DE102007010879B4 - Sensor und Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in der Wurzel - Google Patents

Sensor und Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in der Wurzel Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in den unterirdischen Teilen einer Pflanze, umfassend die Schritte:
a) Aufnehmen eines Ausgangszustands der Carotinoide in Form eines Referenzwertes an einem oberirdischen Pflanzenteil (1) mittels mindestens einer Lichtquelle (5) und mindestens einem Detektor (7);
b) Zuführen von Sauerstoff zu den unterirdischen Pflanzenteilen;
c) Bestimmen einer Veränderung der Carotinoide an einem oberirdischen Pflanzenteil (1) in Form eines Messwertes;
wobei eine Abweichung des Messwerts in Schritt c) von dem Referenzwert in Schritt a) einen Sauerstoffmangel in den unterirdischen Teilen der Pflanze anzeigt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in den unterirdischen Teilen einer Pflanze, ein mobiles Sensorsystem zur Verwendung in diesem Verfahren sowie weitere Verwendungen des Sensorsystems zur Ertragssicherung und -steigerung von Nutzpflanzen und zur Überwachung von Wachstumsbedingungen in Pflanzen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Ansammlung von Wasser im Wurzelbereich von Pflanzen führt zur Verringerung des Sauerstoff (O2) Partialdrucks in der Wurzelzone, was wiederum zu verringertem Wachstum der Pflanze führen kann.
  • Von Carotinoiden, zu denen neben den Carotinen auch ihre Sauerstoff enthaltenden Derivate, die Xanthophylle gehören, ist bekannt, dass sie wichtige biologische Funktionen in Pflanzen wahrnehmen. In den Chloroplasten wirken sie als akzessorische Pigmente zur Aufnahme von Licht, das sie über die Weiterleitung von Energie an das Chlorophyll der Pflanzen abgeben. Die Carotinoide wirken als Schutzmechanismen gegen photooxidative Schädigung und als Radikalfänger für singulären Sauerstoff. Carotinoide kommen ubiquitär nicht nur in den Blättern, sondern auch in den Blüten und Früchten der Pflanzen vor. Die antioxidanten Eigenschaften der Carotinoide wurden umfassend zum Schutz vor Krebs, Herzkreislauf Erkrankungen sowie zur Stimulation des Immunsystems untersucht.
  • Die US 6,567,537 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Bewertung von Stressfaktoren in Nutzpflanzen mittels nicht invasiver Messungen. Mit Hilfe von digitalen Kameras wird eine digitale Matrix bereitgestellt, welche das Absorptionsspektrum von Chlorophyll α bei 680 nm misst. Die digitalen Daten werden korrigiert und mit einem Computer in ein Algorithmusbild umgewandelt. Das algorith mische Bild stellt den Chlorophyllgehalt bezüglich des Standortes einer Pflanze dar, woraus Informationen über Stressfaktoren, die auf die Pflanze wirken, abgeleitet werden können.
  • Die US Patentanmeldung US2004/0032973 A1 beschreibt ein Verfahren zur Vorhersage und Überwachung des ökonomischen Wertes einer landwirtschaftlichen Einheit. Das Verfahren ermittelt zunächst verschiedene Bilddaten, analysiert diese Daten hinsichtlich vorbestimmter Merkmale und verwendet schließlich eine Analyse, um die Überlebensfähigkeit der landwirtschaftlichen Einheit anzugeben.
  • Die US Patentanmeldung US2005/0098713 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Bewertung einer Pflanze unter Verwendung deren biophysikalischer und biochemischer Eigenschaften, wobei eine selektive Überwachung, Eliminierung oder Behandlung von einzelnen Pflanzen von einem entfernt gelegenen Ort aus möglich ist. Mit einer Lichtquelle wird ein bestimmter Bodenbereich, der mit Pflanzen bewachsen sein kann, beleuchtet. Ein spezieller Detektor misst den polychromatischen Lichtstrahl, der durch den Oberflächenbereich reflektiert wird und ob das nachgewiesene Licht durch eine Pflanze oder nicht pflanzliches Material, wie beispielsweise Erde, reflektiert wurde. Eine Kontrolleinheit analysiert das Signal, und – falls eine Pflanze detektiert wurde – wird eine bestimmte Aktion, wie beispielsweise das Ausbringen eines Herbizids oder die Zufuhr von Düngemittel, induziert. Mit diesem Verfahren kann pflanzliche Biomasse in großen Bereichen, wie beispielsweise auf Sportplätzen, kartiert und überwacht werden.
