Aqu @teach: ग्रीनहाउस नियंत्रण प्रणाली

नियंत्रण प्रणालियों में प्रकाश, हीटिंग, शीतलन, सापेक्षिक आर्द्रता और कार्बन डाइऑक्साइड संवर्धन के लिए शामिल हैं। हालांकि यह पूरी तरह से नियंत्रित वातावरण रखने में सहायक होता है, एक्वापोनिक खेती इसके बिना भी बढ़ सकती है, या केवल कुछ मापदंडों को नियंत्रित किया जा रहा है।

लाइट

उचित मात्रा और गुणवत्ता (बराबर, 400-700 एनएम) का अधिकतम प्रकाश संचरण, इष्टतम प्रकाश संश्लेषण, विकास और उपज के लिए महत्वपूर्ण है। यदि गर्मियों में बहुत अधिक प्रकाश है, तो छाया पेंट या सफेद धोने को ग्रीनहाउस के बाहर छिड़का जा सकता है। यह या तो बढ़ते मौसम के अंत तक बंद हो जाएगा, या इसे धोया जा सकता है। विशिष्ट मात्रा में प्रकाश (जैसे 30%, 40%, 50% छाया) को बाहर करने के लिए जाल आकार की विभिन्न डिग्री से बने बाहरी कपड़े छाया कपड़े ग्रीनहाउस के बाहर रखा जा सकता है या इसके अंदर लटका दिया जा सकता है। यदि सर्दियों के दौरान बहुत कम रोशनी होती है, तो सफेद चिंतनशील जमीन के कवर पौधे की चंदवा (रोराबाग 2015 में प्रकाश के स्तर को काफी बढ़ा सकते हैं।

सर्दियों के बढ़ते मौसम को बढ़ाने के लिए कृत्रिम रोशनी का उपयोग किया जा सकता है। ग्रीनहाउस में विभिन्न विभिन्न प्रकाश प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जाता है, लेकिन सबसे आम प्रकार प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एल ई डी) है। अन्य सभी कृत्रिम प्रकाश प्रणालियों के विपरीत, एल ई डी में कोई ग्लास या गैसीय घटक नहीं होते हैं: सभी घटक ठोस राज्य होते हैं। इसलिए वे अन्य प्रकार के दीपक की तुलना में कम नाजुक हैं, और उन जगहों पर स्थित हो सकते हैं जहां अन्य दीपक क्षतिग्रस्त हो सकते हैं और स्वास्थ्य और सुरक्षा जोखिम पैदा कर सकते हैं। हालांकि, ग्रीनहाउस में एलईडी प्रकाश व्यवस्था का उपयोग करने का एक संभावित नकारात्मक प्रभाव रेडियेटर गर्मी की कमी है जो वे उत्पादन करते हैं, जो समग्र ऊर्जा की बचत को कम करता है क्योंकि अधिक ताप मांग (डेविस 2015) है।

एल ई डी अब 200 और 4000 एनएम के बीच लगभग किसी भी तरंग दैर्ध्य के साथ उपलब्ध हैं। एल ई डी के फायदे (i) अन्य प्रकाश स्रोतों की तुलना में उनकी उच्च दक्षता (प्रकाश ऊर्जा उत्पाद/विद्युत ऊर्जा) हैं; (ii) उत्सर्जित प्रकाश दिशात्मक है, जो आवारा प्रकाश की मात्रा को कम करता है और यह सुनिश्चित करता है कि प्रकाश की अधिकतम मात्रा फसल तक पहुंच जाती है; और (iii) कि समग्र स्पेक्ट्रम एक प्रकाश इकाई में स्थापित एल ई डी की संख्या और रंगों को बदलकर विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए संशोधित किया जा सकता है। इस प्रकार एल ई डी प्रकाश उपचारों के अनुकूलन की क्षमता प्रदान करते हैं जो पौधों की आकृति विज्ञान और फूलों के समय पर विशिष्ट पौधों के गुणों को बढ़ाने या नियंत्रण की अनुमति देते हैं। स्वस्थ पौधों का उत्पादन करने के लिए, लाल और नीले प्रकाश दोनों की आवश्यकता होती है। लाल बत्ती का सबसे प्रभावी ढंग से प्रकाश संश्लेषण को चलाने के लिए उपयोग किया जाता है, लेकिन पौधों को आम तौर पर अधिक प्रभावी ढंग से विकसित करने के लिए पाया जाता है जब कुछ नीले प्रकाश प्रकाश स्पेक्ट्रम के भीतर निहित है, क्योंकि यह stomata-बढ़ावा देने के सीओ₂ तेज को बढ़ावा देने में मदद करता है। प्रकाश के लिए स्टेमाटल प्रतिक्रियाएं, हालांकि, प्रजातियों के बीच भिन्न होती हैं, इसलिए नीली रोशनी के अतिरिक्त सभी प्रजातियों को समान रूप से लाभ नहीं होगा। सलाद में, उदाहरण के लिए, नीली रोशनी के रूप में विकास दर में कमी आई है (डेविस 2015)।

