ضوء النمو

تُعتبر مصابيح LED الجيل الرابع من مصادر الإضاءة. ^{[ 12 ]} وتنتج مصابيح LED أعلى مستوى من الإشعاع النشط ضوئياً (PAR) مقارنةً بأي نوع آخر من الضوء.

LED grow lights are usually composed of multiple individual light-emitting diodes in a casing with a heat sink and built-in fans. Most or all LEDs use AC/DC or DC/DC power supplies that provide constant direct current through the LEDs, regulating the amount of total power the LEDs can draw and preventing their failure.

Individual LEDs usually provide only a single narrow range of colors, and so different color LEDs are mixed in grow lights in proportions depending on the intended use. It is known from the study of photomorphogenesis that green, red, far-red and blue light spectra each have an effect on root formation, plant growth, and flowering, but there are not enough scientific studies or field-tested trials using LED grow lights to recommend specific color ratios for optimal plant growth under LED grow lights.^[13] It has been shown that many plants can grow normally if given both red and blue light.^[14][15][16] However, many studies indicate that red and blue light (pink to purple depending on the red to blue ratio) only provides the most cost efficient method of growth, plant growth is still better under light supplemented with green.^[17][18][19]

White LED grow lights provide a full spectrum of light designed to mimic natural light, providing plants a spectrum of red, blue and green. White light is rated on a spectrum in terms of color temperature where cooler lights produce more blue photons and warmer lights produce more red photons.

A large number of plant species have been assessed in greenhouse trials to make sure plants have higher quality in biomass and biochemical ingredients even higher or comparable with field conditions. Plant performance of mint, basil, lentil, lettuce, cabbage, parsley, and carrot were measured by assessing health and vigor of plants and success in promoting growth. Promotion of profuse flowering in select ornamentals including primula, marigold, and stock were also noticed.^[20]

في اختبارات أجرتها شركة فيليبس للإضاءة لإيجاد تركيبة إضاءة مثالية لزراعة أنواع مختلفة من الخضراوات في البيوت الزجاجية، تبيّن أن الجوانب التالية للضوء تؤثر على كلٍّ من نمو النبات (التمثيل الضوئي) وتطوره (الشكل): شدة الضوء، وإجمالي الضوء على مدار الوقت، ووقت التعرض للضوء خلال اليوم، وفترة الضوء/الظلام يوميًا، وجودة الضوء (الطيف)، واتجاه الضوء، وتوزيعه على النباتات. مع ذلك، لوحظ أنه في الاختبارات التي أُجريت على الطماطم والخيار الصغير والفلفل الحلو، لم تكن تركيبة الإضاءة المثالية واحدة لجميع النباتات، بل تباينت باختلاف المحصول والمنطقة، لذا يتعين عليهم حاليًا تحسين إضاءة LED في البيوت الزجاجية بناءً على التجربة والخطأ. وقد أظهروا أن ضوء LED يؤثر على مقاومة الأمراض والطعم والقيمة الغذائية، ولكن حتى عام 2014 لم يجدوا طريقة عملية لاستخدام هذه المعلومات. ^{[ 21 ]}

كانت الثنائيات المستخدمة في التصاميم الأولية لمصابيح LED لنمو النباتات تتراوح قدرتها عادةً بين 0.3 وات و1 وات. أما الآن، فتُستخدم ثنائيات ذات قدرة أعلى، مثل ثنائيات 3 وات و5 وات، بشكل شائع في مصابيح LED لنمو النباتات. في المساحات الضيقة جدًا، يمكن استخدام رقائق COB بقدرة تتراوح بين 10 وات و100 وات. ونظرًا لتبديد الحرارة، غالبًا ما تكون هذه الرقائق أقل كفاءة. عادةً ما يكون معامل القدرة لإضاءة LED القياسية 0.90 على الأقل، بينما يصل معامل القدرة لمصابيح LED عالية الجودة إلى حوالي 0.99.

لمنع احتراق الأوراق، يجب إبقاء مصابيح LED للنمو على بعد يتراوح بين 12 بوصة (30 سم) من النباتات للمصابيح ذات القدرة الكهربائية المنخفضة (أقل من 300 واط) وحتى 36 بوصة (91 سم) من النباتات للمصابيح ذات القدرة الكهربائية العالية (1000 واط أو أكثر).  

