हरितगृह बागवानी कृषि इन्जिनियरिङ प्रविधिबेइजिङमा अक्टोबर १४, २०२२ मा १७:३० मा प्रकाशित

विश्वव्यापी जनसंख्याको निरन्तर वृद्धिसँगै, मानिसहरूको खाद्यान्नको माग दिनप्रतिदिन बढ्दै गइरहेको छ, र खाद्य पोषण र सुरक्षाको लागि उच्च आवश्यकताहरू अगाडि सारिएका छन्। उच्च-उपज र उच्च-गुणस्तरको बाली खेती गर्नु खाद्य समस्याहरू समाधान गर्ने एक महत्त्वपूर्ण माध्यम हो। यद्यपि, परम्परागत प्रजनन विधिले उत्कृष्ट प्रजातिहरू खेती गर्न लामो समय लिन्छ, जसले प्रजननको प्रगतिलाई सीमित गर्दछ। वार्षिक स्व-परागकण बालीहरूको लागि, प्रारम्भिक अभिभावक क्रसिङदेखि नयाँ जातको उत्पादनसम्म १०-१५ वर्ष लाग्न सक्छ। त्यसकारण, बाली प्रजननको प्रगतिलाई गति दिन, प्रजनन दक्षता सुधार गर्न र उत्पादन समय घटाउन जरुरी छ।

द्रुत प्रजनन भनेको पूर्ण रूपमा बन्द नियन्त्रित वातावरण वृद्धि कोठामा वातावरणीय अवस्थाहरू नियन्त्रण गरेर बिरुवाहरूको वृद्धि दरलाई अधिकतम बनाउनु, फूल फुल्ने र फल लाग्ने गति बढाउनु र प्रजनन चक्रलाई छोटो पार्नु हो। बिरुवा कारखाना एक कृषि प्रणाली हो जसले सुविधाहरूमा उच्च-परिशुद्धता वातावरणीय नियन्त्रण मार्फत उच्च-दक्षता बाली उत्पादन प्राप्त गर्न सक्छ, र यो द्रुत प्रजननको लागि एक आदर्श वातावरण हो। कारखानामा प्रकाश, तापक्रम, आर्द्रता र CO2 सांद्रता जस्ता रोपण वातावरण अवस्थाहरू अपेक्षाकृत नियन्त्रणयोग्य छन्, र बाह्य हावापानीबाट कम प्रभावित हुँदैनन्। नियन्त्रित वातावरणीय अवस्थाहरूमा, उत्तम प्रकाश तीव्रता, प्रकाश समय र तापक्रमले बिरुवाहरूको विभिन्न शारीरिक प्रक्रियाहरू, विशेष गरी प्रकाश संश्लेषण र फूल फुल्ने प्रक्रियालाई गति दिन सक्छ, जसले गर्दा बाली वृद्धिको उत्पादन समय छोटो हुन्छ। बाली वृद्धि र विकास नियन्त्रण गर्न बिरुवा कारखाना प्रविधि प्रयोग गर्दै, अग्रिम फलफूल काट्नुहोस्, जबसम्म अंकुरण क्षमता भएका केही बीउहरूले प्रजनन आवश्यकताहरू पूरा गर्न सक्छन्।

