PAR, PPF, PPFD et PFD Introduction

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.

1. Qu’est-ce que la RAP ? Historique de la mesure PAR
2. Qu’est-ce que le PPF ?
3. Qu’est-ce que le PPFD ?
4. Qu’est-ce qu’un VFI ?
5. Nouvelle subdivision du VFI
6. Mesure de la DFP – Spectral PAR Meters
7. Plongée en profondeur : Qu’est-ce qu’une mole (mol), une micromole (μmol) ?

Qu’est-ce que la RAP ? Historique de la mesure PAR

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.

Qu’est-ce que le PPF ?

Le flux de photons photosynthétiques (PPF) correspond au nombre de photons émis dans la gamme PAR (400-700 nm) par seconde. Elle est exprimée en micromoles par seconde (μmol/s). Contrairement aux mesures traditionnelles basées sur l’énergie (watts), le PPF se concentre sur le nombre de photons, qui représente plus précisément la lumière disponible pour la photosynthèse. Ce changement d’orientation permet aux cultivateurs et aux chercheurs de mieux évaluer la qualité et l’efficacité de leurs installations d’éclairage pour la croissance des plantes.

PAR à PPF

Dans les années 1970, les scientifiques ont commencé à se demander si la mesure de la lumière en watts reflétait réellement les besoins des plantes. Ils ont reconnu que la photosynthèse réagit au nombre de photons reçus, et pas seulement à l’énergie totale. En conséquence, la science des plantes est passée de l’utilisation de mesures génériques du rayonnement, comme l’intensité de PAR, à l’adoption du PPF comme mesure plus précise et biologiquement pertinente. Ce changement a marqué une amélioration fondamentale dans l’évaluation de l’éclairage horticole.

Qu’est-ce que le PPFD ?

La densité de flux de photons photosynthétiques (PPFD) mesure le nombre de photons dans la gamme PAR qui se posent sur une surface spécifique par seconde. Elle est exprimée en micromoles par mètre carré et par seconde (μmol/m²/s). Alors que le PPF nous indique le nombre de photons émis par une source lumineuse, le PPFD nous indique combien de ces photons atteignent effectivement le couvert végétal. Le PPFD est donc l’une des mesures les plus pratiques permettant aux producteurs d’évaluer si leurs cultures reçoivent suffisamment de lumière pour la photosynthèse.

PPF à PPFD

Au fur et à mesure que la recherche sur l’éclairage horticole progressait, les scientifiques ont affiné le PPF en y ajoutant le concept de surface. C’est ainsi qu’est né le PPFD, qui traduit la production totale de photons (PPF) en quantité réelle de photons sur une zone de culture définie. Les producteurs utilisent le PPFD pour positionner stratégiquement les appareils d’éclairage et assurer une distribution uniforme des photons sur toutes les plantes. Cela garantit qu’aucune section de la culture n’est sous-éclairée ou surexposée, ce qui a un impact direct sur la santé de la plante et la régularité du rendement.

Note : mol & μmol expliqués(ici)

Qu’est-ce qu’un VFI ?

La densité de flux de photons (DFP) est une version plus large de la DFPP, mesurant le nombre de photons dans une gamme de longueurs d’onde étendue – typiquement de 350 nm à 800 nm – qui atteignent une surface donnée par seconde (μmol/m²/s). Contrairement au PPFD, qui se limite à la plage PAR traditionnelle (400-700 nm), le PFD inclut des longueurs d’onde supplémentaires telles que le proche UV (inférieur à 400 nm) et le rouge lointain (supérieur à 700 nm), dont il a été démontré qu’elles influençaient la morphologie des plantes, la floraison et la production de métabolites secondaires.

PPFD à PFD

Alors que le PPFD a servi de référence clé pour la lumière photosynthétique, il est devenu clair que les réponses des plantes s’étendent au-delà de la gamme 400-700 nm. De nouvelles recherches montrent comment la lumière bleue inférieure à 400 nm et la lumière rouge lointaine supérieure à 700 nm jouent un rôle essentiel dans la physiologie des plantes, en stimulant l’élongation des tiges, en améliorant la floraison ou en déclenchant des réponses photomorphogéniques. En réponse à ces résultats, la DFP est apparue comme une mesure plus globale, permettant aux cultivateurs et aux chercheurs d’évaluer l’exposition totale aux photons sur l’ensemble du spectre pertinent pour le développement des plantes.

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.

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 – Photomorphogenèse, sœur de la photosynthèse

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

UPRtek – La puissante molécule de chlorophylle.