સારાંશ: શાકભાજીના રોપા શાકભાજીના ઉત્પાદનમાં પ્રથમ પગલું છે, અને રોપાઓની ગુણવત્તા વાવેતર પછી શાકભાજીના ઉત્પાદન અને ગુણવત્તા માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. શાકભાજી ઉદ્યોગમાં શ્રમ વિભાજનના સતત સુધારણા સાથે, શાકભાજીના રોપાઓ ધીમે ધીમે એક સ્વતંત્ર ઔદ્યોગિક સાંકળ બનાવી રહ્યા છે અને શાકભાજીના ઉત્પાદનમાં સેવા આપી રહ્યા છે. ખરાબ હવામાનથી પ્રભાવિત, પરંપરાગત રોપા પદ્ધતિઓ અનિવાર્યપણે રોપાઓનો ધીમો વિકાસ, પગવાળું વૃદ્ધિ અને જીવાતો અને રોગો જેવા ઘણા પડકારોનો સામનો કરે છે. પગવાળું રોપાઓનો સામનો કરવા માટે, ઘણા વ્યાપારી ખેડૂતો વૃદ્ધિ નિયમનકારોનો ઉપયોગ કરે છે. જો કે, વૃદ્ધિ નિયમનકારોના ઉપયોગથી રોપાઓની કઠોરતા, ખાદ્ય સલામતી અને પર્યાવરણીય દૂષણના જોખમો છે. રાસાયણિક નિયંત્રણ પદ્ધતિઓ ઉપરાંત, જોકે યાંત્રિક ઉત્તેજના, તાપમાન અને પાણી નિયંત્રણ પણ રોપાઓના પગવાળું વિકાસ અટકાવવામાં ભૂમિકા ભજવી શકે છે, તે થોડા ઓછા અનુકૂળ અને અસરકારક છે. વૈશ્વિક નવા કોવિડ-19 રોગચાળાના પ્રભાવ હેઠળ, મજૂરની અછત અને રોપા ઉદ્યોગમાં વધતા મજૂર ખર્ચને કારણે ઉત્પાદન વ્યવસ્થાપન મુશ્કેલીઓની સમસ્યાઓ વધુ પ્રબળ બની છે.

લાઇટિંગ ટેકનોલોજીના વિકાસ સાથે, શાકભાજીના રોપા ઉગાડવા માટે કૃત્રિમ પ્રકાશનો ઉપયોગ ઉચ્ચ રોપા કાર્યક્ષમતા, ઓછી જીવાતો અને રોગો અને સરળ માનકીકરણના ફાયદા ધરાવે છે. પરંપરાગત પ્રકાશ સ્ત્રોતોની તુલનામાં, નવી પેઢીના LED પ્રકાશ સ્ત્રોતોમાં ઊર્જા બચત, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા, લાંબુ જીવન, પર્યાવરણીય સંરક્ષણ અને ટકાઉપણું, નાનું કદ, ઓછું થર્મલ રેડિયેશન અને નાના તરંગલંબાઇ કંપનવિસ્તારની લાક્ષણિકતાઓ છે. તે છોડના કારખાનાઓના વાતાવરણમાં રોપાઓની વૃદ્ધિ અને વિકાસની જરૂરિયાતો અનુસાર યોગ્ય સ્પેક્ટ્રમ બનાવી શકે છે, અને રોપાઓની શારીરિક અને ચયાપચય પ્રક્રિયાને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે, તે જ સમયે, શાકભાજીના રોપાઓના પ્રદૂષણ-મુક્ત, પ્રમાણિત અને ઝડપી ઉત્પાદનમાં ફાળો આપે છે, અને રોપા ચક્રને ટૂંકાવે છે. દક્ષિણ ચીનમાં, પ્લાસ્ટિક ગ્રીનહાઉસમાં મરી અને ટામેટાના રોપાઓ (3-4 સાચા પાંદડા) ઉગાડવામાં લગભગ 60 દિવસ લાગે છે, અને કાકડીના રોપાઓ (3-5 સાચા પાંદડા) માટે લગભગ 35 દિવસ લાગે છે. પ્લાન્ટ ફેક્ટરીની સ્થિતિમાં, 20 કલાકના ફોટોપીરિયડ અને 200-300 μmol/(m2•s) ના PPF ની સ્થિતિમાં ટામેટાના રોપા ઉગાડવામાં ફક્ત 17 દિવસ અને મરીના રોપા ઉગાડવામાં 25 દિવસ લાગે છે. ગ્રીનહાઉસમાં પરંપરાગત રોપા ઉગાડવાની પદ્ધતિની તુલનામાં, LED પ્લાન્ટ ફેક્ટરી રોપા ઉગાડવાની પદ્ધતિના ઉપયોગથી કાકડીના વિકાસ ચક્રમાં 15-30 દિવસનો નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો, અને છોડ દીઠ માદા ફૂલો અને ફળની સંખ્યામાં અનુક્રમે 33.8% અને 37.3% નો વધારો થયો, અને સૌથી વધુ ઉપજ 71.44% નો વધારો થયો.

