सारांश: सब्जी उत्पादन में सब्जी के पौधे लगाना पहला कदम है, और रोपण के बाद सब्जियों की उपज और गुणवत्ता के लिए पौधों की गुणवत्ता अत्यंत महत्वपूर्ण है। सब्जी उद्योग में श्रम विभाजन के निरंतर परिष्करण के साथ, सब्जी के पौधों ने धीरे-धीरे एक स्वतंत्र औद्योगिक श्रृंखला का निर्माण किया है और सब्जी उत्पादन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। खराब मौसम से प्रभावित होकर, पारंपरिक पौध रोपण विधियों को अनिवार्य रूप से कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, जैसे कि पौधों की धीमी वृद्धि, पौधों का लंबा और पतला होना, और कीटों और रोगों का प्रकोप। लंबे और पतले पौधों से निपटने के लिए, कई व्यावसायिक उत्पादक वृद्धि नियामकों का उपयोग करते हैं। हालांकि, वृद्धि नियामकों के उपयोग से पौधों में अकड़न, खाद्य सुरक्षा और पर्यावरण प्रदूषण का खतरा रहता है। रासायनिक नियंत्रण विधियों के अलावा, यद्यपि यांत्रिक उत्तेजना, तापमान और जल नियंत्रण भी पौधों के लंबे और पतले होने को रोकने में भूमिका निभा सकते हैं, लेकिन ये थोड़े कम सुविधाजनक और प्रभावी हैं। वैश्विक कोविड-19 महामारी के प्रभाव में, पौध उद्योग में श्रम की कमी और बढ़ती श्रम लागत के कारण उत्पादन प्रबंधन संबंधी कठिनाइयाँ और भी अधिक स्पष्ट हो गई हैं।

प्रकाश प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, सब्जी के पौधों की खेती के लिए कृत्रिम प्रकाश के उपयोग से उच्च पौध उत्पादन दक्षता, कम कीट और रोग, और आसान मानकीकरण जैसे लाभ मिलते हैं। पारंपरिक प्रकाश स्रोतों की तुलना में, नई पीढ़ी के एलईडी प्रकाश स्रोतों में ऊर्जा बचत, उच्च दक्षता, लंबी आयु, पर्यावरण संरक्षण और स्थायित्व, छोटा आकार, कम ताप विकिरण और कम तरंगदैर्ध्य आयाम जैसी विशेषताएं हैं। यह पौध कारखानों के वातावरण में पौधों की वृद्धि और विकास की आवश्यकताओं के अनुसार उपयुक्त स्पेक्ट्रम तैयार कर सकता है, और पौधों की शारीरिक और चयापचय प्रक्रियाओं को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकता है, साथ ही, प्रदूषण मुक्त, मानकीकृत और तीव्र सब्जी पौधों के उत्पादन में योगदान देता है, और पौध चक्र को छोटा करता है। दक्षिण चीन में, प्लास्टिक ग्रीनहाउस में मिर्च और टमाटर के पौधों (3-4 असली पत्तियां) को उगाने में लगभग 60 दिन लगते हैं, और खीरे के पौधों (3-5 असली पत्तियां) के लिए लगभग 35 दिन लगते हैं। प्लांट फैक्ट्री की परिस्थितियों में, 20 घंटे के प्रकाश अंतराल और 200-300 μmol/(m²•s) के पीपीएफ की स्थितियों में टमाटर के पौधों को उगाने में केवल 17 दिन और मिर्च के पौधों को उगाने में 25 दिन लगते हैं। ग्रीनहाउस में पारंपरिक पौध संवर्धन विधि की तुलना में, एलईडी प्लांट फैक्ट्री पौध संवर्धन विधि के उपयोग से खीरे का विकास चक्र 15-30 दिन तक काफी कम हो गया, और प्रति पौधे मादा फूलों और फलों की संख्या में क्रमशः 33.8% और 37.3% की वृद्धि हुई, और अधिकतम उपज में 71.44% की वृद्धि हुई।

ऊर्जा उपयोग दक्षता के संदर्भ में, एक ही अक्षांश पर स्थित प्लांट फैक्ट्रियों की ऊर्जा उपयोग दक्षता वेनलो-प्रकार के ग्रीनहाउस की तुलना में अधिक होती है। उदाहरण के लिए, स्वीडन की एक प्लांट फैक्ट्री में 1 किलोग्राम सूखे लेट्यूस के उत्पादन के लिए 1411 मेगावाट जूल ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जबकि ग्रीनहाउस में 1699 मेगावाट जूल ऊर्जा की आवश्यकता होती है। हालांकि, यदि प्रति किलोग्राम सूखे लेट्यूस के उत्पादन के लिए आवश्यक बिजली की गणना की जाए, तो प्लांट फैक्ट्री को 1 किलोग्राम सूखे लेट्यूस के उत्पादन के लिए 247 किलोवाट-घंटे बिजली की आवश्यकता होती है, जबकि स्वीडन, नीदरलैंड और संयुक्त अरब अमीरात के ग्रीनहाउस को क्रमशः 182 किलोवाट-घंटे, 70 किलोवाट-घंटे और 111 किलोवाट-घंटे बिजली की आवश्यकता होती है।