تاريخيًا، كانت إضاءة LED باهظة الثمن، لكن تكاليفها انخفضت بشكل كبير مع مرور الوقت، كما أن عمرها الطويل زاد من شعبيتها. غالبًا ما تكون أسعار مصابيح LED المخصصة لزراعة النباتات أعلى، لكل واط، من أنواع إضاءة LED الأخرى، وذلك بفضل خصائص تصميمها التي تُساعدها على أن تكون أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة وتدوم لفترة أطول. على وجه الخصوص، نظرًا لأن مصابيح LED المخصصة لزراعة النباتات ذات طاقة عالية نسبيًا، فإنها غالبًا ما تُزود بأنظمة تبريد، حيث أن انخفاض درجة الحرارة يُحسّن كلاً من السطوع وعمرها الافتراضي. عادةً ما تدوم مصابيح LED من 10,000 إلى 50,000 ساعة حتى تصل إلى مستوى LM-70 .

يُعتبر مصباح التفريغ عالي الكثافة الجيل الثالث من مصادر الإضاءة. ^{[ 12 ]}

كانت الإضاءة الفلورية سابقًا النوع الأكثر شيوعًا لإضاءة الزراعة الداخلية، لكن مصابيح التفريغ عالي الكثافة (HID) تفوقت عليها. ^{[ 22 ] تتميز مصابيح التفريغ عالي الكثافة بكفاءة عالية في استهلاك الطاقة (لومن لكل واط). [ 23 ]} هناك أنواع عديدة من مصابيح التفريغ عالي الكثافة، منها مصابيح بخار الزئبق، ومصابيح هاليد المعادن، ومصابيح الصوديوم عالي الضغط، ومصابيح التحويل. تُنتج مصابيح هاليد المعادن ومصابيح الصوديوم عالي الضغط طيفًا لونيًا يُشبه إلى حد ما ضوء الشمس، ويمكن استخدامها لزراعة النباتات. كانت مصابيح بخار الزئبق أول نوع من مصابيح التفريغ عالي الكثافة، وقد شاع استخدامها في إنارة الشوارع، لكنها تُنتج طيفًا ضعيفًا نسبيًا لنمو النباتات في الزراعة الداخلية، لذا تم استبدالها في الغالب بأنواع أخرى من مصابيح التفريغ عالي الكثافة لزراعة النباتات. ^{[ 23 ]}

تتطلب جميع مصابيح HID المخصصة للزراعة مُحَوِّلًا كهربائيًا للتشغيل، ولكل مُحَوِّل قدرة كهربائية محددة. تشمل القدرات الشائعة لمصابيح HID: 150 واط، 250 واط، 400 واط، 600 واط، و1000 واط. تُعد مصابيح HID بقدرة 600 واط الأكثر كفاءة من حيث استهلاك الطاقة الكهربائية من حيث كمية الضوء المُنتَج، تليها مصابيح بقدرة 1000 واط. يُنتج مصباح HPS بقدرة 600 واط ضوءًا أكثر بنسبة 7% (لومن لكل واط) من مصباح HPS بقدرة 1000 واط. ^{[ 23 ]}

على الرغم من أن جميع مصابيح التفريغ عالي الكثافة تعمل وفق المبدأ نفسه، إلا أن أنواع المصابيح المختلفة لها متطلبات بدء تشغيل وجهد كهربائي مختلفة، بالإضافة إلى خصائص تشغيل وشكل فيزيائي مختلفين. ولهذا السبب، لن يعمل المصباح بشكل صحيح بدون مُحَوِّل كهربائي متوافق، حتى لو كان المصباح قابلاً للتركيب. إضافةً إلى إنتاج مستويات إضاءة أقل، فإن المصابيح والمُحَوِّلات الكهربائية غير المتوافقة ستتوقف عن العمل مبكراً، أو قد تحترق فوراً. ^{[ 23 ]}

هاليد معدني (MH)

مصابيح هاليد المعدن هي نوع من مصابيح التفريغ عالي الكثافة (HID) تُصدر ضوءًا في نطاقي الأزرق والبنفسجي من الطيف الضوئي، وهو مشابه للضوء المتوفر في الهواء الطلق خلال فصل الربيع. ^{[ 24 ]} ولأن ضوءها يُحاكي طيف ألوان الشمس، يجد بعض المزارعين أن النباتات تبدو أجمل تحت مصابيح هاليد المعدن مقارنةً بأنواع أخرى من مصابيح التفريغ عالي الكثافة، مثل مصابيح الصوديوم عالية الضغط (HPS) التي تُشوّه ألوان النباتات. لذلك، يُفضّل استخدام مصابيح هاليد المعدن عند عرض النباتات في المنزل (مثل نباتات الزينة) عندما يكون اللون الطبيعي هو المُفضّل. تحتاج مصابيح هاليد المعدن إلى الاستبدال مرة واحدة سنويًا تقريبًا، بينما تدوم مصابيح الصوديوم عالية الضغط ضعف المدة.

