EP4061114A1 - Method for determining and optimising the content of at least one plant constituent in at least one part of a plant - Google Patents

Method for determining and optimising the content of at least one plant constituent in at least one part of a plant

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Publication number
EP4061114A1
EP4061114A1 EP20811314.2A EP20811314A EP4061114A1 EP 4061114 A1 EP4061114 A1 EP 4061114A1 EP 20811314 A EP20811314 A EP 20811314A EP 4061114 A1 EP4061114 A1 EP 4061114A1
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EP
European Patent Office
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plant
wavelength
chlorophyll fluorescence
content
ingredient
Prior art date
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Pending
Application number
EP20811314.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Volkmar KEUTER
Dennis SCHLEHUBER
Annette SOMBORN-SCHULZ
Holger Wack
Stephan Deckert
Victor Takazi KATAYAMA
Felix THOMA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
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Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4061114A1 publication Critical patent/EP4061114A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00Botany in general
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N2021/635Photosynthetic material analysis, e.g. chrorophyll
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06Illumination; Optics
    • G01N2201/061Sources
    • G01N2201/06193Secundary in-situ sources, e.g. fluorescent particles
    • GPHYSICS
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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06Illumination; Optics
    • G01N2201/062LED's
    • G01N2201/0627Use of several LED's for spectral resolution

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the content of at least one plant ingredient in at least part of a plant.
  • the invention also relates to a method for optimizing the content of at least one plant constituent of at least one plant at the time of harvesting the at least one plant.
  • Phytonutrients can be divided into primary phytochemicals and secondary phytochemicals.
  • the primary plant constituents include the substances that are essential for plant growth, such as chlorophyll. There are different types of chlorophyll that are common can occur in a plant.
  • the secondary plant constituents protect the plant against UV radiation, other weather influences and predators, for example.
  • many phytonutrients are considered beneficial for human health.
  • These secondary phytonutrients are especially formed by the plant under stress. The stress on the plant can be triggered, for example, by moisture, drought, heat, cold, carbon dioxide content in the air, shifting the day-to-night cycle, unfavorable lighting conditions, UV radiation, touching the plant or damaging the plant.
  • the complicated mechanisms behind it are not yet sufficiently understood.
  • the secondary plant constituents include, for example, alkaloids, amino acids, polyphenols, anthocyanins and flavonols. While the secondary plant constituents are mainly deposited in the epidermis of the leaves, i.e. near the leaf surface, chlorophyll occurs in the palisade tissue below the epidermis. Chlorophyll absorbs light energy, most of which is used for photosynthesis. A part of the light energy that cannot be used but is nevertheless absorbed is emitted again in the form of fluorescence, the so-called chlorophyll fluorescence (ChlF), in the area of the dark red color spectrum of light.
  • ChlF chlorophyll fluorescence
  • the invention is therefore based on the object of designing and developing the method of the type mentioned at the beginning and described in greater detail in such a way that the content of plant constituents, in particular secondary ones Plant constituents, can be determined and optimized more appropriately from at least part of a plant.
  • This object is achieved according to claim 1 by a method for determining the content of at least one plant ingredient of at least part of a plant,
  • the chlorophyll fluorescence is measured at least essentially the same wavelength and / or at least essentially the same wavelength range.
  • the stated object is also achieved according to claim 13 by a method for optimizing the content of at least one plant constituent of at least one plant at the time of harvesting the at least one plant,
  • the invention is based on the fact that light hitting a plant is absorbed to different degrees by primary and secondary plant constituents.
  • the unabsorbed light is partly reflected back by the plant (reflection) and partly passes through the plant (transmission), whereby the corresponding proportions can vary greatly from plant to plant and from wavelength to wavelength.
  • Many primary and secondary phytonutrients absorb light of different wavelengths to different degrees.
  • Some plant constituents absorb light in a very narrow wavelength range and others in a broader wavelength range, whereby the The proportion of the absorbed radiation also varies within the respective wavelength range and has an absorption maximum or several local absorption maxima in this wavelength range.
  • the proportion of the absorbed radiation plotted over the wavelength results in a more or less characteristic curve for many plant constituents.
  • the invention takes into account that the chlorophyll fluorescence (ChlF) of a plant, in particular a leaf, depends on how much light actually penetrates to the chlorophyll in the palisade tissue. The proportion of this light is lower, the more light is already absorbed in the epidermis by secondary plant constituents. Since this relationship occurs differently at different wavelengths, the at least one part of the at least one plant is irradiated with light of at least two different wavelengths and / or of at least two different wavelength ranges. In response to the irradiation with the first wavelength or the first wavelength range, the chlorophyll fluorescence is measured at a specific wavelength and / or in a specific wavelength range. The same occurs in response to the irradiation with the second wavelength or the second wavelength range. If necessary, the same thing also takes place in response to the irradiation with further wavelengths and / or wavelength ranges.