  • Die US 6,114,683 beschreibt ein tragbares System zur Darstellung von pflanzlichem Chlorophyll, das Licht von einer Zielpflanze aufnimmt und in zwei getrennte Wellenlängen zerlegt. Das aufgenommene Licht wird in zwei Kanälen unter Verwendung von synchronisierten Videokameras verarbeitet. Eine Kontrolleinheit innerhalb des Systems vergleicht die beiden Videobilder, die von der Zielpflanze abgegeben wurden, mit einem Referenzwert. Auf diese Weise kann die Menge an pflanzlichem Chlorophyllgehalt bestimmt werden, wodurch auf physiologischen Stress, der auf die Pflanze einwirkt, geschlossen werden kann.
  • Baranski et al. (2005), Planta, 222: 448–457 beschreiben die Anwendung von Near-infrared (NIR) angeregter Fourier Transformations-(FT)-Raman Spektroskopie für die in situ Analyse von Carotinoiden in Proben von lebenden Pflanzen. Dieses Verfahren wurde auch zur Kartierung von Carotinoidänderungen eingesetzt, die durch abiotischen oder biotischen Stress hervorgerufen wurden. Ferner werden das Auftreten von Lutein, β-Carotin und Capsanthin sowie die Änderungen in ihrem relativen Gehalt während der Fruchtreifung unter Verwendung von Raman Spektren beschrieben. Die NIR-FT-Raman Spektroskopie wird für nicht destruktive Analysen von Carotinoiden in verschiedenen pflanzlichen Geweben in einer Größenordnung von ungefähr 0,01 mm2 bis 35 cm2 diskutiert.
  • Im Stand der Technik wird allgemein Stress oder die Evapotranspirationsrate zur Bewertung des Bewässerungsstatus eines Pflanzenbestandes herangezogen, um ein Defizit in der Bewässerung zu vermeiden. Auch wurde der Einfluss von Trockenstress auf die physiologische Aktivität von Pflanzen untersucht. Spektrale Veränderungen der Reflexion treten dabei vorrangig bei Wellenlängen im Absorptionsbereich der Chlorophylle, Carotinoide, Polyphenole, Kohlenhydrate und von Wasser auf.
  • An vielen Pflanzenproduktionssystemen entstehen Wachstumsdepressionen bzw. Ertragsminderungen jedoch häufig nicht durch zu wenig verfügbares Wasser sondern durch Sauerstoffmangel in der Wurzelzone. Der Sauerstoffmangel kann durch natürlich bedingte oder durch Bewässerungsfehler bedingte Staunässe ebenso hervorgerufen werden wie durch Bodenverdichtung. Eine Bewertung des Sauerstoffmangels im Wurzelbereich erfolgt im Stand der Technik bislang lediglich durch Sauerstoffmessungen bzw. Porenvolumenmessungen im Boden und langwierige Aufzeichnungen von Wachstumsdepressionen. Eine Messung kurzfristiger Pflanzenreaktionen und dadurch zeitnahe Maßnahmen zur Vermeidung von Ertragsminderung oder Wachstumsdepression sind bislang nicht möglich. Gerade in hydroponischen Systemen, bei Tröpfchenbewässerung, verdichteten Böden oder bei Gasleckage treten die Probleme häufig an betroffenen Einzel pflanzen auf. Der Wert von einzelnen pflanzlichen Dauerkulturen des Erwerbsobstbaus, bei Straßen- oder Alleebäumen sowie allgemein in der Landwirtschaft in intensivierten Gemüsekulturen rechtfertigt eine technologische Erfassung zur Vermeidung von Pflanzenschäden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren sowie eine dazu verwendbare Vorrichtung bereitzustellen, mit dem/der Sauerstoffmangel in der Wurzel erkannt werden kann. Das Verfahren soll an lebenden Pflanzen an ihrem Standort durchgeführt werden, ohne dass eine Ernte oder eine Zerstörung der Pflanze notwendig ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Bestimmung der Stressreaktion der Pflanze bei reduziertem Sauerstoffgehalt in den unterirdischen Pflanzenteilen einer Pflanze gelöst, welches die Carotinoide in oberirdischen Pflanzenteilen erfasst und durch einen Vergleich mit einem Referenzwert einen Rückschluss auf die Sauerstoffversorgung in den unterirdischen Pflanzenteilen ermöglicht. Ferner wird die Aufgabe durch ein mobiles Sensorsystem gelöst, mit dessen Hilfe die Sauerstoffversorgung in den unterirdischen Pflanzenteilen durch Bestimmen von Parametern in oberirdischen Pflanzenteilen am Standort der Pflanze möglich ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in den unterirdischen Teilen einer Pflanze, umfassend die Schritte:
    • a) Aufnehmen eines Ausgangszustands der Carotinoide in Form eines Referenzwertes an einem oberirdischen Pflanzenteil mittels mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem Detektor;
    • b) Zuführen von Sauerstoff zu den unterirdischen Pflanzenteilen;
    • c) Bestimmen einer Veränderung der Carotinoide an einem oberirdischen Pflanzenteil in Form eines Messwertes;
    wobei eine Abweichung des Messwerts in Schritt c) von dem Referenzwert in Schritt a) einen Sauerstoffmangel in den unterirdischen Teilen der Pflanze anzeigt.
