LAI

Para la medida precisa de la Radiación PAR. Sensores Cuánticos de Apogee Instruments

La radiación fotosintéticamente activa o radiación PAR es la fracción de luz solar comprendida en el intervalo de radiación de 400 a 700 nm que impulsa la fotosíntesis. La radiación PAR se expresa cómo Densidad de Flujo de Fotones Fotosintéticos (PPFD), número total de fotones entre 400 – 700 nm por superficie y tiempo. Por lo que sus unidades son flujo de fotones en µmol m-2 s-1, o bien como microEinsteins m-2 s-1 (son unidades equivalentes). Los sensores que miden el flujo fotosintético se denominan cuánticos debido a la naturaleza cuantizada de la radiación. Un cuanto se refiere a la cantidad mínima de radiación, como puede ser un fotón, involucrado en interacciones físicas (por ejemplo, absorción por pigmentos fotosintéticos). O lo que es lo mismo, un fotón es un cuanto único de radiación.

También es frecuente encontrar el acrónimo PPF, que también se refiere al flujo de fotones fotosintéticos. Se puede decir que PPF y PPFD se refieren al mismo parámetro. Apogee Instruments ha decidido emplear PPFD.

Modelos de sensores para medir la Radiación PAR con Apogee Instruments

Apogee Instruments fabrica dos tipos de Sensores Cuánticos para medir PAR:

• Serie Original (serie SQ-110). Los sensores de esta serie tienen un intervalo espectral de 410 a 655 nm.
• Espectro completo (serie SQ-500). Los sensores cuánticos de espectro completo tienen un intervalo espectral de 389 a 692 nm ± 5 nm. Esta respuesta espectral mejorada aumenta la precisión de las medidas con todas las fuentes de luz, incluidos los LED.

Todos los modelos y especificaciones técnicas de los sensores cuánticos de Apogee Instruments están disponibles en este catálogo en pdf.

Aplicaciones de las medidas de PAR

Las aplicaciones típicas de los sensores cuánticos incluyen la medida de la PPFD incidente en las cubiertas vegetales, tanto en ambientes al aire libre, como en invernaderos, cámaras de crecimiento, … También se puede medir la PPFD reflejada o transmitida en los mismos entornos. Balance energético en ecosistemas ambientales. Cálculo del LAI (Leaf area index) y desarrollo de cubiertas vegetales. Caracterización de las propiedades estructurales de cubiertas y uso de la radiación PAR en comunidades vegetales.

¿Qué es un sensor cuántico para medir PAR?

La radiación fotosintéticamente activa (PAR) se define como la densidad del flujo fotónico fotosintético (PPFD). Es decir, la suma de fotones en el intervalo 400 y 700 nm expresado en unidades de μmol / m2 / s (micromoles de fotones por metro cuadrado por segundo). Los sensores cuánticos, más concidos como sensores PAR, se utilizan para medir el PPFD.

En este informe se comparan dos de los sensores cuánticos de grado de investigación para medir PAR más comercializados del mundo, el Apogee SQ-500 y el LI-COR LI-190R. Estos datos forman parte de una estudio mayor en el que se compararon ocho tipos diferentes de sensores cuánticos de PAR (Blonquist y Johns, 2018).

Características del sensor cuántico de PAR SQ-500

A continuación se muestran algunas características diferenciadoras de los sensores cuánticos. Las especificaciones del Apogee SQ-500 para medir PAR aparecen en este enlace

Respuesta Direccional del sensor cuántico de PAR

La respuesta coseno se determinó bajo luz solar (del amanecer al anochecer) con seis repeticiones del modelo de Apogee y tres del sensor de LI-COR (ver gráficos). Que a su vez se compararon con la PPFD calculada a partir de medidas de irradiancia de onda corta. En el gráfico las líneas azules son respuestas medias antes del mediodía. Mienstras que las rojas son respuestas medias después del mediodía. Los dos sensores tienen <2% de error hasta un ángulo de incidencia de 60 °.

Estas medidas coincidían estrechamente con la respuesta direccional medida en laboratorio con los Apogee (línea negra) y la respuesta direccional del manual de los LI-COR (línea negra). Los errores direccionales fueron < 2% hasta ángulos de incidencia cercanos a 60 ° y < 5% hasta ángulos de 75 °. Los sensores cuánticos de otros fabricantes tenían errores direccionales mayores (Blonquist y Johns. Mayo, 2018).

Respuesta espectral del sensor cuántico de PAR

Los errores espectrales para la luz solar y las luces eléctricas normales se calcularon a partir de las respuestas espectrales. En ambos casos, y para todas las luces ensayadas, los errores espectrales fueron < 4%. Mientras que con sensores cuánticos de otros fabricantes no se lograron errores espectrales tan pequeños (Blonquist y Johns, 2018).

Los números entre paréntesis hacen referencia a errores espectrales publicados en una nota técnica (LI-COR Biosciences, 2018). Con el fin de conseguir una comparación relativa, los números de la nota técnica de LI-COR se escalaron para que los errores fueran cero bajo la luz solar. Los datos de Apogee para el SQ-500 corresponden a la última versión, que se lanzó en octubre de 2017. La última versión incluye un límite de 700 nm más exacto.

Sensores QSO / PAR – Medida de la Radiación Fotosintéticamente Activa (PAR, PPF, PPFD)

La radiación que impulsa la fotosíntesis se llama radiación fotosintéticamente activa (PAR) y corresponde al espectro de 400 a 700 nm. El PAR se puede expresar cómo Flujo de Fotones Fotosintéticos (PPF). Es decir, el número total de fotones de 400 a 700 nm en mol m-2 s-1.

Los sensores que miden el PPF también acostumbran a denominarse sensores cuánticos debido a la naturaleza cuantificada de la radiación. Las aplicaciones de los sensores PAR incluyen: medir la entrada del PPF sobre el dosel al aire libre, o en invernaderos, o en cámaras de crecimiento; y medir el PPF reflejado o transmitido en los mbientes comentados; y por supuesto para el cálculo del Índice de área foliar (Leaf area index, LAI).

Sensores PAR Serie Original

Los Sensores PAR de la serie Original de Apogee están formados por un difusor acrílico (filtro), un fotodiodo (detector) y componentes electrónicos. Estos se alojan en una carcasa de aluminio anodizado y disponen de un cable para alimentación y comunicación. Los sensores están encapsulados sin espacio de aire interno. 

La salida es un voltaje analógico que es directamente proporcional al PPF bajo la radiación solar incidente (también hay sensores para medir bajo luz eléctrica) sobre una superficie plana (no tiene que ser horizontal), donde la radiación emana desde todos los ángulos del hemisferio. Se pueden instalar en ambientes interiores o al aire libre.

Sensores PAR Serie Espectro completo

El sensor PAR de espectro completo tiene un rango espectral de 389 a 692 nm ± 5 nm. Esta respuesta espectral mejorada aumenta la precisión de las medidas bajo luz LED. Estos sensores PAR constan de un fotodiodo y un circuito de procesamiento encapsulados en una carcasa de aluminio anodizado impermeable con un difusor de acrílico (filtro).
Los sensores cuánticos de esta serie están diseñados para la medir de forma continua el PPFD entornos interiores y exteriores. La salida de la serie es una señal analógica directamente proporcional a PPFD.

Más información y carácteristicas técnicas de los Sensores PAR de Apogee Instruments en este enlace.