यदि पृथ्वी पर सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक प्रतिक्रिया का चयन किया जाए, तो प्रकाश संश्लेषण निस्संदेह पहले स्थान पर है, जो ज्ञात जीवन रूपों के विशाल बहुमत की नींव के रूप में कार्य करता है।
प्रकाश संश्लेषण अनुसंधान में महत्वपूर्ण सफलताएँ 19वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में सामने आईं। फिर भी वैज्ञानिक आज भी इसके सार को पूरी तरह से उजागर नहीं कर पाये हैं।
1. प्रकाश संश्लेषण के सार को समझना
प्रकाश संश्लेषण का मूल: स्वपोषी पौधे प्रकाश संचालित प्रक्रियाओं के तहत कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन से शर्करा का संश्लेषण करते हैं।
प्रकाश संश्लेषण एक क्लासिक रेडॉक्स प्रतिक्रिया है: प्रकाश प्रतिक्रियाओं में पानी के अणुओं का ऑक्सीकरण होता है, जबकि अंधेरे प्रतिक्रियाओं में कार्बन डाइऑक्साइड कम हो जाता है। पानी का ऑक्सीकरण CO₂ में कमी के लिए इलेक्ट्रॉन और ऊर्जा प्रदान करता है, और CO₂ कार्बनिक कार्बन संश्लेषण के लिए एकमात्र कार्बन स्रोत के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार, प्रकाश संश्लेषण अकार्बनिक कार्बन को कार्बनिक कार्बन में परिवर्तित करने की फोटोकैमिकल प्रक्रिया का प्रतिनिधित्व करता है।
आधुनिक कृषि में उच्च {{0}उपज, उच्च {{1}गुणवत्ता वाली खेती की जाती है, जो मूल रूप से चीनी से भरपूर पौधों की खेती है। इसलिए, पूरक प्रकाश प्रौद्योगिकी स्वाभाविक रूप से कृषि आधुनिकीकरण के तर्क से प्रेरित है। उच्च मूल्य वाले कृषि उत्पादों के लिए, कृत्रिम पूरक प्रकाश व्यवस्था ही एकमात्र व्यवहार्य दृष्टिकोण है।
प्रकाश संश्लेषण दर को प्रभावित करने वाले पर्यावरणीय कारक: प्रकाश की गुणवत्ता, प्रकाश की मात्रा, तापमान और कार्बन डाइऑक्साइड। पौधों की रोशनी की प्रभावशीलता काफी हद तक पर्यावरणीय कारकों पर निर्भर करती है, न कि रोशनी पर।
पौधों के लिए, पादप प्रकाश स्पेक्ट्रम प्रौद्योगिकी अनुसंधान इस बात पर ध्यान केंद्रित करता है कि प्रकाश संश्लेषक दक्षता अधिकतम है या नहीं।
प्रकाश संश्लेषण पूरी तरह से फोटॉन, कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की परस्पर क्रिया के माध्यम से होता है। पौधों की रोशनी के सही उपयोग के लिए यह मौलिक सिद्धांत महत्वपूर्ण है; अन्यथा, उनके अनुप्रयोग को नहीं समझा जा सकता।
प्रकाश संश्लेषण कार्बनिक पदार्थ के उत्पादन और ऊर्जा भंडारण की प्रक्रिया है, जबकि श्वसन कार्बनिक पदार्थ को तोड़ने और ऊर्जा जारी करने की प्रक्रिया है। पौधों के प्रकाश अनुप्रयोगों को पौधों की श्वसन पर विचार करना चाहिए।
हमारा मानना है कि पौधों की प्रकाश ऊर्जा खपत को कम करने के लिए पानी और उर्वरक प्रबंधन के साथ कृत्रिम प्रकाश व्यवस्था को जोड़ना एक प्रभावी रणनीति है।
कृत्रिम प्रकाश की स्थिति में, पौधों की प्रकाश संश्लेषक दक्षता सूर्य के प्रकाश की तुलना में कहीं अधिक होती है। यह निष्कर्ष प्रयोगशाला प्रकाश गुणवत्ता सत्यापन परीक्षणों से उपजा है। दूसरे शब्दों में, कृत्रिम प्रकाश के साथ ग्रीनहाउस प्रकाश व्यवस्था को पूरक करना इष्टतम खेती तकनीक का प्रतिनिधित्व करता है।
2. प्रकाश संश्लेषण के प्रकाश को समझना
