Что такое PPFD, PPF, RAR, IPF и зачем это нужно фермеру

Когда речь заходит о свете в теплицах и при выращивании растений, обычно вспоминают люмены или ватты. Но для растений эти параметры почти ничего не значат. Растения «видят» свет по-своему: им важно не общее количество энергии, а сколько фотонов они получают в нужном спектре - в диапазоне фотосинтетически активной радиации (PAR, 400–700 нм).

Чтобы описывать этот свет, в агрономии используют специальные термины: PPF, PPFD, RAR, IPF и другие.

• PPF показывает, сколько фотонов излучает лампа.

• PPFD - сколько этих фотонов реально падает на листья растений.

• RAR (или R:FR) описывает соотношение красного и дальнекрасного света, влияющее на рост и цветение.

• IPF позволяет оценить, сколько света растение получает не в моменте, а за целый день.

Разобраться в этих параметрах важно каждому, кто работает с искусственным или комбинированным освещением: от владельца небольшой теплицы до крупного агропредприятия. Правильное понимание света напрямую влияет на урожайность, качество продукции и даже на экономику хозяйства.

Основные термины и определения

PAR (Photosynthetically Active Radiation)

Фотосинтетически активная радиация - это диапазон света от 400 до 700 нанометров, который растения используют для фотосинтеза.

• В отличие от люменов и ватт, PAR не измеряет энергию для человека, а показывает именно ту часть спектра, что нужна растениям.

• Можно измерять в Вт/м² (энергия) или в мкмоль фотонов/м²/с (количество фотонов).
  

PPF (Photosynthetic Photon Flux)

Фотосинтетический поток фотонов показывает, сколько фотонов в диапазоне PAR излучает источник света за одну секунду.

• Измеряется в мкмоль/с.

• Это характеристика самого светильника, без учёта того, как свет распределяется по площади.

• Если грубо: PPF = «сколько еды приготовила кухня».
  

PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density)

Плотность фотосинтетического потока фотонов - это количество фотонов, которое реально достигает поверхности растений на площади 1 м² за секунду.

• Измеряется в мкмоль/м²/с.

• Это ключевой параметр для агронома, потому что именно PPFD определяет, получает ли растение достаточно света для фотосинтеза.

• Пример: если лампа даёт 1200 мкмоль/с (PPF), но освещает площадь 2 м², то PPFD ≈ 600 мкмоль/м²/с.

• Метафора: PPFD = «сколько еды положили на тарелку».

RAR (Red:Amber Ratio / Red:Far-Red Ratio)

В практике растениеводства чаще используется именно R:FR - соотношение красного (660 нм) и дальнекрасного (730 нм) света.

• Влияет не на фотосинтез напрямую, а на морфогенез:

  • Высокое R:FR → компактные растения, меньше вытягивания.

  • Низкое R:FR → растения тянутся вверх, ускоряется цветение.

• Измеряется как отношение интенсивностей (например, 1.2 или 0.6).

• Это параметр «качества света», а не количества.
  

IPF (Integrated Photon Flux)

Интегральный поток фотонов - показатель, который учитывает не только моментальный свет (как PPFD), но и его накопление за время.

• По сути, это аналог DLI (Daily Light Integral).

• Измеряется в моль/м²/сутки.

• Применяется для понимания, сколько света за день реально получила культура.

• Метафора: IPF = «всего съедено за день».
  

В чем разница между ними

PPF vs PPFD

• PPF говорит о том, сколько фотонов всего излучает лампа.

• PPFD показывает, сколько из этих фотонов реально достигает растений.
  👉 Пример: лампа мощная (высокий PPF), но висит высоко или светит неравномерно - PPFD на листьях будет ниже.

PPFD vs IPF

• PPFD - это моментальный показатель: «сколько света падает прямо сейчас».

• IPF/DLI - это сумма света за определённое время (например, за день).
  👉 Пример: если PPFD = 500 мкмоль/м²/с и лампы работают 12 часов, то суточный DLI ≈ 21,6 моль/м²/сутки.

