VPD: cos’è il deficit di pressione del vapore e come impostarlo nella grow box
Il VPD (deficit di pressione del vapore) indica con quanta forza l’aria «estrae» acqua dalle foglie. Combina temperatura e umidità in un unico valore e consente quindi di regolare il clima nel grow box con maggiore precisione rispetto a quanto sia possibile basandosi soltanto sull’igrometro. Nell’articolo troverà la formula per il calcolo, una tabella chiara del VPD in base a temperatura e umidità, i valori indicativi consigliati per piantine e piante da frutto e consigli pratici su come aumentare o ridurre il VPD.
Che cos’è il VPD
Il VPD (dall’inglese vapor pressure deficit) è la differenza tra la pressione del vapore acqueo che l’aria avrebbe se fosse completamente satura e la pressione del vapore effettivamente presente nell’aria. Si misura in kilopascal (kPa).
- VPD basso: l’aria è vicina alla saturazione. La traspirazione tende a essere più lenta e, con un VPD molto basso, può diminuire l’assorbimento di acqua e di alcuni nutrienti. In genere, foglie bagnate e substrato impiegano più tempo ad asciugarsi.
- VPD alto: l’aria è secca. Le piante perdono acqua rapidamente. Se le radici non riescono a reintegrarla, la pianta chiude parzialmente gli stomi, assorbe meno CO₂ e rallenta la fotosintesi.
- VPD = 0: l’aria è satura al 100%. Se la foglia ha la stessa temperatura dell’aria, scompare la differenza di pressione che favorisce la traspirazione. Tuttavia, una foglia più calda può perdere acqua anche in un’aria satura.
Perché l’umidità relativa non è sufficiente? L’aria calda può contenere più acqua di quella fredda. Perciò, la stessa umidità del 75% corrisponde a un VPD di circa 0,43 kPa a 15 °C, ma di circa 1,41 kPa a 35 °C. Anche il produttore di sistemi di climatizzazione Argus Controls richiama l’attenzione su questo esempio.
Come si calcola il VPD: formula
La pressione di vapore saturo a una determinata temperatura si calcola con l’equazione di Tetens. Questa forma è utilizzata anche dalla metodologia FAO per il calcolo dell’evapotraspirazione (FAO Irrigation and Drainage Paper 56, equazione 11):
- Pressione di vapore saturo: es(T) = 0,6108 × exp(17,27 × T / (T + 237,3)) [kPa], dove T è la temperatura in °C.
- Pressione di vapore effettiva: ea = es(Taria) × RH / 100, dove RH è l’umidità relativa in %.
- VPD dell’aria: VPD = es(Taria) - ea = es(Taria) × (1 - RH / 100).
- VPD della foglia: VPDfoglia = es(Tfoglia) - ea. Il calcolo presuppone che l’aria all’interno della foglia sia satura e utilizza la temperatura della foglia anziché quella dell’aria.
Esempio: a 25 °C e con un’umidità del 60%, es = 3,17 kPa ed ea = 1,90 kPa. Il VPD dell’aria è quindi pari a 1,27 kPa. Se le foglie sono a 23 °C, es della foglia è 2,81 kPa e il VPD della foglia è solo 0,91 kPa.
Tabella del VPD in base a temperatura e umidità
Abbiamo calcolato i valori del VPD dell’aria con la formula sopra. Corrispondono al VPD della foglia solo se la foglia ha la stessa temperatura dell’aria. I colori seguono la suddivisione della Michigan State University (MSU): 0,3–0,7 kPa basso, 0,7–1,5 kPa medio, valore consigliato per la maggior parte delle coltivazioni, oltre 1,5 kPa alto. I valori sono in kPa.
| Temperatura dell’aria | 40 % | 50 % | 55 % | 60 % | 65 % | 70 % | 75 % | 80 % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 18 °C | 1,24 | 1,03 | 0,93 | 0,83 | 0,72 | 0,62 | 0,52 | 0,41 |
| 20 °C | 1,40 | 1,17 | 1,05 | 0,94 | 0,82 | 0,70 | 0,58 | 0,47 |
| 22 °C | 1,59 | 1,32 | 1,19 | 1,06 | 0,93 | 0,79 | 0,66 | 0,53 |
| 24 °C | 1,79 | 1,49 | 1,34 | 1,19 | 1,04 | 0,90 | 0,75 | 0,60 |
| 26 °C | 2,02 | 1,68 | 1,51 | 1,34 | 1,18 | 1,01 | 0,84 | 0,67 |
| 28 °C | 2,27 | 1,89 | 1,70 | 1,51 | 1,32 | 1,13 | 0,94 | 0,76 |
| 30 °C | 2,55 | 2,12 | 1,91 | 1,70 | 1,49 | 1,27 | 1,06 | 0,85 |
La tabella scorre orizzontalmente. Le colonne indicano l’umidità relativa dell’aria, le righe la temperatura dell’aria.