बाली वृद्धि चक्रलाई असर गर्ने मुख्य वातावरणीय कारक, फोटोपिरियड

प्रकाश चक्रले एक दिनमा प्रकाश अवधि र अँध्यारो अवधिको परिवर्तनलाई जनाउँछ। प्रकाश चक्र बालीहरूको वृद्धि, विकास, फूल फुल्ने र फल लाग्ने प्रक्रियालाई असर गर्ने महत्त्वपूर्ण कारक हो। प्रकाश चक्रको परिवर्तनलाई महसुस गरेर, बालीहरू वनस्पति वृद्धिबाट प्रजनन वृद्धि र पूर्ण फूल फुल्ने र फल लाग्ने प्रक्रियामा परिवर्तन हुन सक्छन्। विभिन्न बालीका प्रजातिहरू र जीनोटाइपहरूमा फोटोपिरियड परिवर्तनहरूमा फरक-फरक शारीरिक प्रतिक्रियाहरू हुन्छन्। लामो घाम लाग्ने बिरुवाहरू, एक पटक घाम लाग्ने समयले महत्वपूर्ण घामको लम्बाइ नाघ्यो भने, फूल फुल्ने समय सामान्यतया ओट्स, गहुँ र जौ जस्ता फोटोपिरियडको लम्बाइले तीव्र हुन्छ। फोटोपिरियड जस्तोसुकै भए पनि, धान, मकै र काँक्रो जस्ता तटस्थ बिरुवाहरू फुल्नेछन्। कपास, भटमास र कोदो जस्ता छोटो दिनका बिरुवाहरूलाई फूल फुल्नको लागि महत्वपूर्ण घामको लम्बाइभन्दा कम फोटोपिरियड चाहिन्छ। ८ घण्टा प्रकाश र ३० डिग्री सेल्सियस उच्च तापक्रमको कृत्रिम वातावरणीय अवस्था अन्तर्गत, अमरान्थको फूल फुल्ने समय खेतको वातावरण भन्दा ४० दिन अघि हुन्छ। १६/८ घण्टाको प्रकाश चक्र (प्रकाश/अँध्यारो) को उपचार अन्तर्गत, सबै सात जौ जीनोटाइपहरू चाँडै फुल्न थाले: फ्र्याङ्कलिन (३६ दिन), गैर्डनर (३५ दिन), गिमेट (३३ दिन), कमाण्डर (३० दिन), फ्लीट (२९ दिन), बाउडिन (२६ दिन) र लकियर (२५ दिन)।

कृत्रिम वातावरणमा, बिरुवा प्राप्त गर्न भ्रूण संस्कृति प्रयोग गरेर गहुँको वृद्धि अवधि छोटो बनाउन सकिन्छ, र त्यसपछि १६ घण्टाको लागि विकिरण गरेर, र प्रत्येक वर्ष ८ पुस्ता उत्पादन गर्न सकिन्छ। मटरको वृद्धि अवधिलाई खेतको वातावरणमा १४३ दिनबाट घटाएर १६ घण्टा प्रकाश भएको कृत्रिम हरितगृहमा ६७ दिनमा झार्न सकिन्छ। फोटोपिरियडलाई २० घण्टासम्म लम्ब्याएर र यसलाई २१°C/१६°C (दिन/रात) सँग मिलाएर, मटरको वृद्धि अवधिलाई ६८ दिनमा घटाउन सकिन्छ, र बीउ सेटिङ दर ९७.८% छ। नियन्त्रित वातावरणको अवस्थामा, २० घण्टाको फोटोपिरियड उपचार पछि, रोप्ने देखि फूल फुल्ने सम्म ३२ दिन लाग्छ, र सम्पूर्ण वृद्धि अवधि ६२-७१ दिन हुन्छ, जुन खेतको अवस्थामा भन्दा ३० दिन भन्दा कम हुन्छ। २२ घण्टाको फोटोपिरियड भएको कृत्रिम हरितगृहको अवस्थामा, गहुँ, जौ, रेप र चनाको फूल फुल्ने समय औसतमा क्रमशः २२, ६४, ७३ र ३३ दिनले घट्छ। बीउको प्रारम्भिक कटनीसँग मिलाएर, प्रारम्भिक कटनीको बीउको अंकुरण दर औसतमा क्रमशः ९२%, ९८%, ८९% र ९४% सम्म पुग्न सक्छ, जसले प्रजननको आवश्यकताहरू पूर्ण रूपमा पूरा गर्न सक्छ। सबैभन्दा छिटो प्रजातिहरूले लगातार ६ पुस्ता (गहुँ) र ७ पुस्ता (गहुँ) उत्पादन गर्न सक्छन्। २२ घण्टाको फोटोपिरियडको अवस्थामा, जईको फूल फुल्ने समय ११ दिनले घटाइयो, र फूल फुलेको २१ दिन पछि, कम्तिमा ५ व्यवहार्य बीउहरूको ग्यारेन्टी गर्न सकिन्छ, र प्रत्येक वर्ष पाँच पुस्ता निरन्तर प्रचार गर्न सकिन्छ। २२ घण्टाको रोशनी भएको कृत्रिम हरितगृहमा, दालको वृद्धि अवधि ११५ दिनमा घटाइन्छ, र तिनीहरू वर्षमा ३-४ पुस्तासम्म पुनरुत्पादन गर्न सक्छन्। कृत्रिम हरितगृहमा २४ घण्टा निरन्तर प्रकाशको अवस्थामा, बदामको वृद्धि चक्र १४५ दिनबाट घटेर ८९ दिनमा झर्छ, र यसलाई एक वर्षमा ४ पुस्तासम्म प्रचार गर्न सकिन्छ।