PPFD vs PAR

• PAR - это сам диапазон (400–700 нм), который растения используют.

• PPFD - это измерение, сколько фотонов из этого диапазона реально достигает листа.
  👉 Можно сказать: PAR - это «меню ресторана», а PPFD - это «конкретная порция на тарелке».

RAR (R:FR) и остальные параметры

• RAR (R:FR) не про количество света, а про его качество.

• Оно регулирует развитие растений (короткие или вытянутые, вегетация или цветение).
  👉 Можно сказать: если PPF и PPFD - это «калории еды», то RAR - это «соотношение белков и углеводов».

Краткая метафора для запоминания

• PPF = сколько еды приготовила кухня.

• PPFD = сколько еды оказалось у тебя на тарелке.

• RAR (R:FR) = насколько сбалансировано питание.

• IPF/DLI = сколько еды ты получил за весь день.
  

Практическое применение для фермера

1. Как выбрать лампу - смотрим на PPF

• При покупке светильников обращайте внимание на PPF (мкмоль/с).

• Чем выше PPF - тем больше фотонов лампа излучает.

• Но важно учитывать: высокий PPF не всегда гарантирует хороший результат, если лампа неравномерно распределяет свет.

👉 Советы:

• Для маленькой теплицы лучше несколько ламп с умеренным PPF, чем одна «пушка», создающая тени.

• Сравнивайте эффективность: PPF / потребляемая мощность (мкмоль/Дж).

2. Как измерять PPFD в теплице

• Используется квантовый сенсор (PAR-метр).

• Измеряют на уровне верхних листьев, в нескольких точках.

• Сравнивают с нормами для культуры.

👉 Нормы (ориентировочно):

• Салаты, зелень: 200–300 мкмоль/м²/с.

• Огурец: 300–600 мкмоль/м²/с.

• Томаты: 400–700 мкмоль/м²/с.

• Клубника: 200–400 мкмоль/м²/с.

3. Зачем учитывать RAR (R:FR)

• Соотношение красного и дальнекрасного света влияет на морфологию:

  • Высокое R:FR (много красного) - компактные кусты, лучше для салатов.

  • Низкое R:FR (больше дальнекрасного) - растения тянутся вверх, стимулируется цветение (например, томат, клубника).

• Это инструмент «регулировки формы растений» без химии.

4. IPF/DLI - планирование суточной дозы света

• Даже если PPFD нормальный, важно смотреть, сколько часов работает освещение.

• DLI (IPF) рассчитывается так:
  DLI = (PPFD × часы работы × 3600) ÷ 1 000 000

• Это показывает, сколько света за день реально получили растения.

👉 Нормы DLI (ориентировочно):

• Салаты: 12–17 моль/м²/сутки.

• Огурец: 20–25 моль/м²/сутки.

• Томат: 22–30 моль/м²/сутки.

• Ягоды (клубника): 17–20 моль/м²/сутки.

5. Экономический аспект

• Недостаток света = потеря урожайности.

• Избыток света = лишние затраты на электроэнергию.

• Поэтому важно балансировать: подбирать лампы по PPF, проверять PPFD на листьях, считать DLI по культуре.
  

Примеры расчётов

1. Перевод PPF в PPFD

Допустим, у нас есть лампа с PPF = 1200 мкмоль/с. Она равномерно освещает площадь 2 м².

Формула:
PPFD = PPF ÷ площадь

Расчёт:
PPFD = 1200 ÷ 2 = 600 мкмоль/м²/с

👉 Это уже достаточный уровень для томатов и огурцов.

2. Расчёт DLI (IPF) по PPFD

Если PPFD = 500 мкмоль/м²/с, и свет включён на 12 часов:

Формула:
DLI = (PPFD × время (ч) × 3600) ÷ 1 000 000

Расчёт:
DLI = (500 × 12 × 3600) ÷ 1 000 000
DLI = 21,6 моль/м²/сутки

👉 Подходит для салата, но томатам и огурцам нужно больше.

