Ljus- och/eller energimätning för fotosyntes

Publicerad: 2011-01-31

Det råder viss förvirring kring de begrepp och mätenheter som används vid ljus och energimätning, och deras respektive användningsområden. Denna artikel avser att reda ut begreppen, främst i relation till vårt särskilda intresseområde: fotosyntes.

De aktuella enheterna och begreppen som förekommer är bland annat:

  • PAR
  • PPFD
  • Lux
  • W/m²
  • Joule/cm² * s
  • µE/m² * s (mikro-einstein)

Lux

Kan inte användas för att värdera tillväxt hos växter. Luxvärdet följer mänskliga ögats känslighet för olika våglängder i spektrat. Tyvärr har växterna motsatt känslighet/mottaglighet. Luxmätaren är känsligast för gult/grönt ljus (550 nm) medan växterna absorberar gult/grönt ljus minst (därför upplever vi dem som gröna).

PAR - Photosynthetic Active Radiation

Ljus enligt PAR innebär ljus inom våglängdsområdet 400-700nm. Inom detta spektrum kan klorofyllet och dess antenner i växterna absorbera ljus. PAR kan mätas i fotonflöde (PPFD) eller energiflöde.

Bilden ovan visar karakteristik på en luxmätare och en PAR-mätare. Anledningen till att PAR-mätarens känslighet avtar mot kortare våglängder (blått) är att båda mätarna egentligen mäter ljusets ''energiflöde''. En foton med kort våglängd (blått) innehåller mer energi än en foton med lång våglängd (rött). Om mätarens känslighet då ökar med ökande våglängd hos ljuset sker en kompensation så att det verkliga fotonflödet registreras.

PPFD - Photosynthetic Photon Flux Density

Fotonflöde.

Ljus kan mätas som energiflöde eller fotonflöde. Om vi mäter i W/m² eller Joule/cm²*s är det energiflödet som registreras. Ur fotosyntessynpunkt är växten måttligt intresserad av energiflödet. Den energi som träffar växten med varje foton omvandlas till värme och påverkar inte direkt fotosyntesen. Däremot intresserar sig växten för fotonen i sig. Varje foton utför en exakt mängd jobb som vi känner. Alltså är det mest rätt att använda sig av ''PPFD'' i växtodling. Givarna för detta är dock något dyrare än watt-mätarna.

Watt och Joule

Man kan mäta ljus som energiflöde. W/m² kan omvandlas till Joule/m² * s:

1 Ws = 1 Joule

Det går 3600 sekunder på en timme. Alltså:

1 Wh = 3600 Joule

Eftersom vi talar om ljus som energiflöde måste vi ange tidsaspekten vid omvandlingen:

1 W/m² = 3600 J/m² * s

Energiflödet kan mätas i PAR eller enligt annan spektralkänslighet. Känsligheten avgörs av givarens karakteristik. Detta innebär att två givare som mäter i W/m² kan ge olika värden trots att de mäter på samma plats ("DGT-Watt"). Orsaken att man inte alltid använder standardiserade givare beror på att kostnaden för sådana är högre än ostandardiserade.

MikroEinstein (µE)

Det mest riktiga för ljusmätning i odling är fotonflöde (PPFD). Här registreras varje foton (kvanta) som träffar en viss yta av växten. Endast antalet fotoner har betydelse, inte energiinnehållet. Man använder vanligen denna enhet:

µmol/m² * s

Enheten kan utläsas ''mikromol fotoner per kvadratmeter och sekund''. 1 µmol innehåller 6,02 * 10^29 fotoner!

1 µE/m² * s = 1 µmol/m² * s

För att mäta PPFD fordras en speciell givare, en s.k. ''kvantgivare''. Dessa är något dyrare än andra ljusgivare.

Skaleringen av ingången för givarna måste vara anpassningsbar efter typen av givare.

Omvandling mellan Lux och Watt

En ständigt återkommande fråga är: hur omvandlar jag mellan Lux, Watt, Joule, µE och BigMac? Orsaken är att olika tillverkare använder olika mätenheter och det orsakar problem när odlare med olika utrustning behöver jämföra sina mätning.

Det enkla svaret är: det går inte!

Anledningen är, som artikeln ovan gör klart, att enheterna är ej jämförbara. Det vore ungefär som att omvandla mellan längd och volym!

Man kan tänka sig att en viss artificiell belysning ger en mycket hög effekt mätt i W, men samtidigt ger noll i Lux då allt ljus som genereras råkar ligga utanför det spektra som Lux mäter.

1 kommentar:

Anon48

Anonym skrev :

Undrar bara om inte en mikromol borde ha potensen 10 upphöjt till 17. Upphöjt till 29 borde vara en megamol.



Kommentera: