कृषि में कृत्रिम प्रकाश व्यवस्था
यह लंबे समय से ज्ञात है कि पौधे प्रकाश के बिना विकसित नहीं हो सकते; फिर भी, यह केवल पिछले सौ वर्षों में हुआ है, विज्ञान और प्रौद्योगिकी में प्रगति के लिए धन्यवाद, कि पौधों पर प्रकाश का सटीक प्रभाव पूरी तरह से खोजा गया है।
कृषि में कृत्रिम प्रकाश व्यवस्था का उद्देश्य प्रकाश का एक स्रोत प्रदान करना है जो सूर्य द्वारा प्रदान की जाने वाली रोशनी के अनुरूप हो। प्रौद्योगिकी में प्रगति के कारण, एलईडी लाइट्स बागवानी प्रकाश व्यवस्था के लिए सबसे अच्छे विकल्प के रूप में उभरी हैं, विशेष रूप से वे जो अपने स्पेक्ट्रा को विशेष रूप से संयंत्र की जरूरतों के अनुरूप बना सकते हैं। अधिक पारंपरिक प्रकाश विकल्पों की तुलना में, जैसे उच्च दबाव सोडियम (एचपीएस) और फ्लोरोसेंट, एलईडी लगाने वाली रोशनी पर्यावरण और उनकी उत्पादन दक्षता पर उनके प्रभाव के मामले में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करती है।
कृषि में कृत्रिम प्रकाश व्यवस्था के उपयोग पर एक रिपोर्ट वलोया द्वारा लिखी गई थी और अल्मेरिया विश्वविद्यालय और बुर्सिनोवा के शोधकर्ताओं द्वारा सह-लेखक थी। रिपोर्ट जनवरी 2018 में प्रकाशित हुई थी। अनुसंधान उन परीक्षणों को प्रस्तुत करता है जो विभिन्न स्पेक्ट्रा और प्रकाश के प्रकारों का उपयोग करते हैं ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि प्रकाश के प्रत्येक रूप का पौधों पर उन परिस्थितियों के आधार पर प्रभाव पड़ सकता है जिसके तहत वे उगाए जाते हैं। निम्नलिखित अध्ययन से एक अंश है जिसे आप पढ़ सकते हैं।
1. प्रकाश और पौधों के बीच संचार
विद्युत चुम्बकीय तरंगें वायुमंडल के माध्यम से ऊर्जा के संचरण के लिए जिम्मेदार होती हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उदाहरणों में माइक्रोवेव, रेडियो या टेलीविजन तरंगें, एक्स-रे, पराबैंगनी किरणें या दृश्य प्रकाश शामिल हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों को उनकी अलग-अलग आवृत्तियों और तरंग दैर्ध्य द्वारा एक दूसरे से अलग किया जा सकता है। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम में आवृत्तियों और तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल होती है, जिनमें से कुछ दूसरों की तुलना में बेहतर पहचानी जाती हैं (उदाहरण के लिए, माइक्रोवेव, रेडियो तरंगें, दृश्य प्रकाश, और इसी तरह)।
विद्युत चुम्बकीय विकिरण में दोहरी प्रकृति होती है; जबकि यह अंतरिक्ष में तरंगों के रूप में चलता है, यह कणों (फोटॉन) के रूप में ऊर्जा का आदान-प्रदान भी करता है। 1905 में, अल्बर्ट आइंस्टीन यह तर्क देने वाले पहले व्यक्ति थे कि प्रकाश में कणों और तरंगों दोनों की विशेषताएं एक साथ होती हैं। फोटोन उन कणों के नाम हैं जो प्रकाश की किरण के भीतर समाहित होते हैं। फोटॉन जिनकी तरंग दैर्ध्य लंबी दूरी (कम आवृत्तियों) के अनुरूप होती है, फोटॉन की तुलना में कम ऊर्जा ले जाती है, जिनकी तरंग दैर्ध्य कम दूरी के अनुरूप होती है।
मानव आंख 400 और 700 नैनोमीटर (एनएम) के बीच तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश का पता लगाने में सक्षम है, जो मोटे तौर पर प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के दौरान पौधों द्वारा उपयोग किए जाने वाले विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के हिस्से से मेल खाती है। इसलिए, 400 और 700 एनएम के बीच तरंग दैर्ध्य वाले प्रकाश को प्रकाश संश्लेषक रूप से सक्रिय विकिरण (या केवल PAR) कहा जाता है। तरंगदैर्घ्य का स्पेक्ट्रम जिसे सूर्य के प्रकाश में देखा जा सकता है, निरंतर है, दृश्य सीमा से काफी आगे तक फैला हुआ है। मानव आँख विभिन्न तरंग दैर्ध्य को रंगों में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार होती है, जो तब मानव मस्तिष्क में संसाधित होती हैं। नीला रंग 400 एनएम के करीब तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश द्वारा निर्मित होता है, जबकि लाल रंग 600 एनएम के करीब तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश द्वारा निर्मित होता है। पीले-हरे रंग की वेवलेंथ रेंज वह है जिस पर मानव आंख सबसे अधिक संवेदनशील रूप से प्रतिक्रिया करती है।
2. वर्णक, फोटोरिसेप्टर और पौधों में प्रकाश संश्लेषण की रासायनिक प्रक्रिया
