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PAR, PPF, PPFD, PFD의 차이점 이해하기

에 의해서 | 12월 6, 2023 | blogs, 조명 키우기 | 코멘트 0개

온실 및 원예 전문가들은 조도 측정과 관련된 다양한 용어를 접하게 됩니다. 이 문서에서는 PAR, PPF, PPFD 및 PFD의 네 가지 용어에 대해 설명합니다. 이러한 용어는 문헌에서 혼용되어 사용되어 혼란을 야기할 수 있습니다. 이 문제를 완전히 해결하고자 합니다.

배경

광합성 활성 방사선(PAR) 은 빛이 식물의 성장과 광합성에 미치는 영향의 초석입니다. 1960년대에 PAR은 광합성에 중요한 파장대인 400~700nm 사이의 빛을 측정했습니다. 초당 와트(W/s) 또는 초당 제곱미터당 와트(W/m²/s) 중 하나를 사용했습니다. 식물의 성장을 촉발하고 유지하는 데 필요한 빛의 ‘에너지’를 효과적으로 측정했습니다.

 

PAR 및 식물

그림 1 – Unsplash에 게시된 Meritt Thomas의 사진

PAR에서 PPF로

식물을 이해하는 데 있어 중추적인 변화는 1970년대에 나타났습니다. 과학자들은 방사선 에너지(와트)를 정량화하는 것만으로는 충분하지 않다고 주장했습니다. 대신 광합성에 미치는 영향을 더 직접적이고 정확하게 측정할 수 있는 와트 대신 방출되는 광자 수를 측정할 것을 제안했습니다.

그 결과 광합성 광자 플럭스(PPF)가 생겨났고, 정해진 시간 동안 이 임계 범위 내의 광자 수(초당 광자 수 또는 μmol/s)를 정량화할 수 있게 되었습니다.

실내 원예

그림 2 빛의 광자

PPF에서 PPFD로

또 다른 세분화로 광합성 광자 플럭스 밀도(PPFD)가 탄생했는데, PPF에 표면적이라는 치수를 추가한 것입니다. 따라서 PPF(μmol/s)는 1초 동안 특정 표면적을 강타하는 광자의 수인 PPFD(μmol/m²/s)로 이어졌습니다. ‘표면적’이 중요한 이유는 재배자가 이 데이터를 사용하여 재배 조명을 배치함으로써 충분한 광자가 재배 면적에 공평하게 분배되도록 할 수 있기 때문입니다.

참고: 몰 및 μmol 설명(여기)

그림 3 PFFD는 400-700nm 사이의 초당 표면적에 떨어지는 광자를 측정합니다.

그림 4 – 틸라코이드 멤브레인의 빛 에너지 공장

PPFD에서 PFD로

앞서 언급했듯이 PPFD에는 400-700nm 사이에 존재하는 광자만 포함됩니다. 그럼에도 불구하고 최근의 과학적 발견으로 이 범위를 넘어서는 특정 파장이 여전히 식물 생리학에 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌습니다. 여기에는 400nm 이하의 청색광과 700nm 이상의 원적외선이 포함됩니다.

따라서 광자 플럭스 밀도(PFD)는 350nm에서 800nm에 이르는 더 넓은 스펙트럼으로, 전통적으로 정의되지 않은 광합성 활성 범위를 포괄하는 또 다른 세분화된 개념입니다.

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PPFD-350-800nm

그림 5 기존 400-700nm를 뛰어넘는 PFD 측정값

그림 6 – PFD는 400nm와 700nm를 넘어 확장됩니다.

PFD의 세분화

또 다른 세분화는 PFD-B(파란색), PFD-R(빨간색), PFD-FR(원적색), PFD-UV(울트라 바이올렛) 등 훨씬 더 구체적인 색상 파장으로 세분화하는 것입니다.

광합성을 담당하는 주요 색소인 엽록소는 스펙트럼의 빨간색(PFD-R) 및 파란색(PFD-B) 영역에서 빛을 가장 효율적으로 흡수합니다. 더 짧고 에너지가 높은 파장을 가진 PFD-B는 잎의 확장, 가지 및 전반적인 식물 구조에 영향을 미치기 때문에 초기 성장 단계에 필수적입니다. PFD-R은 식물이 빛을 흡수할 수 있는 범위를 넓혀주고 전체 광합성 에너지 풀에 기여합니다.

종자 발아, 줄기 성장, 개화, 결실을 이해하고 영향을 미치는 데 있어 PFD-R 데이터와 함께 PFD-FR은 매우 중요한 역할을 합니다. 포토모포제네시스 관련 기사(여기를 참조하세요).

PFD-UV 데이터는 식물 건강에 중요합니다. 가벼운 자외선 노출은 해충과 병원균에 대한 방어와 같은 다양한 반응을 유발할 수 있습니다. 항산화 성분을 증가시켜 햇빛 노출로부터 피부를 보호하고 면역 체계와 영양 성분을 강화할 수 있습니다.

피토크롬과 싹이 트는 씨앗

그림 7 PFD-FR, PFD-UV의 중요성

PG200N 제품 설명

그림 8 – 스펙트럼 PAR 미터는 색상을 볼 수 있습니다.