प्रकाश गुणस्तर

बिरुवाको वृद्धि र विकासमा प्रकाशले महत्त्वपूर्ण भूमिका खेल्छ। प्रकाशले धेरै फोटोरिसेप्टरहरूलाई असर गरेर फूल फुल्ने नियन्त्रण गर्न सक्छ। बाली फूल फुल्ने लागि रातो बत्ती (R) र नीलो बत्ती (B) को अनुपात धेरै महत्त्वपूर्ण छ। ६००~७००nm को रातो बत्ती तरंगदैर्ध्यमा ६६०nm को क्लोरोफिलको अवशोषण शिखर हुन्छ, जसले प्रभावकारी रूपमा प्रकाश संश्लेषणलाई बढावा दिन सक्छ। ४००~५००nm को नीलो बत्ती तरंगदैर्ध्यले बिरुवाको फोटोट्रोपिज्म, स्टोमेटल खोल्ने र बिरुवाको वृद्धिलाई असर गर्नेछ। गहुँमा, रातो बत्ती र नीलो बत्तीको अनुपात लगभग १ हुन्छ, जसले प्रारम्भिक रूपमा फूल फुल्न सक्छ। R:B=४:१ को प्रकाश गुणस्तर अन्तर्गत, मध्यम र ढिलो-पाक्ने भटमास प्रजातिहरूको वृद्धि अवधि १२० दिनबाट ६३ दिनमा घटाइएको थियो, र बिरुवाको उचाइ र पोषण बायोमास घटाइएको थियो, तर बीउ उत्पादन प्रभावित भएन, जसले प्रति बोट कम्तिमा एउटा बीउ सन्तुष्ट पार्न सक्छ, र अपरिपक्व बीउको औसत अंकुरण दर ८१.७% थियो। १० घण्टाको उज्यालोपन र नीलो प्रकाशको पूरक अवस्थामा, भटमासका बिरुवाहरू छोटो र बलियो भए, रोपेको २३ दिनमा फूल फुल्यो, ७७ दिन भित्र परिपक्व भयो, र एक वर्षमा ५ पुस्तासम्म प्रजनन गर्न सक्यो।