ઉર્જા ઉપયોગ કાર્યક્ષમતાની દ્રષ્ટિએ, પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓની ઉર્જા ઉપયોગ કાર્યક્ષમતા સમાન અક્ષાંશ પર વેન્લો-પ્રકારના ગ્રીનહાઉસ કરતા વધારે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્વીડિશ પ્લાન્ટ ફેક્ટરીમાં, લેટીસના 1 કિલો સૂકા પદાર્થનું ઉત્પાદન કરવા માટે 1411 MJ ની જરૂર પડે છે, જ્યારે ગ્રીનહાઉસમાં 1699 MJ ની જરૂર પડે છે. જો કે, જો પ્રતિ કિલોગ્રામ લેટીસના સૂકા પદાર્થની જરૂરી વીજળીની ગણતરી કરવામાં આવે તો, પ્લાન્ટ ફેક્ટરીને 1 કિલો સૂકા વજનના લેટીસનું ઉત્પાદન કરવા માટે 247 kW·h ની જરૂર પડે છે, અને સ્વીડન, નેધરલેન્ડ અને સંયુક્ત આરબ અમીરાતના ગ્રીનહાઉસને અનુક્રમે 182 kW·h, 70 kW·h અને 111 kW·h ની જરૂર પડે છે.

તે જ સમયે, પ્લાન્ટ ફેક્ટરીમાં, કમ્પ્યુટર્સ, ઓટોમેટિક સાધનો, કૃત્રિમ બુદ્ધિમત્તા અને અન્ય તકનીકોનો ઉપયોગ રોપાઓની ખેતી માટે યોગ્ય પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓને સચોટ રીતે નિયંત્રિત કરી શકે છે, કુદરતી પર્યાવરણની પરિસ્થિતિઓની મર્યાદાઓથી છુટકારો મેળવી શકે છે અને રોપા ઉત્પાદનના બુદ્ધિશાળી, યાંત્રિક અને વાર્ષિક સ્થિર ઉત્પાદનને સાકાર કરી શકે છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, જાપાન, દક્ષિણ કોરિયા, યુરોપ અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ અને અન્ય દેશોમાં પાંદડાવાળા શાકભાજી, ફળ શાકભાજી અને અન્ય આર્થિક પાકોના વાણિજ્યિક ઉત્પાદનમાં પ્લાન્ટ ફેક્ટરીના રોપાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે. પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓનું ઉચ્ચ પ્રારંભિક રોકાણ, ઉચ્ચ સંચાલન ખર્ચ અને વિશાળ સિસ્ટમ ઉર્જા વપરાશ હજુ પણ ચીની પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓમાં રોપાઓની ખેતી ટેકનોલોજીના પ્રમોશનને મર્યાદિત કરતી અવરોધો છે. તેથી, આર્થિક લાભો સુધારવા માટે પ્રકાશ વ્યવસ્થાપન વ્યૂહરચનાઓ, શાકભાજી વૃદ્ધિ મોડેલોની સ્થાપના અને ઓટોમેશન સાધનોના સંદર્ભમાં ઉચ્ચ ઉપજ અને ઉર્જા બચતની જરૂરિયાતોને ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે.

આ લેખમાં, તાજેતરના વર્ષોમાં છોડના કારખાનાઓમાં શાકભાજીના રોપાઓના વિકાસ અને વિકાસ પર LED પ્રકાશ વાતાવરણના પ્રભાવની સમીક્ષા કરવામાં આવી છે, જેમાં છોડના કારખાનાઓમાં શાકભાજીના રોપાઓના પ્રકાશ નિયમનની સંશોધન દિશાનો અંદાજ મૂકવામાં આવ્યો છે.

૧. શાકભાજીના રોપાઓના વિકાસ અને વિકાસ પર પ્રકાશ વાતાવરણની અસરો

છોડના વિકાસ અને વિકાસ માટે આવશ્યક પર્યાવરણીય પરિબળોમાંના એક તરીકે, પ્રકાશ એ છોડ માટે પ્રકાશસંશ્લેષણ કરવા માટે માત્ર ઉર્જા સ્ત્રોત નથી, પરંતુ છોડના ફોટોમોર્ફોજેનેસિસને અસર કરતો મુખ્ય સંકેત પણ છે. છોડ પ્રકાશ સિગ્નલ સિસ્ટમ દ્વારા સિગ્નલની દિશા, ઉર્જા અને પ્રકાશ ગુણવત્તાને સમજે છે, તેમના પોતાના વિકાસ અને વિકાસને નિયંત્રિત કરે છે, અને પ્રકાશની હાજરી અથવા ગેરહાજરી, તરંગલંબાઇ, તીવ્રતા અને અવધિનો પ્રતિભાવ આપે છે. હાલમાં જાણીતા પ્લાન્ટ ફોટોરિસેપ્ટર્સમાં ઓછામાં ઓછા ત્રણ વર્ગોનો સમાવેશ થાય છે: ફાયટોક્રોમ્સ (PHYA~PHYE) જે લાલ અને દૂર-લાલ પ્રકાશ (FR) ને અનુભવે છે, ક્રિપ્ટોક્રોમ્સ (CRY1 અને CRY2) જે વાદળી અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ A ને અનુભવે છે, અને તત્વો (ફોટો1 અને ફોટો2), UV-B રીસેપ્ટર UVR8 જે UV-B ને અનુભવે છે. આ ફોટોરિસેપ્ટર્સ સંબંધિત જનીનોની અભિવ્યક્તિમાં ભાગ લે છે અને તેનું નિયમન કરે છે અને પછી છોડના બીજ અંકુરણ, ફોટોમોર્ફોજેનેસિસ, ફૂલોનો સમય, ગૌણ ચયાપચયનું સંશ્લેષણ અને સંચય, અને જૈવિક અને અજૈવિક તાણ પ્રત્યે સહનશીલતા જેવી જીવન પ્રવૃત્તિઓનું નિયમન કરે છે.

