Diferencias entre PAR, PPF, PPFD y PFD
PAR, PPF, PPFD y PFD Introducción
Los profesionales de los invernaderos y la horticultura se encontrarán con diversos términos relacionados con la medición de la luz. Este artículo analiza los cuatro términos PAR, PPF, PPFD y PFD. Estos términos se han utilizado indistintamente en la literatura y pueden causar confusión. Queremos aclarar esto de una vez por todas.
Fig 1 -Foto de Meritt Thomas en Unsplash
¿Qué es el PAR? Antecedentes de la métrica PAR
La radiación fotosintéticamente activa (RFA) ha sido la piedra angular del impacto de la luz en el crecimiento de las plantas y la fotosíntesis. En la década de 1960, la PAR medía la luz entre 400 y 700 nm, las longitudes de onda cruciales para la fotosíntesis. Utilizaba vatios por segundo (W/s) o vatios por metro cuadrado por segundo (W/m²/s). En efecto, medía la «energía» de la luz necesaria para desencadenar y mantener el crecimiento de las plantas.
¿Qué es el PPF?
El flujo fotosintético de fotones (FFP) se refiere al número de fotones emitidos dentro del rango PAR (400-700 nm) por segundo. Se expresa en micromoles por segundo (μmol/s). A diferencia de las mediciones tradicionales basadas en la energía (vatios), la PPF se centra en el recuento de fotones, que representa con mayor precisión la luz disponible para la fotosíntesis. Este cambio de enfoque permite a los cultivadores e investigadores evaluar mejor la calidad y eficacia de sus sistemas de iluminación para el crecimiento de las plantas.
PAR a PPF
En la década de 1970, los científicos empezaron a cuestionarse si medir la luz en vatios reflejaba realmente las necesidades de las plantas. Reconocieron que la fotosíntesis responde al número de fotones recibidos, no sólo a la energía total. Como resultado, la ciencia de las plantas pasó de utilizar métricas genéricas de radiación como la intensidad PAR a adoptar la PPF como una medida más precisa y biológicamente relevante. Este cambio supuso una mejora fundamental en la evaluación de la iluminación hortícola.
Fig 2 Fotones de luz
¿Qué es PPFD?
La Densidad de Flujo Fotónico Fotosintético (PPFD) mide el número de fotones dentro del rango PAR que caen sobre una superficie específica por segundo. Se expresa en micromoles por metro cuadrado por segundo (μmol/m²/s). Mientras que la PPF nos dice cuántos fotones emite una fuente de luz, la PPFD nos dice cuántos de esos fotones llegan realmente a la cubierta vegetal. Esto hace que la PPFD sea una de las métricas más prácticas para que los cultivadores evalúen si sus cultivos reciben luz suficiente para la fotosíntesis.
PPF a PPFD
A medida que avanzaba la investigación en iluminación hortícola, los científicos perfeccionaron la PPF añadiendo el concepto de superficie. Esto dio lugar a la PPFD, que traduce la salida total de fotones (PPF) en la entrega real de fotones sobre un área de cultivo definida. Los cultivadores utilizan la PPFD para colocar estratégicamente los aparatos de iluminación y garantizar una distribución uniforme de fotones en todas las plantas. Esto garantiza que ninguna sección del cultivo quede infrailuminada o sobreexpuesta, lo que repercute directamente en la salud de la planta y en la consistencia del rendimiento.
Nota: mol y μmol explicados(aquí)
Fig 3 El PFFD mide los fotones que caen sobre una superficie por segundo entre 400-700nm.
Fig 4 – La fábrica de luz-energía en la membrana tilacoide
¿Qué es el PFD?
La densidad de flujo de fotones (PFD) es una versión más amplia de la PPFD, que mide el número de fotones a través de un amplio rango de longitudes de onda -típicamente de 350 nm a 800 nm- que llegan a una determinada superficie por segundo (μmol/m²/s). A diferencia de la PPFD, que se limita a la gama PAR tradicional (400-700 nm), la PFD incluye longitudes de onda adicionales, como el UV cercano (por debajo de 400 nm) y el rojo lejano (por encima de 700 nm), que se ha demostrado que influyen en la morfología de las plantas, la floración y la producción de metabolitos secundarios.
PPFD a PFD
Aunque la PPFD sirvió como punto de referencia clave para la luz fotosintética, quedó claro que las respuestas de las plantas se extienden más allá del rango de 400-700 nm. Nuevas investigaciones destacan cómo la luz azul por debajo de 400 nm y la luz roja lejana por encima de 700 nm desempeñan papeles esenciales en la fisiología de las plantas: estimulan la elongación del tallo, mejoran la floración o desencadenan respuestas fotomorfogénicas. En respuesta a estos hallazgos, la PFD surgió como una métrica más inclusiva, que permite a cultivadores e investigadores evaluar la exposición total a los fotones en todo el espectro relevante para el desarrollo de la planta.
Fig 5 Medidas PFD más allá de los 400-700nm tradicionales
Fig 6 – La PFD se extiende más allá de 400 y 700 nm.
Subdivisión de la DFP
Otro perfeccionamiento es la subdivisión de la PFD en longitudes de onda de color aún más específicas, como PFD-B (azul), PFD-R (rojo), PFD-FR (rojo lejano), PFD-UV (ultravioleta).