रातो बत्ती र टाढा रातो बत्ती (FR) को अनुपातले बिरुवाको फूल फुल्ने प्रक्रियालाई पनि असर गर्छ। प्रकाश संवेदनशील पिग्मेन्टहरू दुई रूपहरूमा अवस्थित हुन्छन्: टाढा रातो बत्ती अवशोषण (Pfr) र रातो बत्ती अवशोषण (Pr)। कम R:FR अनुपातमा, प्रकाश संवेदनशील पिग्मेन्टहरू Pfr बाट Pr मा रूपान्तरण हुन्छन्, जसले लामो-दिनका बिरुवाहरूको फूल फुल्ने प्रक्रिया निम्त्याउँछ। उपयुक्त R:FR(0.66~1.07) लाई नियमन गर्न LED बत्तीहरू प्रयोग गर्नाले बिरुवाको उचाइ बढाउन सक्छ, लामो-दिनका बिरुवाहरू (जस्तै बिहानको महिमा र स्न्यापड्र्यागन) को फूल फुल्ने प्रक्रियालाई बढावा दिन सक्छ, र छोटो-दिनका बिरुवाहरू (जस्तै गाँजा) को फूल फुल्नबाट रोक्न सक्छ। जब R:FR 3.1 भन्दा बढी हुन्छ, दालको फूल फुल्ने समय ढिलो हुन्छ। R:FR लाई 1.9 मा घटाउनाले उत्तम फूल फुल्ने प्रभाव प्राप्त गर्न सकिन्छ, र यो रोपेको 31 औं दिनमा फुल्न सक्छ। फूल फुल्ने अवरोधमा रातो बत्तीको प्रभाव प्रकाश संवेदनशील पिग्मेन्ट Pr द्वारा मध्यस्थता गरिन्छ। अध्ययनहरूले औंल्याएका छन् कि जब R:FR ३.५ भन्दा बढी हुन्छ, पाँच गेडागुडी बिरुवाहरू (मटर, चना, चौडा सिमी, दाल र लुपिन) को फूल फुल्ने समय ढिलो हुन्छ। अमरान्थ र धानको केही जीनोटाइपहरूमा, क्रमशः १० दिन र २० दिनले फूल फुल्नको लागि टाढा-रातो प्रकाश प्रयोग गरिन्छ।

मल CO_२

CO_२प्रकाश संश्लेषणको मुख्य कार्बन स्रोत हो। उच्च सांद्रता CO_२सामान्यतया C3 वार्षिकको वृद्धि र प्रजननलाई बढावा दिन सक्छ, जबकि कम सांद्रता CO_२कार्बन सीमितताको कारणले वृद्धि र प्रजनन उत्पादन घटाउन सक्छ। उदाहरणका लागि, धान र गहुँ जस्ता C3 बिरुवाहरूको प्रकाश संश्लेषण दक्षता CO को वृद्धिसँगै बढ्छ।_२स्तर, जसको परिणामस्वरूप बायोमासको वृद्धि हुन्छ र चाँडै फूल फुल्छ। CO को सकारात्मक प्रभाव महसुस गर्न_२सांद्रता वृद्धि भएमा, पानी र पोषक तत्वको आपूर्तिलाई अनुकूलन गर्न आवश्यक हुन सक्छ। त्यसकारण, असीमित लगानीको अवस्थामा, हाइड्रोपोनिक्सले बिरुवाहरूको वृद्धि क्षमतालाई पूर्ण रूपमा मुक्त गर्न सक्छ। कम CO_२एकाग्रताले अराबिडोप्सिस थालियानाको फूल फुल्ने समय ढिलाइ गर्‍यो, जबकि उच्च CO_२एकाग्रताले धानको फूल फुल्ने समयलाई तीव्र बनायो, धानको वृद्धि अवधिलाई ३ महिनामा घटायो र वर्षमा ४ पुस्तासम्म फैलायो। CO पूरक गरेर_२कृत्रिम वृद्धि बक्समा ७८५.७μmol/mol सम्म, भटमासको प्रजाति 'Enrei' को प्रजनन चक्रलाई ७० दिनमा छोट्याइयो, र यसले एक वर्षमा ५ पुस्तासम्म प्रजनन गर्न सक्छ। जब CO_२सांद्रता ५५०μmol/mol मा बढ्यो, Cajanus cajan को फूल फुल्ने समय ८ ~ ९ दिन ढिलो भयो, र फल लाग्ने र पाक्ने समय पनि ९ दिन ढिलो भयो। Cajanus cajan ले उच्च CO मा अघुलनशील चिनी जम्मा गर्यो।_२सांद्रता, जसले बिरुवाहरूको संकेत प्रसारणलाई असर गर्न सक्छ र फूल फुल्न ढिलाइ गर्न सक्छ। थप रूपमा, बढेको CO भएको वृद्धि कोठामा_२, भटमासका फूलहरूको संख्या र गुणस्तर बढ्छ, जुन हाइब्रिडाइजेसनको लागि अनुकूल छ, र यसको हाइब्रिडाइजेसन दर खेतमा उब्जाइएको भटमासको भन्दा धेरै बढी छ।