  • ChlF chlorophyll fluorescence
  • the wavelength ranges are very broad, the more different interactions overlap. Especially it is therefore preferred if the light for irradiating the at least one part of the sheet, that is to say the respective excitation radiation, is at least almost monochromatic. For practical reasons, it can be expedient to irradiate the at least part of the at least one plant with light sources which emit a certain wavelength range. LEDs are particularly suitable here, the light of which is almost, but not necessarily exactly, monochromatic, i.e. has only one wavelength.
  • the wavelength ranges preferably include wavelength intervals of less than 100 nm, preferably less than 50 nm, in particular less than 20 nm, further in particular less than 10 nm.
  • the measurement results of the chlorophyll fluorescence obtained in this way can be used to infer the content of at least one plant substance.
  • the chlorophyll fluorescence can be recorded over the entire wavelength range of the chlorophyll fluorescence.
  • the spectrum of the chlorophyll fluorescence can alternatively or additionally also be recorded when recording the chlorophyll fluorescence, it being conceivable that the wavelengths or the wavelength range are recorded at which or in which the chlorophyll fluorescence occurs.
  • the chlorophyll fluorescence can also be recorded depending on the wavelength of the chlorophyll fluorescence spectrum, ie the distribution or the “shape” of the chlorophyll fluorescence over the wavelength.
  • the determination of the spectrum of the chlorophyll fluorescence can also be limited to a wavelength range that is smaller than the entire wavelength range in which the chlorophyll fluorescence occurs.
  • the spectrum of the chlorophyll fluorescence can be recorded, for example, with a so-called hyperspectral camera.
  • hyperspectral camera Such cameras take pictures of a large number of closely spaced wavelengths.
  • hyperspectral data cubes can be formed that have two spatial dimensions (spatial directions) and one spectral dimension (spatial direction ).
  • the information about the chlorophyll fluorescence is then contained, for example as a kind of response function, for the purpose of evaluation.
  • the spectrum of chlorophyll fluorescence depends on plant-specific factors and light effects, such as the LHC (Light Harvesting Complex) or the NPQ (Non Photochemical Quenching).
  • LHC Light Harvesting Complex
  • NPQ Non Photochemical Quenching
  • the spectrum of the chlorophyll fluorescence as such can alternatively or additionally be used for the evaluation.
  • a large number of chlorophyll fluorescence values for different wavelengths up to a continuous fluorescence spectrum can be used as the basis for further evaluation.
  • a wavelength or a wavelength range for irradiating the at least one part of the plant is in the vicinity of the absolute absorption maximum of the at least one plant constituent. Then a particularly large amount of light is absorbed by the at least one plant ingredient, namely the more the greater the content or concentration of the at least one plant ingredient in the leaf or in the epidermis of the leaf.
  • a further wavelength or a further wavelength range is selected in such a way that at this wavelength or in this wavelength range there is no or only very little absorption of light by the at least one secondary plant constituent, these measured values of the chlorophyll fluorescence can be particularly useful for a comparison with the The aim can be used to derive a statement about the content of the at least one plant ingredient. Under certain circumstances, however, this can be impaired by the fact that at the last-mentioned wavelength or the The latter wavelength range another secondary plant constituent absorbs a large part of the light.
  • the chlorophyll fluorescence depends not only on the wavelength of the excitation radiation, but also on the intensity of the excitation radiation. In principle, the greater the radiation intensity at a certain wavelength, the greater the chlorophyll fluorescence. It can therefore be useful in principle to normalize the values of the chlorophyll fluorescence, for example, to the radiation intensity of the excitation radiation and / or to set the radiation intensity for all or each of the excitation radiations. Then particularly reproducible measurement results can be obtained.
  • the information obtained in the corresponding way about the content of the at least one plant ingredient can also be used to optimize the content of the at least one plant ingredient. If necessary, experience from the past can be used to determine which measures, in which cases, had a positive influence on the content of the at least one plant ingredient.
  • the method described can be used to better recognize and understand these relationships. For example, the growth conditions can be observed and / or changed over the growth of the plants and, in parallel, the effects on the content of the at least one plant constituent can be determined using the appropriate method.
  • the two methods are described below together, without distinguishing between the two methods in each case. However, the person skilled in the art can see from the context which features are particularly preferred for which method.
  • the measured values of the chlorophyll fluorescence are compared with one another and / or with reference values in order to infer the content of the at least one plant ingredient based on empirical values, for example.