साथ ही, पौध कारखानों में, कंप्यूटर, स्वचालित उपकरण, कृत्रिम बुद्धिमत्ता और अन्य तकनीकों के उपयोग से पौध संवर्धन के लिए उपयुक्त पर्यावरणीय परिस्थितियों को सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, प्राकृतिक पर्यावरण की सीमाओं को दूर किया जा सकता है और पौध उत्पादन का बुद्धिमान, मशीनीकृत और वार्षिक स्थिर उत्पादन संभव बनाया जा सकता है। हाल के वर्षों में, जापान, दक्षिण कोरिया, यूरोप, संयुक्त राज्य अमेरिका और अन्य देशों में पत्तेदार सब्जियों, फल सब्जियों और अन्य आर्थिक फसलों के व्यावसायिक उत्पादन में पौध कारखानों में उगाए गए पौधों का उपयोग किया जा रहा है। पौध कारखानों में उच्च प्रारंभिक निवेश, उच्च परिचालन लागत और भारी ऊर्जा खपत अभी भी चीनी पौध कारखानों में पौध संवर्धन प्रौद्योगिकी के प्रचार को सीमित करने वाली बाधाएं हैं। इसलिए, आर्थिक लाभ बढ़ाने के लिए प्रकाश प्रबंधन रणनीतियों, सब्जी विकास मॉडल की स्थापना और स्वचालन उपकरणों के संदर्भ में उच्च उपज और ऊर्जा बचत की आवश्यकताओं को ध्यान में रखना आवश्यक है।

इस लेख में, हाल के वर्षों में पौध कारखानों में सब्जियों के पौधों की वृद्धि और विकास पर एलईडी प्रकाश वातावरण के प्रभाव की समीक्षा की गई है, साथ ही पौध कारखानों में सब्जियों के पौधों के प्रकाश नियमन की अनुसंधान दिशा के दृष्टिकोण पर भी प्रकाश डाला गया है।

1. सब्जी के पौधों की वृद्धि और विकास पर प्रकाश वातावरण का प्रभाव

पौधों की वृद्धि और विकास के लिए प्रकाश एक आवश्यक पर्यावरणीय कारक है। यह न केवल पौधों के लिए प्रकाश संश्लेषण हेतु ऊर्जा का स्रोत है, बल्कि पौधों के प्रकाश-आकृतिजनन को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण संकेत भी है। पौधे प्रकाश संकेत प्रणाली के माध्यम से संकेत की दिशा, ऊर्जा और प्रकाश की गुणवत्ता को महसूस करते हैं, अपनी वृद्धि और विकास को नियंत्रित करते हैं, और प्रकाश की उपस्थिति या अनुपस्थिति, तरंगदैर्ध्य, तीव्रता और अवधि के अनुसार प्रतिक्रिया करते हैं। वर्तमान में ज्ञात पादप बोधकों में कम से कम तीन वर्ग शामिल हैं: फाइटोक्रोम (PHYA~PHYE) जो लाल और सुदूर-लाल प्रकाश (FR) को महसूस करते हैं, क्रिप्टोक्रोम (CRY1 और CRY2) जो नीले और पराबैंगनी A को महसूस करते हैं, और एलिमेंट्स (Phot1 और Phot2), UV-B बोधक UVR8 जो UV-B को महसूस करता है। ये प्रकाश बोधक संबंधित जीनों की अभिव्यक्ति में भाग लेते हैं और उसे नियंत्रित करते हैं, और फिर पौधों के बीज अंकुरण, प्रकाश-आकृतिजनन, पुष्पन का समय, द्वितीयक चयापचय का संश्लेषण और संचय, और जैविक और अजैविक तनावों के प्रति सहनशीलता जैसी जीवन गतिविधियों को नियंत्रित करते हैं।

2. सब्जियों के पौधों की फोटोमॉर्फोलॉजिकल स्थापना पर एलईडी प्रकाश वातावरण का प्रभाव

