کشاورزی هوشمند ،بهینه و پایدار با فتوپریودیسم

مجید قاسمی فیض ابادی

فتوپریودیسم :

فتوپریودیسم یک مفهوم مهم در حوزه علوم نور و فیزیک است. این مفهوم به ترکیب دو کلمه “فتو” که به معنای نور است و “پریودیسم” که به معنای مفهوم تکرار مرتب در طول زمان است، اشاره دارد.

در فتوپریودیسم، نور به صورت دوره‌ای و متناوب تکرار می‌شود. به عبارت دیگر، خواص نوری مانند شدت نور، فاز و فرکانس آن در طول زمان تغییر می‌کند. این تغییرات دوره‌ای می‌توانند به صورت متناوب و با فرکانس‌های مشخص اتفاق بیفتند.

فتوپریودیسم در محققان و متخصصان نور، برای بررسی و تحلیل خواص نوری و پدیده‌های مرتبط با آن، استفاده می‌شود. این مفهوم در زمینه‌هایی مانند اپتیکال فایبرها، ارتباطات نوری، لیزرها و سنسورهای نوری کاربرد دارد.

استفاده از فتوپریودیسم در پژوهش‌های نوری، امکان مطالعه و تحلیل دقیق‌تر خواص نور و انجام آزمایشات پیشرفته را فراهم می‌کند. همچنین، در طراحی و توسعه دستگاه‌ها و سیستم‌هایی که بر اساس نور کار می‌کنند، فتوپریودیسم می‌تواند بهبود و بهینه‌سازی عملکرد آنها را تسهیل کند.

کاربرد در کشاورزی

مهندس قاسمی فیض ابادی  : کاربرد فتوپریودیسم در حوزه کشاورزی به عنوان یکی از فناوری‌های پیشرفته و نوآورانه برای بهبود عملکرد و عملکرد محصولات کشاورزی مورد توجه قرار گرفته است. این تکنیک با استفاده از تغییرات دوره‌ای نور و خواص نوری، قادر است به صورت غیرمخرب و غیرتماسی اطلاعات بسیاری را درباره گیاهان، خاک و محیط کشاورزی به ما ارائه دهد. در زیر به برخی از کاربردهای فتوپریودیسم در کشاورزی اشاره می‌کنیم:

۱. ارزیابی رشد و توسعه گیاهان: با استفاده از فتوپریودیسم، می‌توان رشد و توسعه گیاهان را به طور دقیق پایش کرده و تغییرات مربوط به ارتفاع، سبزی، پوشش گیاهی و دیگر ویژگی‌ها را ثبت و تحلیل کرد. این اطلاعات به کشاورزان کمک می‌کند تا بهبود عملکرد محصولات خود را ارزیابی و بهبود دهند.

۲. آبیاری هوشمند: با استفاده از داده‌های فتوپریودیسم، می‌توان وضعیت رطوبت خاک را تشخیص داد و در نتیجه آبیاری را بهینه‌سازی کرد. با تجمیع اطلاعات مربوط به نیاز آبی گیاهان و تغییرات زمانی آبیاری، میزان مصرف آب را کاهش داد و به صرفه‌ترین استفاده از منابع آب ممکن را فراهم می‌کند.

۳. شناسایی بیماری‌ها و آفات: با تغییر در الگوی نور و ویژگی‌های نوری گیاهان مبتلا به بیماری‌ها و آفات، می‌توان این مشکلات را در مراحل اولیه شناسایی نمود و به تدابیر لازم برای کنترل آنها اقدام کرد. با استفاده از فتوپریودیسم، می‌توان معیارهای نوری مختلفی مانند تغییر رنگ برگ‌ها، تغییر الگوی بازتاب نور و سایر ویژگی‌های نوری را بررسی کرده و نشانه‌های زودرس بروز بیماری‌ها و آفات را تشخیص داد.

۴. بررسی کیفیت خاک و محیط زیست: فتوپریودیسم به ما امکان می‌دهد تا خصوصیات نوری خاک و محیط زیست را بررسی کنیم. با اندازه‌گیری و تحلیل الگوهای نوری در نقاط مختلف، می‌توان به ویژگی‌های مختلف خاک مانند محتوای رطوبت، آلودگی و ترکیبات شیمیایی دسترسی پیدا کرد. این اطلاعات می‌تواند به کشاورزان کمک کند تا بهبود و مدیریت مناسب خاک و محیط زیست را انجام دهند.

۵. بررسی بهره‌وری نوری: با استفاده از فتوپریودیسم، می‌توان بهره‌وری نوری گیاهان را اندازه‌گیری و ارزیابی کرد. با بررسی تغییرات نوری در طول زمان و در شرایط مختلف محیطی و نورپردازی، می‌توان به بهبود عملکرد فتوسنتز، افزایش عملکرد محصولات و بهینه‌سازی استفاده از نور در کشاورزی پی برد.