Las clorofilas, el principal pigmento responsable de la fotosíntesis, absorben la luz con mayor eficacia en las regiones roja (PFD-R) y azul (PFD-B) del espectro. La PFD-B, con sus longitudes de onda más cortas y energéticas, es vital durante las primeras fases de crecimiento, ya que influye en la expansión de las hojas, la ramificación y la estructura general de la planta. El PFD-R amplía la gama de absorción de luz para la planta y contribuye al fondo global de energía fotosintética disponible.
Los datos de PFD-FR, junto con los de PFD-R, son fundamentales para comprender y afectar a la germinación de las semillas, el crecimiento de los tallos, la floración y la fructificación. Véase el artículo sobre Fotomorfogénesis(aquí).
Los datos PFD-UV son importantes para la salud de las plantas. La exposición leve a los rayos UV puede desencadenar una serie de respuestas, como la defensa frente a plagas y agentes patógenos. Puede aumentar el contenido de antioxidantes para proteger contra la exposición a la luz solar, reforzar el sistema inmunitario y el contenido nutricional.
Fig 7 Importancia de PFD-FR, PFD-UV
Fig 8 – Los medidores de PAR espectral pueden ver los colores
Medición de la PFD – Medidores de PAR espectral
La mayoría de los dispositivos de medición de PAR del mercado son medidores o sensores de PAR Quantum, que no son capaces de medir detalles tan bajos como la PFD, ya que en su mayoría se limitan a contar fotones entre 400 y 700 nm.
Sin embargo, recientemente, los cultivadores se han inclinado por las ciencias y están recurriendo a los medidores de PAR espectral para medir todas las subdivisiones de la DFP. Los medidores PAR espectrales pueden ver los colores, pero los Quantum Meters no.
Analizando y cuantificando la intensidad de la luz en estas bandas de color, los cultivadores pueden optimizar la iluminación de los invernaderos para adaptar el espectro luminoso a las necesidades específicas de las plantas en las distintas fases de crecimiento. Esta granularidad en la medición de la PFD a través de las longitudes de onda de color permite un control preciso y la mejora del crecimiento de la planta, maximizando la eficiencia fotosintética y el rendimiento global.
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Resumen
En conclusión, la evolución de PAR a PPF, PPFD y PFD ha tenido un desarrollo por etapas, en el que las ambigüedades se han colado en la literatura y la conversación. Sin embargo, entender estos términos en un contexto claro ayudará a cultivadores y científicos a salvar la distancia entre la agricultura tradicional y las nuevas tecnologías.
- PAR – es ahora un término general que abarca todo el tema de la medición de la cantidad de luz para el crecimiento de las plantas e incluye PPF, PPFD y PFD.
- El PPF (Photosynthetic Photon Flux) mide la cantidad de luz (fotones) en el rango de 400-700 nanómetros y se mide en μmol/s.
- La PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) mide la cantidad de luz entre 400 y 700 nanómetros y se mide en μmol/m²/s.
- La PFD (densidad de flujo de fotones) mide la cantidad de luz entre 350 y 800 nanómetros y se mide en μmol/m²/s. La PFD puede subdividirse a su vez en PFD-B, PFD-R, PFD-FR y PFD-UV mediante medidores de PAR espectral.
Esperamos haber desenredado estos términos, a veces utilizados de forma imprecisa, y haber aportado algo de claridad a su base de conocimientos. Por favor, comente si tiene alguna pregunta o sugerencia.
Referencias:
UPRtek – Fotomorfogénesis, hermano de la Fotosíntesis
UPRtek – Fotosíntesis: ¿Qué, Dónde, Cómo y Por Qué?
UPRtek – La poderosa molécula clorofílica.
Fig 9 Medidor de PAR espectral PPFD
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Inmersión profunda: ¿Qué es un mol (mol), micromol (μmol)?
Un mol no es más que una métrica de conteo, como los kilogramos o los metros, o incluso un sustantivo como «manzanas» (tengo 5 manzanas). Pero, ¿por qué utilizamos moles para contar fotones? Porque hace que los grandes números sean fácilmente manejables.
Por ejemplo, las cosas pequeñas, como los átomos, las moléculas y los fotones, vienen en grandes cantidades. Digamos que contamos que el número de fotones emitidos por una luz es de 602.214.129.000.000.000.000.000 fotones. Sería mucho más fácil decir 6,02214129 moles de fotones. Reduce los números excesivos alrededor del punto decimal y es más manejable.
Pero, por lo general, al contar los fotones se obtienen mediciones que arrojan un número como 602.214.129.000.000 (por ejemplo). En este caso, la conversión a moles es 0,0000006022000214129 moles de fotones – sigue siendo un montón de números alrededor del decimal pero en la dirección opuesta. Pero, si multiplicamos por 1.000.000, llegamos a 6,022214129 micromoles (μmol). Por tanto, el uso de micromoles es adecuado para contar fotones, y es otra forma de evitar números excesivamente grandes o pequeños alrededor del punto decimal.
Así que un mol es esencialmente un gran número de algo, que podrían ser fotones o incluso manzanas. Podría tener 1 mol de manzanas, ¡pero serían suficientes manzanas alineadas en fila para extenderse más allá del borde del sistema solar!
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