PPFD, PAR, lumen e foot-candle per coltivare cannabis

Molti dei termini associati alle lampade di coltivazione indoor possono creare molta confusione. Ed anche quando pensate di averli compresi tutti, ne apparirà uno nuovo sulla confezione e vi chiederete: “Che cosa significa?”.

Stiamo parlando di LUX, PAR, PPF, PPFD e lumen, solo per citarne alcuni. È indispensabile conoscerli tutti? Qual è il più importante? Qual è il loro significato per i coltivatori di cannabis? Questo articolo mira a rispondere a tutte queste domande per aiutarvi a “vedere la luce” e a selezionare con maggiore disinvoltura le migliori lampade di coltivazione.

Innanzitutto, dovremo imparare un po’ della scienza alla base della luce, incluso il motivo per cui le piante ne hanno bisogno.

Cos’è la fotosintesi?

La fotosintesi è il processo mediante il quale le piante utilizzano la luce solare, l’acqua e l’anidride carbonica per creare energia, rilasciando ossigeno come sottoprodotto. Il prefisso “foto-“ si riferisce alla luce, mentre il suffisso “-sintesi” si riferisce al fatto che attraverso questo processo vengono creati e sintetizzati nuovi composti.

La fotosintesi si svolge nelle membrane tilacoidali dei cloroplasti, dov’è presente una grande quantità di clorofilla (il pigmento che conferisce alle piante la loro colorazione verde).

Nota interessante: Il motivo per cui vediamo le piante verdi è perché la clorofilla assorbe la luce rossa e blu dallo spettro visibile, riflettendo la luce verde. La differenziazione tra luce rossa e blu durante la crescita è in realtà essenziale per il corretto sviluppo delle piante.

Una volta che la clorofilla ha assorbito energia dalla luce, questa energia viene applicata per fissare l’anidride carbonica (CO₂) e, infine, creare zuccheri che la pianta utilizzerà per produrre energia. Quest’ultimo processo è noto come ciclo di Calvin.

Luce visibile vs luce invisibile

La luce gioca un ruolo cruciale in molti altri processi vegetali, come la fotomorfogenesi (determinata dallo spettro luminoso: spettro di luce blu e rossa-lontana) ed il fotoperiodo (determinato dal numero di ore di luce). Come accennato in precedenza, la luce rossa, ad esempio, è più importante per le piante che stanno producendo fiori, poiché lo spettro della luce naturale è più rosso alla fine dell’estate e ad inizio autunno. Ne parleremo più dettagliatamente nei seguenti paragrafi.

Per elencarvi le diverse risposte, dobbiamo prima capire la vera natura della luce. La luce è una radiazione elettromagnetica costituita da onde elettromagnetiche e può essere descritta in base a tre proprietà fisiche:

• Intensità (ampiezza)
• Frequenza (lunghezza d'onda)
• Direzione della vibrazione (polarizzazione)

Quando si descrive lo spettro luminoso, è più facile parlare di lunghezza d’onda piuttosto che di colore. Questo perché la luce visibile (lunghezze d’onda comprese tra 400 e 700 nanometri) incorpora meno dell’1% dell’intero spettro elettromagnetico. La luce visibile è diversa dalla portata luminosa utilizzata per la fotosintesi. Questo fatto è cruciale per capire perché usiamo così tanti termini diversi per descrivere la luce in relazione alle piante.

Perché le unità di misura della luce sono essenziali nella coltivazione delle piante

Minore sarà la lunghezza d’onda della luce e maggiore sarà il contenuto di energia. L’energia è infatti essenziale per la fotosintesi, ma la luce ha anche un’altra funzione: serve da “fonte di informazioni” per le piante.

Spettri luminosi differenti inducono un certo tipo di risposta ambientale nelle piante, fornendo loro informazioni su come dovrebbero vivere, prosperare e riprodursi. Pertanto, la composizione della luce è essenziale per la pianta quanto l’energia luminosa. Le piante utilizzano specifici pigmenti, o fotorecettori, che sono sensibili a diverse lunghezze d’onda per “prendere” le informazioni fornite loro dallo spettro luminoso.

Uno spettro luminoso compreso tra 400 e 700nm stimola la crescita e lo sviluppo, mentre la luce UV (da 100 a 400nm) e quella infrarossa (da 700 a 800nm) svolgono un ruolo importante nella morfogenesi delle piante, che è essenzialmente il processo con cui le piante sviluppano la loro forma fisica e struttura esterna.

Come reagiscono le piante ai vari spettri luminosi?

Adesso che sappiamo come lo spettro luminoso e i fotorecettori delle piante guidano lo sviluppo vegetale, dobbiamo esaminare la risposta della pianta ai diversi spettri luminosi nella categoria di luce “visibile”.