با استفاده از فتوپریودیسم در کشاورزی، می‌توان عملکرد و بهره‌وری سیستم‌های کشاورزی را بهبود بخشید و به توسعه پایدار و بهینه‌تر صنعت کشاورزی کمک کرد. این فناوری نوآورانه با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته نورسنجی و حسگرهای حساس به نور، تصاویر دقیقی از محیط کشاورزی ارائه می‌دهد. این اطلاعات به کشاورزان کمک می‌کند تا تصمیمات بهتری در مورد مدیریت منابع، آبیاری، کنترل آفات و بیماری‌ها، و بهره‌وری نوری بگیرند.

در نتیجه، کاربردهای فتوپریودیسم در کشاورزی باعث می‌شود تا ما بهبود عملکرد و مدیریت منابع در سیستم‌های کشاورزی داشته باشیم. با استفاده از این فناوری پیشرفته، می‌توان عملکرد محصولات کشاورزی را افزایش داده، منابع آب را بهینه‌سازی کرده، به کاهش استفاده از مواد شیمیایی نیاز کمتری داشته و به حفظ محیط زیست کمک کرد.

به طور خلاصه، فتوپریودیسم به عنوان یک فناوری پیشرفته و هوشمند، در کشاورزی بهبود عملکرد و مدیریت پایدار را فراهم می‌کند. با بهره‌گیری از این تکنیک، می‌توان مسیری روشن‌تر به سوی کشاورزی هوشمند، بهینه و پایدار داشت.

مهندس قاسمی فیض ابادی در ادامه گفتند : موجودات فتوسنتز کننده دارای دو مرکز نوری متفاوت هستند که پشت سر هم آرایش یافته‌اند  سیستمهای گیرنده در رده‌های مختلف موجودات فتوسنتز کننده تفاوت قابل ملاحظه‌ای دارند. در صورتی که مراکز واکنش حتی در موجوداتی که نسبتا اختلاف دارند یکسان است.

در این فرایند فوتونها به سادگی از یک مولکول کلروفیل دفع و توسط مولکول دیگر جذب نمی‌شوند. بیشتر انرژی تحریک کننده از طریق فرایند غیر تشعشعی از یک مولکول به مولکول دیگر منتقل می‌شود.

فتوسنتز  از طریق اکسید کردن آب به مولکول اکسیژن و احیای نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات ،‌ الکترون را به صورت غیر چرخه‌ای منتقل می‌کنند. بخشی از انرژی فوتون از طریق اختلاف PH و اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو طرف غشای فتوسنتزی به صورت انرژی پتانسیل شیمیایی (آدنوزین تری فسفات) ذخیره می‌شود. این ترکیبات پر انرژی انرژی لازم برای احیای کربن در واکنشهای تاریکی فتوسنتز را تامین می‌کنند.

واکنشهای تاریکی فتوسنتز

واکنشهایی که باعث احیای دی‌اکسید کربن به کربوهیدرات می‌شوند موجب مصرف نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات و آدنوزین تری فسفات می‌گردند. این واکنشها به واکنشهای تاریکی فتوسنتز معروف هستند زیرا مستقیما به نور نیاز ندارند. مکانیزم انجام این واکنشها در گروههای مختلف گیاهی متفاوت است و میزان بازده حاصل هم متفاوت خواهد بود. فتوسنتز بدون وجود نور ممکن نیست و فرایند فتوسنتز رمز وجود حیات بر روی کره زمین است.

شناخت محیط رشد:فتوسنتز

در فرآیند فتوسنتز اندامک(Organell) کلروپلاست که کلروفیل است، انرژی نورانی را گرفته و با کمک آن، ملکول آب را می شکند و تولید انرژی شیمیایی می کند، همین کار انرژی است که در تثبیت گاز انیدرید کربنیک و ساخته شدن قندهای ساده به کار می رود. چنانچه از تعریف پیدا است نور در این عمل، نقش اصلی را به عهده دارد، ولی قسمت اعظم نوری که به گیاه می تابد در عمل فتوسنتز به کار گرفته نمی شود و تنها حدود یک درصد آن صرف این کار می گردد و بقیه مقداری بازتاب و مقداری هم صرف گرم نمودن برگ می شود که به فرآیند فتوسنتز سرعت می بخشد.

عمل فتوسنتز تا حدود ۱۲۰۰ فوت کندل رابطه مستقیمی با شدت نور دارد .. گیاهان مختلف برای عمل فتوسنتز به شدت نورهای گوناگونی نیاز دارند و بر طبق این نیاز گیاهان را می توان به چهار دسته زیر تقسیم کرد.

فتو پردیسم

زایش  به طول روز ومیزان تابش نور   نسبت مستقیم دارد به عبارت دیگر  گلدهی گیاهان به طول روز  در بازه زمانی متناوب و میزان تابش در بازه مشخص  و حتی تعداد  فتونها ومیزان تابش رابطه مستقیم دارند.