  • Ohne durch irgendeinen speziellen Wirkmechanismus gebunden zu sein, nehmen die Erfinder der vorliegenden Erfindung an, dass die gemessene Carotinoidveränderung in einem veränderten endogenen Elektronendruck begründet ist. Tatsächlich werden Intensitäten gemessen, mit denen die Carotinoide Licht absorbieren.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein mobiles, insbesondere tragbares bzw. portables Sensorsystem zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in den unterirdischen Teilen einer Pflanze, wobei ein Ausgangszustands der Carotinoide in Form eines Referenzwertes an einem oberirdischen Pflanzenteil mittels mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem Detektor aufgenommen wird, Sauerstoff zu den unterirdischen Pflanzenteilen zugeführt wird, und eine Veränderung der Carotinoide an einem oberirdischen Pflanzenteil in Form eines Messwertes bestimmt wird, wobei eine Abweichung des Messwerts von dem Referenzwert einen Sauerstoffmangel in den unterirdischen Teilen der Pflanze anzeigt.
  • Weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung betreffen die Verwendung des Sensorsystems zur Ertragssicherung oder -steigerung von Nutzpflanzen sowie zur Überwachung von Wachstumsbedingungen in Pflanzen.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Die Figuren dienen der Erläuterung der Erfindung. Sie beabsichtigen nicht, die Erfindung auf die konkret dargestellten Formen zu beschränken.
  • 1 zeigt eine Spektralanalyse an Blattstücken, wobei jeweils junge, mittelalte und alte Pflanzen einer Spezies gegenübergestellt sind. Gemessen wird die diffuse Reflexion von I555/I450 unter Sauerstoffmangel, unter Belüftung und unter osmotischem Stress im Vergleich zur Kontrolle.
  • 2 zeigt schematisch einen mehrschichtigen Aufbau eines oberirdischen Pflanzenteils 1, an dessen Oberseite ein erfindungsgemäßes Sensorsystem 3 angeordnet ist. Die Einstrahlung von Licht, der Weg des eingestrahlten Lichts in dem Gewebe des oberirdischen Pflanzenteils 1 und die Messung (Detektion) im Remissionsmodus sind gezeigt.
  • 3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Sensorsystem 3, das auf einer exemplarisch halbierten Zitrusfrucht angeordnet ist. Das Sensorsystem weist zwei Lichtquellen 5 auf, die Licht in einen ersten Bereich der Zitrusfrucht einstrahlen sowie einen Detektor 7 zur Messung/Detektion des Lichtes. Die Lichtdetektion findet mittels eines Spektrometers 11 statt.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in den unterirdischen Teilen einer Pflanze, umfassend die Schritte:
    • a) Aufnehmen eines Ausgangszustands der Carotinoide in Form eines Referenzwertes an einem oberirdischen Pflanzenteil 1 mittels mindestens einer Lichtquelle 5 und mindestens einem Detektor 7;
    • b) Zuführen von Sauerstoff zu den unterirdischen Pflanzenteilen;
    • c) Bestimmen einer Veränderung der Carotinoide an einem oberirdischen Pflanzenteil 1 in Form eines Messwertes;
    wobei eine Abweichung des Messwerts in Schritt c) von dem Referenzwert in Schritt a) einen Sauerstoffmangel in den unterirdischen Teilen der Pflanze anzeigt.