2. શાકભાજીના રોપાઓના ફોટોમોર્ફોલોજિકલ સ્થાપન પર LED પ્રકાશ વાતાવરણનો પ્રભાવ

૨.૧ શાકભાજીના રોપાઓના ફોટોમોર્ફોજેનેસિસ પર વિવિધ પ્રકાશ ગુણવત્તાની અસરો

સ્પેક્ટ્રમના લાલ અને વાદળી પ્રદેશોમાં છોડના પાંદડા પ્રકાશસંશ્લેષણ માટે ઉચ્ચ ક્વોન્ટમ કાર્યક્ષમતા હોય છે. જો કે, કાકડીના પાંદડા લાંબા સમય સુધી શુદ્ધ લાલ પ્રકાશમાં રહેવાથી ફોટોસિસ્ટમને નુકસાન થશે, જેના પરિણામે "લાલ પ્રકાશ સિન્ડ્રોમ" જેવી ઘટના બનશે જેમ કે સ્ટંમેટલ પ્રતિભાવમાં ઘટાડો, પ્રકાશસંશ્લેષણ ક્ષમતામાં ઘટાડો અને નાઇટ્રોજન ઉપયોગ કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો, અને વૃદ્ધિ મંદી. ઓછી પ્રકાશ તીવ્રતા (100±5 μmol/(m2•s)) ની સ્થિતિમાં, શુદ્ધ લાલ પ્રકાશ કાકડીના યુવાન અને પરિપક્વ બંને પાંદડાઓના ક્લોરોપ્લાસ્ટને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે, પરંતુ ક્ષતિગ્રસ્ત ક્લોરોપ્લાસ્ટ શુદ્ધ લાલ પ્રકાશથી લાલ અને વાદળી પ્રકાશમાં બદલાયા પછી પુનઃપ્રાપ્ત થયા હતા (R:B= 7:3). તેનાથી વિપરીત, જ્યારે કાકડીના છોડ લાલ-વાદળી પ્રકાશ વાતાવરણથી શુદ્ધ લાલ પ્રકાશ વાતાવરણમાં ફેરવાયા, ત્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણ કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો નહીં, જે લાલ પ્રકાશ વાતાવરણમાં અનુકૂલનક્ષમતા દર્શાવે છે. "લાલ પ્રકાશ સિન્ડ્રોમ" ધરાવતા કાકડીના રોપાઓના પાંદડાની રચનાના ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ વિશ્લેષણ દ્વારા, પ્રયોગકર્તાઓએ શોધી કાઢ્યું કે શુદ્ધ લાલ પ્રકાશ હેઠળ પાંદડાઓમાં ક્લોરોપ્લાસ્ટની સંખ્યા, સ્ટાર્ચ ગ્રાન્યુલ્સનું કદ અને ગ્રાનાની જાડાઈ સફેદ પ્રકાશની સારવાર હેઠળના લોકો કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી હતી. વાદળી પ્રકાશનો હસ્તક્ષેપ કાકડીના ક્લોરોપ્લાસ્ટની અલ્ટ્રાસ્ટ્રક્ચર અને પ્રકાશસંશ્લેષણ લાક્ષણિકતાઓમાં સુધારો કરે છે અને પોષક તત્વોના વધુ પડતા સંચયને દૂર કરે છે. સફેદ પ્રકાશ અને લાલ અને વાદળી પ્રકાશની તુલનામાં, શુદ્ધ લાલ પ્રકાશે ટામેટાના રોપાઓના હાયપોકોટાઇલ વિસ્તરણ અને કોટિલેડોન વિસ્તરણને પ્રોત્સાહન આપ્યું, છોડની ઊંચાઈ અને પાંદડાના ક્ષેત્રમાં નોંધપાત્ર વધારો કર્યો, પરંતુ પ્રકાશસંશ્લેષણ ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કર્યો, રુબિસ્કો સામગ્રી અને ફોટોકેમિકલ કાર્યક્ષમતામાં ઘટાડો કર્યો, અને ગરમીના વિસર્જનમાં નોંધપાત્ર વધારો કર્યો. તે જોઈ શકાય છે કે વિવિધ પ્રકારના છોડ સમાન પ્રકાશ ગુણવત્તા માટે અલગ રીતે પ્રતિભાવ આપે છે, પરંતુ મોનોક્રોમેટિક પ્રકાશની તુલનામાં, છોડમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ કાર્યક્ષમતા વધુ હોય છે અને મિશ્ર પ્રકાશના વાતાવરણમાં વધુ ઉત્સાહી વૃદ્ધિ થાય છે.

