[સારાંશ] મોટી સંખ્યામાં પ્રાયોગિક ડેટાના આધારે, આ લેખ પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓમાં પ્રકાશ ગુણવત્તાની પસંદગીમાં ઘણા મહત્વપૂર્ણ મુદ્દાઓની ચર્ચા કરે છે, જેમાં પ્રકાશ સ્ત્રોતોની પસંદગી, લાલ, વાદળી અને પીળા પ્રકાશની અસરો અને વર્ણપટ શ્રેણીઓની પસંદગીનો સમાવેશ થાય છે, જેથી પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓમાં પ્રકાશ ગુણવત્તામાં આંતરદૃષ્ટિ મળી શકે. મેચિંગ વ્યૂહરચનાનું નિર્ધારણ કેટલાક વ્યવહારુ ઉકેલો પૂરા પાડે છે જેનો સંદર્ભ માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે.
પ્રકાશ સ્ત્રોતની પસંદગી

પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓ સામાન્ય રીતે LED લાઇટનો ઉપયોગ કરે છે. આનું કારણ એ છે કે LED લાઇટમાં ઉચ્ચ તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા, ઓછી ઉર્જા વપરાશ, ઓછી ગરમી ઉત્પન્ન, લાંબુ જીવન અને એડજસ્ટેબલ પ્રકાશ તીવ્રતા અને સ્પેક્ટ્રમની લાક્ષણિકતાઓ હોય છે, જે ફક્ત છોડના વિકાસ અને અસરકારક સામગ્રી સંચયની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકતી નથી, પરંતુ ઉર્જા બચાવી શકે છે, ગરમી ઉત્પન્ન અને વીજળી ખર્ચ પણ ઘટાડી શકે છે. LED ગ્રો લાઇટ્સને સામાન્ય હેતુ માટે સિંગલ-ચિપ વાઇડ-સ્પેક્ટ્રમ LED લાઇટ્સ, સિંગલ-ચિપ પ્લાન્ટ-સ્પેસિફિક વાઇડ-સ્પેક્ટ્રમ LED લાઇટ્સ અને મલ્ટી-ચિપ સંયુક્ત એડજસ્ટેબલ-સ્પેક્ટ્રમ LED લાઇટ્સમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. બાદમાં બે પ્રકારના પ્લાન્ટ-સ્પેસિફિક LED લાઇટ્સની કિંમત સામાન્ય LED લાઇટ્સ કરતા 5 ગણી વધારે હોય છે, તેથી વિવિધ હેતુઓ અનુસાર વિવિધ પ્રકાશ સ્ત્રોતો પસંદ કરવા જોઈએ. મોટા પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓ માટે, તેઓ જે છોડ ઉગાડે છે તેના પ્રકારો બજારની માંગ સાથે બદલાય છે. બાંધકામ ખર્ચ ઘટાડવા અને ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતાને નોંધપાત્ર રીતે અસર ન કરવા માટે, લેખક સામાન્ય લાઇટિંગ માટે બ્રોડ-સ્પેક્ટ્રમ LED ચિપ્સનો ઉપયોગ લાઇટિંગ સ્ત્રોત તરીકે કરવાની ભલામણ કરે છે. નાના પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓ માટે, જો છોડના પ્રકારો પ્રમાણમાં નિશ્ચિત હોય, તો બાંધકામ ખર્ચમાં નોંધપાત્ર વધારો કર્યા વિના ઉચ્ચ ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા અને ગુણવત્તા મેળવવા માટે, છોડ-વિશિષ્ટ અથવા સામાન્ય લાઇટિંગ માટે વાઇડ-સ્પેક્ટ્રમ LED ચિપ્સનો ઉપયોગ પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે કરી શકાય છે. જો છોડના વિકાસ અને અસરકારક પદાર્થોના સંચય પર પ્રકાશની અસરનો અભ્યાસ કરવાનો હોય, જેથી ભવિષ્યમાં મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે શ્રેષ્ઠ પ્રકાશ સૂત્ર પ્રદાન કરી શકાય, તો એડજસ્ટેબલ સ્પેક્ટ્રમ LED લાઇટ્સના મલ્ટી-ચિપ સંયોજનનો ઉપયોગ પ્રકાશની તીવ્રતા, સ્પેક્ટ્રમ અને પ્રકાશ સમય જેવા પરિબળોને બદલવા માટે કરી શકાય છે જેથી દરેક છોડ માટે શ્રેષ્ઠ પ્રકાશ સૂત્ર પ્રાપ્ત થાય અને મોટા પાયે ઉત્પાદન માટે આધાર પૂરો પાડે.

