Различия между PAR, PPF, PPFD и PFD
PAR, PPF, PPFD и PFD Введение
Специалисты по тепличным хозяйствам и садоводству сталкиваются с различными терминами, связанными с измерением освещенности. В этой статье рассматриваются четыре термина PAR, PPF, PPFD и PFD. В литературе эти термины используются как взаимозаменяемые, что может привести к путанице. Мы хотим прояснить этот вопрос раз и навсегда.
Рис 1 — Фото Meritt Thomas на Unsplash
Что такое PAR? Общие сведения о метрике PAR
Фотосинтетически активное излучение (ФАР) является краеугольным камнем в изучении влияния света на рост растений и фотосинтез. В 1960-х годах PAR измерял свет в диапазоне 400-700 нм — длины волн, имеющие решающее значение для фотосинтеза. В нем используются либо ватты в секунду (Вт/с), либо ватты на квадратный метр в секунду (Вт/м²/с). По сути, он измерял «энергию» света, необходимую для запуска и поддержания роста растений.
Что такое PPF?
Фотосинтетический фотонный поток (ФФП) — это количество фотонов, испускаемых в диапазоне PAR (400-700 нм) в секунду. Она выражается в микромолях в секунду (мкмоль/с). В отличие от традиционных измерений, основанных на энергии (ватты), PPF фокусируется на количестве фотонов, что более точно отражает количество света, доступного для фотосинтеза. Такое смещение акцента позволяет производителям и исследователям лучше оценить качество и эффективность их осветительных установок для роста растений.
PAR — PPF
В 1970-х годах ученые начали сомневаться в том, что измерение света в ваттах действительно отражает потребности растений. Они поняли, что фотосинтез реагирует на количество полученных фотонов, а не только на общую энергию. В результате наука о растениях перешла от использования общих показателей радиации, таких как интенсивность PAR, к использованию PPF как более точного и биологически релевантного измерения. Этот сдвиг ознаменовал собой фундаментальное улучшение оценки освещения в садоводстве.
Рис 2 Фотоны света
Что такое ППФД?
Плотность фотосинтетического фотопотока (PPFD) измеряет количество фотонов в диапазоне PAR, попадающих на определенную площадь поверхности в секунду. Она выражается в микромолях на квадратный метр в секунду (мкмоль/м²/с). В то время как PPF говорит нам о том, сколько фотонов испускается источником света, PPFD говорит нам о том, сколько из этих фотонов действительно достигает полога растения. Это делает PPFD одним из самых практичных показателей для садоводов, позволяющих оценить, получают ли их культуры достаточно света для фотосинтеза.
PPF — PPFD
По мере развития исследований в области садоводческого освещения ученые усовершенствовали PPF, добавив понятие площади поверхности. Это привело к появлению PPFD, который переводит общую мощность фотонов (PPF) в фактическую доставку фотонов на определенную площадь выращивания. Производители используют PPFD для стратегического размещения осветительных приборов и обеспечения равномерного распределения фотонов по всем растениям. Это гарантирует, что ни один участок культуры не будет недоосвещен или переосвещен, что напрямую влияет на здоровье растений и стабильность урожая.
Примечание: моль и мкмоль объяснены(здесь)
Рис. 3 PFFD измеряет количество фотонов, падающих на поверхность в секунду в диапазоне 400-700 нм.
Рис. 4 — Фабрика по превращению света в энергию в мембране тилакоида
Что такое PFD?
Плотность потока фотонов (PFD) — это более широкая версия PPFD, измеряющая количество фотонов в расширенном диапазоне длин волн — обычно от 350 нм до 800 нм — которые достигают заданной площади поверхности в секунду (мкмоль/м²/с). В отличие от PPFD, который ограничивается традиционным диапазоном PAR (400-700 нм), PFD включает дополнительные длины волн, такие как ближний ультрафиолет (ниже 400 нм) и дальний красный (выше 700 нм), которые, как было показано, влияют на морфологию растений, цветение и производство вторичных метаболитов.
