकाशसंश्लेषण दरम्यान, प्रकाश ऊर्जा प्रामुख्याने क्लोरोफिल a आणि क्लोरोफिल b द्वारे शोषली जाते. खालील आकृती क्लोरोफिल a आणि क्लोरोफिल b चे शोषण स्पेक्ट्रा दर्शवते, जिथे हिरवी वर्णक्रमीय रेषा क्लोरोफिल a चे शोषण स्पेक्ट्रा आहे आणि निळी वर्णक्रमीय रेषा क्लोरोफिल b चे शोषण स्पेक्ट्रा आहे. आकृतीवरून असे दिसून येते की क्लोरोफिल a आणि क्लोरोफिल b दोन्हीमध्ये दोन शोषण शिखरे आहेत, एक निळ्या प्रकाशाच्या प्रदेशात आणि दुसरी लाल प्रकाशाच्या प्रदेशात. परंतु क्लोरोफिल a आणि क्लोरोफिल b चे 2 शोषण शिखरे थोडी वेगळी आहेत. अचूकपणे सांगायचे तर, क्लोरोफिल a च्या दोन शिखर तरंगलांबी अनुक्रमे 430 nm आणि 662 nm आहेत आणि क्लोरोफिल b च्या दोन शिखर तरंगलांबी अनुक्रमे 453 nm आणि 642 nm आहेत. वेगवेगळ्या वनस्पतींसह ही चार तरंगलांबी मूल्ये बदलणार नाहीत, म्हणून प्रकाश स्रोतामध्ये लाल आणि निळ्या तरंगलांबींची निवड वेगवेगळ्या वनस्पती प्रजातींसह बदलणार नाही.

क्लोरोफिल a आणि क्लोरोफिल b चे अवशोषण स्पेक्ट्रा

प्लांट फॅक्टरीच्या प्रकाश स्रोत म्हणून ब्रॉड स्पेक्ट्रम असलेली सामान्य एलईडी लाइटिंग वापरली जाऊ शकते, जोपर्यंत लाल आणि निळा प्रकाश क्लोरोफिल ए आणि क्लोरोफिल बी च्या दोन शिखर तरंगलांबी व्यापू शकतो, म्हणजेच लाल प्रकाशाची तरंगलांबी श्रेणी साधारणपणे 620~680 एनएम असते, तर निळा प्रकाश तरंगलांबी श्रेणी 400 ते 480 एनएम पर्यंत असते. तथापि, लाल आणि निळ्या प्रकाशाची तरंगलांबी श्रेणी जास्त रुंद नसावी कारण ती केवळ प्रकाश ऊर्जा वाया घालवत नाही तर त्याचे इतर परिणाम देखील होऊ शकतात.

जर प्लांट फॅक्टरीच्या प्रकाश स्रोत म्हणून लाल, पिवळा आणि निळा चिप्स बनलेला एलईडी लाईट वापरला जात असेल, तर लाल प्रकाशाची सर्वोच्च तरंगलांबी क्लोरोफिल a च्या सर्वोच्च तरंगलांबीवर सेट केली पाहिजे, म्हणजेच 660 nm, निळ्या प्रकाशाची सर्वोच्च तरंगलांबी क्लोरोफिल b च्या सर्वोच्च तरंगलांबीवर सेट केली पाहिजे, म्हणजेच 450 nm.

पिवळ्या आणि हिरव्या दिव्याची भूमिका

लाल, हिरवा आणि निळा प्रकाशाचे गुणोत्तर R:G:B=6:1:3 असेल तर ते अधिक योग्य असते. हिरव्या प्रकाशाच्या शिखर तरंगलांबी निश्चित करण्यासाठी, वनस्पतींच्या वाढीच्या प्रक्रियेत ते प्रामुख्याने नियामक भूमिका बजावत असल्याने, ते फक्त 530 ते 550 nm दरम्यान असणे आवश्यक आहे.

सारांश

या लेखात सैद्धांतिक आणि व्यावहारिक दोन्ही पैलूंवरून वनस्पती कारखान्यांमध्ये प्रकाश गुणवत्तेच्या निवड धोरणाची चर्चा केली आहे, ज्यामध्ये LED प्रकाश स्रोतातील लाल आणि निळ्या प्रकाशाच्या तरंगलांबी श्रेणीची निवड आणि पिवळ्या आणि हिरव्या प्रकाशाची भूमिका आणि गुणोत्तर यांचा समावेश आहे. वनस्पतींच्या वाढीच्या प्रक्रियेत, प्रकाशाची तीव्रता, प्रकाश गुणवत्ता आणि प्रकाश वेळ या तीन घटकांमधील वाजवी जुळणी आणि पोषक तत्वांशी त्यांचा संबंध, तापमान आणि आर्द्रता आणि CO2 एकाग्रता यांचा देखील सर्वसमावेशक विचार केला पाहिजे. प्रत्यक्ष उत्पादनासाठी, तुम्ही विस्तृत स्पेक्ट्रम वापरण्याची योजना आखत असाल किंवा मल्टी-चिप संयोजन ट्यून करण्यायोग्य स्पेक्ट्रम एलईडी प्रकाश, तरंगलांबींचे गुणोत्तर हा प्राथमिक विचार आहे, कारण प्रकाश गुणवत्तेव्यतिरिक्त, ऑपरेशन दरम्यान रिअल टाइममध्ये इतर घटक समायोजित केले जाऊ शकतात. म्हणून, वनस्पती कारखान्यांच्या डिझाइन टप्प्यात सर्वात महत्त्वाचा विचार म्हणजे प्रकाश गुणवत्तेची निवड.

लेखक: योंग जू

लेख स्रोत: कृषी अभियांत्रिकी तंत्रज्ञानाचे वेचॅट ​​खाते (ग्रीनहाऊस फलोत्पादन)

संदर्भ: योंग जू,वनस्पती कारखान्यांमध्ये हलक्या दर्जाची निवड धोरण [J]. कृषी अभियांत्रिकी तंत्रज्ञान, २०२२, ४२(४): २२-२५.