  • This comparison can preferably be based on the values of the chlorophyll fluorescence as a function of the wavelengths and / or labor length ranges used for the irradiation.
  • the wavelengths and / or wavelength ranges can namely have a not inconsiderable influence on the chlorophyll fluorescence.
  • response signals in the form of chlorophyll fluorescence for a certain wavelength can be obtained and compared.
  • the response signals for a wavelength range of chlorophyll fluorescence can also be compared.
  • the response signals for different wavelengths and / or labor length ranges of the chlorophyll fluorescence can each be compared separately.
  • the results of comparisons for different wavelengths and / or wavelength ranges can also be compared with one another.
  • the at least one part of the plant can be sequentially irradiated with light of at least three, preferably of at least four, in particular of at least five, different wavelengths and / or wavelength ranges, in response to the irradiation of the at least one part of the plant with light from the at least three, preferably of the at least four, in particular of the at least five, different wavelengths and / or wavelength ranges in each case the chlorophyll fluorescence is measured at least essentially the same wavelength and / or at least essentially the same labor length range. It goes without saying that the irradiation can also take place with significantly more than five different wavelengths and / or wavelength ranges.
  • the absorption maxima can be selected at least partially from plant constituents, of which the content is to be determined. It is further understood that four, five, six or more wavelengths and / or wavelength ranges can also be selected analogously.
  • At least one of the different wavelengths and / or wavelength ranges can be selected at least essentially in the region of the absorption maximum of a chlorophyll.
  • the value of the chlorophyll fluorescence assigned to the absorption maximum of the at least one chlorophyll can be used as a reference value for determining the content of the at least one plant ingredient. It is also conceivable that the determined values of the chlorophyll fluorescence are normalized based on the chlorophyll fluorescence for the absorption maximum of chlorophyll.
  • a response function is recorded from the measured values of the chlorophyll fluorescence as a function of the wavelengths and / or wavelength ranges used for the irradiation, this can be evaluated easily, reproducibly and quickly using mathematical methods known per se. If necessary, the response function can be evaluated by a comparison with reference response functions.
  • the reference response functions can in particular be taken from a reference library for corresponding response functions to which certain contents of the at least one plant ingredient are assigned.
  • the content of the at least one plant ingredient corresponds, for example, approximately to the content assigned to the reference response function, which corresponds best to the recorded response function.
  • a curve fitting can be carried out using the wavelength-dependent response function, which is also referred to as curve adaptation or compensation calculation.
  • certain parameters of a certain curve function can be calculated, which correlate with the content of the at least one plant ingredient.
  • the curve function for example a specific polynomial, can be specified. However, it can also be determined which curve function can be adapted most precisely to the response function. The information about the corresponding curve function and the corresponding parameters can then correlate with the content of the at least one plant ingredient.
  • the method of minimizing the error amount deviation, minimizing the error square deviation and higher powers, minimizing the difference between the individual value amounts, which are known per se, can be used.
  • response functions Bx are recorded for different concentrations (c) of all relevant plant constituents X, and, if possible, independently of one another, the concentration dependency of the response functions for the plant constituents can thus be determined.
  • concentration dependency of the response functions for the plant constituents can thus be determined.
  • These can then be stored in a library so that they can be used as the basis of a curve function for curve fitting, since the recorded response function can potentially be viewed as a superimposition of response functions from the individual plant constituents.
  • the curve function could then have the following form, to which the measured response function M (l) can be approximated:
  • BReference (l) a (c) * Bi (l) + b (c) * Bp (l) + c (c) * Bip (l) + d (c) * Bin (l) + ... + n (c) * Bc (l)
  • the following relationship can apply for the dependence on the concentration c of the plant constituents X of the response functions Bx of the respective plant constituents X:
  • the response functions of the plant ingredients for the library could in particular be determined separately on the basis of a so-called artificial leaf reproduced in the laboratory as a function of the wavelength of the irradiation.
  • the artificial leaf could have an artificial epidermis layer and an artificial layer of palisade tissue, which are modeled on the tactile layers of a real leaf and can each have predetermined concentrations of chlorophyll in the artificial layer of the palisade tissue and the corresponding secondary plant constituents in the artificial epidermis layer . It must be taken into account that different plants and different leaves of a plant can differ in terms of their leaf structure, so that conclusions can only be drawn from one type of leaf to another type of leaf or from one plant to another plant.
  • the frequencies recorded over the time of irradiation with different wavelengths and / or wavelength ranges can be used to determine a frequency spectrum by means of a Fourier transformation, in particular Fast Fourier Transformation (FFT), on which a comparison can be based.