ऐसे उदाहरण हैं जहां प्रकाश के अतिरिक्त रंग अतिरिक्त लाभ प्रदान कर सकते हैं। हरी बत्ती को शामिल करने के लिए सलाद पौधों में ताजा और शुष्क वजन बायोमास संचय को बढ़ाने के लिए दिखाया गया है जब हरी बत्ती मिश्रण में कुछ नीले या लाल बत्ती को बदल देती है। ग्रीन लाइट पौधे की चंदवा में गहराई से प्रवेश कर सकता है, और इसलिए अधिक प्रकाश संश्लेषण चला सकता है। एक फसल के पूरे जीवन में पौधों के विकास और प्रदर्शन के लिए दूर-लाल बत्ती महत्वपूर्ण है। हालांकि यह सलाद के बीज के अंकुरण को रोक सकता है, फिर भी यह पत्ती क्षेत्र में वृद्धि कर सकता है, संभावित रूप से अधिक प्रकाश पर कब्जा और विकास दर की अनुमति देता है। फसल विकास के बाद के चरणों के दौरान, दूसरी ओर, यह खींचने और बोल्ट करने का कारण बनता है। वह क्षेत्र जहां दूरदराज के लाल प्रकाश का उपयोग शायद सबसे बड़ा प्रभाव के लिए किया जा सकता है, फूल समय (डेविस 2015 को नियंत्रित करने के लिए है।

एल ई डी गैर-पारंपरिक तरीकों से फसलों को हल्का करने का अवसर भी प्रदान करते हैं। एल ई डी शांत प्रकाश स्रोत हैं और, जैसे, फसलों के करीब या हल्की पत्तियों के लिए एक चंदवा के भीतर रखा जा सकता है जो आम तौर पर थोड़ा प्राकृतिक या पूरक प्रकाश प्राप्त करेगा। सामान्य रूप से चंदवा के छायांकित क्षेत्र में पत्तियों को प्रकाश जोड़कर, पौधे प्रकाश को अधिक कुशलता से उपयोग करने में सक्षम होते हैं। इसका मतलब है कि ‘इंटरलाइटिंग’ में चंदवा के शीर्ष पर जोड़े गए प्रकाश की समान मात्रा से अधिक पैदावार बढ़ाने की क्षमता है। नीले प्रकाश को इंटरलाइटिंग ककड़ी के पौधों और टमाटर (डेविस 2015) की पैदावार में मिश्रित परिणाम पाए गए हैं।

वर्णक्रमीय हेरफेर का उपयोग रंजकता में सुधार के लिए भी किया जा सकता है एंथोसायनिन के संश्लेषण को चलाने के लिए ब्लू लाइट महत्वपूर्ण है, जो लाल रंजकता का कारण बनने वाले यौगिकों में से एक है। कई यौगिकों के जैव-संश्लेषण को विनियमित करने में प्रकाश भी महत्वपूर्ण है जो पत्तियों, फलों और फूलों के स्वाद और सुगंध को सीधे बदलने के लिए कार्य करते हैं। UVB प्रकाश जोखिम नींबू बाम और तुलसी (डेविस 2015) सहित जड़ी बूटी प्रजातियों की एक श्रृंखला में तेल और अस्थिर सामग्री में वृद्धि करने के लिए जोड़ा गया है।

