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Diferencias entre PAR, PPF, PPFD y PFD

por | Dic 6, 2023 | blogs, Luces de cultivo | 0 Comentarios

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.

Fondo

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.

 

PAR y plantas

Fig 1 -Foto de Meritt Thomas en Unsplash

PAR a PPF

En la década de 1970 se produjo un cambio fundamental en la comprensión de las plantas. Los científicos argumentaron que no bastaba con cuantificar la energía de la radiación (potencia en vatios). En su lugar, propusieron medir el número de fotones emitidos en lugar de la potencia, porque el impacto en la fotosíntesis es más directo y se puede medir con más precisión.

Esto dio lugar al Photosynthetic Photon Flux (PPF), que cuantifica el número de fotones dentro de este rango crítico durante un periodo de tiempo determinado (número de fotones por segundo o μmol/s).

Horticultura de interior

Fig 2 Fotones de luz

PPF a PPFD

Otro refinamiento condujo a la Densidad de Flujo Fotónico Fotosintético (PPFD), tomando la PPF y añadiendo una dimensión, el área de superficie. Así, la PPF (μmol/s) dio lugar a la PPFD, que es el número de fotones que inciden en una determinada superficie en un segundo (μmol/m²/s). La «superficie» es importante porque los cultivadores pueden utilizar estos datos para situar las luces de cultivo de forma que se distribuyan equitativamente suficientes fotones en una zona de cultivo.

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

PPFD a PFD

Como ya hemos mencionado, la PPFD sólo incluye los fotones presentes entre 400-700nm. Sin embargo, recientes revelaciones científicas han desvelado la importancia de ciertas longitudes de onda más allá de este rango que siguen afectando a la fisiología de las plantas. Esto incluye la luz azul por debajo de 400 nm y el infrarrojo lejano, por encima de 700 nm.

En consecuencia, la densidad de flujo de fotones (PFD) es otro refinamiento, un espectro más amplio que abarca de 350nm a 800nm, encapsulando el rango fotosintéticamente activo no definido tradicionalmente.

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PPFD-350-800nm

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.

Fitocromos y semillas germinadas

Fig 7 Importancia de PFD-FR, PFD-UV

Descripción del producto PG200N

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.

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 de clorofila.

Fitocromos y semillas germinadas

Fig 9 Medidor de PAR espectral PPFD

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!

PG200N Spectral PAR Meter

Medidor de PAR espectral con PPFD, PFD, PFD-R, PFD-UV, PFD-FR

PG200N Imagen del producto

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