भविष्यका सम्भावनाहरू

आधुनिक कृषिले वैकल्पिक प्रजनन र सुविधा प्रजननको माध्यमबाट बाली प्रजननको प्रक्रियालाई गति दिन सक्छ। यद्यपि, यी विधिहरूमा केही कमजोरीहरू छन्, जस्तै कडा भौगोलिक आवश्यकताहरू, महँगो श्रम व्यवस्थापन र अस्थिर प्राकृतिक अवस्थाहरू, जसले सफल बीउ कटनीको ग्यारेन्टी दिन सक्दैन। सुविधा प्रजनन जलवायु परिस्थितिबाट प्रभावित हुन्छ, र उत्पादन थप्नको लागि समय सीमित हुन्छ। यद्यपि, आणविक मार्कर प्रजननले प्रजनन लक्ष्य विशेषताहरूको चयन र निर्धारणलाई मात्र गति दिन्छ। हाल, ग्रामिनी, लेगुमिनोसे, क्रुसिफेरे र अन्य बालीहरूमा द्रुत प्रजनन प्रविधि लागू गरिएको छ। यद्यपि, बिरुवा कारखाना द्रुत उत्पादन प्रजननले जलवायु परिस्थितिको प्रभावबाट पूर्ण रूपमा छुटकारा पाउँछ, र बिरुवाको वृद्धि र विकासको आवश्यकता अनुसार वृद्धि वातावरणलाई नियमन गर्न सक्छ। परम्परागत प्रजनन, आणविक मार्कर प्रजनन र अन्य प्रजनन विधिहरूसँग बिरुवा कारखाना द्रुत प्रजनन प्रविधिलाई प्रभावकारी रूपमा संयोजन गर्नाले, द्रुत प्रजननको अवस्थामा, हाइब्रिडाइजेशन पछि समरूप रेखाहरू प्राप्त गर्न आवश्यक समय घटाउन सकिन्छ, र एकै समयमा, आदर्श विशेषताहरू र प्रजनन पुस्ताहरू प्राप्त गर्न आवश्यक समय छोटो बनाउन प्रारम्भिक पुस्ताहरू चयन गर्न सकिन्छ।

कारखानाहरूमा बिरुवा द्रुत प्रजनन प्रविधिको प्रमुख सीमा भनेको विभिन्न बालीहरूको वृद्धि र विकासको लागि आवश्यक पर्ने वातावरणीय अवस्थाहरू एकदमै फरक हुन्छन्, र लक्षित बालीहरूको द्रुत प्रजननको लागि वातावरणीय अवस्थाहरू प्राप्त गर्न लामो समय लाग्छ। साथै, बिरुवा कारखाना निर्माण र सञ्चालनको उच्च लागतको कारणले गर्दा, ठूलो मात्रामा थप प्रजनन प्रयोग गर्न गाह्रो हुन्छ, जसले प्रायः सीमित बीउ उत्पादन निम्त्याउँछ, जसले अनुवर्ती क्षेत्र चरित्र मूल्याङ्कनलाई सीमित गर्न सक्छ। बिरुवा कारखाना उपकरण र प्रविधिको क्रमिक सुधार र सुधारको साथ, बिरुवा कारखानाको निर्माण र सञ्चालन लागत बिस्तारै घट्दै जान्छ। बिरुवा कारखाना द्रुत प्रजनन प्रविधिलाई अन्य प्रजनन प्रविधिहरूसँग प्रभावकारी रूपमा संयोजन गरेर द्रुत प्रजनन प्रविधिलाई अझ अनुकूलन गर्न र प्रजनन चक्रलाई छोटो बनाउन सम्भव छ।

अन्त्य

उद्धृत जानकारी

लिउ काइझे, लिउ हाउचेङ। बिरुवा कारखाना द्रुत प्रजनन प्रविधिको अनुसन्धान प्रगति [J]। कृषि इन्जिनियरिङ प्रविधि, २०२२,४२(२२):४६-४९।