ગ્રીનહાઉસ બાગાયતી કૃષિ ઇજનેરી ટેકનોલોજી૧૪ ઓક્ટોબર, ૨૦૨૨ ના રોજ બેઇજિંગમાં ૧૭:૩૦ વાગ્યે પ્રકાશિત

વૈશ્વિક વસ્તીમાં સતત વધારા સાથે, લોકોની ખોરાકની માંગ દિવસેને દિવસે વધી રહી છે, અને ખાદ્ય પોષણ અને સલામતી માટે ઉચ્ચ જરૂરિયાતો આગળ મૂકવામાં આવે છે. ઉચ્ચ ઉપજ આપનારા અને ઉચ્ચ ગુણવત્તાવાળા પાકોનું વાવેતર એ ખોરાકની સમસ્યાઓ હલ કરવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ માધ્યમ છે. જો કે, પરંપરાગત સંવર્ધન પદ્ધતિ ઉત્તમ જાતો ઉગાડવામાં લાંબો સમય લે છે, જે સંવર્ધનની પ્રગતિને મર્યાદિત કરે છે. વાર્ષિક સ્વ-પરાગનયન પાક માટે, પ્રારંભિક પિતૃ ક્રોસિંગથી નવી જાતના ઉત્પાદનમાં 10-15 વર્ષ લાગી શકે છે. તેથી, પાક સંવર્ધનની પ્રગતિને ઝડપી બનાવવા માટે, સંવર્ધન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવો અને ઉત્પાદન સમય ઘટાડવો તાકીદનું છે.

ઝડપી સંવર્ધન એટલે છોડના વિકાસ દરને મહત્તમ કરવો, ફૂલો અને ફળ આપવાનું વેગ આપવું અને સંપૂર્ણપણે બંધ નિયંત્રિત પર્યાવરણ વૃદ્ધિ ખંડમાં પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓને નિયંત્રિત કરીને પ્રજનન ચક્રને ટૂંકું કરવું. પ્લાન્ટ ફેક્ટરી એક કૃષિ પ્રણાલી છે જે સુવિધાઓમાં ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા પર્યાવરણીય નિયંત્રણ દ્વારા ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમ પાક ઉત્પાદન પ્રાપ્ત કરી શકે છે, અને તે ઝડપી સંવર્ધન માટે એક આદર્શ વાતાવરણ છે. ફેક્ટરીમાં પ્રકાશ, તાપમાન, ભેજ અને CO2 સાંદ્રતા જેવી વાવેતર પર્યાવરણની પરિસ્થિતિઓ પ્રમાણમાં નિયંત્રિત છે, અને બાહ્ય આબોહવાથી પ્રભાવિત નથી અથવા ઓછી અસર થતી નથી. નિયંત્રિત પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, શ્રેષ્ઠ પ્રકાશ તીવ્રતા, પ્રકાશ સમય અને તાપમાન છોડની વિવિધ શારીરિક પ્રક્રિયાઓને વેગ આપી શકે છે, ખાસ કરીને પ્રકાશસંશ્લેષણ અને ફૂલો, આમ પાકના વિકાસનો ઉત્પાદન સમય ટૂંકો કરે છે. પાકના વિકાસ અને વિકાસને નિયંત્રિત કરવા માટે પ્લાન્ટ ફેક્ટરી ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને, ફળોની અગાઉથી લણણી કરવી, જ્યાં સુધી અંકુરણ ક્ષમતા ધરાવતા થોડા બીજ સંવર્ધન જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે.

