ग्रीनहाउस बागवानी कृषि इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी14 अक्टूबर 2022 को शाम 5:30 बजे बीजिंग में प्रकाशित।

वैश्विक जनसंख्या में निरंतर वृद्धि के साथ, भोजन की मांग दिन-प्रतिदिन बढ़ती जा रही है और भोजन के पोषण और सुरक्षा के लिए उच्चतर आवश्यकताएं सामने आ रही हैं। उच्च उपज और उच्च गुणवत्ता वाली फसलों की खेती खाद्य समस्याओं के समाधान का एक महत्वपूर्ण साधन है। हालांकि, उत्कृष्ट किस्मों को विकसित करने के लिए पारंपरिक प्रजनन विधि में लंबा समय लगता है, जो प्रजनन की प्रगति को सीमित करता है। वार्षिक स्व-परागित फसलों के लिए, प्रारंभिक जनक संकरण से लेकर नई किस्म के उत्पादन तक 10-15 वर्ष लग सकते हैं। इसलिए, फसल प्रजनन की प्रगति को गति देने के लिए, प्रजनन दक्षता में सुधार करना और पीढ़ीगत समय को कम करना अत्यंत आवश्यक है।

तीव्र प्रजनन का अर्थ है पूर्णतः बंद नियंत्रित वातावरण वाले वृद्धि कक्ष में पर्यावरणीय परिस्थितियों को नियंत्रित करके पौधों की वृद्धि दर को अधिकतम करना, पुष्पन और फलन में तेजी लाना और प्रजनन चक्र को छोटा करना। पौध कारखाना एक कृषि प्रणाली है जो सुविधाओं में उच्च परिशुद्धता वाले पर्यावरणीय नियंत्रण के माध्यम से उच्च दक्षता वाली फसल उत्पादन प्राप्त कर सकती है, और यह तीव्र प्रजनन के लिए एक आदर्श वातावरण है। कारखाने में प्रकाश, तापमान, आर्द्रता और CO2 सांद्रता जैसी रोपण पर्यावरणीय परिस्थितियाँ अपेक्षाकृत नियंत्रणीय होती हैं, और बाहरी जलवायु से कम या नगण्य रूप से प्रभावित होती हैं। नियंत्रित पर्यावरणीय परिस्थितियों में, सर्वोत्तम प्रकाश तीव्रता, प्रकाश समय और तापमान पौधों की विभिन्न शारीरिक प्रक्रियाओं, विशेष रूप से प्रकाश संश्लेषण और पुष्पन में तेजी ला सकते हैं, जिससे फसल वृद्धि का पीढ़ी समय कम हो जाता है। पौध कारखाना तकनीक का उपयोग करके फसल वृद्धि और विकास को नियंत्रित करना, फलों की समय से पहले कटाई करना, और अंकुरण क्षमता वाले कुछ बीजों से ही प्रजनन आवश्यकताओं को पूरा किया जा सकता है।

प्रकाश अवधि, फसल वृद्धि चक्र को प्रभावित करने वाला मुख्य पर्यावरणीय कारक है।

प्रकाश चक्र से तात्पर्य दिन में प्रकाश और अंधकार की अवधि के बारी-बारी से होने से है। प्रकाश चक्र फसलों की वृद्धि, विकास, पुष्पन और फलने-फूलने को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। प्रकाश चक्र में होने वाले परिवर्तन को महसूस करके फसलें वानस्पतिक वृद्धि से प्रजनन वृद्धि की ओर बढ़ती हैं और पुष्पन और फलने-फूलने की प्रक्रिया पूरी करती हैं। विभिन्न फसल किस्मों और जीनोटाइप की प्रकाश अवधि में परिवर्तन के प्रति अलग-अलग शारीरिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं। अधिक धूप की आवश्यकता वाले पौधों में, जैसे कि जई, गेहूं और जौ, जब धूप की अवधि आवश्यक अवधि से अधिक हो जाती है, तो प्रकाश अवधि बढ़ने से पुष्पन का समय आमतौर पर तेज हो जाता है। वहीं, तटस्थ पौधे, चाहे प्रकाश अवधि कितनी भी हो, पुष्पन करते हैं, जैसे कि चावल, मक्का और खीरा। कम दिन की धूप वाले पौधे, जैसे कि कपास, सोयाबीन और बाजरा, पुष्पन के लिए आवश्यक अवधि से कम प्रकाश अवधि की आवश्यकता होती है। 8 घंटे प्रकाश और 30°C के उच्च तापमान की कृत्रिम परिस्थितियों में, ऐमारंथ का पुष्पन समय खेत की तुलना में 40 दिन से भी अधिक पहले होता है। 16/8 घंटे के प्रकाश चक्र (प्रकाश/अंधेरा) के उपचार के तहत, जौ की सभी सात किस्मों में जल्दी फूल आए: फ्रैंकलिन (36 दिन), गैर्डनर (35 दिन), गिम्मेट (33 दिन), कमांडर (30 दिन), फ्लीट (29 दिन), बौडिन (26 दिन) और लॉकियर (25 दिन)।

