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.
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.
Рис 1 — Фото Meritt Thomas на Unsplash
PAR — PPF
Переломный момент в понимании растений произошел в 1970-х годах. Ученые утверждали, что одного количественного измерения энергии излучения (мощности) недостаточно. Вместо этого они предложили измерять количество испускаемых фотонов, а не мощность, поскольку влияние на фотосинтез можно измерить более непосредственно и точно.
Это привело к появлению фотосинтетического фотонного потока (ФФП), количественно определяющего количество фотонов в этом критическом диапазоне за определенный период времени (количество фотонов в секунду или мкмоль/с).
Рис 2 Фотоны света
PPF — PPFD
Еще одно усовершенствование привело к плотности фотосинтетического фотонного потока (PPFD), взяв PPF и добавив измерение — площадь поверхности. Таким образом, PPF (мкмоль/с) привел к PPFD, который представляет собой количество фотонов, поражающих определенную площадь поверхности за одну секунду (мкмоль/м²/с). Площадь поверхности» важна, потому что производители могут использовать эти данные для размещения гроу-ламп таким образом, чтобы достаточное количество фотонов равномерно распределялось по сельскохозяйственной площади.
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
PPFD — PFD
Как мы уже говорили, PPFD включает в себя только фотоны, присутствующие в диапазоне 400-700 нм. Тем не менее, недавние научные открытия открыли значение некоторых длин волн за пределами этого диапазона, которые по-прежнему влияют на физиологию растений. К ним относятся синий свет с длиной волны менее 400 нм и дальний инфракрасный свет с длиной волны более 700 нм.
Следовательно, плотность потока фотонов (PFD) — это еще одно уточнение, более широкий спектр, охватывающий от 350 до 800 нм и включающий в себя нетрадиционно определяемый фотосинтетически активный диапазон.
.
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.
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
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!
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 УПОТЭКе
United Power Research and Technology
UPRtek (2010) - производитель портативных высокоточных приборов для измерения освещенности; ручных спектрометров, ПАР-метров, спектрорадиометров, светокалибровочных решений.
Штаб-квартира UPRtek, НИОКР и производство расположены за пределами Тайваня, с мировым представительством через наших сертифицированных глобальных реселлеров.
Последние статьи
Категория
0 Комментариев