પાક વૃદ્ધિ ચક્રને અસર કરતું મુખ્ય પર્યાવરણીય પરિબળ, ફોટોપીરિયડ

પ્રકાશ ચક્ર એ દિવસમાં પ્રકાશ સમયગાળા અને અંધારા સમયગાળાના પરિવર્તનનો ઉલ્લેખ કરે છે. પ્રકાશ ચક્ર એ એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે જે પાકના વિકાસ, વિકાસ, ફૂલો અને ફળ આપવાને અસર કરે છે. પ્રકાશ ચક્રના પરિવર્તનને અનુભૂતિ કરીને, પાક વનસ્પતિ વિકાસથી પ્રજનન વિકાસ અને સંપૂર્ણ ફૂલો અને ફળ આપવા તરફ બદલાઈ શકે છે. વિવિધ પાકની જાતો અને જીનોટાઇપ્સ ફોટોપીરિયડ ફેરફારો પ્રત્યે વિવિધ શારીરિક પ્રતિભાવો ધરાવે છે. લાંબા સૂર્યપ્રકાશવાળા છોડ, એકવાર સૂર્યપ્રકાશનો સમય મહત્વપૂર્ણ સૂર્યપ્રકાશ લંબાઈ કરતાં વધી જાય, તો ફૂલોનો સમય સામાન્ય રીતે ઓટ્સ, ઘઉં અને જવ જેવા ફોટોપીરિયડના લંબાણ દ્વારા ઝડપી બને છે. તટસ્થ છોડ, ફોટોપીરિયડને ધ્યાનમાં લીધા વિના, ખીલશે, જેમ કે ચોખા, મકાઈ અને કાકડી. કપાસ, સોયાબીન અને બાજરી જેવા ટૂંકા દિવસના છોડને ખીલવા માટે મહત્વપૂર્ણ સૂર્યપ્રકાશ લંબાઈ કરતા ઓછા ફોટોપીરિયડની જરૂર પડે છે. 8 કલાક પ્રકાશ અને 30℃ ઉચ્ચ તાપમાનની કૃત્રિમ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, રાજમાર્ગનો ફૂલોનો સમય ખેતરના વાતાવરણ કરતા 40 દિવસ પહેલાનો હોય છે. ૧૬/૮ કલાકના પ્રકાશ ચક્ર (પ્રકાશ/અંધારું) ની સારવાર હેઠળ, જવના બધા સાત જીનોટાઇપ વહેલા ખીલ્યા: ફ્રેન્કલિન (૩૬ દિવસ), ગેર્ડનર (૩૫ દિવસ), ગિમેટ (૩૩ દિવસ), કમાન્ડર (૩૦ દિવસ), ફ્લીટ (૨૯ દિવસ), બાઉડિન (૨૬ દિવસ) અને લોકીયર (૨૫ દિવસ).

કૃત્રિમ વાતાવરણ હેઠળ, ઘઉંના વિકાસ સમયગાળાને ગર્ભ સંસ્કૃતિનો ઉપયોગ કરીને રોપાઓ મેળવીને ઘટાડી શકાય છે, અને પછી 16 કલાક માટે ઇરેડિયેશન કરીને, અને દર વર્ષે 8 પેઢીઓ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે. વટાણાનો વિકાસ સમયગાળો ખેતરના વાતાવરણમાં 143 દિવસથી ઘટાડીને 16 કલાક પ્રકાશ સાથે કૃત્રિમ ગ્રીનહાઉસમાં 67 દિવસ કરવામાં આવ્યો હતો. ફોટોપીરિયડને 20 કલાક સુધી લંબાવીને અને તેને 21°C/16°C (દિવસ/રાત) સાથે જોડીને, વટાણાનો વિકાસ સમયગાળો 68 દિવસ સુધી ઘટાડી શકાય છે, અને બીજ સેટિંગ દર 97.8% છે. નિયંત્રિત વાતાવરણની સ્થિતિમાં, 20 કલાકના ફોટોપીરિયડ ટ્રીટમેન્ટ પછી, વાવણીથી ફૂલ આવવા સુધી 32 દિવસ લાગે છે, અને સમગ્ર વૃદ્ધિ સમયગાળો 62-71 દિવસ છે, જે ખેતરની પરિસ્થિતિઓ કરતા 30 દિવસથી વધુ ઓછો છે. 22 કલાકના ફોટોપીરિયડવાળા કૃત્રિમ ગ્રીનહાઉસની સ્થિતિમાં, ઘઉં, જવ, રેપ અને ચણાના ફૂલોનો સમય સરેરાશ અનુક્રમે 22, 64, 73 અને 33 દિવસ ઓછો થાય છે. બીજની વહેલી લણણી સાથે, વહેલી લણણીના બીજનો અંકુરણ દર સરેરાશ અનુક્રમે 92%, 98%, 89% અને 94% સુધી પહોંચી શકે છે, જે સંવર્ધનની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરી શકે છે. સૌથી ઝડપી જાતો સતત 6 પેઢીઓ (ઘઉં) અને 7 પેઢીઓ (ઘઉં) ઉત્પન્ન કરી શકે છે. 22-કલાકના ફોટોપીરિયડની સ્થિતિમાં, ઓટ્સનો ફૂલોનો સમય 11 દિવસ ઘટાડી શકાય છે, અને ફૂલો આવ્યાના 21 દિવસ પછી, ઓછામાં ઓછા 5 વ્યવહારુ બીજની ખાતરી આપી શકાય છે, અને દર વર્ષે પાંચ પેઢીઓનો સતત પ્રચાર કરી શકાય છે. 22-કલાકના પ્રકાશવાળા કૃત્રિમ ગ્રીનહાઉસમાં, મસૂરનો વિકાસ સમયગાળો 115 દિવસ સુધી ઘટાડી શકાય છે, અને તેઓ વર્ષમાં 3-4 પેઢીઓ માટે પ્રજનન કરી શકે છે. કૃત્રિમ ગ્રીનહાઉસમાં 24 કલાક સતત પ્રકાશની સ્થિતિમાં, મગફળીનો વિકાસ ચક્ર 145 દિવસથી ઘટાડીને 89 દિવસ કરવામાં આવે છે, અને તેનો એક વર્ષમાં 4 પેઢીઓ સુધી પ્રચાર કરી શકાય છે.