मानव आँख के लगभग उसी दायरे में, प्रकाश स्पेक्ट्रम पौधों द्वारा अवशोषित किया जाता है; हालांकि, लोगों के विपरीत, पौधे लाल और नीले प्रकाश को ग्रहण करने में बेहतर सक्षम होते हैं।
क्लोरोफिल प्राथमिक रसायनों में से एक है जो पौधों को प्रकाश को अवशोषित करने और पानी और कार्बन डाइऑक्साइड को ऑक्सीजन और अन्य जटिल कार्बनिक अणुओं में बदलने के लिए प्रदान की जाने वाली ऊर्जा का उपयोग करने में सक्षम बनाता है। इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण के रूप में जाना जाता है। क्लोरोफिल एक पौधा वर्णक है जो इंट्रासेल्युलर क्लोरोप्लास्ट में पाया जा सकता है। क्लोरोफिल अणु हरे रंग के होते हैं, और वे वास्तव में तनों और पत्तियों में पाए जाने वाले हरे रंग के रंग का कारण होते हैं। क्लोरोफिल के दो प्राथमिक रूप हैं जो उच्च पौधों में पाए जा सकते हैं। ये क्लोरोफिल ए और क्लोरोफिल बी हैं, और उनके प्रकाश अवशोषण वक्र एक दूसरे से बहुत छोटे तरीके से भिन्न होते हैं। इस अपेक्षाकृत छोटे अंतर के कारण, वे विभिन्न तरंग दैर्ध्य को पकड़ने में सक्षम होते हैं, जिससे सूर्य के प्रकाश के स्पेक्ट्रम के एक बड़े हिस्से पर कब्जा हो जाता है। हरी तरंग दैर्ध्य को प्रतिबिंबित करते हुए मुख्य रूप से लाल और नीले प्रकाश को अवशोषित करने की क्लोरोफिल की क्षमता के परिणामस्वरूप, पौधे हमारी आंखों को हरे लगते हैं।
हालाँकि, क्लोरोफिल पौधों में पाया जाने वाला एकमात्र वर्णक नहीं है; तथाकथित गौण वर्णक (जैसे कैरोटीनॉयड और ज़ैंथोफिल, दूसरों के बीच) और फेनोलिक पदार्थ (जैसे फ्लेवोनोइड्स, एंथोसायनिन, फ्लेवोन और फ्लेवोनोइड्स) केवल लाल और नीले रंग के अलावा अन्य तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करते हैं। पीला, लाल और बैंगनी ऐसे रंग हैं जो गौण वर्णक बनाते हैं। पक्षियों और कीड़ों को लुभाने के अलावा, इन रंगों का उपयोग ऊतकों को बाहरी तनाव जैसे तीव्र प्रकाश विकिरण के हानिकारक प्रभावों से बचाने में मदद करता है।
फोटोरिसेप्टर एक अन्य प्रकार के कण हैं जो प्रकाश को अवशोषित करने में सक्षम होते हैं। फोटोरिसेप्टर के तीन प्राथमिक वर्गों को फाइटोक्रोमेस, फोटोट्रोपिन और क्रिप्टोक्रोमेस कहा जाता है। इसके अलावा, यूवीआर8 फोटोरिसेप्टर एक विशेष फोटोरिसेप्टर है जो केवल पराबैंगनी प्रकाश का जवाब देता है। प्रत्येक प्रकार का फोटोरिसेप्टर प्रकाश की एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य सीमा के प्रति संवेदनशील होता है और पौधों में एक विशेष शारीरिक प्रतिक्रिया का प्रभारी होता है। ये प्रतिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:
फोटोट्रोपिन का क्लोरोप्लास्ट की भौतिक स्थिति और रंध्र के खुलने दोनों पर प्रभाव पड़ता है। वे नीली रोशनी को सोखने में सक्षम हैं।
पौधों की आंतरिक घड़ी को क्रिप्टोक्रोम द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो प्रकाश से संबंधित संकेतों के लिए उनके वातावरण की निगरानी करते हैं। इसके अलावा, वे रूपात्मक प्रतिक्रियाओं से जुड़े हुए हैं, जैसे स्टेम बढ़ाव का दमन, कोटिलेडोन का इज़ाफ़ा, एंथोसायनिन का विकास और फोटोपेरियोडिक ब्लूमिंग। यूवीए (पराबैंगनी), नीला और हरा प्रकाश की तरंग दैर्ध्य को क्रिप्टोक्रोमेस द्वारा लिया जाता है।
फूलों को फाइटोक्रोम्स द्वारा ट्रिगर किया जाता है, जो बीजों के निर्माण के लिए भी जिम्मेदार होते हैं। स्टेम बढ़ाव, पत्ती विस्तार, और "छाया परिहार सिंड्रोम" सभी पौधों में फाइटोक्रोम द्वारा नियंत्रित होते हैं। पर्यावरण में मौजूद लाल और दूर-लाल प्रकाश के अनुपात का फाइटोक्रोम अणु की फोटोस्टेशनरी अवस्था पर प्रभाव पड़ता है, जो बदले में फाइटोक्रोम द्वारा नियंत्रित होने वाली प्रतिक्रियाओं की मध्यस्थता करता है।
पुष्पन, बीजों का विकास, और अन्य कार्य जैसे अंकुरण, पुष्पन का समय, और पौधे का आकार सभी गतिविधियाँ हैं जो प्रकाश पर निर्भर हैं। प्रकाश संश्लेषण, प्रक्रिया जो बायोमास के गठन के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करती है, इन प्रक्रियाओं में से एक है। ये व्यवहार उस प्रकाश की गुणवत्ता से जटिल रूप से जुड़े हुए हैं जो पौधे अपने परिवेश से प्राप्त करता है, इस प्रकार पौधे अपने परिवेश से संकेतों की व्याख्या करता है। इन प्रतिक्रियाओं को तरंग दैर्ध्य द्वारा मध्यस्थता दी जाती है जो यूवी और दूर-लाल विकिरण सहित PAR क्षेत्र के अंदर और बाहर दोनों हैं।
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