2.1 सब्जियों के पौधों के प्रकाशजनन पर विभिन्न प्रकाश गुणवत्ता का प्रभाव

स्पेक्ट्रम के लाल और नीले क्षेत्रों में पौधों की पत्तियों के प्रकाश संश्लेषण के लिए उच्च क्वांटम दक्षता होती है। हालांकि, खीरे की पत्तियों को लंबे समय तक शुद्ध लाल प्रकाश के संपर्क में रखने से प्रकाश प्रणाली को नुकसान पहुंचता है, जिसके परिणामस्वरूप "लाल प्रकाश सिंड्रोम" जैसी घटना होती है, जैसे कि स्टोमेटा की प्रतिक्रिया में रुकावट, प्रकाश संश्लेषण क्षमता और नाइट्रोजन उपयोग दक्षता में कमी, और वृद्धि में अवरोध। कम प्रकाश तीव्रता (100±5 μmol/(m2•s)) की स्थिति में, शुद्ध लाल प्रकाश खीरे की युवा और परिपक्व दोनों पत्तियों के क्लोरोप्लास्ट को नुकसान पहुंचा सकता है, लेकिन शुद्ध लाल प्रकाश से लाल और नीले प्रकाश (R:B= 7:3) में बदलने पर क्षतिग्रस्त क्लोरोप्लास्ट ठीक हो जाते हैं। इसके विपरीत, जब खीरे के पौधों को लाल-नीले प्रकाश वाले वातावरण से शुद्ध लाल प्रकाश वाले वातावरण में स्थानांतरित किया गया, तो प्रकाश संश्लेषण दक्षता में उल्लेखनीय कमी नहीं आई, जो लाल प्रकाश वाले वातावरण के प्रति अनुकूलन क्षमता को दर्शाता है। लाल प्रकाश सिंड्रोम से ग्रसित खीरे के पौधों की पत्तियों की संरचना का इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप से विश्लेषण करने पर, प्रयोगकर्ताओं ने पाया कि शुद्ध लाल प्रकाश में पत्तियों में क्लोरोप्लास्ट की संख्या, स्टार्च कणों का आकार और ग्रैना की मोटाई सफेद प्रकाश की तुलना में काफी कम थी। नीले प्रकाश के प्रयोग से खीरे के क्लोरोप्लास्ट की अल्ट्रास्ट्रक्चर और प्रकाश संश्लेषण संबंधी विशेषताओं में सुधार होता है और पोषक तत्वों का अत्यधिक संचय समाप्त हो जाता है। सफेद प्रकाश और लाल एवं नीले प्रकाश की तुलना में, शुद्ध लाल प्रकाश ने टमाटर के पौधों में हाइपोकोटाइल की लंबाई और कॉटिलेडन के विस्तार को बढ़ावा दिया, पौधे की ऊंचाई और पत्ती क्षेत्र में उल्लेखनीय वृद्धि की, लेकिन प्रकाश संश्लेषण क्षमता में उल्लेखनीय कमी आई, रुबिस्को की मात्रा और प्रकाश रासायनिक दक्षता कम हुई, और ऊष्मा अपव्यय में उल्लेखनीय वृद्धि हुई। इससे यह स्पष्ट होता है कि विभिन्न प्रकार के पौधे समान प्रकाश गुणवत्ता पर अलग-अलग प्रतिक्रिया देते हैं, लेकिन एकरंगी प्रकाश की तुलना में, मिश्रित प्रकाश के वातावरण में पौधों की प्रकाश संश्लेषण दक्षता अधिक होती है और वृद्धि अधिक जोरदार होती है।