تُستخدم مصابيح هاليد المعادن على نطاق واسع في مجال البستنة، وهي مناسبة لدعم النباتات في مراحل نموها المبكرة من خلال تعزيز نمو جذور أقوى، ومقاومة أفضل للأمراض، ونمو أكثر كثافة. ^{[ 24 ]} يشجع الطيف الأزرق للضوء على النمو الكثيف والمورق، وقد يكون أكثر ملاءمة لزراعة النباتات الخضرية ذات الأوراق الكثيفة.

ينتج مصباح هاليد معدني ما بين 60 و125 لومن/واط، وذلك حسب قدرة المصباح بالواط. ^{[ 25 ]}

تُصنع هذه المصابيح الآن للعمل مع كوابح الإضاءة الرقمية بنظام بدء التشغيل النبضي، والذي يتميز بكفاءة كهربائية أعلى (تصل إلى 110 لومن لكل واط) وسرعة تسخين أكبر. ^{[ 26 ]} ومن الأمثلة الشائعة على مصابيح هاليد المعدن بنظام بدء التشغيل النبضي، مصابيح هاليد المعدن الخزفية (CMH). وتتوفر هذه المصابيح بأي طيف ضوئي مطلوب، بدءًا من الأبيض البارد (7000  كلفن) وصولًا إلى الأبيض الدافئ (3000  كلفن)، وحتى الأبيض الغني بالأشعة فوق البنفسجية (10000  كلفن).

الصوديوم عالي الضغط (HPS)

تُعدّ مصابيح الصوديوم عالية الضغط نوعًا أكثر كفاءة من مصابيح الهاليد المعدنية في أنظمة الإضاءة عالية الكثافة. تُصدر مصابيح الصوديوم عالية الضغط ضوءًا في نطاق الضوء المرئي الأصفر/الأحمر، بالإضافة إلى أجزاء صغيرة من باقي أطياف الضوء المرئي. ونظرًا لأن مصابيح الصوديوم عالية الضغط تُوفّر طاقة أكبر في الجزء الأحمر من طيف الضوء، فقد تُحفّز الإزهار والإثمار. ^{[ 22 ]} تُستخدم هذه المصابيح كمُكمّل للضوء الطبيعي في إضاءة البيوت الزجاجية ومصابيح الهاليد المعدنية، أو كمصدر إضاءة مُستقل للزراعة الداخلية/غرف النمو.

تُباع مصابيح HPS للزراعة بالأحجام التالية: 150 واط، 250 واط، 400 واط، 600 واط، و1000 واط. ^{[ 22 ]} من بين جميع الأحجام، تُعد مصابيح HID بقدرة 600 واط الأكثر كفاءة من حيث استهلاك الطاقة الكهربائية من حيث كمية الضوء المُنتَج، تليها مصابيح بقدرة 1000 واط. يُنتج مصباح HPS بقدرة 600 واط ضوءًا أكثر بنسبة 7% (واط/واط) من مصباح HPS بقدرة 1000 واط. ^{[ 23 ]}

ينتج مصباح الصوديوم عالي الضغط ما بين 60 و140 لومن/واط، وذلك حسب قدرة المصباح بالواط. ^{[ 29 ]}

تميل النباتات التي تُزرع تحت مصابيح الصوديوم عالية الضغط (HPS) إلى الاستطالة نتيجةً لنقص الأشعة الزرقاء/فوق البنفسجية. تتميز مصابيح HPS الزراعية الحديثة بطيف ضوئي مُعدّل بشكل أفضل لنمو النباتات. مع أن معظم مصابيح HPS تُوفر نموًا جيدًا، إلا أنها تُقدم مؤشر تجسيد لوني (CRI) ضعيفًا. ونتيجةً لذلك، قد يُصعّب الضوء الأصفر المنبعث من مصابيح HPS مراقبة صحة النباتات داخل البيوت الزجاجية. لا يُمثل مؤشر تجسيد اللون مشكلةً عند استخدام مصابيح HPS كإضاءة تكميلية في البيوت الزجاجية التي تستخدم ضوء النهار الطبيعي (الذي يُعادل الضوء الأصفر المنبعث من مصابيح HPS).

