Par, Ppf, Lux e Lumen: Guida allo spettro luminoso utile per le piante

PAR, PPF, Lux e Lumen. Sono termini che spesso si sentono menzionare quando si parla di illuminazione indoor. Ma cosa significano esattamente e come possono influenzare la crescita delle tue piante?

C'è ancora tanta confusione tra i growers, sulla comprensione di queste unità di misura, quando si acquistano lampade per coltivare piante indoor, che sono invece essenziali per determinare l’effettiva efficacia luminosa necessaria alla crescita e fioritura.

Ma come orientarsi nella scelta e nella comprensione dei parametri tecnici proposti dalle case produttrici di questi sistemi luminosi?

Una guida sullo spettro luminoso per piante che si definisca accademica, non può non avere il parere e la spiegazione del Dott. Alessandro Peretti

Probabilmente tra le persone più competenti in materia che abbiamo in italia e non solo.

Segue relazione nel prossimo paragrafo

• Spettro luminoso per piante
• Importanza della luce per la crescita delle piante indoor
• Luce PAR (Photosynthetically Active Radiation)
• Lux e Lumen
• PPF (Photosynthetic Photon Flux)
• PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density)

Spettro luminoso assorbito dalle piante facciamo chiarezza

Nell'ambito dell’illuminazione per piante, è essenziale comprendere i concetti di PAR, PPF, Lumen e Lux.

Partiamo dai lumen, è un'unità di misura che indica la quantità totale di flusso luminoso emessa da una sorgente luminosa in tutte le direzioni.

Rappresentano la luminosità visibile percepita dall'occhio umano (non dai vegetali) e sono utilizzati per valutare l'efficienza energetica, ma non forniscono informazioni sulla qualità della luce, come il colore o lo spettro luminoso.

I lux sono un'unità di misura “dell'illuminamento” (Lumen su cm2), ciò indica la quantità di luce che arriva su una superficie specifica.

Misurano la densità di flusso luminoso per unità di area e dipendono sia dal flusso luminoso emesso dalla sorgente (misurato in lumen) che dalla distanza tra la sorgente e la superficie illuminata

Queste unità di misura servono espressamente per studi e progettazioni per l'illuminazione destinata all'uomo non alle piante.

Le piante assorbono la luce diversamente dall'occhio umano quindi mettete finalmente in soffitta queste 2 unità

Per valutare invece i processi fotobiologici nei vegetali, ci vengono in contro altre unità di misura quali PPF (Photosynthetic Photon Flux) e PPFD Photosynthetic Photon Flux Density).

 

PPF misura il flusso totale di fotoni emessi da una sorgente di luce che è utilizzabile per i processi di sviluppo delle piante. Questa unità di misura tiene conto di tutte le lunghezze d'onda della luce emessa dalla fonte e fornisce una valutazione della quantità totale di energia luminosa disponibile per la fotosintesi.

L' unità di misura sono i μmol/s (micromoli di energia / al secondo)

 

PPFD, misura la quantità di fotoni fotosinteticamente attiva che raggiungono una superficie specifica in un dato momento. Questa unità di misura tiene conto dell'area su cui cade la luce e indica l'intensità della luce che le piante effettivamente ricevono.

Unità di misura sono i μmol/s/m2 (micromoli di energia / al secondo su una superficie di un metro quadrato)

Cerchiamo di capire come poter scegliere la sorgente luminosa che fà al caso vostro.

spieghiamo un dato di cui avrete certamente letto durante le vostre ricerche e che viene sempre più messo in evidenza dai vari produttori di LED per coltivazione, ovvero L'EFFICIENZA espressa in μmol/J o μmo/W.

Questa misura indica la quantità di luce fotosinteticamente attiva che un LED emette per ogni watt di energia elettrica consumata.

Un LED più efficiente produrrà più luce utilizzando meno energia, risultando in una migliore resa per la crescita e la fotosintesi delle piante.

Ma anche qui occhio alle fregature! Questi valori possono essere "dopati"... un LED FULL SPECTRUM avrà un'efficienza molta elevata, ma questo non vuol dire che sia realmente così efficiente. Questi LED emettono molta luce nella zona del verde-gialli, questa luce viene misurata dal misuratore di flusso fotonico nello spettro PAR (400-750nm), ma in realtà non ha particolare effetto sulla crescita delle piante.