સંશોધકોએ શાકભાજીના રોપાઓના પ્રકાશ ગુણવત્તા સંયોજનના ઑપ્ટિમાઇઝેશન પર ઘણું સંશોધન કર્યું છે. સમાન પ્રકાશ તીવ્રતા હેઠળ, લાલ પ્રકાશના ગુણોત્તરમાં વધારો થવાથી, ટામેટા અને કાકડીના રોપાઓની છોડની ઊંચાઈ અને તાજા વજનમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો હતો, અને લાલ અને વાદળીના ગુણોત્તર 3:1 સાથે સારવાર કરવાથી શ્રેષ્ઠ અસર થઈ હતી; તેનાથી વિપરીત, વાદળી પ્રકાશનો ઉચ્ચ ગુણોત્તર તેણે ટામેટા અને કાકડીના રોપાઓના વિકાસને અટકાવ્યો, જે ટૂંકા અને સંકુચિત હતા, પરંતુ રોપાઓના અંકુરમાં સૂકા પદાર્થ અને હરિતદ્રવ્યનું પ્રમાણ વધાર્યું. મરી અને તરબૂચ જેવા અન્ય પાકોમાં સમાન પેટર્ન જોવા મળે છે. વધુમાં, સફેદ પ્રકાશની તુલનામાં, લાલ અને વાદળી પ્રકાશ (R:B=3:1) એ માત્ર પાંદડાની જાડાઈ, હરિતદ્રવ્યનું પ્રમાણ, પ્રકાશસંશ્લેષણ કાર્યક્ષમતા અને ટામેટાના રોપાઓના ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કર્યો નથી, પરંતુ કેલ્વિન ચક્ર, વૃદ્ધિ શાકાહારી સામગ્રી અને કાર્બોહાઇડ્રેટ સંચય સંબંધિત ઉત્સેચકોના અભિવ્યક્તિ સ્તરમાં પણ નોંધપાત્ર સુધારો થયો છે. લાલ અને વાદળી પ્રકાશના બે ગુણોત્તર (R:B=2:1, 4:1) ની સરખામણી કરતા, વાદળી પ્રકાશનો ઊંચો ગુણોત્તર કાકડીના રોપાઓમાં માદા ફૂલોના નિર્માણને પ્રેરિત કરવા માટે વધુ અનુકૂળ હતો અને માદા ફૂલોના ફૂલોના સમયને ઝડપી બનાવતો હતો. જોકે લાલ અને વાદળી પ્રકાશના અલગ અલગ ગુણોત્તરથી કાલે, અરુગુલા અને સરસવના રોપાઓના તાજા વજનના ઉપજ પર કોઈ ખાસ અસર પડી ન હતી, વાદળી પ્રકાશના ઊંચા ગુણોત્તર (30% વાદળી પ્રકાશ) થી કાલે અને સરસવના રોપાઓના હાયપોકોટાઇલ લંબાઈ અને કોટિલેડોન વિસ્તાર નોંધપાત્ર રીતે ઓછો થયો, જ્યારે કોટિલેડોનનો રંગ વધુ ગાઢ બન્યો. તેથી, રોપાઓના ઉત્પાદનમાં, વાદળી પ્રકાશના પ્રમાણમાં યોગ્ય વધારો વનસ્પતિ રોપાઓના નોડ અંતર અને પાંદડાના ક્ષેત્રને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે, રોપાઓના બાજુના વિસ્તરણને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે અને રોપાની શક્તિ સૂચકાંકમાં સુધારો કરી શકે છે, જે મજબૂત રોપાઓ ઉગાડવા માટે અનુકૂળ છે. પ્રકાશની તીવ્રતા યથાવત રહે તે શરત હેઠળ, લાલ અને વાદળી પ્રકાશમાં લીલા પ્રકાશમાં વધારો થવાથી મીઠી મરીના રોપાઓના તાજા વજન, પાંદડાના ક્ષેત્ર અને છોડની ઊંચાઈમાં નોંધપાત્ર સુધારો થયો. પરંપરાગત સફેદ ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પની તુલનામાં, લાલ-લીલા-વાદળી (R3:G2:B5) પ્રકાશની સ્થિતિમાં, 'ઓકાગી નંબર 1 ટામેટા' ના રોપાઓના Y[II], qP અને ETR માં નોંધપાત્ર સુધારો થયો હતો. શુદ્ધ વાદળી પ્રકાશમાં UV પ્રકાશ (100 μmol/(m2•s) વાદળી પ્રકાશ + 7% UV-A) ના પૂરક બનવાથી અરુગુલા અને સરસવના દાંડીના વિસ્તરણની ગતિમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો, જ્યારે FR નું પૂરક વિપરીત હતું. આ એ પણ દર્શાવે છે કે લાલ અને વાદળી પ્રકાશ ઉપરાંત, અન્ય પ્રકાશ ગુણો પણ છોડના વિકાસ અને વિકાસની પ્રક્રિયામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. જોકે અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ કે FR પ્રકાશસંશ્લેષણનો ઉર્જા સ્ત્રોત નથી, તે બંને છોડના ફોટોમોર્ફોજેનેસિસમાં સામેલ છે. ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા UV પ્રકાશ છોડના DNA અને પ્રોટીન વગેરે માટે હાનિકારક છે. જો કે, UV પ્રકાશ સેલ્યુલર તણાવ પ્રતિભાવોને સક્રિય કરે છે, જેના કારણે પર્યાવરણીય ફેરફારોને અનુકૂલન કરવા માટે છોડની વૃદ્ધિ, આકારશાસ્ત્ર અને વિકાસમાં ફેરફાર થાય છે. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે ઓછા R/FR છોડમાં છાંયડાથી દૂર રહેવાની પ્રતિક્રિયાઓ પ્રેરે છે, જેના પરિણામે છોડમાં આકારશાસ્ત્રમાં ફેરફાર થાય છે, જેમ કે દાંડીનું વિસ્તરણ, પાંદડા પાતળા થવા અને સૂકા પદાર્થનું ઉત્પાદન ઘટવું. મજબૂત રોપાઓ ઉગાડવા માટે પાતળી દાંડી સારી વૃદ્ધિ લાક્ષણિકતા નથી. સામાન્ય પાંદડાવાળા અને ફળ શાકભાજીના રોપાઓ માટે, મજબૂત, કોમ્પેક્ટ અને સ્થિતિસ્થાપક રોપાઓ પરિવહન અને વાવેતર દરમિયાન સમસ્યાઓનો ભોગ બનતા નથી.