3. Влияние R:FR (RAR)

• Вариант А: лампа с соотношением красного к дальнекрасному = 2,0
  → растения компактные, листовой аппарат плотный.

• Вариант Б: R:FR = 0,7
  → растения вытягиваются, закладываются бутоны, начинается цветение раньше.

👉 То есть при одной и той же интенсивности света (PPFD) можно управлять развитием растений за счёт изменения спектра.

4. Экономический расчёт освещения

Если лампа с PPF = 1800 мкмоль/с потребляет 600 Вт, то её эффективность:

Формула:
Эффективность = PPF ÷ мощность

Расчёт:
Эффективность = 1800 ÷ 600 = 3,0 мкмоль/Дж

👉 Хорошим считается уровень 2,7–3,5 мкмоль/Дж. Если меньше 2,0 — лампа устаревшая или неэффективная.

Особенности и ограничения

1. PPF не учитывает потери

• Производитель указывает PPF лампы (мкмоль/с), но это «идеальное» значение.

• В реальной теплице часть света отражается, поглощается конструкциями, теряется на расстоянии.
  👉 Поэтому ориентироваться только на PPF нельзя - важно проверять PPFD на листьях.

2. PPFD зависит от высоты и равномерности

• Если лампу поднять выше → PPFD падает, но свет распределяется равномернее.

• Если опустить ниже → PPFD растёт, но появляются «пятна» и риск ожога листьев.
  👉 Важно искать баланс и замерять PPFD в нескольких точках.

3. PPFD ≠ PAR

• Иногда путают: PAR - это просто диапазон спектра (400–700 нм), а PPFD - конкретное измерение потока.
  👉 PAR - «что растения могут использовать», PPFD - «сколько реально получают».

4. RAR (R:FR) работает не всегда одинаково

• Для салатов и зелени R:FR сильно влияет на форму куста.

• Для томатов и огурцов важнее сочетание PPFD и DLI, а R:FR играет вспомогательную роль.
  👉 То есть регулировать R:FR имеет смысл для культур с чувствительной морфологией.

5. IPF/DLI чувствителен к световому режиму

• Можно получить одинаковый DLI при разных сценариях:

  • Высокий PPFD + короткий день.

  • Низкий PPFD + длинный день.

• Но растения реагируют по-разному: при длинном дне они растут иначе, чем при коротком, даже при одинаковом DLI.
  👉 Важно учитывать не только интеграл света, но и фотопериодизм культуры.

6. Экономический фактор

• Слишком высокий PPFD = перерасход электричества без прироста урожая.

• Слишком низкий DLI = снижение урожайности, вытягивание растений.
  👉 Поэтому всегда стоит искать оптимум, а не максимум.

В сухом остатке

Свет - это один из главных факторов, который напрямую определяет урожайность и здоровье растений. Но измерять его «по-человечески» (в люменах или ваттах) бесполезно: растения работают только с фотонами в определённом диапазоне. Именно поэтому в агрономии используют специальные параметры.

• PPF показывает, сколько фотонов выдаёт лампа.

• PPFD говорит, сколько этих фотонов реально попадает на листья.

• RAR (R:FR) описывает баланс спектра, влияя на форму и развитие растений.

• IPF/DLI помогает оценить суточную дозу света и сравнить её с нормами для культур.

Все эти параметры работают в комплексе. Если думать только о PPF - можно потерять урожай из-за неравномерного распределения света. Если следить только за PPFD - упустите роль спектра или длительности дня.

👉 Простая схема для запоминания:

• PPF = сколько еды приготовила кухня.

• PPFD = сколько оказалось у тебя на тарелке.

• RAR (R:FR) = насколько сбалансировано питание.

• IPF/DLI = сколько всего ты съел за день.

Понимая и правильно применяя эти параметры, фермер может:

• подобрать оптимальные лампы,

• настроить режим досветки,

• управлять формой и цветением растений,

• сократить затраты на электроэнергию,

• увеличить урожайность и стабильность производства.