લાલ અને વાદળી પ્રકાશ

ચોક્કસ પ્રાયોગિક પરિણામોની વાત કરીએ તો, જ્યારે લાલ પ્રકાશ (R) ની સામગ્રી વાદળી પ્રકાશ (B) કરતા વધારે હોય છે (લેટીસ R:B = 6:2 અને 7:3; પાલક R:B = 4:1; દૂધીના રોપા R:B = 7:3; કાકડીના રોપા R:B = 7:3), ત્યારે પ્રયોગ દર્શાવે છે કે બાયોમાસ સામગ્રી (હવાઈ ભાગની છોડની ઊંચાઈ, મહત્તમ પાંદડાનો વિસ્તાર, તાજા વજન અને સૂકા વજન વગેરે સહિત) વધુ હતી, પરંતુ જ્યારે વાદળી પ્રકાશનું પ્રમાણ લાલ પ્રકાશ કરતા વધારે હતું ત્યારે છોડના સ્ટેમ વ્યાસ અને મજબૂત બીજ સૂચકાંક મોટા હતા. બાયોકેમિકલ સૂચકાંકો માટે, વાદળી પ્રકાશ કરતા વધારે લાલ પ્રકાશનું પ્રમાણ છોડમાં દ્રાવ્ય ખાંડનું પ્રમાણ વધારવા માટે સામાન્ય રીતે ફાયદાકારક છે. જો કે, છોડમાં VC, દ્રાવ્ય પ્રોટીન, હરિતદ્રવ્ય અને કેરોટીનોઇડ્સના સંચય માટે, લાલ પ્રકાશ કરતા વધુ વાદળી પ્રકાશ સામગ્રી સાથે LED લાઇટિંગનો ઉપયોગ કરવો વધુ ફાયદાકારક છે, અને આ પ્રકાશની સ્થિતિમાં મેલોન્ડિયાલ્ડીહાઇડનું પ્રમાણ પણ પ્રમાણમાં ઓછું છે.

પ્લાન્ટ ફેક્ટરીનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પાંદડાવાળા શાકભાજીની ખેતી અથવા ઔદ્યોગિક રોપા ઉછેર માટે થતો હોવાથી, ઉપરોક્ત પરિણામો પરથી એવું નિષ્કર્ષ કાઢી શકાય છે કે ઉપજ વધારવા અને ગુણવત્તાને ધ્યાનમાં રાખીને, પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે વાદળી પ્રકાશ કરતાં વધુ લાલ પ્રકાશ સામગ્રી ધરાવતી LED ચિપ્સનો ઉપયોગ કરવો યોગ્ય છે. વધુ સારો ગુણોત્તર R:B = 7:3 છે. વધુમાં, લાલ અને વાદળી પ્રકાશનો આવો ગુણોત્તર મૂળભૂત રીતે તમામ પ્રકારના પાંદડાવાળા શાકભાજી અથવા રોપાઓ માટે લાગુ પડે છે, અને વિવિધ છોડ માટે કોઈ ચોક્કસ આવશ્યકતાઓ નથી.

લાલ અને વાદળી તરંગલંબાઇ પસંદગી

પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન, પ્રકાશ ઊર્જા મુખ્યત્વે હરિતદ્રવ્ય a અને હરિતદ્રવ્ય b દ્વારા શોષાય છે. નીચે આપેલ આકૃતિ હરિતદ્રવ્ય a અને હરિતદ્રવ્ય b ના શોષણ સ્પેક્ટ્રા દર્શાવે છે, જ્યાં લીલી વર્ણપટ રેખા હરિતદ્રવ્ય a નું શોષણ સ્પેક્ટ્રમ છે, અને વાદળી વર્ણપટ રેખા હરિતદ્રવ્ય b નું શોષણ સ્પેક્ટ્રમ છે. આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે કે હરિતદ્રવ્ય a અને હરિતદ્રવ્ય b બંનેમાં બે શોષણ શિખરો છે, એક વાદળી પ્રકાશ ક્ષેત્રમાં અને બીજું લાલ પ્રકાશ ક્ષેત્રમાં. પરંતુ હરિતદ્રવ્ય a અને હરિતદ્રવ્ય b ના 2 શોષણ શિખરો થોડા અલગ છે. ચોક્કસ કહીએ તો, હરિતદ્રવ્ય a ની બે ટોચ તરંગલંબાઇ અનુક્રમે 430 nm અને 662 nm છે, અને હરિતદ્રવ્ય b ની બે ટોચ તરંગલંબાઇ અનુક્રમે 453 nm અને 642 nm છે. આ ચાર તરંગલંબાઇ મૂલ્યો વિવિધ છોડ સાથે બદલાશે નહીં, તેથી પ્રકાશ સ્ત્રોતમાં લાલ અને વાદળી તરંગલંબાઇની પસંદગી વિવિધ છોડની પ્રજાતિઓ સાથે બદલાશે નહીં.