UV-A કાકડીના બીજ છોડને ટૂંકા અને વધુ કોમ્પેક્ટ બનાવી શકે છે, અને ટ્રાન્સપ્લાન્ટેશન પછી ઉપજ નિયંત્રણ કરતા નોંધપાત્ર રીતે અલગ નથી; જ્યારે UV-B વધુ નોંધપાત્ર અવરોધક અસર ધરાવે છે, અને ટ્રાન્સપ્લાન્ટેશન પછી ઉપજ ઘટાડવાની અસર નોંધપાત્ર નથી. અગાઉના અભ્યાસો સૂચવે છે કે UV-A છોડના વિકાસને અટકાવે છે અને છોડને વામન બનાવે છે. પરંતુ એવા પુરાવા વધી રહ્યા છે કે UV-A ની હાજરી, પાકના બાયોમાસને દબાવવાને બદલે, ખરેખર તેને પ્રોત્સાહન આપે છે. મૂળભૂત લાલ અને સફેદ પ્રકાશ (R:W=2:3, PPFD 250 μmol/(m2·s)) ની તુલનામાં, લાલ અને સફેદ પ્રકાશમાં પૂરક તીવ્રતા 10 W/m2 (લગભગ 10 μmol/(m2·s)) છે. કાલેના UV-A એ કાલેના રોપાઓના બાયોમાસ, ઇન્ટરનોડ લંબાઈ, સ્ટેમ વ્યાસ અને છોડની છત્ર પહોળાઈમાં નોંધપાત્ર વધારો કર્યો, પરંતુ જ્યારે UV તીવ્રતા 10 W/m2 કરતાં વધી ગઈ ત્યારે પ્રમોશન અસર નબળી પડી ગઈ. દરરોજ 2 કલાક UV-A પૂરક (0.45 J/(m2•s)) છોડની ઊંચાઈ, બીજપત્ર વિસ્તાર અને 'ઓક્સહાર્ટ' ટામેટાના રોપાઓના તાજા વજનમાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકે છે, જ્યારે ટામેટાના રોપાઓમાં H2O2 સામગ્રી ઘટાડી શકે છે. તે જોઈ શકાય છે કે વિવિધ પાક યુવી પ્રકાશ પ્રત્યે અલગ રીતે પ્રતિક્રિયા આપે છે, જે પાકની યુવી પ્રકાશ પ્રત્યે સંવેદનશીલતા સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છે.

કલમી રોપાઓ ઉગાડવા માટે, મૂળિયાં કલમ બનાવવાની સુવિધા માટે દાંડીની લંબાઈ યોગ્ય રીતે વધારવી જોઈએ. FR ની વિવિધ તીવ્રતા ટામેટા, મરી, કાકડી, દૂધી અને તરબૂચના રોપાઓના વિકાસ પર અલગ અલગ અસર કરે છે. ઠંડા સફેદ પ્રકાશમાં FR ની 18.9 μmol/(m2•s) પૂરકતા ટામેટા અને મરીના રોપાઓની હાઇપોકોટાઇલ લંબાઈ અને સ્ટેમ વ્યાસમાં નોંધપાત્ર વધારો કરે છે; 34.1 μmol/(m2•s) ના FR ની કાકડી, દૂધી અને તરબૂચના રોપાઓની હાઇપોકોટાઇલ લંબાઈ અને સ્ટેમ વ્યાસને પ્રોત્સાહન આપવા પર શ્રેષ્ઠ અસર પડી હતી; ઉચ્ચ-તીવ્રતા FR (53.4 μmol/(m2•s)) ની આ પાંચ શાકભાજી પર શ્રેષ્ઠ અસર પડી હતી. રોપાઓની હાઇપોકોટાઇલ લંબાઈ અને સ્ટેમ વ્યાસ હવે નોંધપાત્ર રીતે વધ્યો નથી, અને નીચે તરફ વલણ બતાવવાનું શરૂ કર્યું. મરીના રોપાઓના તાજા વજનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો, જે દર્શાવે છે કે પાંચ શાકભાજીના રોપાઓના FR સંતૃપ્તિ મૂલ્યો 53.4 μmol/(m2•s) કરતા ઓછા હતા, અને FR મૂલ્ય FR કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછું હતું. વિવિધ શાકભાજીના રોપાઓના વિકાસ પર થતી અસરો પણ અલગ અલગ હોય છે.