PFD 측정 – 스펙트럼 PAR 미터

시중에 나와 있는 대부분의 PAR 측정기는 퀀텀 PAR 미터 또는 센서로, 대부분 400~700nm 사이의 광자를 세는 데 그치기 때문에 PFD만큼 세밀하게 측정할 수 없습니다.

그러나 최근 재배자들은 과학에 눈을 돌리고 있으며, PFD의 모든 세분화를 측정하기 위해 스펙트럼 PAR 미터를 사용하고 있습니다. 스펙트럼 PAR 미터는 색상을 볼 수 있지만, 퀀텀 미터는 색상을 볼 수 없습니다.

이러한 색상 대역의 광도를 분석하고 정량화함으로써 재배자는 온실 조명 설정을 최적화하여 다양한 성장 단계에서 식물의 특정 요구 사항에 맞게 광 스펙트럼을 조정할 수 있습니다. 색 파장 전반에 걸쳐 PFD를 세밀하게 측정할 수 있으므로 식물의 성장을 정밀하게 제어하고 개선하여 광합성 효율과 전체 수확량을 극대화할 수 있습니다.

요약

결론적으로, PAR에서 PPF, PPFD, PFD로의 진화는 단계적으로 진행되어 왔으며, 문헌과 대화에서 모호한 부분이 존재합니다. 그러나 이러한 용어를 명확한 맥락에서 이해하면 재배자와 과학자가 전통적인 농업과 신기술 간의 격차를 해소하는 데 도움이 됩니다.

  • PAR은 이제 식물 성장을 위한 광량 측정에 관한 모든 주제를 포괄하는 포괄적인 용어로 PPF, PPFD, PFD를 포함합니다.
  • PPF (광합성 광속)는 400-700나노미터 범위의 빛의 양(광자)을 측정하며 μmol/s로 측정됩니다.
  • PPFD (광합성 광자 플럭스 밀도)는 400~700나노미터 사이의 빛의 양을 측정하며 μmol/m²/s 단위로 측정합니다.
  • PFD (광속 밀도)는 350~800나노미터 사이의 빛의 양을 측정하며 μmol/m²/s 단위로 측정합니다. PFD는 스펙트럼 PAR 미터에 따라 PFD-B, PFD-R, PFD-FR, PFD-UV로 더 세분화할 수 있습니다.

때때로 느슨하게 사용되는 이러한 용어를 정리하고 지식창고를 좀 더 명확하게 만들었기를 바랍니다. 질문이나 제안 사항이 있으면 댓글로 남겨 주세요.

참조:

UPRtek – 광합성의 형제, 광모방 발생

UPRtek – 광합성: 무엇을, 어디서, 어떻게, 왜?

UPRtek – 강력한 엽록소 분자.

피토크롬과 싹이 트는 씨앗

그림 9 스펙트럼 PAR 미터 PPFD

자세히 알아보기: 몰(몰), 마이크로몰(μ몰)이란 무엇인가요?

점이란 킬로그램이나 미터와 같은 계량 단위이거나 ‘사과'(사과 5개)와 같은 명사일 수도 있습니다. 그렇다면 광자를 세는 데 몰을 사용하는 이유는 무엇일까요? 많은 인원을 쉽게 관리할 수 있기 때문입니다.

예를 들어 원자, 분자, 광자와 같은 작은 것들은 많은 수로 존재합니다. 빛에서 방출되는 광자의 수를 602,214,129,000,000,000,000개의 광자로 계산한다고 가정해 보겠습니다. 6.02214129 몰의 광자라고 말하는 것이 훨씬 더 쉽습니다. 소수점 주변의 과도한 숫자가 줄어들고 관리가 더 쉬워집니다!

그러나 일반적으로 광자를 세면 측정값이 나오기 때문에 예를 들어 602,214,129,000,000과 같은 숫자가 나옵니다. 이 경우 몰로 환산하면 0.0000006022000214129 몰의 광자가 되는데, 여전히 소수점 부근의 숫자이지만 그 반대 방향입니다. 하지만 1,000,000을 곱하면 6.022214129 마이크로몰(μ몰)이 됩니다. 따라서 마이크로몰을 사용하는 것은 광자를 세는 데 적합하며 소수점 부근에서 지나치게 크거나 작은 숫자를 피할 수 있는 또 다른 방법입니다.

따라서 두더지는 본질적으로 광자 또는 사과가 될 수 있는 무언가의 많은 수입니다. 1몰의 사과를 가질 수 있지만, 그것은 태양계 가장자리를 지나 멀리까지 늘어날 수 있을 만큼의 사과를 일렬로 늘어놓을 수 있는 양입니다!

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PPFD, PFD, PFD-R, PFD-UV, PFD-FR이 포함된 스펙트럼 파라미터

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스펙트럼 디바이스 영역에서는 분광기, 분광광도계, 분광방사계 등 세 가지 디바이스가 두드러집니다. 하지만 이 용어들이 너무 혼용되어 사용되어 왔기 때문에 짧은 글에서 그 차이점을 명확히 설명해야 할 필요성을 느꼈습니다.

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