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • the Fourier transformation does not take place here on a time-dependent signal, but on a wavelength-dependent signal, in particular on such a response function.
  • a curve discussion can also be carried out and evaluated using the response function.
  • Conclusions about the content of the at least one plant ingredient can then be drawn on the basis of maxima, minima, turning points, slopes and / or curvatures, in particular in certain areas of the response function become. It is also conceivable that integrals and / or partial integrals of the response functions enable conclusions to be drawn about the content of the at least one plant ingredient.
  • the chlorophyll fluorescence can also be recorded in a location-dependent or location-resolved manner, so that different locations on a leaf, different locations on a plant and / or different plants can be viewed and evaluated separately at the different wavelengths and / or wavelength ranges of the irradiation. Consequently, in response to the irradiation of the at least one part of the plant with light of each wavelength and / or with each wavelength range, the chlorophyll fluorescence at least essentially the same wavelength and / or at least essentially the same wavelength range at different locations of the at least one part of the plant can be measured. In this way it can be avoided that local differences superimpose one another and lead to an imprecise determination of the content or the concentration of the at least one plant ingredient.
  • the content or the concentration of the at least one plant constituent can be examined in a targeted manner at certain points on a leaf, different points on a plant and / or different plants.
  • a spatially resolved recording of the chlorophyll fluorescence it is advisable if the chlorophyll fluorescence is recorded by means of a corresponding sensor, preferably a camera, in particular an IR camera and / or a hyperspectral camera. In the latter cases, the chlorophyll fluorescence can be measured separately at different pixels and / or pixel areas of the images recorded by the camera.
  • the measured values of the chlorophyll fluorescence for each location are compared separately with one another and / or with reference values.
  • the comparison tends to be all the more meaningful if the corresponding values of the chlorophyll fluorescence depend on the irradiation used wavelengths and / or wavelength ranges are compared with the reference values. In this way, a location-dependent detection of the content of the at least one plant ingredient can be achieved.
  • response functions can be recorded separately from the measured values of the chlorophyll fluorescence for each location, in particular for each pixel and / or each pixel area, depending on the wavelengths and / or wavelength ranges used for the irradiation.
  • These response functions can then be evaluated particularly expediently, in particular using known mathematical methods.
  • the evaluation can be carried out, for example and in a simple manner, in that the respective response functions assigned to the individual locations, in particular pixels, are evaluated by a comparison with reference response functions, by curve fitting or by curve adaptation or compensation calculation and / or by a curve discussion.
  • the advantages already indicated in this context are achieved here.
  • the content of the at least one plant constituent is at least part of a leaf of a plant, a leaf of a plant, several leaves of a plant, all leaves of a plant, an entire plant, at least parts of several Plants or a total of several plants is determined.
  • the corresponding area of the at least one plant should be irradiated with the different wavelengths and / or wavelength ranges and the chlorophyll fluorescence of the corresponding areas should be measured.
  • At least part of a leaf of a plant, a leaf of a plant, several leaves of a plant, all leaves of a plant, an entire plant, at least parts of several plants or several plants are irradiated with light of different wavelengths and / or wavelength ranges and that the chlorophyll fluorescence of a specific wavelength and / or a specific wavelength range of the at least part of a leaf of a plant, a leaf of a plant, several leaves of a plant, all leaves of a Plant, an entire plant, at least parts of several plants or of several plants is measured.
  • the chlorophyll fluorescence can be recorded by means of a camera and the images from the camera or certain pixels or pixel areas of the images from the camera can be converted or converted into gray values.
  • the corresponding gray values can then be assigned values of the chlorophyll fluorescence.
  • the associated gray values can be determined in advance for certain known values of the chlorophyll fluorescence in order to be able to draw conclusions later from the recorded gray values about specific chlorophyll fluorescences.
  • the at least one plant constituent of at least part of a plant is determined in vivo.
  • the biomass to be harvested in the future is therefore not reduced, or at least not significantly reduced, even by a great number of studies of the type mentioned.
  • the at least one part of the plant can be irradiated successively with pulsed light of different wavelengths and / or wavelength ranges.
  • the chlorophyll fluorescence values obtained in this way are then more reproducible.
  • the chlorophyll fluorescence can optionally take place in transmission and / or reflection based on the irradiation of at least one part of the plant.
  • the harvest time is selected according to the determined content of the at least one plant ingredient of the at least one part of the at least one plant. If the corresponding content of the plant ingredient is not satisfactory, the harvest is awaited and, if necessary, an attempt is made in the meantime to increase the content of the at least one plant ingredient, for which purpose the growth conditions can be adjusted if necessary.