I tre colori primari della luce sono rosso, blu e verde. Come accennato in precedenza, la clorofilla tende ad assorbire la luce rossa e blu e a riflettere il verde. È importante notare che, sebbene i diversi spettri possano diventare più o meno dominanti nel corso dell’anno, le piante in natura riceveranno sempre una luce generalmente bianca.

• Luce blu (da 400 a 500nm)

La luce blu è fondamentale all’inizio dello sviluppo di una pianta. Aumenta la produzione di clorofilla ed innesca una crescita sana e rapida delle radici. Ci sono semi che non riescono nemmeno a germinare senza luce blu. Le piante che ricevono una quantità adeguata di luce blu avranno rami e foglie forti e sani. La luce blu è maggiormente richiesta durante lo stadio di plantula e la fase vegetativa, poiché inibisce l’allungamento degli internodi, portando a piante più compatte.

• Luce verde (da 500 a 600nm)

La luce verde facilita la visione umana. Assume maggiore importanza al momento di aiutare i coltivatori a diagnosticare diversi problemi nutrizionali, malattie e parassiti. Le piante non assorbono molta luce verde, né la usano per la fotosintesi, quindi non influisce sulla crescita. Infatti, viene solitamente usata per vedere le piante durante la fase oscura, senza che questo interrompa il loro processo di fioritura.

• Luce rossa (da 600 a 800nm)

La luce rossa è necessaria durante la fase vegetativa e soprattutto durante la fioritura per produrre maggiori quantità di fiori di alta qualità. Tuttavia, una certa quantità di luce rossa è anche essenziale per la crescita delle radici nei primi stadi di vita di una pianta. La luce rossa è la migliore per promuovere la fotosintesi.

Capire i diversi modi per misurare la luce

Ora che sappiamo qualcosa in più sulla luce e su come viene usata dalle piante, possiamo esaminare i diversi modi di misurare la luce ai fini della coltivazione indoor.

• Foot-candle

Foot-candle (letteralmente “piede-candela”) è l’unità di misura usata negli Stati Uniti per definire l’intensità della luce. Non misura direttamente la luce alla fonte, ma l'intensità luminosa dell’area illuminata. Un “piede-candela” equivale ad un lumen per piede quadrato: lm/ft².

Il “piede-candela” può essere misurato con un esposimetro. Questi dispositivi usano un sensore per convertire l’energia luminosa in una carica elettrica leggibile dall’utente. La maggior parte degli esposimetri consente di leggere i risultati in lux o foot-candle. Basta posizionare il dispositivo sulle superfici che volete misurare e vi darà una lettura.

• Lux

Lux è l’unità di misura che definisce la quantità di luce ricevuta da una superficie. Lux è simile a foot-candle, ma misura la luce in metri quadrati anziché in piedi quadrati. Se avete bisogno di confrontarli, ricordatevi che 1 foot-candle sono 10,76 lux. Anche i lux possono essere misurati con un esposimetro.

Foot-candle e lux non sono delle misure strumentali idonee per capire come impostare un impianto di illuminazione in una grow room, ma possono darvi un’indicazione più precisa ed affidabile rispetto ai vostri occhi. Un esposimetro vi aiuta a sapere se la vostra grow room è adeguatamente illuminata o se dovete cambiare il modello di lampada di coltivazione da voi installato.

• Lumen

I lumen misurano quanta luce visibile viene emessa da una sorgente luminosa, indipendentemente dalla superficie. Lumen e lux possono essere facilmente confusi. Per darvi un’idea delle differenze, se una lampada di coltivazione produce 50.000 lumen in un grow box da 1 metro quadrato, la lettura sarà di 50.000 lux. Tuttavia, mettendo la stessa lampada di coltivazione in un grow box da 2 metri quadrati, la lettura sarà di 25.000 lux.

La candela è l’unità di base dell’intensità luminosa (una singola candela accesa emette circa 1 candela). Un lumen è uguale ad una candela per steradiante (un’area a forma di cono che parte dalla sorgente luminosa) e ci aiuta ad avere una misura accurata della luminosità.

I lumen non devono essere confusi con i watt, che si riferiscono semplicemente al consumo di energia di una lampada. La maggior parte degli esposimetri converte per voi i lux in lumen. Potete anche calcolarlo da soli usando la formula: lumen = lux × area.

• PAR

PAR sta per radiazione fotosinteticamente attiva e descrive le lunghezze d’onda della luce nell’intervallo visibile di 400–700nm. Viene definita come il tipo di luce richiesta dalla pianta per eseguire la fotosintesi.