सब्जियों के पौधों के लिए प्रकाश की गुणवत्ता के अनुकूलतम संयोजन पर शोधकर्ताओं ने काफी शोध किया है। समान प्रकाश तीव्रता में, लाल प्रकाश के अनुपात में वृद्धि के साथ, टमाटर और खीरे के पौधों की ऊँचाई और ताज़ा वजन में उल्लेखनीय सुधार हुआ, और लाल और नीले प्रकाश का 3:1 का अनुपात सबसे प्रभावी रहा; इसके विपरीत, नीले प्रकाश के उच्च अनुपात ने टमाटर और खीरे के पौधों की वृद्धि को बाधित किया, जिससे वे छोटे और सघन हो गए, लेकिन पौधों के तनों में शुष्क पदार्थ और क्लोरोफिल की मात्रा में वृद्धि हुई। मिर्च और तरबूज जैसी अन्य फसलों में भी इसी तरह के रुझान देखे गए। इसके अलावा, सफेद प्रकाश की तुलना में, लाल और नीले प्रकाश (R:B=3:1) ने न केवल टमाटर के पौधों की पत्तियों की मोटाई, क्लोरोफिल की मात्रा, प्रकाश संश्लेषण दक्षता और इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण दक्षता में उल्लेखनीय सुधार किया, बल्कि केल्विन चक्र से संबंधित एंजाइमों के स्तर, वृद्धि, शाकाहारी सामग्री और कार्बोहाइड्रेट संचय में भी उल्लेखनीय सुधार किया। लाल और नीली रोशनी के दो अनुपातों (R:B=2:1, 4:1) की तुलना करने पर, नीली रोशनी का उच्च अनुपात खीरे के पौधों में मादा फूलों के निर्माण को प्रेरित करने में अधिक सहायक पाया गया और इससे मादा फूलों के खिलने का समय भी कम हो गया। यद्यपि लाल और नीली रोशनी के विभिन्न अनुपातों का केल, अरुगुला और सरसों के पौधों की ताजे वजन की उपज पर कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ा, लेकिन नीली रोशनी का उच्च अनुपात (30% नीली रोशनी) केल और सरसों के पौधों के हाइपोकोटाइल की लंबाई और कोटिलेडन के क्षेत्रफल को काफी कम कर देता है, जबकि कोटिलेडन का रंग गहरा हो जाता है। इसलिए, पौधों के उत्पादन में, नीली रोशनी के अनुपात में उचित वृद्धि से सब्जियों के पौधों की नोड रिक्ति और पत्ती क्षेत्र को काफी कम किया जा सकता है, पौधों के पार्श्व विस्तार को बढ़ावा दिया जा सकता है और पौधों की मजबूती को बढ़ाया जा सकता है, जो मजबूत पौधों की खेती के लिए सहायक है। प्रकाश की तीव्रता अपरिवर्तित रहने की स्थिति में, लाल और नीली रोशनी में हरी रोशनी की वृद्धि से मीठी मिर्च के पौधों के ताजे वजन, पत्ती क्षेत्र और पौधे की ऊंचाई में काफी सुधार हुआ। परंपरागत सफेद फ्लोरोसेंट लैंप की तुलना में, लाल-हरा-नीला (R3:G2:B5) प्रकाश स्थितियों में, 'ओकागी नंबर 1 टमाटर' के पौधों के Y[II], qP और ETR में उल्लेखनीय सुधार हुआ। शुद्ध नीले प्रकाश में पराबैंगनी प्रकाश (100 μmol/(m2•s) नीला प्रकाश + 7% UV-A) मिलाने से अरुगुला और सरसों के तने की वृद्धि की गति में उल्लेखनीय कमी आई, जबकि फ्लोरोसेंट प्रकाश मिलाने से इसका विपरीत प्रभाव पड़ा। इससे यह भी पता चलता है कि लाल और नीले प्रकाश के अलावा, अन्य प्रकार के प्रकाश भी पौधों की वृद्धि और विकास की प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यद्यपि पराबैंगनी प्रकाश और फ्लोरोसेंट प्रकाश दोनों ही प्रकाश संश्लेषण का ऊर्जा स्रोत नहीं हैं, फिर भी दोनों ही पौधों के प्रकाश-आकृति विज्ञान में शामिल हैं। उच्च तीव्रता वाला पराबैंगनी प्रकाश पौधों के डीएनए और प्रोटीन आदि के लिए हानिकारक होता है। हालांकि, पराबैंगनी प्रकाश कोशिकीय तनाव प्रतिक्रियाओं को सक्रिय करता है, जिससे पर्यावरणीय परिवर्तनों के अनुकूल होने के लिए पौधों की वृद्धि, आकारिकी और विकास में परिवर्तन होते हैं। अध्ययनों से पता चला है कि कम वर्षा-प्रतिशत (R/FR) पौधों में छाया से बचने की प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है, जिसके परिणामस्वरूप पौधों में रूपात्मक परिवर्तन होते हैं, जैसे तने का लंबा होना, पत्तियों का पतला होना और शुष्क पदार्थ की उपज में कमी आना। पतला तना मजबूत पौधों के विकास के लिए अच्छा गुण नहीं है। सामान्य पत्तेदार और फलदार सब्जियों के पौधों के लिए, मजबूत, सघन और लचीले पौधे परिवहन और रोपण के दौरान समस्याओं से सुरक्षित रहते हैं।