  • Erfindungsgemäß kann die Spektralanalyse 11 zur Bestimmung der Carotinoidzusammensetzung in oberirdischen Pflanzenteilen 1 zum Nachweis eines Sauerstoffmangels in der Wurzelzone der Pflanze verwendet werden. Ohne auf irgendeine Theorie beschränkt zu sein, nehmen die Erfinder an, dass beispielsweise Staunässe im Wurzelbereich der Pflanze zu einer verringerten Sauerstoffkonzent ration in der Wurzel führt. Weil Sauerstoff als terminaler Elektronenakzeptor dient, steigt durch seinen Mangel der endogene Elektronendruck, auch in den oberirdischen Pflanzenteilen 1, wie beispielsweise den Blättern an. Wird nun über die Carotinoide und insbesondere über die am Xantophyllzyklus beteiligten Carotinoide eine physiologische Pflanzenreaktion bestimmt, erlaubt sie einen Rückschluss auf die Sauerstoffversorgung der Wurzel.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Carotinoid ausgewählt aus der Gruppe, die aus Lutein, Violaxanthin, Zeaxanthin, Antheraxanthin, alpha-Carotin, beta-Carotin, Lycopin und Neoxanthin besteht.
  • Außerdem kann der oberirdische Pflanzenteil 1 aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Stängeln, Sprossen, Blättern, Knospen, Zweigen, Nadeln und Früchten besteht.
  • Es ist ferner geeignet, die unterirdischen Pflanzenteile aus der Gruppe auszuwählen, die aus Wurzel, Knolle, unterirdischem Spross und Rübe besteht. Die Wurzel ist dabei besonders bevorzugt.
  • Der Carotinoidgehalt kann punktuell oder integriert über eine Fläche des oberirdischen Pflanzenteils 1 bestimmt werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform strahlt die Lichtquelle 5 sichtbares Licht auf einen ersten Bereich eines oberirdischen Pflanzenteils 1 ein, und der Detektor 7 misst das eingestrahlte Licht an einem zweiten Bereich eines oberirdischen Pflanzenteils 1. Durch die Detektion des Lichts an einer anderen Stelle als der eingestrahlten Stelle wird eine genauere Messung und damit eine genauere Aussage über die Sauerstoffversorgung der Wurzel möglich.
  • Der Referenzwert kann nach dem Zuführen von atmosphärischem oder konzentriertem Sauerstoff zu der Wurzel bestimmt werden. Die Messdaten werden nach Zuführung von Gasproportionen mit atmosphärischem oder höher konzentriertem Sauerstoffanteil ermittelt. Die Variation der Messdaten bedingt durch eine eintretende Pflanzenreaktion kann als weitere Referenz verwendet werden.
  • Der Sauerstoff kann aktiv über einen Schlauch und eine Pumpe zugeführt werden. Es ist außerdem möglich, dass der Sauerstoff über Thermik zu den unterirdischen Pflanzenteilen diffundiert.
  • Die Pflanze kann vorteilhaft aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Nutzpflanzen, Obstbäumen, Straßenbäumen und Alleebäumen besteht. Unter Nutzpflanzen werden dabei vor allem Zitrusfrüchte und -pflanzen, Gemüse, wie beispielsweise Salat, Tomaten, Gurken und Kohl sowie Steinobstarten verstanden.
  • Es ist ferner besonders vorteilhaft, wenn der Messwert elektronisch gespeichert und auf einem Display angezeigt wird.
  • In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Verfahren mittels eines mobilen, insbesondere tragbaren Sensorsystems durchgeführt.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein mobiles, insbesondere tragbares Sensorsystem zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in den unterirdischen Teilen einer Pflanze, wobei ein Ausgangszustands der Carotinoide in Form eines Referenzwertes an einem oberirdischen Pflanzenteil mittels mindestens einer Lichtquelle und mindestens einem Detektor aufgenommen wird, Sauerstoff zu den unterirdischen Pflanzenteilen zugeführt wird, und eine Veränderung der Carotinoide an einem oberirdischen Pflanzenteil in Form eines Messwertes bestimmt wird, wobei eine Abweichung des Messwerts von dem Referenzwert einen Sauerstoffmangel in den unterirdischen Teilen der Pflanze anzeigt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform strahlt die Lichtquelle sichtbares Licht auf einen ersten Bereich eines oberirdischen Pflanzenteils ein, und der Detektor misst das eingestrahlte Licht an einem zweiten Bereich des oberirdischen Pflanzenteils, der von dem ersten Bereich mindestens teilweise verschieden ist. Das eingestrahlte Licht kann auch als diffuse Reflexion erfasst werden. Durch die Detektion des Lichts an einer anderen Stelle als der eingestrahlten Stelle wird eine genauere Messung und damit eine genauere Aussage über die Sauerstoffversorgung der Wurzel möglich.