कृत्रिम वातावरण में, भ्रूण संवर्धन द्वारा पौधे प्राप्त करके और फिर 16 घंटे तक प्रकाश देकर गेहूं की वृद्धि अवधि को कम किया जा सकता है, जिससे प्रति वर्ष 8 पीढ़ियां प्राप्त की जा सकती हैं। मटर की वृद्धि अवधि खेत में 143 दिनों से घटकर कृत्रिम ग्रीनहाउस में 16 घंटे प्रकाश के साथ 67 दिन रह गई। प्रकाश अवधि को 20 घंटे तक बढ़ाकर और इसे 21°C/16°C (दिन/रात) के साथ मिलाकर, मटर की वृद्धि अवधि को 68 दिनों तक कम किया जा सकता है, और बीज स्थापना दर 97.8% है। नियंत्रित वातावरण में, 20 घंटे की प्रकाश अवधि के उपचार के बाद, बुवाई से फूल आने तक 32 दिन लगते हैं, और पूरी वृद्धि अवधि 62-71 दिन होती है, जो खेत की स्थितियों की तुलना में 30 दिनों से अधिक कम है। 22 घंटे के प्रकाश-अवधि वाले कृत्रिम ग्रीनहाउस में, गेहूं, जौ, सरसों और चना के फूल आने का समय औसतन क्रमशः 22, 64, 73 और 33 दिन कम हो जाता है। बीजों की शीघ्र कटाई के साथ, शीघ्र कटाई वाले बीजों की अंकुरण दर औसतन क्रमशः 92%, 98%, 89% और 94% तक पहुंच सकती है, जो प्रजनन की आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा करती है। सबसे तेजी से बढ़ने वाली किस्में लगातार 6 पीढ़ियां (गेहूं) और 7 पीढ़ियां (गेहूं) पैदा कर सकती हैं। 22 घंटे के प्रकाश-अवधि की स्थिति में, जई के फूल आने का समय 11 दिन कम हो गया, और फूल आने के 21 दिन बाद कम से कम 5 व्यवहार्य बीज सुनिश्चित किए जा सकते हैं, और हर साल लगातार पांच पीढ़ियां पैदा की जा सकती हैं। 22 घंटे के प्रकाश-अवधि वाले कृत्रिम ग्रीनहाउस में, मसूर की वृद्धि अवधि 115 दिन तक कम हो जाती है, और वे एक वर्ष में 3-4 पीढ़ियां पैदा कर सकती हैं। कृत्रिम ग्रीनहाउस में 24 घंटे निरंतर प्रकाश की स्थिति में, मूंगफली का विकास चक्र 145 दिनों से घटकर 89 दिन हो जाता है, और इसे एक वर्ष में 4 पीढ़ियों तक उगाया जा सकता है।

प्रकाश गुणवत्ता

पौधों की वृद्धि और विकास में प्रकाश की महत्वपूर्ण भूमिका होती है। प्रकाश कई प्रकाश संवेदकों को प्रभावित करके पुष्पन को नियंत्रित कर सकता है। फसल में पुष्पन के लिए लाल प्रकाश (R) और नीले प्रकाश (B) का अनुपात अत्यंत महत्वपूर्ण है। 600~700nm तरंगदैर्ध्य वाले लाल प्रकाश में 660nm पर क्लोरोफिल का अवशोषण शिखर होता है, जो प्रकाश संश्लेषण को प्रभावी ढंग से बढ़ावा देता है। 400~500nm तरंगदैर्ध्य वाला नीला प्रकाश पौधों के प्रकाश अनुक्रियाशीलता, स्टोमेटा के खुलने और अंकुर वृद्धि को प्रभावित करता है। गेहूं में, लाल प्रकाश और नीले प्रकाश का अनुपात लगभग 1 होता है, जिससे पुष्पन शीघ्रता से हो सकता है। R:B=4:1 के प्रकाश अनुपात में, मध्यम और देर से पकने वाली सोयाबीन किस्मों की वृद्धि अवधि 120 दिनों से घटकर 63 दिन हो गई, और पौधे की ऊंचाई और पोषक जैव द्रव्यमान कम हो गया, लेकिन बीज की उपज अप्रभावित रही, जिससे प्रति पौधे कम से कम एक बीज प्राप्त हुआ, और अपरिपक्व बीजों की औसत अंकुरण दर 81.7% रही। 10 घंटे की रोशनी और नीली रोशनी की आपूर्ति की स्थिति में, सोयाबीन के पौधे छोटे और मजबूत हो गए, बुवाई के 23 दिन बाद उनमें फूल आ गए, 77 दिनों के भीतर वे परिपक्व हो गए और एक वर्ष में 5 पीढ़ियों तक प्रजनन कर सकते थे।