تتميز مصابيح الصوديوم عالية الضغط بعمر افتراضي طويل، وتُنتج إضاءةً أكثر بست مرات لكل واط من الطاقة المستهلكة مقارنةً بمصابيح النمو المتوهجة التقليدية. ونظرًا لكفاءتها العالية، ولأن النباتات المزروعة في البيوت الزجاجية تحصل على كل الضوء الأزرق الذي تحتاجه بشكل طبيعي، تُعد هذه المصابيح الخيار الأمثل كإضاءة تكميلية. ولكن في خطوط العرض العليا، توجد فترات من السنة يندر فيها ضوء الشمس، مما يستدعي استخدام مصادر إضاءة إضافية لضمان النمو السليم. قد تُصدر مصابيح الصوديوم عالية الضغط بصمات مميزة في نطاق الأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي، والتي قد تجذب الحشرات أو أنواعًا أخرى من الآفات، مما قد يُهدد النباتات المزروعة. كما تُصدر هذه المصابيح كمية كبيرة من الحرارة، مما قد يُسبب نموًا غير متوازن للنباتات، مع إمكانية التحكم في ذلك باستخدام عاكسات أو أغطية خاصة للمصابيح مُبردة بالهواء.

يُعتبر المصباح الفلوري الجيل الثاني من مصادر الإضاءة. ^{[ 12 ]}

تأتي مصابيح الفلورسنت بأشكال متنوعة، منها المصابيح الطويلة والرفيعة، بالإضافة إلى المصابيح الحلزونية الصغيرة ( مصابيح الفلورسنت المدمجة ). وتتوفر هذه المصابيح بدرجات حرارة لونية تتراوح بين 2700  كلفن و10000  كلفن، وبكفاءة إضاءة تتراوح بين 30 لومن/واط و90 لومن/واط. ويُعدّ النوعان الرئيسيان من مصابيح الفلورسنت المستخدمة في زراعة النباتات هما المصابيح الأنبوبية ومصابيح الفلورسنت المدمجة.

مصابيح الفلورسنت المدمجة (CFLs)

المصابيح الفلورية المدمجة (CFLs) هي نسخ أصغر من المصابيح الفلورية، صُممت في الأصل كمصابيح تسخين مسبق، ولكنها متوفرة الآن بنسخة سريعة التشغيل. وقد حلت المصابيح الفلورية المدمجة محل المصابيح المتوهجة في المنازل إلى حد كبير، نظرًا لعمرها الطويل وكفاءتها العالية في استهلاك الطاقة. ^{[ 29 ]} وفي بعض الحالات، تُستخدم المصابيح الفلورية المدمجة أيضًا كمصابيح لنمو النباتات. ومثل المصابيح الفلورية العادية، فهي مفيدة في عمليات الإنبات وفي الحالات التي تتطلب مستويات إضاءة منخفضة نسبيًا.

بينما يمكن استخدام مصابيح الفلورسنت المدمجة القياسية صغيرة الحجم لزراعة النباتات، توجد الآن مصابيح فلورسنت مدمجة مصممة خصيصًا لهذا الغرض. غالبًا ما تُباع هذه المصابيح الفلورسنت المدمجة الأكبر حجمًا مع عاكسات مصممة خصيصًا لتوجيه الضوء إلى النباتات، تمامًا مثل مصابيح التفريغ عالي الكثافة. تشمل الأحجام الشائعة لمصابيح الفلورسنت المدمجة المخصصة للزراعة 125 واط، و200 واط، و250 واط، و300 واط.

على عكس مصابيح HID، تتناسب مصابيح CFL مع مقبس الإضاءة القياسي ولا تحتاج إلى محول طاقة منفصل. ^{[ 22 ]}

تتوفر المصابيح الفلورية المدمجة بأنواع مختلفة: دافئة/حمراء (2700  كلفن)، وطيف كامل أو ضوء النهار (5000  كلفن)، وباردة/زرقاء (6500  كلفن). يُنصح باستخدام الطيف الأحمر الدافئ خلال فترة الإزهار، بينما يُنصح باستخدام الطيف الأزرق البارد خلال فترة النمو الخضري. ^{[ 22 ]}

يبلغ العمر الافتراضي لمصابيح النمو الفلورية المدمجة حوالي 10000 ساعة. ^{[ 29 ]} ينتج المصباح الفلوري المدمج ما بين 44 و80 لومن/واط، وذلك حسب قدرة المصباح. ^{[ 25 ]}