  • the growth conditions of the plants can be the humidity, the light intensity, the light wavelength range, the temperature, the C02 content of the air, the supply of nutrients and the day-night cycle.
  • At least one growth condition of the at least one plant can also be controlled, in particular regulated, on the basis of the determined content of the at least one plant constituent of the plant according to predetermined criteria.
  • the content of the at least one plant ingredient can be increased in a targeted manner.
  • This can take place, for example, at certain suitable growth phases of the plants or only shortly before harvest.
  • strong growth of the plant can be achieved through suitable growth conditions and, on the other hand, the production of the secondary plant constituents can be stimulated at certain times.
  • FIG. 3 shows the chlorophyll fluorescence of a leaf detected with the method according to FIG. 1 as a function of the wavelength of the excitation radiation
  • FIGS. 4A-B show alternative configurations of the method shown in principle in FIG. 1 and FIGS. 4A-B.
  • FIG. 5 shows exemplary spectra of the chlorophyll fluorescence.
  • a method for determining the content of at least one plant ingredient 1 of a leaf 2 of a plant 3 is shown schematically.
  • the leaf 2 has a layer called epidermis 4 near the surface, in which, among other things, secondary plant constituents 1 are contained.
  • the sheet 2 has a layer called palisade fabric 5, in which chlorophyll 6, here the two types chlorophyll a and chlorophyll b, is contained.
  • the corresponding sheet 2 is successively irradiated with radiation 7, the excitation radiation, in the form of light of different wavelengths li-1A, for which purpose different radiation sources 8 in the form of LEDs are used in the method shown, which is preferred in this respect.
  • the light or the excitation radiation 7 is partially absorbed in the epidermis 4 of the leaf 2 by secondary plant constituents 1 on its way into the palisade tissue 5 of the leaf 2. This part of the radiation 7 which is absorbed in the epidermis 4 and which is possibly reflected, consequently does not reach the palisade fabric 5 and the chlorophyll 6 there in the leaf. In the palisade fabric 5 is the the remaining part of the radiation 7 is again partially absorbed.
  • chlorophyll 6 cannot use the entire radiation energy for photosynthesis and emits part of the absorbed radiation energy in the form of the so-called chlorophyll fluorescence 9 (ChlF).
  • the intensity of the chlorophyll fluorescence 9 is dependent on the radiation intensity, which is also referred to as radiation intensity, and on the wavelength 1 of the excitation radiation 7.
  • the chlorophyll fluorescence 9 is detected for each of the excitation radiations 7 with the aid of a sensor 10, in the present case in reflection, that is to say from the same side of the sheet 2 from which the sheet 2 was irradiated with the excitation radiation 7.
  • the sensor 10 for detecting the chlorophyll fluorescence 9 in the illustrated embodiment is an IR camera (infrared camera). The sensor 10 detects radiation in the infrared wavelength range. Pairs of values of chlorophyll fluorescence 9 and excitation radiation 7 are then formed, which are used for further evaluation.
  • the intensity of the chlorophyll fluorescence 9 recorded by the sensor 10 is basically greater, the more radiation is absorbed by the chlorophyll 6. For this reason, the chlorophyll fluorescence 9 tends to decrease if more radiation is absorbed in the epidermis 4 and if the radiation intensity of the excitation radiation 7 is reduced.
  • the proportion of the absorbed radiation 7 basically decreases with the content of the plant constituents 1 which at least partially absorb the radiation 7 of the respective wavelength 1.
  • the plant constituents 1 Since the content of the plant constituents 1 remains constant during the measurement on a part of a plant 3, such as on a leaf 2 of the plant 3, the plant constituents 1 absorb the radiation 7 from the different radiation sources 8 to different degrees in the different labor length ranges a characteristic response function 11 to the irradiation as the labor length dependence of the chlorophyll fluorescence 9 can be obtained.
  • the different radiation intensity of the radiation 7 as a result of different Absorption and chlorophyll fluorescence 9 of different strengths is illustrated in FIG. 1 by the different line thicknesses of the arrows characterizing the corresponding excitation radiation 7 and chlorophyll fluorescence 9.
  • FIG. 2A shows the wavelength-dependent absorption of chlorophyll a 6.1 and chlorophyll b 6.2 and the wavelength-dependent chlorophyll fluorescence 9.
  • the chlorophyll fluorescence 9 comprises wavelengths greater than 650 nm, while the absolute absorption maxima are in the range between 400 nm and 500 nm.
  • FIG. 2B shows the wavelength-dependent absorption of exemplary secondary plant constituents 1.1-1.3, each of which has different local absorption maxima exhibit.