પ્રકાશ ગુણવત્તા

છોડના વિકાસ અને વિકાસમાં પ્રકાશ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. ઘણા ફોટોરિસેપ્ટર્સને અસર કરીને પ્રકાશ ફૂલોને નિયંત્રિત કરી શકે છે. પાકના ફૂલો માટે લાલ પ્રકાશ (R) અને વાદળી પ્રકાશ (B) નો ગુણોત્તર ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. 600~700nm ની લાલ પ્રકાશ તરંગલંબાઇમાં 660nm ની હરિતદ્રવ્ય શોષણ ટોચ હોય છે, જે અસરકારક રીતે પ્રકાશસંશ્લેષણને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે. 400~500nm ની વાદળી પ્રકાશ તરંગલંબાઇ છોડના ફોટોટ્રોપિઝમ, સ્ટોમેટલ ઓપનિંગ અને બીજ વૃદ્ધિને અસર કરશે. ઘઉંમાં, લાલ પ્રકાશ અને વાદળી પ્રકાશનો ગુણોત્તર લગભગ 1 છે, જે વહેલામાં ફૂલ લાવી શકે છે. R:B=4:1 ની પ્રકાશ ગુણવત્તા હેઠળ, મધ્યમ અને મોડી પાકતી સોયાબીન જાતોનો વિકાસ સમયગાળો 120 દિવસથી ઘટાડીને 63 દિવસ કરવામાં આવ્યો હતો, અને છોડની ઊંચાઈ અને પોષક બાયોમાસમાં ઘટાડો થયો હતો, પરંતુ બીજ ઉપજને અસર થઈ ન હતી, જે છોડ દીઠ ઓછામાં ઓછા એક બીજને સંતોષી શકે છે, અને અપરિપક્વ બીજનો સરેરાશ અંકુરણ દર 81.7% હતો. ૧૦ કલાક પ્રકાશ અને વાદળી પ્રકાશ પૂરકની સ્થિતિમાં, સોયાબીનના છોડ ટૂંકા અને મજબૂત બન્યા, વાવણી પછી ૨૩ દિવસ પછી ખીલ્યા, ૭૭ દિવસમાં પરિપક્વ થયા, અને એક વર્ષમાં ૫ પેઢીઓ સુધી પ્રજનન કરી શક્યા.

લાલ પ્રકાશ અને દૂર લાલ પ્રકાશ (FR) નો ગુણોત્તર છોડના ફૂલોને પણ અસર કરે છે. પ્રકાશસંવેદનશીલ રંગદ્રવ્યો બે સ્વરૂપોમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે: દૂર લાલ પ્રકાશ શોષણ (Pfr) અને લાલ પ્રકાશ શોષણ (Pr). નીચા R:FR ગુણોત્તરમાં, પ્રકાશસંવેદનશીલ રંગદ્રવ્યો Pfr થી Pr માં રૂપાંતરિત થાય છે, જે લાંબા દિવસના છોડના ફૂલો તરફ દોરી જાય છે. યોગ્ય R:FR(0.66~1.07) ને નિયંત્રિત કરવા માટે LED લાઇટનો ઉપયોગ છોડની ઊંચાઈ વધારી શકે છે, લાંબા દિવસના છોડ (જેમ કે મોર્નિંગ ગ્લોરી અને સ્નેપડ્રેગન) ના ફૂલોને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે, અને ટૂંકા દિવસના છોડ (જેમ કે મેરીગોલ્ડ) ના ફૂલોને અટકાવી શકે છે. જ્યારે R:FR 3.1 કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે મસૂરનો ફૂલોનો સમય વિલંબિત થાય છે. R:FR ને 1.9 સુધી ઘટાડવાથી શ્રેષ્ઠ ફૂલોની અસર મળી શકે છે, અને તે વાવણી પછી 31મા દિવસે ખીલી શકે છે. ફૂલોના અવરોધ પર લાલ પ્રકાશની અસર પ્રકાશસંવેદનશીલ રંગદ્રવ્ય Pr દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે. અભ્યાસોએ દર્શાવ્યું છે કે જ્યારે R:FR 3.5 કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે પાંચ કઠોળના છોડ (વટાણા, ચણા, પહોળા કઠોળ, મસૂર અને લ્યુપિન) ના ફૂલોનો સમય વિલંબિત થશે. રાજમાર્ગ અને ચોખાના કેટલાક જીનોટાઇપ્સમાં, દૂર-લાલ પ્રકાશનો ઉપયોગ અનુક્રમે 10 દિવસ અને 20 દિવસ ફૂલોને આગળ વધારવા માટે થાય છે.