यूवी-ए खीरे के पौधों को छोटा और सघन बना सकता है, और रोपण के बाद उपज में कोई खास अंतर नहीं होता; जबकि यूवी-बी का अवरोधक प्रभाव अधिक होता है, और रोपण के बाद उपज में कमी का प्रभाव नगण्य होता है। पिछले अध्ययनों से पता चला है कि यूवी-ए पौधों की वृद्धि को रोकता है और उन्हें बौना बना देता है। लेकिन अब इस बात के बढ़ते प्रमाण मिल रहे हैं कि यूवी-ए की उपस्थिति फसल के जैव द्रव्यमान को कम करने के बजाय वास्तव में उसे बढ़ावा देती है। मूल लाल और सफेद प्रकाश (आर:डब्ल्यू=2:3, पीपीएफडी 250 μmol/(m2·s)) की तुलना में, लाल और सफेद प्रकाश की पूरक तीव्रता 10 W/m2 (लगभग 10 μmol/(m2·s)) है। केल पर यूवी-ए की उपस्थिति से केल के पौधों के जैव द्रव्यमान, अंतरनोड की लंबाई, तने का व्यास और पौधे की छतरी की चौड़ाई में उल्लेखनीय वृद्धि हुई, लेकिन यूवी तीव्रता 10 W/m2 से अधिक होने पर यह प्रभाव कमजोर हो गया। प्रतिदिन 2 घंटे यूवी-ए (0.45 जूल/(वर्ग मीटर²•सेकंड)) की आपूर्ति से 'ऑक्सहार्ट' टमाटर के पौधों की ऊंचाई, बीजपत्र का क्षेत्रफल और ताज़ा वजन में उल्लेखनीय वृद्धि हो सकती है, जबकि टमाटर के पौधों में पानी की मात्रा कम हो जाती है। यह देखा जा सकता है कि विभिन्न फसलें यूवी प्रकाश के प्रति अलग-अलग प्रतिक्रिया देती हैं, जो फसलों की यूवी प्रकाश के प्रति संवेदनशीलता से संबंधित हो सकती है।

ग्राफ्टिंग द्वारा पौधों की खेती के लिए, रूटस्टॉक ग्राफ्टिंग को सुगम बनाने के लिए तने की लंबाई को उचित रूप से बढ़ाना चाहिए। एफआर की विभिन्न तीव्रताओं का टमाटर, मिर्च, खीरा, लौकी और तरबूज के पौधों की वृद्धि पर अलग-अलग प्रभाव पड़ा। ठंडी सफेद रोशनी में 18.9 μmol/(m²•s) एफआर के अनुपूरण से टमाटर और मिर्च के पौधों की हाइपोकोटाइल की लंबाई और तने का व्यास उल्लेखनीय रूप से बढ़ गया; 34.1 μmol/(m²•s) एफआर का खीरा, लौकी और तरबूज के पौधों की हाइपोकोटाइल की लंबाई और तने के व्यास को बढ़ाने में सर्वोत्तम प्रभाव पड़ा; उच्च तीव्रता वाले एफआर (53.4 μmol/(m²•s)) का इन पांचों सब्जियों पर सर्वोत्तम प्रभाव पड़ा। इसके बाद पौधों की हाइपोकोटाइल की लंबाई और तने के व्यास में उल्लेखनीय वृद्धि नहीं हुई और उनमें गिरावट का रुझान दिखने लगा। मिर्च के पौधों का ताजा वजन काफी कम हो गया, जिससे पता चलता है कि पांचों सब्जियों के पौधों का FR संतृप्ति मान 53.4 μmol/(m2•s) से कम था, और FR मान FR की तुलना में काफी कम था। विभिन्न सब्जियों के पौधों की वृद्धि पर इसका प्रभाव भी अलग-अलग होता है।

