Démêler les différences entre PAR, PPF, PPFD et PFD

par | Déc 6, 2023 | blogs, Cultiver des lumières | 0 commentaires

Les professionnels des serres et de l’horticulture rencontrent différents termes liés à la mesure de la lumière. Cet article traite des quatre termes suivants : PAR, PPF, PPFD et PFD. Ces termes ont été utilisés de manière interchangeable dans la littérature et peuvent prêter à confusion. Nous voulons éclaircir ce point une fois pour toutes.

Contexte

Le rayonnement photosynthétiquement actif (PAR) est la pierre angulaire de l’impact de la lumière sur la croissance des plantes et la photosynthèse. Dans les années 1960, le PAR mesurait la lumière entre 400 et 700 nm, les longueurs d’onde cruciales pour la photosynthèse. Elle utilise soit des watts par seconde (W/s), soit des watts par mètre carré par seconde (W/m²/s). En effet, il mesure l' »énergie » de la lumière nécessaire pour déclencher et soutenir la croissance des plantes.

 

PAR et plantes

Fig 1 -Photo de Meritt Thomas sur Unsplash

PAR à PPF

Les années 1970 ont marqué un tournant dans la compréhension des plantes. Les scientifiques ont fait valoir qu’il ne suffisait pas de quantifier l’énergie du rayonnement (wattage). Ils ont proposé de mesurer le nombre de photons émis au lieu de la puissance, car l’impact sur la photosynthèse est plus directement et précisément mesurable.

C’est ainsi qu’est né le flux de photons photosynthétiques (PPF), qui quantifie le nombre de photons dans cette plage critique sur une période de temps déterminée (nombre de photons par seconde ou μmol/s).

Horticulture d'intérieur

Fig 2 Photons de lumière

PPF à PPFD

Une autre amélioration a conduit à la densité de flux de photons photosynthétiques (PPFD), en prenant la PPF et en ajoutant une dimension, la surface. Ainsi, le PPF (μmol/s) a conduit au PPFD, qui est le nombre de photons frappant une certaine surface en une seconde (μmol/m²/s). La « surface » est importante car les cultivateurs peuvent utiliser ces données pour placer les lampes de culture de manière à ce que suffisamment de photons soient distribués équitablement sur une zone de culture.

Note : mol & μmol expliqués(ici)

Fig 3 Le PFFD mesure les photons tombant sur une surface par seconde entre 400 et 700 nm.

Fig 4 – L’usine de transformation de la lumière en énergie dans la membrane du thylakoïde

PPFD à PFD

Comme nous l’avons mentionné, le PPFD ne comprend que les photons présents entre 400-700nm. Néanmoins, des révélations scientifiques récentes ont dévoilé l’importance de certaines longueurs d’onde au-delà de cette plage, qui affectent encore la physiologie des plantes. Il s’agit de la lumière bleue, inférieure à 400 nm, et de l’infrarouge lointain, supérieur à 700 nm.

Par conséquent, la densité de flux de photons (DFP) est un autre raffinement, un spectre plus large s’étendant de 350 nm à 800 nm, englobant la plage photosynthétiquement active définie de manière non traditionnelle.

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PPFD-350-800nm

Fig. 5 Mesures PFD au-delà des 400-700 nm traditionnels

Fig 6 – Le PFD s’étend au-delà de 400 et 700nm.

Nouvelle subdivision du VFI

Un autre raffinement est la subdivision des PFD en longueurs d’onde de couleur encore plus spécifiques telles que PFD-B (bleu), PFD-R (rouge), PFD-FR (rouge lointain), PFD-UV (ultraviolet).

Les chlorophylles, le pigment primaire responsable de la photosynthèse, absorbent le plus efficacement la lumière dans les régions rouge (PFD-R) et bleue (PFD-B) du spectre. Le PFD-B, avec ses longueurs d’onde plus courtes et plus énergétiques, est essentiel pendant les premiers stades de croissance car il influence l’expansion des feuilles, la ramification et la structure générale de la plante. Le PFD-R élargit la plage d’absorption de la lumière par la plante et contribue à la réserve globale d’énergie photosynthétique disponible.

Les données PFD-FR et PFD-R sont essentielles pour comprendre et influencer la germination des graines, la croissance des tiges, la floraison et la fructification. Voir l’article sur la photomorphogenèse(ici).

Les données PFD-UV sont importantes pour la santé des plantes. Une exposition légère aux UV peut déclencher une série de réactions telles que la défense contre les parasites et les agents pathogènes. Il peut augmenter la teneur en antioxydants pour protéger contre l’exposition au soleil, renforcer le système immunitaire et le contenu nutritionnel.