أمثلة على اللومن واللومن/واط لأحجام مختلفة من مصابيح الفلورسنت المدمجة:

استهلاك الطاقة لمصابيح الفلورسنت المدمجة	اللومن الأولي	لومن/واط
23 واط	1600	70
42 واط	2800	67
85 واط	4250	50
125 واط	7000	56
200 واط	10000	50

يُعتبر المصباح المتوهج الجيل الأول من مصادر الإضاءة. ^{[ 12 ]}

تشير كمية الضوء إلى مقدار الضوء الذي يحتاجه النبات يوميًا للنمو الأمثل. تاريخيًا، كانت كمية الضوء تُقاس بوحدات واط/م² ^، أو لومن ، أو لوكس . ورغم فائدة هذه الوحدات في حسابات الطاقة (واط/م² ⁾ أو في الإضاءة البشرية (لومن ولوكس)، إلا أن علماء النبات يفضلون الآن قياس كثافة تدفق الفوتونات الضوئية (PPFD) بوحدة ميكرومول/م² ^{/ ثانية} . تُعد كثافة تدفق الفوتونات الضوئية مقياسًا دقيقًا لكمية الفوتونات التي تسقط على سطح ما لكل متر مربع في الثانية، وهي طريقة أكثر دقة لقياس كيفية تفاعل النباتات مع الفوتونات. ^{[ 36 ]}

هناك طريقة أخرى مفيدة لقياس كمية الضوء وهي التكامل الضوئي اليومي (DLI). يأخذ التكامل الضوئي اليومي في الاعتبار كثافة تدفق الفوتونات الضوئية (PPFD) وإجمالي عدد الساعات التي يتعرض فيها النبات لهذه الكثافة، وذلك للحصول على إجمالي كمية الفوتونات يوميًا، بوحدة مول/م² ^{/ يوم} . فيما يلي معادلة تحويل كثافة تدفق الفوتونات الضوئية إلى التكامل الضوئي اليومي، بافتراض ثباتها. ^{[ 37 ]}

DLI (مول م ⁻² يوم ⁻¹ ) = 0.0036 * PPFD (ميكرومول م ⁻² ثانية ⁻¹ ) * ساعات من الضوء

تختلف احتياجات المحاصيل من الضوء، وبشكل عام ، تكون احتياجات المحاصيل المثمرة والمزهرة من الضوء أكبر، بينما تكون أقل للمحاصيل التي تبقى في مرحلة النمو الخضري. تُعتبر الخضراوات الورقية مثل الخس والسبانخ واللفت من المحاصيل التي تحتاج إلى إضاءة منخفضة، حيث تتطلب معدل إضاءة يومي يتراوح بين 12 و17 مول / م² / ^يوم . ^أما الطماطم والخيار والفلفل ، فتحتاج إلى ما بين 20 و30 مول/ ^{م² /يوم} . ويُعدّ القنب من أكثر النباتات المزروعة احتياجًا للضوء، حيث يتطلب معدل إضاءة يومي يصل إلى 40 مول/ ^{م² /} يوم . ^{[ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]}   

تشير جودة الضوء إلى التوزيع الطيفي للضوء الذي يتعرض له النبات. تُصنف جودة الضوء إلى ألوان بناءً على الطول الموجي؛ 320-400 نانومتر (نانومتر) هو الأشعة فوق البنفسجية UVA ، و400-500  نانومتر هو الأزرق ، و500-600  نانومتر هو الأخضر ، و600-700  نانومتر هو الأحمر ، و700-750  نانومتر هو الأحمر البعيد ، والذي يُشار إليه أحيانًا بالأشعة تحت الحمراء القريبة . يمكن أيضًا التعبير عن جودة الضوء كنسب، مثل نسبة 3:2 بين الأحمر والأزرق، أو أحيانًا كذروة شدة الإشعاع، مثل  الضوء الأزرق عند 450 نانومتر  والضوء الأحمر عند 660 نانومتر. يُطلق مصطلح التشكّل الضوئي على استجابات النبات للطيف الضوئي. تستطيع النباتات استشعار أجزاء من الطيف الكهرومغناطيسي من خلال شبكة من المستقبلات الضوئية ، بما في ذلك الفيتوكرومات ، والكريبتوكرومات ، والفوتوتروبين ، والزيلتوب . يستطيع كل مستقبل استشعار أجزاء مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي. ويمكن أن تؤثر المعلومات المتعلقة بطيف الضوء على إنبات البذور، والإشارة اللازمة للانتقال من مرحلة النمو الخضري إلى مرحلة الإزهار، وإنتاج المستقلبات الثانوية مثل الأنثوسيانين . ^{[ 41 ]}