2.2 विभिन्न दिन के उजाले के एकीकरण का सब्जी के पौधों के प्रकाशजनन पर प्रभाव

दिन के उजाले का समाकलन (डीएलआई) एक दिन में पौधे की सतह द्वारा प्राप्त प्रकाश संश्लेषक फोटॉनों की कुल मात्रा को दर्शाता है, जो प्रकाश की तीव्रता और प्रकाश के समय से संबंधित है। इसकी गणना का सूत्र है: डीएलआई (मोल/मी²/दिन) = प्रकाश की तीव्रता [μmol/(मी²•सेकंड)] × दैनिक प्रकाश समय (घंटे) × 3600 × 10⁻⁶। कम प्रकाश तीव्रता वाले वातावरण में, पौधे तने और अंतरनोड की लंबाई बढ़ाकर, पौधे की ऊंचाई, पेटीओल की लंबाई और पत्ती के क्षेत्रफल को बढ़ाकर तथा पत्ती की मोटाई और शुद्ध प्रकाश संश्लेषण दर को घटाकर प्रतिक्रिया करते हैं। प्रकाश की तीव्रता बढ़ने पर, सरसों को छोड़कर, अरुगुला, गोभी और केल के पौधों की हाइपोकोटाइल की लंबाई और तने की वृद्धि समान प्रकाश गुणवत्ता में काफी कम हो जाती है। इससे यह स्पष्ट होता है कि पौधे की वृद्धि और आकारिकी पर प्रकाश का प्रभाव प्रकाश की तीव्रता और पौधे की प्रजाति से संबंधित है। प्रकाश की तीव्रता (डीएलआई) (8.64~28.8 मोल/मी2/दिन) बढ़ने के साथ, खीरे के पौधों का आकार छोटा, मजबूत और सघन हो गया, और पत्तियों का विशिष्ट भार और क्लोरोफिल की मात्रा धीरे-धीरे कम हो गई। खीरे के पौधों की बुवाई के 6-16 दिन बाद, पत्तियां और जड़ें सूखने लगीं। वजन धीरे-धीरे बढ़ा और वृद्धि दर भी धीरे-धीरे तेज हुई, लेकिन बुवाई के 16-21 दिन बाद, खीरे के पौधों की पत्तियों और जड़ों की वृद्धि दर में उल्लेखनीय कमी आई। बढ़ी हुई डीएलआई ने खीरे के पौधों की शुद्ध प्रकाश संश्लेषण दर को बढ़ावा दिया, लेकिन एक निश्चित मान के बाद, शुद्ध प्रकाश संश्लेषण दर घटने लगी। इसलिए, उपयुक्त डीएलआई का चयन करना और पौधों की वृद्धि के विभिन्न चरणों में अलग-अलग पूरक प्रकाश रणनीतियों को अपनाना बिजली की खपत को कम कर सकता है। खीरे और टमाटर के पौधों में घुलनशील शर्करा और एसओडी एंजाइम की मात्रा डीएलआई की तीव्रता बढ़ने के साथ बढ़ी। जब प्रकाश की तीव्रता (डीएलआई) 7.47 मोल/मी²/दिन से बढ़कर 11.26 मोल/मी²/दिन हो गई, तो खीरे के पौधों में घुलनशील शर्करा और एसओडी एंजाइम की मात्रा क्रमशः 81.03% और 55.5% बढ़ गई। समान डीएलआई स्थितियों में, प्रकाश की तीव्रता बढ़ने और प्रकाश की अवधि कम होने पर, टमाटर और खीरे के पौधों की पीएसआईआई गतिविधि बाधित हुई, और कम प्रकाश तीव्रता और लंबी अवधि की पूरक प्रकाश रणनीति चुनने से खीरे और टमाटर के पौधों के उच्च अंकुरण सूचकांक और प्रकाश रासायनिक दक्षता को बढ़ावा मिला।

ग्राफ्टिंग द्वारा उगाए गए पौधों के उत्पादन में, कम प्रकाश की स्थिति में पौधों की गुणवत्ता कम हो सकती है और अंकुरण का समय बढ़ सकता है। उचित प्रकाश तीव्रता से न केवल ग्राफ्टिंग स्थल की बंधन क्षमता बढ़ती है और पौधों की मजबूती में सुधार होता है, बल्कि मादा फूलों की संख्या भी बढ़ती है। पौध कारखानों में, 2.5-7.5 मोल/वर्ग मीटर/दिन की प्रकाश तीव्रता (डीएलआई) टमाटर के ग्राफ्टेड पौधों की अंकुरण आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त थी। डीएलआई तीव्रता बढ़ने के साथ ग्राफ्टेड टमाटर के पौधों की सघनता और पत्ती की मोटाई में उल्लेखनीय वृद्धि हुई। इससे पता चलता है कि ग्राफ्टेड पौधों को अंकुरण के लिए उच्च प्रकाश तीव्रता की आवश्यकता नहीं होती है। इसलिए, बिजली की खपत और रोपण वातावरण को ध्यान में रखते हुए, उचित प्रकाश तीव्रता का चयन आर्थिक लाभ बढ़ाने में सहायक होगा।

3. एलईडी प्रकाश वातावरण का सब्जी के पौधों की तनाव प्रतिरोधक क्षमता पर प्रभाव

पौधे प्रकाश संवेदकों के माध्यम से बाहरी प्रकाश संकेतों को ग्रहण करते हैं, जिससे पौधे में संकेत अणुओं का संश्लेषण और संचय होता है। इसके परिणामस्वरूप पौधे के अंगों की वृद्धि और कार्यप्रणाली में परिवर्तन होता है, और अंततः तनाव के प्रति पौधे की प्रतिरोधक क्षमता में सुधार होता है। विभिन्न प्रकार के प्रकाश का पौधों की ठंड और नमक सहनशीलता में सुधार पर विशेष प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, जब टमाटर के पौधों को रात में 4 घंटे तक पूरक प्रकाश दिया गया, तो बिना पूरक प्रकाश वाले उपचार की तुलना में, सफेद प्रकाश, लाल प्रकाश, नीला प्रकाश और लाल-नीला प्रकाश दोनों ने टमाटर के पौधों की इलेक्ट्रोलाइट पारगम्यता और एमडीए सामग्री को कम किया और ठंड सहनशीलता में सुधार किया। 8:2 लाल-नीले अनुपात वाले उपचार के तहत टमाटर के पौधों में एसओडी, पीओडी और कैटेलिटिक एसिड की गतिविधियाँ अन्य उपचारों की तुलना में काफी अधिक थीं, और उनमें उच्च एंटीऑक्सीडेंट क्षमता और ठंड सहनशीलता पाई गई।