Questo spreco di energia nelle colarazioni giallo e verdi può arrivare fino al 20-25% portando le efficienze sbandierate a ridursi fino ad un quarto e i costi energetici innalzarsi di ¼.

Quindi in ultimo elemento occorre anche valutare, oltre l'efficienza anche il tipo di spettro emesso dalla lampada, poichè se troppo sbilanciati nella zona giallo verde produrra piu spreco e minor effetto sulle piante

Come influisce la luce per la crescita delle piante indoor?

Ti abbiamo parlato spesso della fotosintesi clorofilliana, uno dei processi vitali delle piante, in cui la luce gioca un ruolo fondamentale.

Luce solare, acqua e anidride carbonica vengono sintetizzate dalle piante per creare energia e rilasciare ossigeno. Questo processo avviene nei cloroplasti, dove è presente la clorofilla (il pigmento che da alle specie vegetali la classica colorazione verde).

Ma quali sono i tipi di luce necessari per una crescita sana e prospera delle piante?

Ed è qui che entra in gioco La P.A.R. acronimo di radiazione fotosintetica attiva cioè la porzione luminosa utile alla crescita delle piante.

Poichè la luce è fatta di particelle luminose chiamate fotoni l’intensità la quantità e la colorazione di essi determinano fortemente lo svluppo delle piante.

La luce, in senso stretto, è una radiazione elettromagnetica composta da una parte visibile dello spettro e una parte invisibile all’occhio umano

La luce rossa e blu dello spettro visibile, sono entrambe essenziali per il corretto sviluppo delle crescita delle piante perché servono a fissare l’anidride carbonica e a creare zuccheri utilizzati dalla pianta per produrre energia.:

Quando però facciamo riferimento allo spettro luminoso, si parla solitamente di lunghezza d’onda invece che di colore.

Lo spettro della radiazione solare, infatti, si estende su un’ampia gamma di lunghezze d’onda elettromagnetiche e può essere suddiviso in ultravioletto (UV), luce visibile e infrarosso (IR).

Raggi infrarossi e ultravioletti, invisibili all'occhio umano, sono fondamentali per la maturazione e la crescita dei fiori. Le luci Grow LED, ad esempio, hanno fortemente incrementato la quantità di questi spettri utili alle piante

Lo spettro visibile all’essere umano (la cui quantità è espressa in Lumen), rappresenta una minima parte - meno dell’1% dello spettro elettromagnetico - e si estende dalle lunghezze d’onda da circa 380 nm a circa 750 nm. comprendendo vari colori dello spettro cromatico:

• Viola: 380-435 nm;
• Blu: 435-500 nm;
• Verde: 500-555 nm;
• Giallo: 555-600 nm;
• Rosso: fino a 750 nm circa.

Le piante percepiscono la luce diversamente rispetto all’occhio umano e hanno bisogno di una frazione piccolissima di luce visibile per il loro processo di sviluppo.

Grazie a specifici fotorecettori (detti fitocromi) sensibili a diverse lunghezze d’onda, ricevono le informazioni dallo spettro luminoso che assorbono. E quasi istantaneamente reagiscono, stimolando e attivando processi necessari al loro sviluppo.

Conoscere la relazione tra le diverse lunghezze d'onda e le risposte metaboliche delle piante consente al grower di influenzare le caratteristiche delle piante che coltiva, come la forma, i valori nutrizionali, il gusto e il tempo di fioritura.

Quali sono le unità di misura della luce e perché sono importanti nella illuminazione di piante indoor?

Come coltivatore, hai molte cose a cui pensare. I cicli di vita delle piante, la posizione delle luci di crescita, lo spettro luminoso, lo spazio di coltura:

sono tutti fattori incredibilmente importanti da considerare quando si costruisce una serra per illuminazione di piante indoor.

A questo proposito ti sarai reso conto che misteriosi acronimi - PAR, PPF, PPFD - accanto a termini come Watt, Lumen, Lux determinano l’efficenza e la potenza delle lampade

Tutte queste metriche e unità di misura della luce sono fondamentali nella coltivazione indoor, perché consentono di valutare la quantità, la qualità e la potenza della luce ottimale da fornire alle piante..

Vediamo quindi nel dettaglio cosa significano esattamente questi termini e quali sono quelli che dovresti maggiormente tenere in considerazione.