पौधों के लंबे विकासवादी इतिहास में, प्रकाश संश्लेषण के लिए प्रकाश की उत्पत्ति पृथ्वी से नहीं हुई थी। पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाली रोशनी निष्क्रिय है, मौसम और मौसम सतह की रोशनी की स्थिति को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारक हैं। मौसम की स्थिति के कारण अपर्याप्त सूरज की रोशनी सीधे पौधों के अस्तित्व को प्रभावित कर सकती है।
बिगड़ती जलवायु की स्थिति में पौधों की खेती का एकमात्र समाधान कृत्रिम पूरक प्रकाश व्यवस्था है। प्लांट लाइटिंग तकनीक कृत्रिम प्रकाश स्रोतों के सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग का प्रतिनिधित्व करती है, जिसका मानवता में योगदान मंगल ग्रह के उपनिवेशीकरण के बराबर है।
इस मूलभूत सत्य को समझना बहुत महत्वपूर्ण है: पौधों के विकास को बनाए रखने के लिए सूरज की रोशनी का कोई दायित्व नहीं है। जलवायु संबंधी उथल-पुथल के दौरान पहचानने के लिए यह सबसे बुनियादी सिद्धांत है। पौधों को सूर्य के प्रकाश की आवश्यकता होती है, लेकिन पौधों को सूर्य के प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती है। सूर्य का प्रकाश पृथ्वी पर पहले पौधों के उभरने से बहुत पहले से मौजूद था।
पौधों ने सौर तनाव के तहत अपनी प्रकाश उपयोग रणनीतियाँ विकसित कीं। उनकी अवशोषण क्षमता कम रहती है, जिसका अर्थ है कि प्रचुर मात्रा में सूरज की रोशनी चीनी संचय की गारंटी नहीं देती है -यह सूरज की रोशनी के संबंध में सबसे बुनियादी संज्ञानात्मक तर्क का प्रतिनिधित्व करता है।
आज तक, मनुष्यों ने पौधों के प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक कई प्राथमिक क्लोरोफिल की पहचान की है: क्लोरोफिल ए, क्लोरोफिल बी, क्लोरोफिल सी, क्लोरोफिल डी, क्लोरोफिल एफ और बैक्टीरियल क्लोरोफिल। जबकि नए क्लोरोफिल की खोज की जा सकती है, ज्ञात प्रकाश संश्लेषक रंगद्रव्य 400{2}}700 एनएम स्पेक्ट्रम-जिसे PAR रेंज कहा जाता है, के भीतर काम करते हैं।
PAR रेंज के बाहर का प्रकाश पादप प्रकाश संश्लेषण के लिए अप्रासंगिक है, जो पादप प्रकाश प्रौद्योगिकी में एक मूलभूत सिद्धांत है।
महत्वपूर्ण रूप से, सभी खोजे गए क्लोरोफिल अवशोषण स्पेक्ट्रा स्पेक्ट्रम के उच्च {{0}ऊर्जा या निम्न{1}ऊर्जा छोर पर अवशोषण शिखर प्रदर्शित करते हैं, लेकिन कोई भी केंद्रीय PAR बैंड के भीतर अवशोषण शिखर नहीं दिखाता है।
जबकि वर्णक अवशोषण स्पेक्ट्रा पौधे के प्रकाश डिजाइन के लिए एक संदर्भ के रूप में काम करते हैं, वे वर्णक्रमीय विन्यास के लिए एकमात्र आधार नहीं हैं।
किसी पौधे की सूर्य के प्रकाश की मांग उसकी आंतरिक आवश्यकताओं और पर्यावरणीय परिस्थितियों दोनों से निर्धारित होती है। इसका मतलब यह है कि किसी पौधे की प्रकाश की गुणवत्ता और मात्रा की आवश्यकता उसके बढ़ते पर्यावरण से दृढ़ता से जुड़ी हुई है और परिवर्तनशील है।
प्रकाश दक्षता के प्रति पौधे की अनुकूली प्रतिक्रिया अंकुरण चरण के दौरान शुरू होती है। जबकि फोटोट्यूनिंग अंकुरों का तकनीकी महत्व है, वर्तमान तकनीक वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए संघर्ष करती है।
पौधों की रोशनी के लिए, वर्णक्रमीय प्रौद्योगिकी अनुसंधान इस बात पर केंद्रित है कि क्या पौधे कृत्रिम प्रकाश स्रोतों द्वारा उत्पादित स्पेक्ट्रम को कुशलतापूर्वक अवशोषित करते हैं।
सारांश
प्रकाश संश्लेषण पौधे का "चीनी कारखाना" है, और पौधे की रोशनी की भूमिका इस कारखाने को सबसे उपयुक्त प्रकाश स्रोत प्रदान करना है, जिससे यह कुशलतापूर्वक संचालित हो सके।