सोयाबीन की जड़ों की वृद्धि पर यूवी-बी का प्रभाव मुख्य रूप से जड़ों में NO और ROS की मात्रा बढ़ाकर पौधे की तनाव प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाता है, जिसमें ABA, SA और JA जैसे हार्मोन सिग्नलिंग अणु शामिल हैं, और IAA, CTK और GA की मात्रा को कम करके जड़ के विकास को रोकता है। यूवी-बी का फोटोरिसेप्टर, UVR8, न केवल फोटोमॉर्फोजेनेसिस को नियंत्रित करने में शामिल है, बल्कि यूवी-बी तनाव में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। टमाटर के पौधों में, UVR8 एंथोसायनिन के संश्लेषण और संचय में मध्यस्थता करता है, और यूवी-बी के अनुकूलित जंगली टमाटर के पौधे उच्च तीव्रता वाले यूवी-बी तनाव से निपटने की अपनी क्षमता में सुधार करते हैं। हालांकि, अरेबिडोप्सिस द्वारा प्रेरित सूखे के तनाव के लिए यूवी-बी का अनुकूलन UVR8 मार्ग पर निर्भर नहीं करता है, जो दर्शाता है कि यूवी-बी पौधे के रक्षा तंत्र की एक संकेत-प्रेरित क्रॉस-प्रतिक्रिया के रूप में कार्य करता है, जिससे विभिन्न हार्मोन संयुक्त रूप से सूखे के तनाव का प्रतिरोध करने और ROS को अवशोषित करने की क्षमता बढ़ाने में शामिल होते हैं।

पौधे के हाइपोकोटाइल या तने की वृद्धि जो FR के कारण होती है और पौधों का ठंड के तनाव के प्रति अनुकूलन, दोनों ही पादप हार्मोनों द्वारा नियंत्रित होते हैं। इसलिए, FR के कारण होने वाला "छाया से बचाव प्रभाव" पौधों के ठंड के अनुकूलन से संबंधित है। प्रयोगकर्ताओं ने जौ के अंकुरण के 18 दिन बाद 15°C पर 10 दिनों तक पौधे को FR से उपचारित किया, फिर तापमान को 5°C तक कम किया और 7 दिनों तक FR से उपचारित किया। उन्होंने पाया कि सफेद प्रकाश उपचार की तुलना में, FR ने जौ के पौधों की पाले से प्रतिरोधक क्षमता को बढ़ाया। इस प्रक्रिया के साथ-साथ जौ के पौधों में ABA और IAA की मात्रा में वृद्धि हुई। 15°C पर FR से उपचारित जौ के पौधों को बाद में 5°C पर स्थानांतरित करने और 7 दिनों तक FR से उपचारित करने पर उपरोक्त दोनों उपचारों के समान परिणाम प्राप्त हुए, लेकिन ABA की प्रतिक्रिया कम हो गई। विभिन्न R:FR मान वाले पौधे फाइटोहोर्मोन (GA, IAA, CTK और ABA) के जैवसंश्लेषण को नियंत्रित करते हैं, जो पौधों की लवण सहनशीलता में भी शामिल होते हैं। लवण तनाव की स्थिति में, कम लवणता और आवृत्ति अनुपात (R:FR) वाला प्रकाश वातावरण टमाटर के पौधों की एंटीऑक्सीडेंट और प्रकाश संश्लेषण क्षमता को बढ़ा सकता है, पौधों में ROS और MDA के उत्पादन को कम कर सकता है और लवण सहनशीलता में सुधार कर सकता है। लवणता तनाव और कम लवणता और आवृत्ति अनुपात (R:FR=0.8) दोनों ही क्लोरोफिल के जैवसंश्लेषण को बाधित करते हैं, जिसका संबंध क्लोरोफिल संश्लेषण मार्ग में PBG से UroIII के रूपांतरण के अवरोध से हो सकता है। वहीं, कम लवणता और आवृत्ति अनुपात वाला वातावरण लवणता तनाव के कारण होने वाले क्लोरोफिल संश्लेषण की हानि को प्रभावी ढंग से कम कर सकता है। ये परिणाम फाइटोक्रोम और लवण सहनशीलता के बीच एक महत्वपूर्ण संबंध दर्शाते हैं।