Luce P.A.R. (Radiazione fotosintetica attiva )

Spieghiamo subito “cos’è la PAR?”. Si tratta di un acronimo che sta per “Radiazione Fotosinteticamente Attiva”.

Poiché, come abbiamo visto, le piante utilizzano solo delle specifiche colorazioni o lunghezze d’onda della luce visibile, possiamo definire più semplicemente la PAR come quella parte di radiazione luminosa davvero utile alla crescita delle piante, compresa nella gamma di 400-70 0nm.

La PAR non è un’unità di misura della luce, è piuttosto un termine che può aiutare il coltivatore a determinare il tipo e il volume di luce necessari per ottimizzare il rendimento e la salute delle piante.

Quando ti cimenti nella scelta della Lampade per piante, assicurati sempre di capire

1. quanto PAR producono le lampade;
2. quanta energia consumano per produrre PAR;
3. quanta PAR è realmente disponibile per le piante.

Questi tre parametri ti aiuteranno ad optare per la migliore lampada da coltivazione. E ricorda che per misurare la PAR, devi avere in dotazione un misuratore specifico o uno spettroradiometro con sensore calibrato per rilevare la quantità di luce fotosinteticamente utilizzabile.

Lux e Lumen

La comparsa e la diffusione di lampade e bulbi a LED ha fatto sì che termini come lumen, e lux diventassero frequenti nel linguaggio comune, generando però non poca confusione sul loro significato.

In sostanza, Lumen e Lux sono unità di misura della luce, utilizzate rispettivamente per descrivere la qualità e la quantità. Cerchiamo di comprenderli meglio.

Per controllare l'efficienza delle tue lampade e il loro degradamento nel tempo, puoi usare uno strumento come il Luxmetro MW700 Milwaukee

• Lumen (lm): misura la potenza luminosa emessa da una sorgente luminosa. Descrive cioè la quantità totale di luce visibile emessa da una sorgente luminosa. È un’unità di misura lineare, che non tiene conto né del percorso che affronta la luce né la sua distanza da ciò che deve illuminare;
• Lux (lx): misura l’illuminamento, ovvero la quantità di luce visibile che arriva su una superficie ed è misurato in lumen per metro quadrato (lm/m²). Esprime esattamente quanta luce c’è in un’area e come si distribuisce a una certa distanza dalla sorgente luminosa.

PPF (Photosynthetic Photon Flux)

PPF è acronimo di Photosynthetic Photon Flux, che si può tradurre letteralmente con “flusso di fotoni fotosintetici”.

Si tratta di un parametro importante per valutare una lampada per la coltivazione delle piante, poiché definisce la misura della PAR.

Questo valore, infatti, determina la quantità di fotoni fotosintetici rilasciati (cioè quanto PAR) al secondo da una sorgente luminosa e viene misurato in micromoli al secondo (μmol/s).

Quantità elevata di luce emessa da una lampada corrisponde a un elevato valore di PPF. Tuttavia, per quanto questo numero sia una metrica importante per confrontare le diverse sorgenti luminose, da solo non basta a valutare la reale efficacia.

Il motivo è semplice: il PPF ti dice quanta luce una lampada riesce a generare nello spazio PAR compreso tra 400 e 700 nm, ma non quanti di questi fotoni fotosinteticamente attivi vengono poi realmente assorbiti e usati per la fotosintesi.

PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density)

La densità di flusso di fotoni fotosintetici (PPFD) misura quanti fotoni della regione PAR impattano su un’area specifica in un secondo.

Si misura in micromoli per metro quadro al secondo (μmol/m²/s). Se vuoi sapere insomma quanto effettivamente la luce emessa e quanti dei fotoni PAR sono utilizzati dalla pianta, devi misurare il PPFD.

Puoi misurarlo utilizzando uno spettrometro e per essere davvero sicuro che le tue lampade di coltivazione funzionino al meglio, è importante rilevare continuamente il parametro a diverse altezze e aree della chioma di una pianta.

Il problema di usare il PPFD come valore di riferimento è che la sua lettura può essere influenzata da vari fattori, come appunto la distanza delle piante dalla fonte luminosa e la densità della luce.

Anche la riflessioni del terreno e delle pareti di un’area e la temperatura ambientale giocano un ruolo enorme nell’influenzare i valori misurati.