૨.૨ શાકભાજીના રોપાઓના ફોટોમોર્ફોજેનેસિસ પર વિવિધ ડેલાઇટ ઇન્ટિગ્રલની અસરો

ડેલાઇટ ઇન્ટિગ્રલ (DLI) એક દિવસમાં છોડની સપાટી દ્વારા પ્રાપ્ત થતા પ્રકાશસંશ્લેષણ ફોટોનની કુલ માત્રા દર્શાવે છે, જે પ્રકાશની તીવ્રતા અને પ્રકાશ સમય સાથે સંબંધિત છે. ગણતરી સૂત્ર DLI (mol/m2/day) = પ્રકાશની તીવ્રતા [μmol/(m2•s)] × દૈનિક પ્રકાશ સમય (h) × 3600 × 10-6 છે. ઓછી પ્રકાશની તીવ્રતાવાળા વાતાવરણમાં, છોડ સ્ટેમ અને ઇન્ટરનોડ લંબાઈને લંબાવીને, છોડની ઊંચાઈ, પેટીઓલ લંબાઈ અને પાંદડાના વિસ્તારને વધારીને અને પાંદડાની જાડાઈ અને ચોખ્ખા પ્રકાશસંશ્લેષણ દર ઘટાડીને ઓછા પ્રકાશ વાતાવરણનો સામનો કરે છે. સરસવ સિવાય, પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધારા સાથે, સમાન પ્રકાશ ગુણવત્તા હેઠળ અરુગુલા, કોબી અને કાલેના રોપાઓની હાઇપોકોટાઇલ લંબાઈ અને સ્ટેમ લંબાઈમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થયો છે. તે જોઈ શકાય છે કે છોડના વિકાસ અને મોર્ફોજેનેસિસ પર પ્રકાશની અસર પ્રકાશની તીવ્રતા અને છોડની પ્રજાતિઓ સાથે સંબંધિત છે. DLI (8.64~28.8 mol/m2/દિવસ) માં વધારા સાથે, કાકડીના રોપાઓના છોડના પ્રકાર ટૂંકા, મજબૂત અને સંકુચિત બન્યા, અને ચોક્કસ પાંદડાનું વજન અને હરિતદ્રવ્યનું પ્રમાણ ધીમે ધીમે ઘટ્યું. કાકડીના રોપા વાવ્યાના 6~16 દિવસ પછી, પાંદડા અને મૂળ સુકાઈ ગયા. વજન ધીમે ધીમે વધ્યું, અને વૃદ્ધિ દર ધીમે ધીમે ઝડપી બન્યો, પરંતુ વાવણીના 16 થી 21 દિવસ પછી, કાકડીના રોપાઓના પાંદડા અને મૂળનો વિકાસ દર નોંધપાત્ર રીતે ઘટ્યો. ઉન્નત DLI એ કાકડીના રોપાઓના ચોખ્ખા પ્રકાશસંશ્લેષણ દરને પ્રોત્સાહન આપ્યું, પરંતુ ચોક્કસ મૂલ્ય પછી, ચોખ્ખા પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમાં ઘટાડો થવા લાગ્યો. તેથી, યોગ્ય DLI પસંદ કરવાથી અને રોપાઓના વિવિધ વિકાસ તબક્કામાં વિવિધ પૂરક પ્રકાશ વ્યૂહરચનાઓ અપનાવવાથી વીજળીનો વપરાશ ઘટાડી શકાય છે. કાકડી અને ટામેટાના રોપાઓમાં દ્રાવ્ય ખાંડ અને SOD એન્ઝાઇમનું પ્રમાણ DLI તીવ્રતામાં વધારા સાથે વધ્યું. જ્યારે DLI તીવ્રતા 7.47 mol/m2/દિવસથી વધીને 11.26 mol/m2/દિવસ થઈ, ત્યારે કાકડીના રોપાઓમાં દ્રાવ્ય ખાંડ અને SOD એન્ઝાઇમનું પ્રમાણ અનુક્રમે 81.03% અને 55.5% વધ્યું. સમાન DLI પરિસ્થિતિઓમાં, પ્રકાશની તીવ્રતામાં વધારો અને પ્રકાશ સમય ટૂંકા થવા સાથે, ટામેટા અને કાકડીના રોપાઓની PSII પ્રવૃત્તિ અટકાવવામાં આવી હતી, અને ઓછી પ્રકાશ તીવ્રતા અને લાંબા સમયગાળાની પૂરક પ્રકાશ વ્યૂહરચના પસંદ કરવાથી કાકડી અને ટામેટાના રોપાઓના ઉચ્ચ બીજ સૂચકાંક અને ફોટોકેમિકલ કાર્યક્ષમતા ઉગાડવામાં વધુ મદદ મળી.

કલમી રોપાઓના ઉત્પાદનમાં, ઓછા પ્રકાશવાળા વાતાવરણને કારણે કલમી રોપાઓની ગુણવત્તામાં ઘટાડો થઈ શકે છે અને હીલિંગ સમયમાં વધારો થઈ શકે છે. યોગ્ય પ્રકાશની તીવ્રતા માત્ર કલમી હીલિંગ સ્થળની બંધન ક્ષમતામાં વધારો કરી શકતી નથી અને મજબૂત રોપાઓના સૂચકાંકમાં સુધારો કરી શકે છે, પરંતુ માદા ફૂલોની ગાંઠની સ્થિતિ પણ ઘટાડી શકે છે અને માદા ફૂલોની સંખ્યામાં વધારો કરી શકે છે. પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓમાં, ટામેટાં કલમી રોપાઓની હીલિંગ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે 2.5-7.5 મોલ/મી2/દિવસનું DLI પૂરતું હતું. કલમી ટામેટાંના રોપાઓની કોમ્પેક્ટનેસ અને પાંદડાની જાડાઈ વધતી DLI તીવ્રતા સાથે નોંધપાત્ર રીતે વધી છે. આ દર્શાવે છે કે કલમી રોપાઓને હીલિંગ માટે ઉચ્ચ પ્રકાશ તીવ્રતાની જરૂર નથી. તેથી, વીજ વપરાશ અને વાવેતર વાતાવરણને ધ્યાનમાં લેતા, યોગ્ય પ્રકાશ તીવ્રતા પસંદ કરવાથી આર્થિક લાભોમાં સુધારો કરવામાં મદદ મળશે.