ખાતર CO_૨

CO_૨પ્રકાશસંશ્લેષણનો મુખ્ય કાર્બન સ્ત્રોત છે. ઉચ્ચ સાંદ્રતા CO_૨સામાન્ય રીતે C3 વાર્ષિક છોડના વિકાસ અને પ્રજનનને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે, જ્યારે ઓછી સાંદ્રતા CO_૨કાર્બન મર્યાદાને કારણે વૃદ્ધિ અને પ્રજનન ઉપજ ઘટાડી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ચોખા અને ઘઉં જેવા C3 છોડની પ્રકાશસંશ્લેષણ કાર્યક્ષમતા CO ના વધારા સાથે વધે છે._૨સ્તર, જેના પરિણામે બાયોમાસમાં વધારો થાય છે અને વહેલા ફૂલો આવે છે. CO ની સકારાત્મક અસરને સમજવા માટે_૨સાંદ્રતામાં વધારો થાય છે, તો પાણી અને પોષક તત્વોના પુરવઠાને શ્રેષ્ઠ બનાવવું જરૂરી બની શકે છે. તેથી, અમર્યાદિત રોકાણની સ્થિતિમાં, હાઇડ્રોપોનિક્સ છોડની વૃદ્ધિ ક્ષમતાને સંપૂર્ણપણે મુક્ત કરી શકે છે. ઓછું CO_૨એરેબિડોપ્સિસ થાલિયાનાના ફૂલોના સમયમાં વિલંબ થયો, જ્યારે ઉચ્ચ CO_૨સાંદ્રતાએ ચોખાના ફૂલોના સમયને ઝડપી બનાવ્યો, ચોખાના વિકાસનો સમયગાળો ઘટાડીને 3 મહિના કર્યો, અને વર્ષમાં 4 પેઢીઓનો પ્રચાર કર્યો. CO પૂરક બનાવીને_૨કૃત્રિમ વૃદ્ધિ બોક્સમાં 785.7μmol/mol સુધી, સોયાબીનની વિવિધતા 'એનરેઈ' ના સંવર્ધન ચક્રને 70 દિવસ સુધી ટૂંકાવી દેવામાં આવ્યું, અને તે એક વર્ષમાં 5 પેઢીઓનું સંવર્ધન કરી શકે છે. જ્યારે CO_૨સાંદ્રતા 550μmol/mol સુધી વધી, કેજાનસ કેજાનના ફૂલોમાં 8~9 દિવસનો વિલંબ થયો, અને ફળ બેસવાનો અને પાકવાનો સમય પણ 9 દિવસનો વિલંબ થયો. કેજાનસ કેજાને ઉચ્ચ CO પર અદ્રાવ્ય ખાંડ એકઠી કરી._૨સાંદ્રતા, જે છોડના સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનને અસર કરી શકે છે અને ફૂલોમાં વિલંબ કરી શકે છે. વધુમાં, વધેલા CO સાથે વૃદ્ધિ ખંડમાં_૨, સોયાબીનના ફૂલોની સંખ્યા અને ગુણવત્તામાં વધારો થાય છે, જે વર્ણસંકરીકરણ માટે અનુકૂળ છે, અને તેનો વર્ણસંકરીકરણ દર ખેતરમાં ઉગાડવામાં આવતા સોયાબીન કરતા ઘણો વધારે છે.