Per misurare la PAR, avrete bisogno di un misuratore PAR o di uno spettroradiometro. I misuratori PAR forniscono dati preziosi sulla quantità totale di luce fotosintetica trasmessa al sensore. La PAR viene calcolata utilizzando un sensore appositamente calibrato che misura il flusso quantico, ovvero la quantità di luce fotosinteticamente utilizzabile che colpisce il sensore.

• PPF

Potreste aver già trovato questo dato relativo al flusso di fotoni fotosintetici (PPF) sulla confezione della vostra lampada di coltivazione. Questo termine è uno dei parametri più importanti per giudicare una lampada di coltivazione. PPF rappresenta la misurazione della PAR come il numero di fotoni fotosintetici rilasciati al secondo da una sorgente luminosa.

A numeri PPF più alti equivalgono quantità maggiori di potenziale emissione di luce. Tuttavia, può anche risultare compromettente a seconda della forma e delle dimensioni totali della lampada. Le misurazioni PPF possono dirvi quanta luce “utile” produce il vostro apparecchio, ma non quanta viene ricevuta dalla pianta. Potete convertire i lumen in PPF usando un calcolatore online.

• PPFD

La densità di flusso di fotoni fotosintetici (PPFD) misura la PAR emessa verso un’area specifica al secondo. PPFD è l’unica misura che ci informa della quantità di luce utile fornita ed assorbita dalla pianta.

Potete effettivamente misurare la PPFD usando uno spettroradiometro. Per verificare l'efficacia con cui funzionano le vostre lampade di coltivazione, misurate continuamente la PPFD a diverse altezze ed aree della chioma. Più vicina è la fonte di luce delle piante, maggiore sarà la lettura della PPFD. Inoltre, il centro del raggio di luce ha una lettura PPFD più alta. Pertanto, la regolazione dell’altezza e della densità delle vostre lampade influenzerà direttamente le condizioni PPFD della chioma delle vostre piante.

I lux e i foot-candle possono essere convertiti in PPFD e viceversa, ma può creare ulteriore confusione. Tuttavia, molti calcolatori online possono darvi una stima.

In che modo questi valori sono correlati alla coltivazione di cannabis?

Sappiamo che può essere fonte di confusione differenziare e comprendere tutti i termini e le misurazioni di illuminazione sopra menzionati. Pertanto, quando si tratta di coltivare cannabis, vi consigliamo di concentrarvi sulle misure più importanti per la crescita delle piante. Ciò includerebbe PAR, PPF e PPFD. Questi dati vi diranno quanta luce stanno ricevendo ed utilizzando effettivamente le vostre piante, al contrario di altre informazioni che non avranno un impatto diretto sulla crescita e sullo sviluppo delle piante.

• Integrale della luce giornaliera (DLI)

Il DLI è il numero totale di fotoni fotosinteticamente attivi emessi su un metro quadrato di superficie coltivata, in 24 ore. Si misura sotto forma di moli di luce per metro quadrato al giorno.

Prendetelo come l’accumulo di PPFD per un’intera giornata o l’assunzione giornaliera di luce della pianta. Le colture frutticole o vegetali (compresa la cannabis) necessitano tra 20 e 40 moli di luce al giorno.

Ottimizzate le vostre conoscenze nelle grow room

Per massimizzare le rese, puntate sempre a 40 moli o 40.000.000μmol al giorno. Ecco quanta PPFD è necessaria al secondo per ogni fase di crescita della cannabis per raggiungere un DLI di 40 moli di luce al giorno.

• Stadio di plantula (ciclo di 18 ore): 200–300μmol m⁻² s⁻¹
• Fase vegetativa (ciclo di 18 ore): 617μmol m⁻² s⁻¹
• Fase di fioritura (ciclo di 12 ore): 925μmol m⁻² s⁻¹

Quando si scelgono le lampade di coltivazione per la cannabis, è essenziale controllare le specifiche tecniche per determinare se sono abbastanza potenti da portare a termine il lavoro. Ovviamente, questo non significa che dobbiate acquistare le lampade più costose del mercato.

Tuttavia, significa che qualsiasi coltivatore dovrebbe cercare ciascuna di queste specifiche in relazione alle piante di cannabis per trovare una lampada di coltivazione che soddisfi pienamente le esigenze. Questo assume maggiore importanza con la PPFD, poiché è probabilmente il valore più significativo per i coltivatori. Vi dice esattamente quanta luce utile stanno assorbendo le vostre piante ad una certa distanza dalla lampada di coltivazione.

Si spera che questo articolo vi abbia aiutato a capire i dati riportati sulla confezione di una lampada di coltivazione, in particolare le informazioni tecniche più importanti per ottenere raccolti di successo.