૩. શાકભાજીના રોપાઓના તાણ પ્રતિકાર પર LED પ્રકાશ વાતાવરણની અસરો

છોડ ફોટોરિસેપ્ટર્સ દ્વારા બાહ્ય પ્રકાશ સંકેતો મેળવે છે, જેના કારણે છોડમાં સિગ્નલ પરમાણુઓનું સંશ્લેષણ અને સંચય થાય છે, જેનાથી છોડના અવયવોની વૃદ્ધિ અને કાર્યમાં ફેરફાર થાય છે, અને અંતે છોડના તાણ સામે પ્રતિકારમાં સુધારો થાય છે. વિવિધ પ્રકાશ ગુણવત્તા રોપાઓની ઠંડી સહિષ્ણુતા અને મીઠા સહિષ્ણુતાના સુધારણા પર ચોક્કસ પ્રોત્સાહન અસર કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે ટામેટાના રોપાઓને રાત્રે 4 કલાક માટે પ્રકાશ સાથે પૂરક બનાવવામાં આવે છે, ત્યારે પૂરક પ્રકાશ વિનાની સારવારની તુલનામાં, સફેદ પ્રકાશ, લાલ પ્રકાશ, વાદળી પ્રકાશ અને લાલ અને વાદળી પ્રકાશ ટામેટાના રોપાઓની ઇલેક્ટ્રોલાઇટ અભેદ્યતા અને MDA સામગ્રી ઘટાડી શકે છે, અને ઠંડી સહિષ્ણુતામાં સુધારો કરી શકે છે. 8:2 લાલ-વાદળી ગુણોત્તરની સારવાર હેઠળ ટામેટાના રોપાઓમાં SOD, POD અને CAT ની પ્રવૃત્તિઓ અન્ય સારવારો કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે હતી, અને તેમની પાસે એન્ટીઑકિસડન્ટ ક્ષમતા અને ઠંડી સહિષ્ણુતા વધુ હતી.

સોયાબીનના મૂળના વિકાસ પર UV-B ની અસર મુખ્યત્વે મૂળ NO અને ROS ની સામગ્રી વધારીને છોડના તાણ પ્રતિકારને સુધારવા માટે છે, જેમાં ABA, SA, અને JA જેવા હોર્મોન સિગ્નલિંગ પરમાણુઓનો સમાવેશ થાય છે, અને IAA, CTK, અને GA ની સામગ્રી ઘટાડીને મૂળ વિકાસને અટકાવે છે. UV-B, UVR8 નું ફોટોરિસેપ્ટર, માત્ર ફોટોમોર્ફોજેનેસિસને નિયંત્રિત કરવામાં જ સામેલ નથી, પરંતુ UV-B તાણમાં પણ મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. ટામેટાના રોપાઓમાં, UVR8 એન્થોકયાનિનના સંશ્લેષણ અને સંચયમાં મધ્યસ્થી કરે છે, અને UV-અનુકૂલિત જંગલી ટામેટાના રોપાઓ ઉચ્ચ-તીવ્રતા UV-B તાણનો સામનો કરવાની તેમની ક્ષમતામાં સુધારો કરે છે. જો કે, Arabidopsis દ્વારા પ્રેરિત દુષ્કાળના તાણમાં UV-B નું અનુકૂલન UVR8 માર્ગ પર આધારિત નથી, જે સૂચવે છે કે UV-B છોડ સંરક્ષણ પદ્ધતિઓના સંકેત-પ્રેરિત ક્રોસ-પ્રતિભાવ તરીકે કાર્ય કરે છે, જેથી વિવિધ હોર્મોન્સ સંયુક્ત રીતે દુષ્કાળના તાણનો પ્રતિકાર કરવામાં સામેલ થાય છે, ROS સ્કેવેન્જિંગ ક્ષમતામાં વધારો કરે છે.

FR ને કારણે છોડના હાયપોકોટાઇલ અથવા સ્ટેમનું વિસ્તરણ અને ઠંડા તાણમાં છોડનું અનુકૂલન બંને છોડના હોર્મોન્સ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. તેથી, FR ને કારણે થતી "છાયા ટાળવાની અસર" છોડના ઠંડા અનુકૂલન સાથે સંબંધિત છે. પ્રયોગકર્તાઓએ જવના રોપાઓને અંકુરણ પછી 18 દિવસ પછી 15°C પર 10 દિવસ માટે પૂરક બનાવ્યા, 5°C સુધી ઠંડુ પાડ્યું + 7 દિવસ માટે FR પૂરક બનાવ્યું, અને જાણવા મળ્યું કે સફેદ પ્રકાશ સારવારની તુલનામાં, FR એ જવના રોપાઓના હિમ પ્રતિકારમાં વધારો કર્યો. આ પ્રક્રિયા જવના રોપાઓમાં ABA અને IAA સામગ્રીમાં વધારો સાથે છે. ત્યારબાદ 15°C FR-પ્રીટ્રીટેડ જવના રોપાઓને 5°C પર સ્થાનાંતરિત કરવા અને 7 દિવસ સુધી FR પૂરક ચાલુ રાખવાથી ઉપરોક્ત બે સારવારો જેવા જ પરિણામો મળ્યા, પરંતુ ABA પ્રતિભાવમાં ઘટાડો થયો. વિવિધ R:FR મૂલ્યો ધરાવતા છોડ ફાયટોહોર્મોન્સ (GA, IAA, CTK, અને ABA) ના જૈવસંશ્લેષણને નિયંત્રિત કરે છે, જે છોડના મીઠા સહિષ્ણુતામાં પણ સામેલ છે. મીઠાના તણાવ હેઠળ, ઓછા ગુણોત્તરવાળા R:FR પ્રકાશ વાતાવરણ ટામેટાના રોપાઓની એન્ટીઑકિસડન્ટ અને પ્રકાશસંશ્લેષણ ક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે, રોપાઓમાં ROS અને MDA નું ઉત્પાદન ઘટાડી શકે છે અને મીઠાની સહિષ્ણુતામાં સુધારો કરી શકે છે. ખારાશનો તણાવ અને ઓછા R:FR મૂલ્ય (R:FR=0.8) બંનેએ હરિતદ્રવ્યના જૈવસંશ્લેષણને અવરોધિત કર્યું, જે હરિતદ્રવ્ય સંશ્લેષણ માર્ગમાં PBG ના UroIII માં અવરોધિત રૂપાંતર સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છે, જ્યારે નીચું R:FR વાતાવરણ હરિતદ્રવ્ય સંશ્લેષણની ખારાશના તણાવ-પ્રેરિત ક્ષતિને અસરકારક રીતે દૂર કરી શકે છે. આ પરિણામો ફાયટોક્રોમ્સ અને મીઠાની સહિષ્ણુતા વચ્ચે નોંધપાત્ર સહસંબંધ દર્શાવે છે.