  • Das erfindungsgemäße Sensorsystem weist vorteilhafterweise eine Lichtquelle auf, die ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Sonnenstrahlung, Laserdiode, Leuchtdiode (LED) 13, Blitzlampe und Halogenlampe besteht.
  • Vorteilhafterweise werden einzelne Lichtintensitäten mit Wellenlängen zwischen ca. 400 nm und ca. 1.100 nm gemessen.
  • Ferner umfasst das Sensorsystem 3 einen Detektor, der vorzugsweise ein spektraloptischer Detektor 7 ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einer Kamera, einem Spektrometer und einer Fotodiode besteht.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Sensorsystem 3 zur Auswertung und Speicherung der Messwerte mit einem Mikroprozessor verbunden ist.
  • Weitere Gegenstände des erfindungsgemäßen Systems betreffen die Verwendung des Sensorsystems zur Ertragssicherung und -steigerung von Nutzpflanzen sowie zur Überwachung von Wachstumsbedingungen, insbesondere dem Bewässerungszustand in Pflanzen.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • 1 zeigt eine Grafik mit einer Spektralanalyse an Blattstücken, wobei jeweils junge, mittelalte und alte Pflanzen einer Spezies gegenübergestellt sind. Gemessen wird die diffuse Reflexion von I555/I450 unter Sauerstoffmangel, unter Belüftung und unter osmotischem Stress im Vergleich zur Kontrolle.
  • 2 zeigt ein oberirdisches Pflanzenteil 1 in Form eines schichtförmig aufgebauten Gewebes. Schematisch ist ferner ein Sensorsystem 3 mit einer Lichtquelle 5 und einem Detektor 7 gezeigt. Das sichtbare Licht wird von der Lichtquelle 5 abgestrahlt, und es dringt in das Pflanzengewebe ein. Ein Teil des Lichts, dargestellt als gebogene Pfeile von rechts nach links, wandert durch das Pflanzengewebe und wird an einer zweiten Stelle bzw. einem zweiten Bereich des Pflanzengewebes, die/der von dem Bereich verschieden ist, auf die/den die Lichtquelle 3 einstrahlt, mit Hilfe des Detektors 7 gemessen.
  • 3 ist eine detailliertere Darstellung des Sensorsystems aus 2. Das oberirdische Pflanzenteil 1 aus 2 ist diesmal in Form einer halben Zitrusfrucht 9 dargestellt. Das Sensorsystem 3 weist in dieser Ausführungsform zwei Lichtquellen 5 und einen Detektor 7 auf. Der Detektor 7 ist in Form eines Spektrometers 11 ausgebildet, während die Lichtquellen 5 in Form von Leuchtdioden (LED) 13 ausgebildet sind. Als Abdichtung gegenüber der Umgebung dient ein schwarzes Dichtmaterial, das in dieser Ausführungsform ein schwarzer Schaum 15 ist. Den unteren Abschlussrand des Sensorssystems 3 gegenüber der halbierten Zitrusfrucht 9 bildet eine Silikonabdichtung 17.
  • Abschließend sei angemerkt, dass sämtlichen Merkmalen, die in den Anmeldungsunterlagen und insbesondere in den abhängigen Ansprüchen genannt sind, trotz dem vorgenommenen formalen Rückbezug auf einen oder mehrere bestimmte Ansprüche, auch einzeln oder in beliebiger Kombination eigenständiger Schutz zukommen soll. Insbesondere werden alle Merkmale, die in Bezug auf den Verfahrens- und den Vorrichtungsanspruch genannt sind, auch jeweils spezifisch in der anderen Kategorie offenbart.
  • 1
    oberirdisches Pflanzenteil
    3
    Sensorsystem
    5
    Lichtquelle
    7
    Detektor
    9
    halbe Zitrusfrucht
    11
    Spektrometer
    13
    LED
    15
    schwarzer Schaum (Dichtmaterial)
    17
    Silikonabdichtung
  • Referenzen
  • Patente und Patentanmeldungen
    • US 6,567,537
    • US 2004/0032973 A1
    • US 2005/0098713 A1
    • US 6,114,683
  • Wissenschaftliche Veröffentlichungen
  • Baranski et al. (2005), "Changes in carotenoid content and distribution and living plant tissue can be observed and mapped in situ using NIR-FT-Raman spectroscopy", Planta 222: 448–457.