بالإضافة إلى ذلك، تحتاج العديد من النباتات إلى فترات مظلمة وأخرى مضيئة، وهي ظاهرة تُعرف باسم الاستجابة الضوئية ، لتحفيز الإزهار. لذا، يمكن تشغيل وإطفاء الأضواء في أوقات محددة . وتعتمد النسبة المثلى بين فترات الضوء والظلام على نوع النبات وصنفه، فبعضها يفضل النهار الطويل والليل القصير، بينما يفضل البعض الآخر فترات نهار متوسطة أو معاكسة.

يُركز الكثير على الفترة الضوئية عند مناقشة نمو النبات. مع ذلك، فإن عدد ساعات الظلام هو ما يؤثر على استجابة النبات لطول النهار. ^{[ 42 ]} عمومًا، يُعرَّف "اليوم القصير" بأنه اليوم الذي لا تتجاوز فيه الفترة الضوئية 12 ساعة. أما "اليوم الطويل" فهو اليوم الذي لا تقل فيه الفترة الضوئية عن 14 ساعة. نباتات اليوم القصير هي تلك التي تُزهر عندما يكون طول النهار أقل من مدة حرجة. بينما نباتات اليوم الطويل هي تلك التي تُزهر فقط عندما تتجاوز الفترة الضوئية مدة حرجة. أما النباتات المحايدة ضوئيًا فهي تلك التي تُزهر بغض النظر عن الفترة الضوئية. ^{[ 43 ]}

قد يكون للنباتات التي تزهر استجابةً للفترة الضوئية استجابة اختيارية أو إلزامية. تعني الاستجابة الاختيارية أن النبات سيزهر في النهاية بغض النظر عن الفترة الضوئية، ولكنه سيزهر بشكل أسرع إذا نُشئ تحت فترة ضوئية معينة. أما الاستجابة الإلزامية فتعني أن النبات لن يزهر إلا إذا نُشئ تحت فترة ضوئية محددة. ^{[ 44 ]}

تُستخدم وحدات اللوكس واللومن بشكل شائع لقياس مستويات الإضاءة، لكنها وحدات قياس ضوئية تقيس شدة الضوء كما تدركها العين البشرية.

تتشابه مستويات الطيف الضوئي التي تستخدمها النباتات في عملية التمثيل الضوئي مع ما يُقاس باللومن، ولكنها ليست مطابقة له تمامًا. لذا، عند قياس كمية الضوء المتاحة للنباتات لعملية التمثيل الضوئي ، غالبًا ما يقيس علماء الأحياء كمية الإشعاع النشط ضوئيًا (PAR) الذي تتلقاه النبتة. ^{[ 45 ]} يشير مصطلح PAR إلى النطاق الطيفي للإشعاع الشمسي من 400 إلى 700 نانومتر ، والذي يتوافق عمومًا مع النطاق الطيفي الذي تستطيع الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي استخدامه.

يمكن التعبير عن إشعاع PAR بوحدات تدفق الطاقة (واط/م² ⁾ ، وهو أمرٌ ذو صلة باعتبارات توازن الطاقة للكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي . مع ذلك، فإن عملية التمثيل الضوئي عملية كمومية، وتعتمد التفاعلات الكيميائية فيها على عدد الفوتونات أكثر من اعتمادها على كمية الطاقة التي تحتويها. ^{[ 45 ]} لذلك، غالبًا ما يُحدد علماء الأحياء النباتية كمية PAR باستخدام عدد الفوتونات في  نطاق 400-700 نانومتر التي تستقبلها سطحٌ ما لفترة زمنية محددة، أو كثافة تدفق الفوتونات الضوئية (PPFD). ^{[ 45 ]} يُقاس هذا عادةً بوحدة مول ^/م² ثانية ، لكن القيمة المهمة لنمو النبات هي التكامل الضوئي اليومي (DLI)، ^أي PPFD المُكامل على مدار 24 ساعة. تنمو معظم أنواع النباتات جيدًا عند DLI يتراوح بين 5 و15 مول / ^م² يوم ^. يمكن للأنواع المتحملة للظل أن تنمو بقيم DLI تتراوح من 1 إلى 3 مول م ⁻² يوم ⁻¹ ، بينما تتحمل الأنواع المحبة للضوء بسهولة 30-50 مول م ⁻² يوم ⁻¹ . ^{[ 46 ]}