PAR、PPF、PPFD、PFDの紹介

温室や園芸の専門家は、光測定に関するさまざまな用語に遭遇する。 この記事では、PAR、PPF、PPFD、PFDの4つの用語について説明する。 これらの用語は文献の中で同じ意味で使われており、混乱を招くことがある。 私たちは、この問題をきっぱりと解決したい。

1. PARとは？ PAR指標の背景
2. PPFとは？
3. PPFDとは何ですか？
4. PFDとは？
5. PFDのさらなる細分化
6. PFD測定 – スペクトルPARメーター
7. ディープ・ダイブモル（mol）、マイクロモル（μmol）とは？

PARとは？ PAR指標の背景

光合成有効放射量（PAR）は、光が植物の成長と光合成に与える影響の礎となってきた。 1960年代、PARは光合成に重要な波長である400～700nmの光を測定していた。 ワット毎秒（W/s）またはワット毎平方メートル毎秒（W/m²/s）のいずれかを使用した。 事実上、植物の成長を誘発し、維持するために必要な光からの「エネルギー」を測定したのである。

PPFとは？

光合成フォトンフラックス（PPF）とは、1秒間にPARの範囲（400～700nm）で放出される光子の数を指す。 単位はマイクロモル/秒（μmol/s）。 エネルギー（ワット）に基づく従来の測定とは異なり、PPFは光子数に重点を置いており、光合成に利用可能な光をより正確に表している。 この焦点の転換により、栽培者や研究者は、植物の生育のための照明設定の品質と有効性をよりよく評価することができる。

PARからPPFへ

1970年代、科学者たちは、光をワット単位で測定することが本当に植物のニーズを反映しているのかどうか疑問を持ち始めた。 彼らは、光合成は総エネルギーだけでなく、受け取った光子の数に反応することを認識した。 その結果、植物科学は、PAR強度のような一般的な放射線の測定基準から、より正確で生物学的に適切な測定基準としてPPFを採用するようになった。 この転換は、園芸照明評価の根本的な改善を意味した。

PPFDとは何ですか？

光合成光量子束密度（PPFD）は、1秒間に特定の表面積に着弾するPAR範囲内の光子の数を測定する。 単位は1平方メートル毎秒マイクロモル（μmol/m²/s）。 PPFは光源からどれだけの光子が放出されたかを示すが、PPFDはそれらの光子のうちどれだけの光子が実際に植物キャノピーに到達したかを示す。 このため、PPFDは、農作物が光合成に十分な光を受けているかどうかを評価するための、最も実用的な指標のひとつとなっている。

PPFからPPFDへ

園芸用照明の研究が進むにつれ、科学者たちは表面積の概念を加えてPPFを改良した。 PPFDは、全光子出力（PPF）を、定義された栽培エリアにおける実際の光子照射量に変換するものである。 生産者はPPFDを使用して、照明器具を戦略的に配置し、すべての植物に均一な光子の分布を確保する。 これにより、作物のどの部分も照度不足または照度過剰になることがなく、植物の健康と収量の安定性に直接影響する。

注：molとμmolの説明（こちら）

PFDとは？

フォトンフラックス密度（PFD）は、PPFDをさらに広げたもので、1秒間に所定の表面積に到達する波長範囲（通常350nmから800nm）の光子の数（μmol/m²/s）を測定します。 従来のPAR範囲（400～700 nm）に限定されるPPFDとは異なり、PFDには近紫外線（400 nm以下）や遠赤外光（700 nm以上）などの波長も含まれ、これらは植物の形態、開花、二次代謝産物生産に影響を与えることが示されている。

PPFDからPFDへ

PPFDは光合成光の重要な指標となったが、植物の応答は400～700nmの範囲を超えていることが明らかになった。 新しい研究では、400nm以下の青色光と700nm以上の遠赤色光が、植物生理学において、茎の伸長を促したり、開花を促進したり、光形態形成反応を引き起こしたりといった、重要な役割を果たしていることが明らかになった。 このような知見を受けて、PFDはより包括的な指標として登場し、生産者や研究者は植物の発育に関連する全スペクトルにわたる光子の総曝露量を評価できるようになった。

PFDのさらなる細分化

さらに、PFDをPFD-B（ブルー）、PFD-R（レッド）、PFD-FR（ファーレッド）、PFD-UV（ウルトラバイオレット）など、より特定の色波長に細分化した。

光合成の主要な色素であるクロロフィルは、スペクトルの赤（PFD-R）と青（PFD-B）の領域で最も効率よく光を吸収する。 PFD-Bは、より短く、よりエネルギーの高い波長で、葉の拡大、枝分かれ、植物全体の構造に影響を与えるため、成長初期には不可欠である。 PFD-Rは植物の光吸収範囲を広げ、利用可能な光合成エネルギーの全体的なプールに貢献する。

PFD-FRは、PFD-Rデータとともに、種子の発芽、茎の成長、開花、結実を理解し、影響を与える上で極めて重要である。 光形態形成に関する記事（こちら）を参照。

PFD-UVデータは植物の健康にとって重要である。 軽度の紫外線暴露は、害虫や病原菌に対する防御など、多くの反応を引き起こす可能性がある。 抗酸化物質を増やして日光から身を守り、免疫力と栄養価を高める。

概要

結論として、PARからPPF、PPFD、PFDへの進化は段階的な発展を遂げ、曖昧さが文献や会話の中に入り込んできた。 しかし、これらの用語を明確な文脈で理解することは、生産者と科学者が伝統的農業と新技術のギャップを埋めるのに役立つだろう。

• PARは、植物の生育に必要な光量を測定するための包括的な用語であり、PPF、PPFD、PFDを含む。
• PPF（Photosynthetic Photon Flux）は、400～700ナノメートルの範囲の光量（光子）を測定するもので、μmol/sとして測定される。
• PPFD（光合成光量子束密度）は、400～700ナノメートルの光量を測定するもので、単位はμmol/m²/s。
• PFD（光子束密度）は350～800ナノメートルの光量を測定し、単位はμmol/m²/s。 PFDはスペクトルPARメーターによってさらにPFD-B、PFD-R、PFD-FR、PFD-UVに細分化される。

私たちは、時に緩やかに使用されるこれらの用語を解きほぐし、あなたの知識ベースにいくらかの明快さをもたらしたことを願っている。 ご質問やご意見がありましたら、コメントください。

参考文献

UPRtek – 光合成の兄弟である光形態形成

UPRtek – 光合成：何を、どこで、どのように、そしてなぜ？

UPRtek – 強大なクロロフィル分子。