પ્રકાશ વાતાવરણ ઉપરાંત, અન્ય પર્યાવરણીય પરિબળો પણ શાકભાજીના રોપાઓના વિકાસ અને ગુણવત્તાને અસર કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, CO2 સાંદ્રતામાં વધારો પ્રકાશ સંતૃપ્તિ મહત્તમ મૂલ્ય Pn (Pnmax) માં વધારો કરશે, પ્રકાશ વળતર બિંદુ ઘટાડશે અને પ્રકાશ ઉપયોગ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરશે. પ્રકાશની તીવ્રતા અને CO2 સાંદ્રતામાં વધારો પ્રકાશસંશ્લેષણ રંગદ્રવ્યોની સામગ્રી, પાણીના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતા અને કેલ્વિન ચક્ર સંબંધિત ઉત્સેચકોની પ્રવૃત્તિઓમાં સુધારો કરવામાં મદદ કરે છે, અને અંતે ટામેટાના રોપાઓમાં ઉચ્ચ પ્રકાશસંશ્લેષણ કાર્યક્ષમતા અને બાયોમાસ સંચય પ્રાપ્ત કરે છે. ટામેટાં અને મરીના રોપાઓનું શુષ્ક વજન અને કોમ્પેક્ટનેસ DLI સાથે હકારાત્મક રીતે સંકળાયેલું હતું, અને તાપમાનમાં ફેરફારથી પણ તે જ DLI સારવાર હેઠળ વૃદ્ધિ પર અસર પડી. ટામેટાંના રોપાઓના વિકાસ માટે 23~25℃ નું વાતાવરણ વધુ યોગ્ય હતું. તાપમાન અને પ્રકાશની સ્થિતિ અનુસાર, સંશોધકોએ બેટ વિતરણ મોડેલના આધારે મરીના સંબંધિત વૃદ્ધિ દરની આગાહી કરવા માટે એક પદ્ધતિ વિકસાવી, જે મરીના કલમી બીજ ઉત્પાદનના પર્યાવરણીય નિયમન માટે વૈજ્ઞાનિક માર્ગદર્શન પૂરું પાડી શકે છે.

તેથી, ઉત્પાદનમાં પ્રકાશ નિયમન યોજના ડિઝાઇન કરતી વખતે, ફક્ત પ્રકાશ પર્યાવરણ પરિબળો અને છોડની પ્રજાતિઓને જ નહીં, પરંતુ વાવેતર અને વ્યવસ્થાપન પરિબળો જેમ કે રોપા પોષણ અને પાણી વ્યવસ્થાપન, ગેસ વાતાવરણ, તાપમાન અને રોપા વૃદ્ધિનો તબક્કો પણ ધ્યાનમાં લેવો જોઈએ.

૪. સમસ્યાઓ અને સંભાવનાઓ

પ્રથમ, શાકભાજીના રોપાઓનું પ્રકાશ નિયમન એક જટિલ પ્રક્રિયા છે, અને પ્લાન્ટ ફેક્ટરી વાતાવરણમાં વિવિધ પ્રકારના શાકભાજીના રોપાઓ પર વિવિધ પ્રકાશ પરિસ્થિતિઓની અસરોનું વિગતવાર વિશ્લેષણ કરવાની જરૂર છે. આનો અર્થ એ છે કે ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમતા અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા રોપા ઉત્પાદનના લક્ષ્યને પ્રાપ્ત કરવા માટે, એક પરિપક્વ તકનીકી સિસ્ટમ સ્થાપિત કરવા માટે સતત સંશોધન જરૂરી છે.

બીજું, LED પ્રકાશ સ્ત્રોતનો પાવર ઉપયોગ દર પ્રમાણમાં ઊંચો હોવા છતાં, કૃત્રિમ પ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને રોપાઓ ઉગાડવા માટે છોડના પ્રકાશ માટેનો પાવર વપરાશ મુખ્ય ઉર્જા વપરાશ છે. પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓનો વિશાળ ઉર્જા વપરાશ હજુ પણ પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓના વિકાસને પ્રતિબંધિત કરતી અવરોધ છે.

છેલ્લે, કૃષિમાં પ્લાન્ટ લાઇટિંગના વ્યાપક ઉપયોગ સાથે, ભવિષ્યમાં LED પ્લાન્ટ લાઇટ્સની કિંમતમાં ઘણો ઘટાડો થવાની ધારણા છે; તેનાથી વિપરીત, શ્રમ ખર્ચમાં વધારો, ખાસ કરીને રોગચાળા પછીના યુગમાં, શ્રમનો અભાવ ઉત્પાદનના યાંત્રિકીકરણ અને ઓટોમેશનની પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપશે. ભવિષ્યમાં, કૃત્રિમ બુદ્ધિ-આધારિત નિયંત્રણ મોડેલો અને બુદ્ધિશાળી ઉત્પાદન સાધનો શાકભાજીના રોપા ઉત્પાદન માટે મુખ્ય તકનીકોમાંની એક બનશે, અને પ્લાન્ટ ફેક્ટરી રોપા ટેકનોલોજીના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપવાનું ચાલુ રાખશે.

લેખકો: જીહુઇ ટેન, હાઉચેંગ લિયુ
લેખ સ્ત્રોત: કૃષિ ઇજનેરી ટેકનોલોજી (ગ્રીનહાઉસ બાગાયત) નું વેચેટ એકાઉન્ટ