लाल प्रकाश और सुदूर लाल प्रकाश (FR) का अनुपात भी पौधों के फूल आने को प्रभावित करता है। प्रकाश संवेदक वर्णक दो रूपों में पाए जाते हैं: सुदूर लाल प्रकाश अवशोषण (Pfr) और लाल प्रकाश अवशोषण (Pr)। कम R:FR अनुपात पर, प्रकाश संवेदक वर्णक Pfr से Pr में परिवर्तित हो जाते हैं, जिससे लंबे दिन वाले पौधों में फूल आते हैं। उचित R:FR (0.66~1.07) को नियंत्रित करने के लिए LED लाइट का उपयोग करने से पौधे की ऊंचाई बढ़ सकती है, लंबे दिन वाले पौधों (जैसे मॉर्निंग ग्लोरी और स्नैपड्रैगन) में फूल आने को बढ़ावा मिल सकता है और छोटे दिन वाले पौधों (जैसे गेंदा) में फूल आने में बाधा आ सकती है। जब R:FR 3.1 से अधिक होता है, तो मसूर में फूल आने का समय विलंबित हो जाता है। R:FR को 1.9 तक कम करने से सर्वोत्तम फूल आने का प्रभाव प्राप्त होता है और बुवाई के 31वें दिन तक फूल आ सकते हैं। फूल आने में बाधा डालने पर लाल प्रकाश का प्रभाव प्रकाश संवेदक वर्णक Pr द्वारा मध्यस्थ होता है। अध्ययनों से पता चला है कि जब R:FR अनुपात 3.5 से अधिक होता है, तो पाँच दलहनी पौधों (मटर, चना, चौड़ी फली, मसूर और ल्यूपिन) के फूल आने का समय विलंबित हो जाता है। ऐमारंथ और चावल की कुछ किस्मों में, लाल प्रकाश का उपयोग करके फूल आने की प्रक्रिया को क्रमशः 10 दिन और 20 दिन आगे बढ़ाया जाता है।

उर्वरक CO₂

CO₂प्रकाश संश्लेषण का मुख्य कार्बन स्रोत CO है। उच्च सांद्रता CO₂कम सांद्रता वाला CO आमतौर पर C3 वार्षिक पौधों की वृद्धि और प्रजनन को बढ़ावा दे सकता है, जबकि CO की कम सांद्रता₂कार्बन की कमी के कारण वृद्धि और प्रजनन क्षमता कम हो सकती है। उदाहरण के लिए, चावल और गेहूं जैसे C3 पौधों की प्रकाश संश्लेषण क्षमता CO2 की मात्रा बढ़ने के साथ बढ़ती है।₂इसके परिणामस्वरूप जैव द्रव्यमान में वृद्धि और शीघ्र फूल आना संभव होता है। CO2 के सकारात्मक प्रभाव को साकार करने के लिए₂सांद्रता बढ़ने पर, पानी और पोषक तत्वों की आपूर्ति को अनुकूलित करना आवश्यक हो सकता है। इसलिए, असीमित निवेश की स्थिति में, हाइड्रोपोनिक्स पौधों की वृद्धि क्षमता को पूरी तरह से उजागर कर सकता है। कम CO₂₂उच्च CO2 सांद्रता ने अरेबिडोप्सिस थैलिआना के फूल आने के समय में देरी की, जबकि उच्च CO2 सांद्रता ने फूल आने के समय को प्रभावित किया।₂CO2 की सांद्रता बढ़ाने से धान में फूल आने का समय तेज हो गया, धान की वृद्धि अवधि घटकर 3 महीने रह गई और प्रति वर्ष 4 पीढ़ियाँ उत्पन्न हुईं।₂कृत्रिम वृद्धि बॉक्स में CO2 की सांद्रता 785.7 μmol/mol तक बढ़ाने पर, सोयाबीन की किस्म 'एनरेई' का प्रजनन चक्र घटकर 70 दिन रह गया और यह एक वर्ष में 5 पीढ़ियाँ उत्पन्न कर सकती थी। जब CO2 की सांद्रता बढ़ाई गई, तो सोयाबीन की किस्म 'एनरेई' का प्रजनन चक्र घटकर 70 दिन रह गया और यह एक वर्ष में 5 पीढ़ियाँ उत्पन्न कर सकती थी।₂जब CO2 की सांद्रता बढ़कर 550μmol/mol हो गई, तो कैजानस कैजान के फूल आने में 8-9 दिन की देरी हुई, और फल लगने और पकने का समय भी 9 दिन विलंबित हो गया। उच्च CO2 सांद्रता पर कैजानस कैजान में अघुलनशील शर्करा जमा हो गई।₂सांद्रता, जो पौधों के सिग्नल संचरण को प्रभावित कर सकती है और फूल आने में देरी कर सकती है। इसके अलावा, बढ़े हुए CO2 वाले वृद्धि कक्ष में₂इससे सोयाबीन के फूलों की संख्या और गुणवत्ता में वृद्धि होती है, जो संकरण के लिए अनुकूल है, और इसकी संकरण दर खेत में उगाई जाने वाली सोयाबीन की तुलना में कहीं अधिक है।