Phytochromes et graines germées

Fig 7 Importance de PFD-FR, PFD-UV

Description du produit PG200N

Fig 8 – Les appareils de mesure du PAR spectral peuvent voir les couleurs

Mesure de la DFP – Spectral PAR Meters

La plupart des appareils de mesure du PAR disponibles sur le marché sont des PAR-mètres ou des capteurs Quantum – ils ne sont pas en mesure de mesurer des détails aussi précis que le PFD, car ils sont principalement relégués au comptage des photons entre 400 et 700 nm.

Cependant, les producteurs se sont récemment tournés vers les sciences et se tournent vers les spectromètres PAR pour mesurer toutes les subdivisions de la DFP. Les appareils de mesure du PAR spectral peuvent voir les couleurs, mais pas les appareils de mesure quantique.

En analysant et en quantifiant l’intensité lumineuse dans ces bandes de couleur, les producteurs peuvent optimiser l’éclairage des serres afin d’adapter le spectre lumineux aux besoins spécifiques des plantes à différentes phases de croissance. Cette granularité dans la mesure de la DFP à travers les longueurs d’onde des couleurs permet un contrôle précis et une amélioration de la croissance des plantes, maximisant l’efficacité de la photosynthèse et le rendement global.

Résumé

En conclusion, l’évolution de la RAP vers le PPF, le PPFD et le PFD s’est faite par étapes, et des ambiguïtés se sont glissées dans la littérature et les conversations. Cependant, la compréhension de ces termes dans un contexte clair aidera les agriculteurs et les scientifiques à combler le fossé entre l’agriculture traditionnelle et les nouvelles technologies.

  • PAR – est désormais un terme générique qui couvre l’ensemble du sujet de la mesure de la quantité de lumière pour la croissance des plantes et comprend PPF, PPFD et PFD.
  • Le PPF (flux de photons photosynthétiques) mesure la quantité de lumière (photons) dans la plage de 400 à 700 nanomètres et est mesuré en μmol/s.
  • Le PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) mesure la quantité de lumière entre 400 et 700 nanomètres et se mesure en μmol/m²/s.
  • La DFP (densité de flux de photons) mesure la quantité de lumière entre 350 et 800 nanomètres et se mesure en μmol/m²/s. Les DFP peuvent être subdivisés en DFP-B, DFP-R, DFP-FR et DFP-UV à l’aide d’appareils de mesure du PAR spectral.

Nous espérons avoir démêlé ces termes parfois mal utilisés et avoir apporté un peu de clarté à votre base de connaissances. N’hésitez pas à nous faire part de vos questions ou suggestions.

Références :

UPRtek – La photomorphogenèse, sœur de la photosynthèse

UPRtek – La photosynthèse : Quoi, où, comment et pourquoi ?

UPRtek – La puissante molécule de chlorophylle.

Phytochromes et graines germées

Fig. 9 Spectral PAR Meter PPFD

Plongée en profondeur : Qu’est-ce qu’une mole (mol), une micromole (μmol) ?

Une mole n’est qu’une mesure de comptage, comme les kilogrammes ou les mètres, ou même un nom comme « pommes » (j’ai 5 pommes). Mais pourquoi utilise-t-on des moles pour compter les photons ? Parce qu’il rend les grands nombres facilement gérables.

Par exemple, les petites choses comme les atomes, les molécules et les photons existent en grand nombre. Supposons que le nombre de photons émis par une lumière soit de 602 214 129 000 000 000 000 000 photons. Il serait beaucoup plus facile de dire 6,02214129 moles de photons. Il réduit les nombres excessifs autour de la virgule et est plus facile à gérer !

Mais en général, le comptage des photons permet d’obtenir des mesures et un nombre comme 602 214 129 000 000 (par exemple). Dans ce cas, la conversion en moles est de 0,0000006022000214129 moles de photons – cela fait toujours beaucoup de chiffres autour de la décimale, mais dans la direction opposée. Mais, si l’on multiplie par 1 000 000, on arrive à 6,022214129 micromoles (μmol). L’utilisation de micromoles convient donc au comptage des photons et constitue un autre moyen d’éviter les nombres excessivement grands ou petits autour de la virgule.

Une mole est donc essentiellement un grand nombre de choses, qui peuvent être des photons ou même des pommes. Je pourrais avoir une mole de pommes, mais il y aurait suffisamment de pommes alignées pour dépasser la limite du système solaire !

Mesureur de PAR spectral PG200N

PARmètre spectral avec PPFD, PFD, PFD-R, PFD-UV, PFD-FR

PG200N Image du produit

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Qu'est-ce qu'un spectromètre, un spectrophotomètre, un spectroradiomètre ?

Dans le domaine des appareils spectraux, trois appareils se distinguent : le spectromètre, le spectrophotomètre et le spectroradiomètre. Cependant, ces termes ont été utilisés de manière tellement interchangeable que nous nous sommes sentis obligés de clarifier leurs différences dans un court article.

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