  • the chlorophyll fluorescence 9 therefore depends to a large extent on the excitation wavelength 1 and the composition of the leaf being examined, in particular on the contents or concentrations of the secondary plant constituents 1.
  • FIG. 1 shows the wavelength-dependent absorption of chlorophyll a 6.1 and chlorophyll b 6.2 and the wavelength-dependent chlorophyll fluorescence 9.
  • the chlorophyll fluorescence 9 comprises wavelengths greater than 650 nm, while the absolute absorption maxima are in the range between 400 nm and 500
  • response functions 11 are exemplarily shown over the wavelength 1 of the excitation radiation 7, which was recorded with the previously described method for different concentrations c1-c3 of a certain plant ingredient 1 in the epidermis 4 of an artificially modeled leaf.
  • the absolute values of the chlorophyll fluorescence 9 are not only lower with increasing concentration, the form of the response function 11 also varies to a certain extent with the concentration of the plant constituent 1. For this reason, the corresponding response function 11, especially after normalization to the same radiation intensity can be compared with response functions from a library for known concentrations of the phytonutrients 1.
  • the response functions 11 stored in the library can also have been recorded on artificially modeled leaves, because different compositions, in particular of the secondary plant constituents 1, can easily be set in this way.
  • the response functions 11 can alternatively or additionally also be determined on real leaves 2 and the composition of the examined leaves 2 can be analyzed in a conventional manner. In this way, if necessary, more realistic response functions 11 can be obtained and / or the response functions 11 determined on artificial leaves can be at least partially verified.
  • At least one characteristic value of the response function 11 can be determined, likewise if necessary after a normalization of the response function 11.
  • This can be, for example, a slope of the response function 11 in a specific wavelength range and / or the ratio of specific local maxima of the response function 11.
  • Such a characteristic parameter could also be an integral or a partial integral in a specific wavelength range. It is also conceivable that it is useful to determine different plant constituents 1 to determine different characteristic values or to compare them with corresponding values from a library.
  • FIGS. 4A-B relate to alternative configurations of the method shown in principle in FIG. 1.
  • the schematic representation of FIG. 4A not only a single sheet 2 or a specific section of a sheet 2 is irradiated with different excitation length 7 to generate a characteristic chlorophyll fluorescence 9. Rather, the entire plant 3 is irradiated.
  • the direction of the irradiation and the direction from which the chlorophyll fluorescence 9 is detected are preferably specified in order to examine the same plant 3 at different times using the corresponding method with regard to the content of at least one plant ingredient 1.
  • composition of the phytonutrients 1 in a plant 3 changes from leaf 2 to leaf 2 can clearly differ, to increase the informative value and / or to avoid many individual measurements on many individual leaves 2, it may be advisable to examine the entire plant 3 at the same time. If certain types of plants are planted in large numbers on a large area, it can also be useful if a whole group of plants 3 is examined together at the same time. This is shown schematically in FIG. 4B. This takes into account the fact that the contents of certain plant constituents 1 can differ greatly from location to location. For the sake of simplicity and reproducibility, it is advisable to examine a group, particularly a large group, of plants together

Abstract

The invention relates to a method for determining the content of at least one plant constituent (1) in at least one part of a plant (3). According to the invention, so that the content of plant constituents, in particular secondary plant constituents, in at least one part of a plant can be determined and optimised more expediently, the at least one part of the plant (3) is irradiated successively with light (7) of different wavelengths and/or wavelength ranges, and, as a response to the irradiation of the at least one part of the plant (3) with light (7) of each wavelength and/or each wavelength range, the chlorophyll fluorescence (9) of at least substantially the same wavelength and/or at least substantially the same wavelength range is measured.

Description

Verfahren zum Ermitteln und Optimieren des Gehalts von wenigstens einem Pflanzeninhaltsstoff von wenigstens einem Teil einer Pflanze Method for determining and optimizing the content of at least one plant constituent of at least part of a plant
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Gehalts von wenigstens einem Pflanzeninhaltsstoff von wenigstens einem Teil einer Pflanze. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Optimieren des Gehalts von wenigstens einem Pflanzeninhaltsstoff wenigstens einer Pflanze zum Zeitpunkt der Ernte der wenigstens einen Pflanze. The invention relates to a method for determining the content of at least one plant ingredient in at least part of a plant. The invention also relates to a method for optimizing the content of at least one plant constituent of at least one plant at the time of harvesting the at least one plant.