ભવિષ્યની સંભાવનાઓ

આધુનિક કૃષિ વૈકલ્પિક સંવર્ધન અને સુવિધા સંવર્ધન દ્વારા પાક સંવર્ધન પ્રક્રિયાને ઝડપી બનાવી શકે છે. જો કે, આ પદ્ધતિઓમાં કેટલીક ખામીઓ છે, જેમ કે કડક ભૌગોલિક જરૂરિયાતો, ખર્ચાળ શ્રમ વ્યવસ્થાપન અને અસ્થિર કુદરતી પરિસ્થિતિઓ, જે સફળ બીજ લણણીની ખાતરી આપી શકતી નથી. સુવિધા સંવર્ધન આબોહવાની પરિસ્થિતિઓથી પ્રભાવિત થાય છે, અને પેઢી ઉમેરવાનો સમય મર્યાદિત છે. જો કે, મોલેક્યુલર માર્કર સંવર્ધન ફક્ત સંવર્ધન લક્ષ્ય લક્ષણોની પસંદગી અને નિર્ધારણને વેગ આપે છે. હાલમાં, ગ્રામીણી, લેગુમિનોસી, ક્રુસિફેરા અને અન્ય પાક પર ઝડપી સંવર્ધન તકનીક લાગુ કરવામાં આવી છે. જો કે, પ્લાન્ટ ફેક્ટરી ઝડપી ઉત્પાદન સંવર્ધન આબોહવાની પરિસ્થિતિઓના પ્રભાવથી સંપૂર્ણપણે છુટકારો મેળવે છે, અને છોડના વિકાસ અને વિકાસની જરૂરિયાતો અનુસાર વૃદ્ધિ વાતાવરણને નિયંત્રિત કરી શકે છે. પરંપરાગત સંવર્ધન, મોલેક્યુલર માર્કર સંવર્ધન અને અન્ય સંવર્ધન પદ્ધતિઓ સાથે પ્લાન્ટ ફેક્ટરી ઝડપી સંવર્ધન તકનીકને અસરકારક રીતે જોડીને, ઝડપી સંવર્ધનની સ્થિતિમાં, હાઇબ્રિડાઇઝેશન પછી હોમોઝાયગસ રેખાઓ મેળવવા માટે જરૂરી સમય ઘટાડી શકાય છે, અને તે જ સમયે, આદર્શ લક્ષણો અને સંવર્ધન પેઢીઓ મેળવવા માટે જરૂરી સમય ઘટાડવા માટે પ્રારંભિક પેઢીઓ પસંદ કરી શકાય છે.

ફેક્ટરીઓમાં છોડ ઝડપી સંવર્ધન ટેકનોલોજીની મુખ્ય મર્યાદા એ છે કે વિવિધ પાકોના વિકાસ અને વિકાસ માટે જરૂરી પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ તદ્દન અલગ હોય છે, અને લક્ષ્ય પાકોના ઝડપી સંવર્ધન માટે પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ મેળવવામાં ઘણો સમય લાગે છે. તે જ સમયે, પ્લાન્ટ ફેક્ટરી બાંધકામ અને સંચાલનના ઊંચા ખર્ચને કારણે, મોટા પાયે ઉમેરણ સંવર્ધન પ્રયોગ હાથ ધરવાનું મુશ્કેલ છે, જે ઘણીવાર મર્યાદિત બીજ ઉપજ તરફ દોરી જાય છે, જે ફોલો-અપ ક્ષેત્ર પાત્ર મૂલ્યાંકનને મર્યાદિત કરી શકે છે. પ્લાન્ટ ફેક્ટરી સાધનો અને ટેકનોલોજીમાં ધીમે ધીમે સુધારો અને સુધારણા સાથે, પ્લાન્ટ ફેક્ટરીનો બાંધકામ અને સંચાલન ખર્ચ ધીમે ધીમે ઘટે છે. પ્લાન્ટ ફેક્ટરી ઝડપી સંવર્ધન ટેકનોલોજીને અન્ય સંવર્ધન તકનીકો સાથે અસરકારક રીતે જોડીને ઝડપી સંવર્ધન ટેકનોલોજીને વધુ ઑપ્ટિમાઇઝ કરવી અને સંવર્ધન ચક્રને ટૂંકું કરવું શક્ય છે.

અંત

ટાંકવામાં આવેલી માહિતી

લિયુ કૈઝે, લિયુ હૌચેંગ. પ્લાન્ટ ફેક્ટરી રેપિડ બ્રીડિંગ ટેકનોલોજી [J] ની સંશોધન પ્રગતિ. કૃષિ ઇજનેરી ટેકનોલોજી, 2022,42(22):46-49.