अधिकांश शोध में, फसल की गुणवत्ता पर हल्की गुणवत्ता का प्रभाव फसल की वृद्धि की अवधि के दौरान माना जाता है, लेकिन हाल ही में फसल के बाद प्रकाश उपचारों के प्रभाव पर भी विचार किया गया है। फसल के बाद उपचार परिवहन के दौरान फसल गुणों को बढ़ाने की क्षमता प्रदान करते हैं ताकि सेनेसेंस की शुरुआत में देरी हो सके, इस प्रकार शैल्फ जीवन का विस्तार किया जा सके। कम तीव्रता लाल बत्ती के दो घंटे के लिए एक्सपोजर अंधेरे में 20 C (डेविस 2015) में भंडारण के दौरान दो दिनों के लिए तुलसी के पत्तों की भावना में देरी करने के लिए पाया गया था।

इसलिए प्रकाश स्पेक्ट्रम के विभिन्न रंगों के लिए पौधों की प्रतिक्रिया का उपयोग पौधों में हेरफेर करने के लिए किया जा सकता है, जिसमें निम्न शामिल हैं:

• इंटरनोड्स को छोटा करने के लिए अल्ट्रावाइलेट लाइट का उपयोग किया जा सकता है

• प्रत्यारोपण से पहले पौधे तनाव सहिष्णुता बढ़ाने के लिए नीले और पराबैंगनी प्रकाश का उपयोग किया जा सकता है

• ब्लू लाइट का उपयोग वनस्पति विकास को प्रोत्साहित करने और उनके प्रचार चरणों के दौरान फूलों से छोटे-दिन के पौधों को रोकने के लिए किया जा सकता है

• फूलों को प्रेरित करने के लिए लाल बत्ती का उपयोग किया जा सकता है और लंबे समय तक उपजी और बड़े फूलों वाले पौधों का उत्पादन करने के लिए इंटरनोड्स को लंबा कर सकता है

• पौधों के फोटोपेरीडिज्म को नियंत्रित करने के लिए दूर-लाल रोशनी का उपयोग किया जा सकता है

उच्च दबाव सोडियम लैंप (एचपीएस) की तीव्रता को मापने के लिए बागवानी में लक्स मीटर का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। लक्स मीटर को मानव आंख के रूप में विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्रों की समान संवेदनशीलता रखने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो हरे रंग की रोशनी के प्रति सबसे संवेदनशील है। हालांकि, कई बागवानी एलईडी लैंप के लिए, विशेष रूप से उन मुख्य रूप से लाल और नीले एल ई डी के साथ, उत्सर्जन स्पेक्ट्रा उन क्षेत्रों में आते हैं जहां लक्स मीटर अपेक्षाकृत असंवेदनशील हैं, और बहुत कम अनुमान प्रदान करते हैं, भले ही इन स्पेक्ट्रा की वास्तविक तीव्रता अधिक हो। पौधों के साथ उपयोग के लिए सबसे उपयुक्त प्रकाश माप बराबर फोटॉन विकिरण (जिसे प्रकाश सिंथेटिक फोटॉन फ्लक्स घनत्व, पीडीएफडी भी कहा जाता है) है। बराबर फोटो विकिरण फोटॉनों की संख्या को इंगित करता है जो प्रति सेकंड वर्ग मीटर प्रति माइक्रोमोल्स में मापा सतह पर घटना होती है (μmol m^-2 s^-1 )। चूंकि प्रकाश संश्लेषण समान इकाइयों में मापा जाता है (μmol\ [CO₂^{] एम -2} एस^-1 ), बराबर फोटॉन विकिरण का उपयोग प्रकाश की मात्रा और प्रकाश संश्लेषण की मात्रा के बीच प्रत्यक्ष तुलना की अनुमति देता है ([डेविस] https://horticulture.ahdb.org.uk/sites/default/files/u3089/Lighting_The-principles.pdf) 2015)।