Bei der landwirtschaftlichen Erzeugung von Pflanzen stehen zwei grundsätzliche Prinzipien im Vordergrund, von denen meist ein Prinzip das andere dominiert. Beispielsweise wird aus wirtschaftlichen Gründen in vielen Fällen angestrebt, möglichst große Pflanzen zu erzeugen, die mithin einen großen Ertrag erzielen ln anderen Fällen ist die Größe der Pflanzen weniger bedeutsam. Es kommt in diesen Fällen vielmehr auf die Inhaltsstoffe der Pflanzen an. Solche Pflanzen sind beispielsweise Kräuter, Gewürzpflanzen, Heilpflanzen oder Medizinalpflanzen. Bei diesen Pflanzen ist der zu erzielende Erlös von dem Gehalt an bestimmten Pflanzeninhaltsstoffen abhängig. Meist wird der entsprechende Gehalt an Pflanzeninhaltsstoffen nach der Ernte durch chemische oder physikalische Analyseverfahren ermittelt. Die entsprechenden Gehalte sind jahreszeitabhängig und erst nach der Ernte zu erfassen, so dass nicht oder nur sehr unzureichend Einfluss auf den Gehalt an Pflanzeninhaltsstoffen der zu erntenden Pflanzen genommen werden kann. In the agricultural production of plants, two basic principles are in the foreground, of which one principle dominates the other. For example, for economic reasons, in many cases the aim is to produce plants that are as large as possible, which consequently achieve a large yield. In other cases, the size of the plants is less important. In these cases, what matters is the ingredients of the plants. Such plants are, for example, herbs, aromatic plants, medicinal plants or medicinal plants. In the case of these plants, the proceeds that can be achieved depend on the content of certain phytonutrients. The corresponding content of plant ingredients is usually determined after the harvest using chemical or physical analysis methods. The corresponding contents depend on the season and should only be recorded after the harvest, so that no or only a very inadequate influence can be exerted on the content of plant constituents in the plants to be harvested.
Pflanzeninhaltsstoffe lassen sich in primäre Pflanzeninhaltsstoffe und sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe unterteilen. Zu den primären Pflanzeninhaltsstoffen gehören die für das Wachstum der Pflanze essentiellen Substanzen, wie beispielsweise Chlorophyll. Dabei existieren unterschiedliche Arten von Chlorophyll, die gemeinsam in einer Pflanze Vorkommen können. Die sekundären Pflanzeninhaltsstoffe schützen die Pflanze beispielsweise gegen UV-Strahlung, andere Wettereinflüsse und Fressfeinde. Zudem werden viele sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe als für die menschliche Gesundheit förderlich angesehen. Diese sekundären Pflanzeninhaltsstoffe werden von der Pflanze unter Stress in besonderem Maße gebildet. Der Stress der Pflanze kann dabei beispielsweise durch Nässe, Trockenheit, Wärme, Kälte, Kohlendioxidgehalt der Luft, Verschiebung des Tag-Nach-Zyklus, ungünstige Lichtverhältnisse, UV-Strahlung, Berührung der Pflanze oder Verletzung der Pflanze ausgelöst werden. Die komplizierten Mechanismen dahinter sind jedoch noch nicht ausreichend verstanden. Phytonutrients can be divided into primary phytochemicals and secondary phytochemicals. The primary plant constituents include the substances that are essential for plant growth, such as chlorophyll. There are different types of chlorophyll that are common can occur in a plant. The secondary plant constituents protect the plant against UV radiation, other weather influences and predators, for example. In addition, many phytonutrients are considered beneficial for human health. These secondary phytonutrients are especially formed by the plant under stress. The stress on the plant can be triggered, for example, by moisture, drought, heat, cold, carbon dioxide content in the air, shifting the day-to-night cycle, unfavorable lighting conditions, UV radiation, touching the plant or damaging the plant. However, the complicated mechanisms behind it are not yet sufficiently understood.
Zu den sekundären Pflanzeninhaltsstoffen gehören beispielsweise Alkaloide, Aminosäuren, Polyphenole, Anthocyane und Flavonole. Während die sekundären Pflanzeninhaltsstoffe insbesondere in der Epidermis der Blätter, also nahe der Blattoberfläche ablagern, kommt Chlorophyll im unterhalb der Epidermis liegenden Palisadengewebe vor. Chlorophyll absorbiert Lichtenergie, die zum Großteil zur Photosynthese genutzt wird. Ein nicht nutzbarer, aber gleichwohl absorbierter Teil der Lichtenergie wird in Form von Fluoreszenz, der sogenannten Chlorophyll- Fluoreszenz (ChlF), im Bereich des dunkelroten Farbspektrums des Lichts wieder abgegeben. The secondary plant constituents include, for example, alkaloids, amino acids, polyphenols, anthocyanins and flavonols. While the secondary plant constituents are mainly deposited in the epidermis of the leaves, i.e. near the leaf surface, chlorophyll occurs in the palisade tissue below the epidermis. Chlorophyll absorbs light energy, most of which is used for photosynthesis. A part of the light energy that cannot be used but is nevertheless absorbed is emitted again in the form of fluorescence, the so-called chlorophyll fluorescence (ChlF), in the area of the dark red color spectrum of light.