VPD consigliato in base alla fase (indicativo)
Non esiste un VPD «giusto» in assoluto. Dipende dalla specie vegetale, dalla fase di crescita e anche dalla densità della vegetazione. Di seguito riportiamo i valori indicativi secondo la MSU (Michigan State University):
Per la radicazione delle talee, la MSU consiglia un VPD basso, intorno a 0,3 kPa, per evitare che le giovani piante si secchino. L’intervallo 0,3–0,7 kPa è adatto alle piante giovani che hanno già le prime radici. La MSU considera la fascia 0,7–1,5 kPa consigliata per la maggior parte delle coltivazioni. Oltre 1,5 kPa l’aria è secca e, in alcune colture, la fotosintesi può diminuire.
| Fase | VPD indicativo | Cosa controllare |
|---|---|---|
| Radicazione delle talee | circa 0,3 kPa | Le talee senza radici non devono seccarsi. |
| Piante giovani con le prime radici | 0,3–0,7 kPa | Le foglie non dovrebbero più rimanere bagnate a lungo. |
| Crescita e piante da frutto | 0,7–1,5 kPa | In presenza di vegetazione fitta, la MSU consiglia di non lasciare scendere il VPD sotto 0,5 kPa per via delle malattie fogliari. |
| Aria secca | oltre 1,5 kPa | Rischio di rapida disidratazione; se l’acqua scarseggia, gli stomi si chiudono parzialmente e la crescita rallenta. |
Per i pomodori, in particolare, la MSU cita uno studio in cui un VPD di 0,8 kPa sia di giorno sia di notte ha aumentato la fotosintesi e la resa dei frutti rispetto a 0,5 kPa. Nello studio di Leonardi e coautori (2000), l’aumento del VPD medio durante le sei ore più secche della giornata, da 1,6 a 2,2 kPa, ha ridotto la massa fresca e il contenuto d’acqua dei frutti. Questi risultati si riferiscono alle condizioni degli esperimenti in questione e non costituiscono un valore ottimale o una soglia di danno universale per i pomodori. Come esempio di fascia «ideale» per una coltura ipotetica, il produttore Argus Controls indica circa 0,5–1,2 kPa e sottolinea che ogni coltura va valutata singolarmente.
Temperatura della foglia: perché è importante
La formula del VPD della foglia considera la temperatura della foglia, non quella dell’aria. Le foglie si raffreddano evaporando acqua e possono quindi essere più fredde dell’aria circostante. Una foglia più fredda comporta un VPD fogliare più basso, come mostra l’esempio precedente: a 25 °C e con un’umidità del 60%, il VPD dell’aria è 1,27 kPa, mentre quello di una foglia a 23 °C è solo 0,91 kPa.
- Misuri la temperatura della foglia: il metodo più semplice consiste nell’utilizzare un termometro a infrarossi senza contatto, puntandolo sulle foglie superiori esposte alla luce.
- Sotto i LED le foglie tendono a essere più fredde: il modello di Nelson e Bugbee (2015) ha stimato che, a parità di flusso di fotoni fotosintetici e in condizioni indoor comparabili, la temperatura delle foglie sotto i LED fosse di circa 1,3 °C inferiore rispetto a quella sotto HPS. Non si tratta di una differenza fissa valida per ogni impianto: secondo lo studio, l’apporto d’acqua e il raffreddamento dovuto alla traspirazione incidono più del tipo di luce in sé. Perciò, passando da HPS a LED, il VPD della foglia può diminuire anche se il termometro sulla parete indica la stessa temperatura dell’aria.
- I dispositivi che misurano solo la temperatura e l’umidità dell’aria calcolano il VPD dell’aria senza correggere la temperatura della foglia. Alcuni controller consentono di inserire manualmente la differenza di temperatura della foglia; la precisione dipende quindi da questa correzione. Se conosce la temperatura della foglia, può calcolare il VPD fogliare con la formula riportata sopra.
Come aumentare o ridurre il VPD
Il VPD dipende da due variabili: umidità e temperatura. Prima di apportare qualsiasi modifica, misuri temperatura e umidità all’altezza delle piante, non vicino al soffitto della tenda.
Il VPD è troppo basso (l’aria è troppo umida)
- Deumidificatore rimuove l’acqua dall’aria. Scelga il modello in base alle dimensioni dell’ambiente; trova i prodotti nella categoria deumidificatori. Tenga presente che il deumidificatore genera calore residuo.
- Estrazione più potente: aumenti la potenza del ventilatore da condotto. Argus Controls avverte tuttavia che la sola ventilazione potrebbe non ridurre l’umidità se l’aria in ingresso contiene una quantità di vapore acqueo simile o maggiore. Il solo valore percentuale dell’umidità relativa non è sufficiente: conta anche la sua temperatura.
- Temperatura leggermente più alta: a una temperatura più elevata, la stessa quantità di vapore produce un VPD più alto. In inverno può essere utile il riscaldamento.
- La circolazione dell’aria con ventilatori di circolazione aiuta a limitare la formazione di sacche d’umidità tra le foglie; il ventilatore, da solo, non rimuove però l’acqua dall’ambiente.