प्रकाश वातावरण के अलावा, अन्य पर्यावरणीय कारक भी सब्जियों के पौधों की वृद्धि और गुणवत्ता को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, CO2 सांद्रता में वृद्धि से प्रकाश संतृप्ति अधिकतम मान Pn (Pnmax) में वृद्धि होगी, प्रकाश क्षतिपूर्ति बिंदु कम होगा और प्रकाश उपयोग दक्षता में सुधार होगा। प्रकाश की तीव्रता और CO2 सांद्रता में वृद्धि से प्रकाश संश्लेषक वर्णकों की मात्रा, जल उपयोग दक्षता और केल्विन चक्र से संबंधित एंजाइमों की गतिविधियों में सुधार होता है, जिससे अंततः टमाटर के पौधों की प्रकाश संश्लेषक दक्षता और जैव द्रव्यमान संचय में वृद्धि होती है। टमाटर और मिर्च के पौधों का शुष्क भार और सघनता शुष्क भार सीमा (DLI) के साथ सकारात्मक रूप से सहसंबंधित थे, और तापमान में परिवर्तन ने समान शुष्क भार सीमा (DLI) उपचार के तहत वृद्धि को भी प्रभावित किया। 23~25℃ का वातावरण टमाटर के पौधों की वृद्धि के लिए अधिक उपयुक्त था। तापमान और प्रकाश की स्थितियों के अनुसार, शोधकर्ताओं ने मिर्च की सापेक्ष वृद्धि दर का पूर्वानुमान लगाने के लिए बेट वितरण मॉडल पर आधारित एक विधि विकसित की है, जो मिर्च के ग्राफ्टेड पौधों के उत्पादन के पर्यावरणीय विनियमन के लिए वैज्ञानिक मार्गदर्शन प्रदान कर सकती है।

इसलिए, उत्पादन में प्रकाश विनियमन योजना तैयार करते समय, न केवल प्रकाश पर्यावरण कारकों और पौधों की प्रजातियों पर विचार किया जाना चाहिए, बल्कि पौध पोषण और जल प्रबंधन, गैस पर्यावरण, तापमान और पौध वृद्धि चरण जैसे खेती और प्रबंधन कारकों पर भी विचार किया जाना चाहिए।

4. समस्याएं और संभावनाएं

सबसे पहले, सब्जी के पौधों के लिए प्रकाश का नियमन एक जटिल प्रक्रिया है, और पौध उत्पादन के वातावरण में विभिन्न प्रकार के सब्जी के पौधों पर अलग-अलग प्रकाश स्थितियों के प्रभावों का विस्तृत विश्लेषण आवश्यक है। इसका अर्थ यह है कि उच्च दक्षता और उच्च गुणवत्ता वाले पौधों के उत्पादन के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, एक परिपक्व तकनीकी प्रणाली स्थापित करने हेतु निरंतर अनुसंधान की आवश्यकता है।

दूसरे, यद्यपि एलईडी प्रकाश स्रोत की ऊर्जा उपयोग दर अपेक्षाकृत अधिक है, फिर भी कृत्रिम प्रकाश का उपयोग करके पौध संवर्धन में पौधों की रोशनी के लिए बिजली की खपत ही मुख्य ऊर्जा खपत का स्रोत है। पौध कारखानों की यह भारी ऊर्जा खपत अभी भी पौध कारखानों के विकास में एक बड़ी बाधा है।

अंततः, कृषि में पौध प्रकाश व्यवस्था के व्यापक उपयोग के साथ, भविष्य में एलईडी पौध प्रकाश की लागत में भारी कमी आने की उम्मीद है; वहीं दूसरी ओर, श्रम लागत में वृद्धि, विशेष रूप से महामारी के बाद के युग में, श्रम की कमी से उत्पादन के मशीनीकरण और स्वचालन की प्रक्रिया को बढ़ावा मिलना तय है। भविष्य में, कृत्रिम बुद्धिमत्ता पर आधारित नियंत्रण मॉडल और बुद्धिमान उत्पादन उपकरण सब्जी पौध उत्पादन के लिए प्रमुख तकनीकों में से एक बन जाएंगे और पौध उत्पादन तकनीक के विकास को निरंतर बढ़ावा देंगे।

लेखक: जिहुई टैन, हौचेंग लियू
लेख का स्रोत: कृषि इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी (ग्रीनहाउस बागवानी) का वीचैट खाता