📋 Зміст
PPF (Photosynthetic Photon Flux / фотосинтетичний потік фотонів) — загальна кількість фотосинтетично активного світла, яке випромінює світильник за секунду в усіх напрямках. Вимірюється в μmol/s.
PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density / щільність потоку фотонів у процесі фотосинтезу) — щільність потоку фотонів, тобто кількість цього світла на конкретній поверхні, як правило, на рівні листя рослини. Вимірюється в μmol/m²/s.
Коротше:
PPF — скільки світла виробляє лампа.
PPFD — скільки світла реально отримує рослина.
Чому PPF і PPFD це різні речі
PPF — паспортна характеристика світильника. Вона фіксована й не залежить від того, де і як лампу встановили. Правильний спосіб отримати PPF джерела світла — помістити лампу в інтегруючу сферу. Неправильний — розрахувати за документацією на світлодіоди: такий результат хибний і завжди завищений.
PPFD залежить від геометрії: висоти підвісу, кута променя, вторинної оптики та відстані до рослини, а також від відбивних властивостей стін гроубокса. Той самий світильник із фіксованим PPF даватиме PPFD 800 μmol/m²/s за підвісу на 30 см і лише 300 μmol/m²/s на висоті 80 см. Метод вимірювання — фізичний замір на потрібній відстані за допомогою квантового сенсора (PAR-метра) або каліброваного спектрометра.
| Параметр | PPF | PPFD |
|---|---|---|
| Що вимірює | Повний потік лампи | Щільність світла на поверхні |
| Одиниця вимірювання | μmol/s | μmol/m²/s |
| Залежить від висоти підвісу? | Ні | Так |
| Де вимірюється | У лабораторії (в інтегруючій сфері) | На рівні листя (canopy) |
| Для чого потрібен | Порівняння ефективності світильників | Підбір висоти підвісу та плану освітлення |
Обираючи світлодіодну фітолампу для рослин ↗, рекомендуємо ознайомитися з картою освітленості PPFD (PPFD map) — саме вона показує, як світло розподілене по площі, а не лише в найяскравішій точці під центром лампи. Метрика доволі корисна, але якщо світлодіодна лампа фактично за розміром бокса, то проблем гарантовано немає.
Як PPFD і DLI змінюються по широті, сезону та хмарності - докладно, з наочним симулятором, в окремому матеріалі: скільки світла дає сонце↗
Як дізнатися PPFD, якщо під рукою є лише люксметр? Напряму отримати PPFD з його показань не можна: результат залежить від спектра конкретної лампи. І це дуже важливо! Як виконується такий перерахунок і чому єдиного коефіцієнта не існує, розібрано в окремому матеріалі — калькулятор переведення люксів у PPFD з урахуванням спектра ↗.
Крива Макрі: чому не всі фотони однаково корисні
У 1972 році Кіт Макрі виміряв, наскільки ефективно світло різних довжин хвиль запускає фотосинтез, і побудував криву відносної квантової ефективності. У неї два максимуми — синій близько 440 нм і червоний близько 660 нм — та помітний провал у зеленій області.
Звідси випливає важливе уточнення до самого поняття PAR. Діапазон PAR вважає усі фотони від 400 до 700 нм однаково корисними, але крива Макрі показує, що це спрощення: зелений фотон вносить у фотосинтез приблизно на чверть менше, ніж червоний. Практичний висновок неочевидний, але важливий — дві лампи з однаковим PPFD можуть давати різний результат, якщо в них різний спектр.
При цьому криву Макрі не варто сприймати як догму. Її отримано на окремих листках у лабораторних умовах, а в щільній кроні зелене світло працює краще, ніж вона передбачає: воно глибше проникає крізь верхні шари листя й доходить до нижніх, тоді як червоне та синє поглинаються майже одразу. Тож крива — корисний орієнтир для оцінки спектра, а не точна формула врожаю. До того ж зараз дуже багато суперечок навколо ePAR і PAR: враховувати 380 нм і 730 нм у PAR чи ні. Питання складне.
Порівняти спектр конкретної збірки з кривою McCree можна в нашому симуляторі спектра фітолампи ↗.
Скільки PPFD потрібно рослині (у середньому для світлолюбних)
| Стадія росту | PPFD (μmol/m²/s) |
|---|---|
| Розсада та клони | 100–300 |
| Вегетація | 400–600 |
| Цвітіння та плодоношення | 600–900 |
| Пікові вимоги (томати, медичні помідори) | 800–1200+ (з додаванням CO₂) |
Скільки PPFD дає сонце
Щоб цифри з таблиці вище перестали бути абстракцією, корисно порівняти їх із природним світлом.
| Умови | PPFD (μmol/m²/s) |
|---|---|
| Ясний літній полудень | близько 2000 |
| Ясний зимовий день, середні широти | 300–600 |
| Похмура погода | 200–400 |
| У приміщенні біля вікна | зазвичай менше 100 |
Наше вимірювання спектра сонячного світла: який вигляд має реальний сонячний спектр ясного дня і чим він відрізняється від спектра світлодіодної фітолампи.
З таблиці та замірів видно, що 600–900 μmol/m²/s у гроубоксі — це не «мало», а приблизно третина чи половина літнього сонячного піку. Різниця в тому, що сонце тримає свої 2000 лише дві-три години на добу і тільки за ясної погоди, а світильник видає свою величину рівно й по 14–16 годин поспіль. Тому сумарна кількість світла за добу в гроубоксі цілком співмірна з відкритим ґрунтом, а іноді й перевищує його.
Як PPFD вимірюють на практиці
PPFD вимірюють квантовим сенсором або спектрометром на рівні крони, чи на підлозі гроубокса, чи на площині стенда.
Для створення карти освітленості (PPFD map) замір роблять по сітці: площу розмічають на рівні комірки та знімають значення в кожній, а потім рахують середнє й коефіцієнт рівномірності — відношення мінімального значення до середнього. Як влаштована така процедура на каліброваному за еталоном NIST обладнанні, розказано в матеріалі про те, як ми вимірюємо спектр та освітленість фітоламп ↗. Згодом вийде докладніший матеріал про створення наших 3D-карт освітленості.
Головне
PPF показує, скільки світла виробляє фітолампа або світлодіод. PPFD показує, скільки світла фактично отримує рослина. Для результату — активного росту й рясного цвітіння — важливіший саме PPFD, бо ця величина залежить від умов встановлення, а не лише від паспортних характеристик самого світильника.
І ще одне: однаковий PPFD у двох ламп не гарантує однакового ефекту, бо внесок фотонів різних довжин хвиль у фотосинтез неоднаковий. Дивіться на спектр разом із картою освітленості, а не на одну цифру.
Якщо у вас є показання люксметра і потрібно перевести їх у PPFD — скористайтеся нашим онлайн-калькулятором переведення люксів у PPFD ↗: він враховує спектр конкретного типу лампи.