PPFD — PFD
Хотя PPFD служило основным эталоном фотосинтетического света, стало ясно, что реакция растений выходит за пределы диапазона 400-700 нм. Новые исследования показывают, что синий свет с длиной волны менее 400 нм и дальний красный свет с длиной волны более 700 нм играют важную роль в физиологии растений — стимулируют удлинение стебля, улучшают цветение или запускают фотоморфогенные реакции. В ответ на эти выводы появился показатель PFD, который позволяет производителям и исследователям оценивать общее воздействие фотонов во всем спектре, необходимом для развития растений.
Рис. 5 Показатели PFD за пределами традиционных 400-700 нм
Рис. 6 — PFD простирается за пределы 400 и 700 нм.
Дальнейшее подразделение PFD
Еще одним усовершенствованием является разделение PFD на еще более специфические длины цветовых волн, такие как PFD-B (синий), PFD-R (красный), PFD-FR (дальний красный), PFD-UV (ультрафиолетовый).
Хлорофиллы, основной пигмент, отвечающий за фотосинтез, наиболее эффективно поглощают свет в красной (PFD-R) и синей (PFD-B) областях спектра. PFD-B с его более короткими и энергичными длинами волн очень важен на ранних стадиях роста, поскольку он влияет на расширение листьев, ветвление и общую структуру растения. PFD-R расширяет диапазон поглощения света растением и способствует увеличению общего запаса доступной фотосинтетической энергии.
Данные PFD-FR, а также PFD-R имеют решающее значение для понимания и влияния на прорастание семян, рост стеблей, цветение и плодоношение. См. статью о фотоморфогенезе(здесь).
Данные PFD-UV важны для здоровья растений. Ультрафиолетовое облучение может вызвать множество реакций, таких как защита от вредителей и патогенов. Он может увеличить содержание антиоксидантов, защищающих от воздействия солнечных лучей, укрепить иммунитет и повысить питательную ценность.
Рис. 7 Важность PFD-FR, PFD-UV
Рис. 8 — Спектральные PAR-метры видят цвета
Измерение PFD — спектральные PAR-метры
Большинство устройств для измерения PAR, представленных на рынке, являются квантовыми PAR-метрами или сенсорами — они не способны измерять детали так далеко, как PFD, поскольку в основном они просто подсчитывают фотоны в диапазоне 400-700 нм.
Однако в последнее время производители склоняются к науке и используют спектральные PAR-метры для измерения всех подразделений PFD. Спектральные PAR-метры могут видеть цвета, а квантовые — нет.
Анализируя и количественно оценивая интенсивность света в этих цветовых диапазонах, производители могут оптимизировать систему освещения в теплице, подстраивая световой спектр под конкретные потребности растений на разных фазах роста. Такая детализация измерения PFD по длинам цветовых волн позволяет точно контролировать и улучшать рост растений, максимизируя эффективность фотосинтеза и общую урожайность.
Получите свою БЕСПЛАТНУЮ копию UPRtek Руководство по освещению!
Здесь собраны самые необходимые сведения об истории освещения, науке, производстве, безопасности и спектрометрах - идеально подходит как для новичков, так и для профессионалов в области освещения. Просто введите свой e-mail, чтобы мгновенно скачать.
Резюме
В заключение следует отметить, что эволюция от PAR к PPF, PPFD и PFD имела поэтапное развитие, в ходе которого в литературу и разговоры вкрадывались двусмысленности. Однако понимание этих терминов в четком контексте поможет фермерам и ученым преодолеть разрыв между традиционным сельским хозяйством и новыми технологиями.
- PAR — в настоящее время это зонтичный термин, охватывающий всю тему измерения количества света для роста растений и включающий PPF, PPFD и PFD.
- PPF (Photosynthetic Photon Flux) измеряет количество света (фотонов) в диапазоне 400-700 нанометров и измеряется в мкмоль/с.
- PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) измеряет количество света в диапазоне от 400 до 700 нанометров и измеряется в мкмоль/м²/с.