भविष्य की संभावनाओं

आधुनिक कृषि वैकल्पिक प्रजनन और सुविधा प्रजनन के माध्यम से फसल प्रजनन की प्रक्रिया को तेज कर सकती है। हालांकि, इन विधियों में कुछ कमियां हैं, जैसे कि सख्त भौगोलिक आवश्यकताएं, महंगा श्रम प्रबंधन और अस्थिर प्राकृतिक परिस्थितियां, जो सफल बीज उत्पादन की गारंटी नहीं दे सकतीं। सुविधा प्रजनन जलवायु परिस्थितियों से प्रभावित होता है और पीढ़ी वृद्धि का समय सीमित होता है। वहीं, आणविक मार्कर प्रजनन केवल प्रजनन लक्ष्य लक्षणों के चयन और निर्धारण को गति देता है। वर्तमान में, तीव्र प्रजनन तकनीक को ग्रैमिनेसी, लेग्युमिनोसी, क्रूसिफेरी और अन्य फसलों में लागू किया गया है। हालांकि, प्लांट फैक्ट्री तीव्र पीढ़ी प्रजनन जलवायु परिस्थितियों के प्रभाव से पूरी तरह मुक्त है और पौधों की वृद्धि और विकास की आवश्यकताओं के अनुसार विकास वातावरण को नियंत्रित कर सकता है। प्लांट फैक्ट्री तीव्र प्रजनन तकनीक को पारंपरिक प्रजनन, आणविक मार्कर प्रजनन और अन्य प्रजनन विधियों के साथ प्रभावी ढंग से मिलाकर, तीव्र प्रजनन की स्थिति में, संकरण के बाद समरूप वंश प्राप्त करने के लिए आवश्यक समय को कम किया जा सकता है और साथ ही, आदर्श लक्षणों और प्रजनन पीढ़ियों को प्राप्त करने के लिए आवश्यक समय को कम करने के लिए प्रारंभिक पीढ़ियों का चयन किया जा सकता है।

कारखानों में पादप प्रवर्धन तकनीक की प्रमुख सीमा यह है कि विभिन्न फसलों की वृद्धि और विकास के लिए आवश्यक पर्यावरणीय परिस्थितियाँ काफी भिन्न होती हैं, और लक्षित फसलों के प्रवर्धन के लिए उपयुक्त पर्यावरणीय परिस्थितियाँ प्राप्त करने में लंबा समय लगता है। साथ ही, संयंत्र कारखानों के निर्माण और संचालन की उच्च लागत के कारण, बड़े पैमाने पर योजक प्रवर्धन प्रयोग करना कठिन होता है, जिससे अक्सर बीज की पैदावार सीमित हो जाती है, जो आगे के क्षेत्र में गुणों के मूल्यांकन को बाधित कर सकती है। संयंत्र कारखानों के उपकरण और तकनीक में क्रमिक सुधार के साथ, संयंत्र कारखानों के निर्माण और संचालन की लागत धीरे-धीरे कम हो रही है। संयंत्र कारखाने की प्रवर्धन तकनीक को अन्य प्रवर्धन तकनीकों के साथ प्रभावी ढंग से संयोजित करके प्रवर्धन तकनीक को और अधिक अनुकूलित करना और प्रवर्धन चक्र को छोटा करना संभव है।

अंत

उद्धृत जानकारी

लियू काइज़े, लियू होउचेंग। पादप कारखाना तीव्र प्रजनन प्रौद्योगिकी की अनुसंधान प्रगति [जे]। कृषि इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी, 2022,42(22):46-49।