Выбрать лучшее освещение для растений может быть крайне не простой задачей. Поверхностное изучение темы освещения растений потребителем может создать только еще больше вопросов и неизвестностей. Одна из самых частых проблем, с которыми сталкивается покупатель при выборе освещения для своего сада – это интерпретация и понимание многих различных показателей, которые используются для измерения и описания искусственного фитоосвещения (ватты, люмены, PAR, PPFD и так далее). К сожалению, без четкого понимания этих метрик, выбор нового светодиодного светильника может быть похож не более чем на лотерею. Поэтому целью этой статьи является определение и обсуждение наиболее распространенных показателей, используемых для описания фито световых систем. Мы надеемся, что это улучшит ваше понимание спецификаций освещения и поможет вам при выборе новых ламп для ваших растений.
Типы света: видимый свет против PAR
Чтобы понять разницу между различными метриками, в первую очередь важно больше понять о свете в целом. Особенно значимо понимание различий между типами света, которые важнее для человеческого зрения, и теми, которые важнее для фотосинтеза. Далеко не весь свет виден человеческому глазу, и, кроме того, этот свет составляет лишь небольшую часть класса энергии, известного как электромагнитное излучение, которое также включает в себя рентгеновские лучи, микроволны и даже радиоволны.
Различные типы электромагнитного излучения определяются их длинами волн и частотами, которые выражаются в герцах и нанометрах (нм) соответственно. Большинство рентгеновских лучей, например, имеют длины волн от 0,01 до 10 нм. Длины волн же, которые видны человеческому глазу (то есть видимый свет или видимый спектр), составляют от 400 до 700 нм, и все электромагнитное излучение, выходящее за пределы этого диапазона совершенно незаметно для человека. Однако длины волн вне человеческого диапазона все еще видны многим другим животным. Например, УФ (10-400 нм) видим для многих рыб и насекомых, а инфракрасные (700-1000 нм) видны многим змеям. Более важно то, что эти типы света также обнаруживаются и используются растениями. Фактически, растения способны воспринимать длины волн от 260 нм (УФ-С) и до 730 нм (дальний красный).
При этом большая часть света, используемого растениями для фотосинтеза, который известен как фотосинтетически активное излучение (или PAR), попадает в видимый спектр (400-700 нм). Однако растения гораздо более чувствительны к красному (640-680 нм) свету, чем к другим длинам волн, тогда как человеческий глаз более чувствителен к зеленому и желтому. Это важно, потому что светильники, которые кажутся яркими для человеческого глаза, могут быть гораздо менее полезны для растений, чем вы могли бы ожидать, если в них преобладает зелено-желтый спектр и мало красного. Тогда как специальный свет для растений может быть крайне эффективным на малых мощностях, при правильном подборе диодов, с преобладанием красного спектра.
Люмены для людей, фотоны для растений
Чаще свет измеряют в люксах и люменах, и такой анализ освещенности хорошо подходит для офисных помещений, и для общих измерений света, ориентированного на человеческий глаз, измерительные приборы в люменах или люксах ориентированы на 550 нм, и могут недостаточно точно фиксировать показатели PAR-фитосветильников.
Итак, как измерить полезность света для растений?
Интересно, что идея о том, что растения и люди используют разные длины волн света, не является новой. На самом деле было разработано немало показателей для специфического измерения PAR (фотосинтетически активного излучения). Однако путаница в отношении оценки и сопоставления ламп для растений имеет аналогичную обширную историю. Чтобы убедиться, что вас не обманывают бессмысленные спецификации, первое, что вы хотите убедиться, что вы понимаете, что PAR не является метрикой. Скорее это просто название, данное диапазону света, который управляет фотосинтезом (400-700 нм). Надежная мера измерения фитосвета это измерения потока фотонов. Двумя основными метриками, основанными на потоке фотонов, являются PPF и PPFD.
Photosynthetic Photon Flux (PPF) (фотосинтетический поток фотонов) – это мера измерения всего PAR, то есть всего потока фотонов излучаемая лампой в секунду.
Поскольку число фотонов, которые подсчитываются, обычно порядка квадриллионов и квинтиллионов, число фотонов обычно выражается в микромолях (мкмоль), причем каждый мкмоль представляет собой примерно 6,02 × 1017 (602 квадриллионов) фотонов. Поэтому, поскольку PPF является мерой PAR, производимой в секунду, метрика обычно сообщается в мкмоль/с.
PPF достаточно стандартизированная величина. Она дает точное измерение источника света, но не всегда может дать точную картину какое количество света попадает на листья растения непосредственно, эти факторы могут уже зависеть от линз, отражателей, светоотражающей поверхности гроубокса – растения могут получать разное количество фактического света в разных условиях, даже если PPF у двух ламп одинаковый. Дело не всегда в мощности, а в том, как вы ей пользуетесь.
Photosynthetic Photon Flux Density (PPFD)
PPFD – более точная величина — (плотность фотосинтетического фотона), является мерой PPF, которая достигает определенной площади (м2) данной поверхности. Он выражается в мкмоль/м2/с. Поскольку PPFD рассматривает только свет, который достигает растений, он обычно считается лучшим показателем, чем PPF, и в настоящее время является одним из лучших способов измерения и сравнения интенсивности света.
К сожалению, PPFD еще далек от совершенства. Например, метрика дает равный вес любым фотонам, которые попадают в диапазон 400-700 нм, хотя красный свет более важен для управления фотосинтезом. Метрика также игнорирует как УФ, так и инфракрасный свет, хотя большое количество исследований показало, что УФ-свет стимулирует выработку вторичных метаболитов — таких как пигменты и флавоноиды, а инфракрасный свет играет важную роль в управлении циркадианными ритмами.
Кроме того, PPFD также легко манипулировать и преувеличивать. Одним из способов преувеличения метрики является уменьшение расстояния между источником света и точкой измерения. Поскольку интенсивность света обратно пропорциональна квадрату пройденного расстояния (закон обратного квадрата), PPFD, измеренный на поверхности ближе к источнику света, будет больше, чем измеренный на более удаленной поверхности. Воспользовавшись этим, некоторые производители сообщают о значениях PPFD максимально близкому к источнику света, хотя на практике такое расстояние выдержать невозможно, из-за высокого уровня тепла от ламп или по другим причинам. Кроме того, поскольку площадь под системой освещения не обязательно освещена равномерно (другими словами, некоторые участки гроубокса получают больше света, чем другие), PPFD также может быть преувеличен, принимая измерения из точек, которые получают больше света и не учитывают области, где света меньше.
По этим причинам, хотя PPFD в настоящее время является лучшей метрикой, ее следует интерпретировать с осторожностью. Производители должны сообщать о расстоянии, на котором измеряются значения PPFD, и также должно описывать распределение светового потока либо путем представления среднего PPFD из нескольких точек выборки, либо путем сообщения соотношения минимального и максимального PPFD, измеренного в пределах определенной области. Если производители не предоставят эту информацию, мы рекомендуем вам связаться с ними, чтобы узнать, доступна ли она. Без этой информации вы не сможете точно оценить продукт производителя.