- PFD (Photon Flux Density) измеряет количество света в диапазоне от 350 до 800 нанометров и измеряется в мкмоль/м²/с. PFD можно дополнительно разделить на PFD-B, PFD-R, PFD-FR и PFD-UV с помощью спектральных PAR-метров.
Мы надеемся, что распутали эти иногда не совсем корректно используемые термины и внесли некоторую ясность в вашу базу знаний. Пожалуйста, оставляйте комментарии, если у вас есть вопросы или предложения.
Ссылки:
UPRtek — Фотоморфогенез, родной брат фотосинтеза
UPRtek — Фотосинтез: Что, где, как и почему?
UPRtek — Могущественная молекула хлорофилла.
Рис. 9 Спектральный измеритель PAR PPFD
Получите свою БЕСПЛАТНУЮ копию UPRtek Grow Light Handbook!
Изучите, как освещение влияет на рост растений - от настройки спектра до измерительных инструментов. Идеально подходит для садоводов, исследователей и специалистов по освещению в садоводстве. Просто введите свой e-mail, чтобы мгновенно скачать.
Глубокое погружение: Что такое моль (mol), микромоль (μmol)?
Моль — это просто счетная метрика, как килограммы или метры, или даже существительное, как «яблоки» (у меня 5 яблок). Но почему мы используем моли для подсчета фотонов? Потому что с его помощью можно легко управлять большими числами.
Например, такие маленькие вещи, как атомы, молекулы и фотоны, существуют в большом количестве. Let’s say we count the number of photons emitted from a light to be 602,214,129,000,000,000,000,000 photons. Гораздо проще было бы сказать 6,02214129 моль фотонов. Это уменьшает количество лишних цифр вокруг десятичной точки и делает ее более удобной!
Но обычно подсчет фотонов приводит к замерам, дающим число вроде 602 214 129 000 000 (например). В этом случае перевод в моли составит 0,0000006022000214129 моль фотонов — это все еще много цифр вокруг десятичной дроби, но в обратном направлении. Но если умножить на 1 000 000, то получится 6,022214129 микромолей (мкмоль). Таким образом, использование микромолей подходит для подсчета фотонов и является еще одним способом избежать чрезмерно больших или маленьких чисел вокруг десятичной точки.
Таким образом, моль — это, по сути, большое количество чего-то, что может быть фотонами или даже яблоками. У меня может быть 1 моль яблок, но этого количества яблок, выстроенных в ряд, хватит, чтобы протянуться далеко за пределы Солнечной системы!
Другие должности:
- Методы анализа белков: Новая эра обнаружения и количественного определения
- Что такое колориметр для визуализации? Применение и особенности
- Человекоцентричное освещение для офисов: Влияние, преимущества и система
- Что такое человекоцентричное освещение? Разработка, применение и решения
- Система визуализации Вестерн-блот: Какой аппарат используется для вестерн-блота?
- Что такое лампа для роста? Как она работает и чем отличается от обычных ламп?
- Какой цвет лампы для выращивания лучше всего подходит?
Почему лампы для роста фиолетовые? - В чем разница между лампами для выращивания и солнечным светом? Могут ли они заменить солнце?
- Светильники для выращивания каннабиса: Какой свет лучше всего подходит для выращивания каннабиса?
PG200N Spectral PAR Meter
Спектральный измеритель PAR с PPFD, PFD, PFD-R, PFD-UV, PFD-FR
Горячий продукт
серия справочников
Руководство по мерцанию
Все, что вам нужно знать о мерцании, коварном и потенциально серьезном световом артефакте, влияющем на визуальную безопасность в общественных местах, таких как больницы, офисы, библиотеки и т. д.
О сайте UPRtek
United Power Research and Technology
UPRtek (дата основания 2010 г.) является производителем портативных, высокоточных приборов для измерения освещенности; портативные спектрометры, PAR-метры, спектрорадиометры, решения для калибровки света.
UPRtek Штаб-квартира, отдел исследований и разработок и производство находятся на Тайване, а всемирное представительство осуществляется через наших сертифицированных глобальных реселлеров.
Последние статьи
Категория
0 Комментариев