Claims (17)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in den unterirdischen Teilen einer Pflanze, umfassend die Schritte: a) Aufnehmen eines Ausgangszustands der Carotinoide in Form eines Referenzwertes an einem oberirdischen Pflanzenteil (1) mittels mindestens einer Lichtquelle (5) und mindestens einem Detektor (7); b) Zuführen von Sauerstoff zu den unterirdischen Pflanzenteilen; c) Bestimmen einer Veränderung der Carotinoide an einem oberirdischen Pflanzenteil (1) in Form eines Messwertes; wobei eine Abweichung des Messwerts in Schritt c) von dem Referenzwert in Schritt a) einen Sauerstoffmangel in den unterirdischen Teilen der Pflanze anzeigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Carotinoid ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Lutein, Violaxanthin, Zeaxanthin, Antheraxanthin, alpha-Carotin, beta-Carotin, Lycopin und Neoxanthin besteht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der oberirdische Pflanzenteil (1) ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Stängeln, Sprossen, Blättern, Knospen, Zweigen, Nadeln und Früchten besteht.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die unterirdischen Pflanzenteile ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus Wurzel, Knolle, unterirdischem Spross und Rübe besteht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Carotinoide punktuell oder integriert über eine Fläche des oberirdischen Pflanzenteils (1) bestimmt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Lichtquelle (5) sichtbares Licht auf einen ersten Bereich eines oberirdischen Pflanzenteils (1) einstrahlt und durch den Detektor (7) das eingestrahlte Licht an einem zweiten Bereich eines oberirdischen Pflanzenteils (1) gemessen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sauerstoff aktiv über einen Schlauch und eine Pumpe zugeführt wird oder passiv über Thermik zu den unterirdischen Pflanzenteilen diffundiert.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pflanze ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Nutzpflanzen, Obstbäumen, Straßenbäumen und Alleebäumen besteht.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Messwert elektronisch gespeichert und auf einem Display angezeigt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren mittels eines mobilen Sensorsystems (3) durchgeführt wird.
  11. Mobiles Sensorsystem (3) zur Bestimmung der Sauerstoffversorgung in den unterirdischen Teilen einer Pflanze, wobei ein Ausgangszustand der Carotinoide in Form eines Referenzwertes an einem oberirdischen Pflanzenteil (1) mittels mindestens einer Lichtquelle (5) und mindestens einem Detektor (7) aufgenommen wird, Sauerstoff zu den unterirdischen Pflanzenteilen zugeführt wird, eine Veränderung der Carotinoide an einem oberirdischen Pflanzenteil (1) in Form eines Messwertes bestimmt wird und eine Abweichung des Messwerts von dem Referenzwert einen Sauerstoffmangel in den unterirdischen Teilen der Pflanze anzeigt, wobei die Lichtquelle (5) derart angeordnet ist, dass sichtbares Licht auf einen ersten Bereich eines oberirdischen Pflanzenteils (1) einstrahlt und der Detektor (7) derart ange ordnet ist, dass er das eingestrahlte Licht an einem zweiten Bereich des oberirdischen Pflanzenteils (1) misst.
  12. Sensorsystem (3) nach Anspruch 11, wobei die Lichtquelle (5) ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Sonnenstrahlung, Laserdiode, Leuchtdiode (LED) (13), Blitzlampe und Halogenlampe besteht.
  13. Sensorsystem (3) nach Anspruch 11 oder 12, wobei einzelne Wellenlängen eine Sensitivität zwischen ca. 400 nm und ca. 1.100 nm aufweisen.
  14. Sensorsystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Detektor (7) ein spektraloptischer Detektor ist, der ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einer Kamera, einem Spektrometer (11) und einer Fotodiode besteht.
  15. Sensorsystem (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorsystem (3) zur Auswertung und Speicherung der Messwerte mit einem Mikroprozessor verbunden ist.
  16. Verwendung des Sensorsystems (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Ertragssicherung oder Ertragssteigerung von Nutzpflanzen.
  17. Verwendung des Sensorsystems (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Überwachung von Wachstumsbedingungen, insbesondere zur Bewässerungsregulierung in Pflanzen.
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