चित्रा 13: यूवी प्रकाश के तहत बढ़ रहा है < https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Aquaponics#/media/File:Light_on_Aquaponics.jpg >

तापमान और आर्द्रता

हीटिंग डिवाइस ठंड के मौसम की अवधि के दौरान इष्टतम सीमा के भीतर तापमान बनाए रखेंगे। इन्सुलेट सामग्री (कपड़ा या फिल्म पर्दे) फसल के पास गर्मी बनाए रखने के लिए फसल के ऊपर या छत के पास स्थित हो सकते हैं। रात के दौरान उपयोग की जाने वाली इन्सुलेट सामग्री दिन के दौरान छायांकन के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री के समान हो सकती है (रोराबाग 2015)।

पौधों के विकास के लिए उच्च तापमान हानिकारक हो सकता है, विशेष रूप से कम प्रकाश उपलब्धता है। उच्च तापमान में पतली, कमजोर तने, फूलों के आकार में कमी, फूलों में विलंबित फूल और/या खराब परागण/निषेचन और फलों के सेट, और फूल और बल/फल गर्भपात जैसी समस्याएं पैदा हो सकती हैं। निष्क्रिय वेंटिलेशन सिस्टम में छाया कपड़े या छाया पेंट/सफेद धोने शामिल हैं, जो प्रकाश तीव्रता को विनियमित करने के अलावा, ग्रीनहाउस को ठंडा करने में भी मदद कर सकते हैं। ग्रीनहाउस की छत में रिज वेंट्स गर्म, आंतरिक हवा से बचने की अनुमति देते हैं। Vents का क्षेत्र फर्श क्षेत्र का 25% होना चाहिए। रोल-अप साइड की दीवारों का उपयोग लचीला ग्लेज़िंग (पॉलीथीन फिल्म) ग्रीनहाउस में किया जा सकता है ताकि पौधों पर हवा के प्राकृतिक क्षैतिज प्रवाह की अनुमति मिल सके। रिज वेंट्स के साथ, साइड वॉल वेंट्स का क्षेत्र फर्श क्षेत्र का 25% होना चाहिए। कूलिंग टावरों के शीर्ष पर पानी के कूल्ड पैड का उपयोग आसपास के हवा को ठंडा करने के लिए किया जा सकता है जो तब गिर जाता है, जिससे नीचे गर्म हवा को विस्थापित किया जाता है। हाल ही में ग्रीनहाउस डिज़ाइन में एक छत शामिल हो सकती है जो प्राकृतिक वेंटिलेशन के लिए पूरी तरह से वापस आती है। यह ग्रीनहाउस उगाए गए पौधों को बाहरी स्थितियों (रोराबाग 2015) के अनुकूल होने की अनुमति देता है।

सक्रिय शीतलन प्रणाली में प्रशंसक और पैड ‘वाष्पशील कूलिंग’ शामिल होता है जहां बाहर से हवा छिद्रपूर्ण, गीले पैड (आमतौर पर सेलूलोज़ पेपर) के माध्यम से खींची जाती है। आने वाली हवा से गर्मी पैड से पानी वाष्पित करती है, जिससे हवा को ठंडा किया जाता है। बाष्पीकरणीय शीतलन ग्रीनहाउस में सापेक्ष आर्द्रता बढ़ाने में भी मदद करेगा। वैकल्पिक रूप से, फॉगिंग सिस्टम वाष्पीकरण शीतलन का भी उपयोग करते हैं, लेकिन पानी की बूंदों के फैलाव को शामिल करते हैं जो हवा से गर्मी को वाष्पित और निकालते हैं। यह प्रणाली बेहतर एकरूपता देती है क्योंकि फॉगिंग पूरे ग्रीनहाउस में वितरित की जाती है, न केवल प्रशंसक और पैड सिस्टम के साथ एक पैड अंत के पास। छोटी बूंद का आकार छोटा होता है, जितनी तेजी से प्रत्येक छोटी बूंद वाष्पित होती है, और इसलिए शीतलन की दर तेज होती है। शीतलन पैड चलाकर या फॉगिंग द्वारा सापेक्ष आर्द्रता को बढ़ाया जा सकता है, और हीटर चलाने या बस वेंटिंग (रोराबाग 2015 द्वारा कम किया जा सकता है।

कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ₂)

प्रकाश संश्लेषण की दर कार्बन डाइऑक्साइड की उपलब्धता पर निर्भर है। वेंटीलेटिंग वसंत, गर्मी और शरद ऋतु के दौरान पर्याप्त सीओ₂ प्रदान कर सकती है, लेकिन सर्दियों में, या किसी भी समय ठंडे मौसम में, इसके परिणामस्वरूप ग्रीनहाउस में ठंडी हवा लाई जाएगी। उचित तापमान को बनाए रखने के लिए ताप की आवश्यकता होगी, जो अप्रत्याशित हो सकता है। सीओ₂ पीढ़ी इसलिए सर्दियों के दौरान या ठंडे मौसम में ग्रीनहाउस में स्तर बढ़ाने का एक प्रभावी तरीका है। सीओ₂ जनरेटर प्राकृतिक गैस (सबसे किफायती) या प्रोपेन सहित विभिन्न प्रकार के ईंधन जला सकते हैं। ओपन-लौ जनरेटर भी उप-उत्पादों के रूप में गर्मी और पानी वाष्प का उत्पादन करते हैं। इसलिए, हाइड्रोपोनिक उत्पादक कभी-कभी सर्दियों में सीओ₂ जनरेटर का उपयोग करते हैं, जब अतिरिक्त गर्मी उत्पादन का स्वागत होता है, और गर्मियों में बोतलबंद सीओ₂ और डोजर होते हैं, क्योंकि वे अतिरिक्त गर्मी या आर्द्रता का उत्पादन नहीं करते हैं। चूंकि सीओ₂ पौधों द्वारा रात में श्वसन के माध्यम से जारी किया जाता है, इसलिए सुबह तक उगने में 0.045% और 0.070% के बीच स्तर का निर्माण करना असामान्य नहीं है। टाइमर को खुराक सीओ शुरू करने के लिए सेट करना₂ रोशनी आने के एक घंटे बाद, रोशनी बंद होने से एक घंटे पहले आखिरी खुराक के साथ, पूरक सीओ₂ प्रदान करने का सबसे किफायती तरीका है। इष्टतम स्तर पर सीओ₂ रखने के लिए, कम मात्रा में समय की लंबी अवधि के लिए खुराक की तुलना में अधिक मात्रा में कम समय के लिए खुराक करना सबसे अच्छा है। (रोराबाग 2015)। एक्वापोनिक्स में, मछली टैंक अक्सर हाइड्रोपोनिक घटक के समान कमरे में होते हैं। मछली श्वसन प्रणाली के पानी के सीओ₂ स्तरों को बढ़ाता है, और सीओ₂ भी वातावरण में प्रवेश करता है। इसलिए, अतिरिक्त सीओ₂ इनपुट या तो आवश्यक नहीं हैं, या बहुत कम हैं (कोरनेर* एट अल। * 2014)।