હરિતદ્રવ્ય a અને હરિતદ્રવ્ય b નું શોષણ સ્પેક્ટ્રા

પ્લાન્ટ ફેક્ટરીના પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે વ્યાપક સ્પેક્ટ્રમ ધરાવતી સામાન્ય LED લાઇટિંગનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, જ્યાં સુધી લાલ અને વાદળી પ્રકાશ હરિતદ્રવ્ય a અને હરિતદ્રવ્ય b ની બે ટોચની તરંગલંબાઇને આવરી શકે છે, એટલે કે, લાલ પ્રકાશની તરંગલંબાઇ શ્રેણી સામાન્ય રીતે 620~680 nm હોય છે, જ્યારે વાદળી પ્રકાશ તરંગલંબાઇ શ્રેણી 400 થી 480 nm સુધીની હોય છે. જો કે, લાલ અને વાદળી પ્રકાશની તરંગલંબાઇ શ્રેણી ખૂબ પહોળી ન હોવી જોઈએ કારણ કે તે માત્ર પ્રકાશ ઊર્જાનો બગાડ જ નથી કરતી, પરંતુ તેના અન્ય પ્રભાવો પણ હોઈ શકે છે.

જો પ્લાન્ટ ફેક્ટરીના પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે લાલ, પીળા અને વાદળી ચિપ્સથી બનેલા LED લાઇટનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, તો લાલ પ્રકાશની ટોચની તરંગલંબાઇ હરિતદ્રવ્ય a ની ટોચની તરંગલંબાઇ પર સેટ કરવી જોઈએ, એટલે કે, 660 nm પર, વાદળી પ્રકાશની ટોચની તરંગલંબાઇ હરિતદ્રવ્ય b ની ટોચની તરંગલંબાઇ પર સેટ કરવી જોઈએ, એટલે કે 450 nm પર.

પીળા અને લીલા પ્રકાશની ભૂમિકા

લાલ, લીલો અને વાદળી પ્રકાશનો ગુણોત્તર R:G:B=6:1:3 હોય ત્યારે તે વધુ યોગ્ય છે. લીલા પ્રકાશની ટોચની તરંગલંબાઇના નિર્ધારણની વાત કરીએ તો, કારણ કે તે મુખ્યત્વે છોડના વિકાસની પ્રક્રિયામાં નિયમનકારી ભૂમિકા ભજવે છે, તે ફક્ત 530 અને 550 nm ની વચ્ચે હોવું જરૂરી છે.

સારાંશ

આ લેખ પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓમાં પ્રકાશ ગુણવત્તાની પસંદગીની વ્યૂહરચના પર સૈદ્ધાંતિક અને વ્યવહારુ બંને પાસાઓથી ચર્ચા કરે છે, જેમાં LED પ્રકાશ સ્ત્રોતમાં લાલ અને વાદળી પ્રકાશની તરંગલંબાઇ શ્રેણીની પસંદગી અને પીળા અને લીલા પ્રકાશની ભૂમિકા અને ગુણોત્તરનો સમાવેશ થાય છે. છોડની વૃદ્ધિની પ્રક્રિયામાં, પ્રકાશની તીવ્રતા, પ્રકાશ ગુણવત્તા અને પ્રકાશ સમય, અને પોષક તત્વો, તાપમાન અને ભેજ અને CO2 સાંદ્રતા સાથેના તેમના સંબંધના ત્રણ પરિબળો વચ્ચે વાજબી મેળ ખાવાનો પણ વ્યાપકપણે વિચાર કરવો જોઈએ. વાસ્તવિક ઉત્પાદન માટે, ભલે તમે વિશાળ સ્પેક્ટ્રમનો ઉપયોગ કરવાની યોજના બનાવો છો કે મલ્ટિ-ચિપ કોમ્બિનેશન ટ્યુનેબલ સ્પેક્ટ્રમ LED લાઇટ, તરંગલંબાઇનો ગુણોત્તર પ્રાથમિક વિચારણા છે, કારણ કે પ્રકાશ ગુણવત્તા ઉપરાંત, ઓપરેશન દરમિયાન વાસ્તવિક સમયમાં અન્ય પરિબળોને સમાયોજિત કરી શકાય છે. તેથી, પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓના ડિઝાઇન તબક્કામાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ વિચારણા પ્રકાશ ગુણવત્તાની પસંદગી હોવી જોઈએ.

લેખક: યોંગ ઝુ

લેખ સ્ત્રોત: કૃષિ ઇજનેરી ટેકનોલોજી (ગ્રીનહાઉસ બાગાયત) નું વેચેટ એકાઉન્ટ

સંદર્ભ: યોંગ ઝુ,પ્લાન્ટ ફેક્ટરીઓમાં હળવી ગુણવત્તા પસંદગી વ્યૂહરચના [J]. કૃષિ ઇજનેરી ટેકનોલોજી, 2022, 42(4): 22-25.