Il VPD è troppo alto (l’aria è troppo secca)
- Umidificatore aggiunge acqua all’aria; consulti la categoria umidificatori. È particolarmente indicato per le piantine e in estate.
- Temperatura più bassa: se il VPD alto è causato dal caldo, può essere utile ridurre l’intensità delle luci o usare l’aria condizionata. Trova consigli nell’articolo Temperature elevate nella coltivazione indoor.
- Potenza di estrazione inferiore: se la temperatura è corretta, riduca la velocità con il regolatore. L’umidità evaporata dalle piante rimarrà così più a lungo nella tenda.
Attenzione durante la notte
Dopo lo spegnimento delle luci, la temperatura in genere diminuisce e l’umidità relativa aumenta. Esempio a pressione effettiva del vapore acqueo pressoché costante, senza aggiunta né rimozione di vapore: l’aria a 25 °C e al 60%, raffreddata a 20 °C, avrà un’umidità di circa l’81% e un VPD di appena 0,44 kPa. Perciò, conviene controllare l’umidità durante la notte, accendere il deumidificatore o evitare che la temperatura scenda troppo.
Misurazione e automazione del VPD
La base è un termoigrometro affidabile con sensore all’altezza delle piante. Trova i prodotti nella categoria misurazione di temperatura e umidità. Alcuni dispositivi e controller calcolano direttamente il VPD:
- VIVOSUN AeroLab THB1S misura temperatura e umidità, calcola il VPD e consente di consultare lo storico nell’app.
- AC Infinity Controller AI+, insieme al sensore AC Infinity Climate Sensor, monitora temperatura, umidità e VPD e controlla i dispositivi collegati in base ai relativi valori.
- VIVOSUN GrowHub Controller E42A+ visualizza il VPD e regola l’estrazione in base alla temperatura e all’umidità.
- L’umidificatore AC Infinity CLOUDFORGE T5 e il deumidificatore AC Infinity HYDRONE 7 dispongono di un controllo VPD integrato.
- Una soluzione più semplice è un igrostato, che attiva l’umidificatore o il deumidificatore in base all’umidità impostata. Nella tabella sopra può individuare l’umidità corrispondente al VPD desiderato.
Trova altre soluzioni di automazione nella categoria unità di controllo. Nell’articolo Non sottovaluti il ricambio e la circolazione dell’aria approfondiamo il ricambio e il flusso d’aria.
Domande frequenti
Qual è il VPD ideale?
Per la maggior parte delle coltivazioni, la Michigan State University indica un intervallo consigliato di 0,7–1,5 kPa, di 0,3–0,7 kPa per le piante giovani e di circa 0,3 kPa per la radicazione delle talee. Si tratta di valori indicativi: osservi anche la reazione delle piante.
Quale umidità impostare a 24 °C?
Secondo la tabella, a 24 °C l’intervallo di 0,7–1,5 kPa corrisponde a un’umidità di circa il 50–75% (da 1,49 a 0,75 kPa). Per le giovani piante già radicate può essere adatto un VPD inferiore, di 0,3–0,7 kPa; a 24 °C corrisponde a circa il 77–90% di RH, quindi a un valore superiore al 50–75% indicato. Scelga il valore desiderato in base alla coltura e alla fase, non basandosi solo su questa tabella generale.
Devo misurare la temperatura delle foglie?
Non è necessario: per la coltivazione ordinaria, il VPD dell’aria è un buon indicatore. Tuttavia, la temperatura della foglia influisce sul VPD; se le piante reagiscono in modo diverso da quanto suggerito dalla tabella, la misuri con un termometro a infrarossi.
Perché il VPD cambia di notte?
Dopo lo spegnimento delle luci, la temperatura diminuisce e l’umidità relativa aumenta, perciò il VPD cala. Argus Controls indica che un VPD basso di breve durata, ad esempio al mattino presto, può essere accettabile se non si verificano problemi di condensa o di espulsione di gocce d’acqua dalle foglie (guttazione). Le notti umide prolungate aumentano però il rischio di muffe.
Il VPD vale anche per pomodori, peperoncini ed erbe aromatiche?
Sì, il VPD descrive la capacità dell’aria di disidratare tutte le piante. I valori consigliati, tuttavia, variano a seconda della specie. Gli esperimenti sui pomodori citati sopra hanno confrontato 0,5 con 0,8 kPa oppure 1,6 con 2,2 kPa in condizioni specifiche; non definiscono un unico valore ottimale né una soglia di danno universale.
Tenga sotto controllo il VPD
Inizi con un termoigrometro affidabile, individui nella tabella l’umidità desiderata e, se necessario, aggiunga un umidificatore, un deumidificatore o un ventilatore di circolazione. Se desidera la massima tranquillità, lasci gestire il clima a un’unità di controllo con misurazione del VPD. Anche il calore prodotto dall’illuminazione influisce sul VPD: consulti quindi anche la nostra guida alla scelta dell’illuminazione LED.