वायु परिसंचरण

ग्रीनहाउस रखने का एक कारण यह है कि सभी पौधों के लिए ‘नियंत्रित वातावरण’ बनाना है। हालांकि, विशेष रूप से ऐसे समय के दौरान जब हीटिंग और कूलिंग सिस्टम ऑपरेशन में नहीं होते हैं, तो उच्च या निम्न तापमान की जेब, सापेक्षिक आर्द्रता या कार्बन डाइऑक्साइड विकसित हो सकते हैं जो पौधों के विकास या फूल/फलों के विकास के लिए इष्टतम से कम हो सकते हैं। क्षैतिज वायु प्रवाह (एचएएफ) प्रशंसकों को फसल के ऊपर हवा प्रसारित करने के लिए ग्रीनहाउस के छत में रखा जा सकता है। यह गर्म या ठंडी हवा और उच्च या निम्न आर्द्रता या कार्बन डाइऑक्साइड के जेब को कम करने में मदद करता है। एचएएफ प्रशंसकों का उपयोग पूरे ग्रीनहाउस (रोराबाग 2015) में गर्म हवा को प्रसारित करने के लिए गर्म हवा हीटिंग सिस्टम के साथ संयोजन के रूप में किया जा सकता है।

पर्यावरण नियंत्रण प्रणाली

पर्यावरण नियंत्रण प्रणाली बहुत सरल या बहुत जटिल हो सकती है। सबसे सरल प्रणालियों में मैन्युअल रूप से एक तरफ वेंट रोल करना, छत के वेंट या दरवाजा खोलना, या हीटर या कूलर को चालू करना शामिल है। सरल नियंत्रक ग्रीनहाउस में थर्मोस्टेट से काम करते हैं और स्वचालित रूप से दिन और रात के तापमान रेंज, खुले और बंद वेंट सेट करते हैं, और हीटर और कूलर चालू या बंद कर देते हैं। चरण नियंत्रक स्वचालित रूप से हीटर की संख्या के आधार पर 1 या 2 हीटिंग चरणों को नियंत्रित करेंगे, और पैड को गीला करने के लिए शीतलन प्रशंसकों और पंप (ओं) का उपयोग करके कई शीतलन चरणों को नियंत्रित करेंगे। सबसे जटिल पर्यावरण नियंत्रण प्रणाली परिष्कृत कंप्यूटरों का उपयोग करती है जो ग्रीनहाउस में तापमान संवेदक से संचालित होती हैं और स्वचालित रूप से दिन और रात के तापमान की सीमाएं निर्धारित करती हैं, बॉयलर, रूट जोन हीटिंग, गर्मी प्रतिधारण पर्दे आदि सहित हीटिंग उपकरण को नियंत्रित करती हैं, अन्य उपकरणों को नियंत्रित करती हैं प्रकाश आवश्यकताओं के आधार पर एचएएफ प्रशंसकों, निकास प्रशंसकों, vents, पैड पंप, fogger सिस्टम, आदि, सापेक्ष आर्द्रता को नियंत्रित करने, और छाया पर्दे और कृत्रिम प्रकाश को नियंत्रित करने सहित। परिष्कृत कंप्यूटर बाहरी मौसम स्टेशन की निगरानी भी कर सकते हैं और ग्रीनहाउस में आंतरिक स्थितियों को नियंत्रित करने के लिए एकत्र किए गए डेटा (प्रकाश, तापमान, सापेक्षिक आर्द्रता, बारिश और हवा) का उपयोग कर सकते हैं। वे स्वचालित रूप से हल्की मात्रा का उपयोग करके प्रजनन प्रणाली को संचालित कर सकते हैं (उदाहरण के लिए समाधान की एक्स एमएल), और पानी के समय, पानी की अवधि, पोषक समाधान पीएच और ईसी, और मिस्टिंग (रोराबाग 2015) को नियंत्रित कर सकते हैं।

*कॉपीराइट © Aqu @teach परियोजना के भागीदार Aqu @teach एप्लाइड साइंसेज के ज्यूरिख विश्वविद्यालय (स्विट्जरलैंड), मैड्रिड के तकनीकी विश्वविद्यालय (स्पेन), जुब्लजाना विश्वविद्यालय और बायोटेक्निकल सेंटर नाक्लो (स्लोवेनिया) के सहयोग से ग्रीनविच विश्वविद्यालय के नेतृत्व में उच्च शिक्षा (2017-2020) में एक इरासम+सामरिक भागीदारी है। । *