Es hat bereits Bestrebungen gegeben, diese Chlorophyll-Fluoreszenz zu nutzen, um Rückschlüsse auf den Zustand der Pflanzen, etwa den Stickstoffgehalt und das Vermögen der Pflanzen, Strahlung aufzunehmen, zu ziehen. Es sind jedoch noch nicht in zufriedenstellendem Maße Rückschlüsse auf die Qualität lebender Pflanzen zu ziehen, geschweige denn die Wachstumsbedingungen für die Pflanzen so anzupassen, dass eine zufriedenstellende Qualität der Pflanzen sichergestellt werden könnte. Efforts have already been made to use this chlorophyll fluorescence to draw conclusions about the condition of the plants, such as the nitrogen content and the ability of the plants to absorb radiation. However, conclusions about the quality of living plants cannot yet be drawn to a satisfactory extent, let alone to adapt the growth conditions for the plants in such a way that a satisfactory quality of the plants can be ensured.
Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verfahren der eingangs genannten und zuvor näher beschriebenen Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der Gehalt von Pflanzeninhaltsstoffen, insbesondere sekundären Pflanzeninhaltsstoffen, von wenigstens einem Teil einer Pflanze zweckmäßiger ermittelt und optimiert werden kann. The invention is therefore based on the object of designing and developing the method of the type mentioned at the beginning and described in greater detail in such a way that the content of plant constituents, in particular secondary ones Plant constituents, can be determined and optimized more appropriately from at least part of a plant.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Verfahren zum Ermitteln des Gehalts von wenigstens einem Pflanzeninhaltsstoff von wenigstens einem Teil einer Pflanze, This object is achieved according to claim 1 by a method for determining the content of at least one plant ingredient of at least part of a plant,
- bei dem der wenigstens eine Teil der Pflanze nacheinander mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen bestrahlt wird und - in which the at least one part of the plant is successively irradiated with light of different wavelengths and / or wavelength ranges and
- bei dem als Antwort auf die Bestrahlung des wenigstens einen Teils der Pflanze mit Licht einer jeden Wellenlänge und/oder mit einem jeden Wellenlängenbereich jeweils die Chlorophyll-Fluoreszenz wenigstens im Wesentlichen derselben Wellenlänge und/oder wenigstens im Wesentlichen desselben Wellenlängenbereichs gemessen wird. - in which, in response to the irradiation of the at least one part of the plant with light of each wavelength and / or with each wavelength range, the chlorophyll fluorescence is measured at least essentially the same wavelength and / or at least essentially the same wavelength range.
Die genannte Aufgabe wird ferner gemäß Anspruch 13 gelöst durch ein Verfahren zum Optimieren des Gehalts von wenigstens einem Pflanzeninhaltsstoff wenigstens einer Pflanze zum Zeitpunkt der Ernte der wenigstens einen Pflanze, The stated object is also achieved according to claim 13 by a method for optimizing the content of at least one plant constituent of at least one plant at the time of harvesting the at least one plant,
- bei dem der Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs von wenigstens einem Teil der wenigstens einen Pflanze mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ermittelt wird. - in which the content of the at least one plant ingredient of at least part of the at least one plant is determined using a method according to any one of claims 1 to 12.
Die Erfindung beruht auf dem Umstand, dass auf eine Pflanze treffendes Licht unterschiedlich stark von primären und sekundären Pflanzeninhaltsstoffen absorbiert wird. Das nicht absorbierte Licht wird von der Pflanze teilweise zurückgeworfen (Reflexion) und tritt teilweise durch die Pflanze hindurch (Transmission), wobei die entsprechenden Anteile von Pflanze zu Pflanze und von Wellenlänge zu Wellenlänge stark variieren können. So absorbieren viele primäre und sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe Licht unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedlich stark. Dabei absorbieren einige Pflanzeninhaltsstoffe Licht in einem sehr schmalen Wellenlängenbereich und andere in einem breiteren Wellenlängenbereich, wobei der Anteil der absorbierten Strahlung auch innerhalb des jeweiligen Wellenlängenbereichs variiert und in diesem Wellenlängenbereich ein Absorptionsmaximum oder mehrere lokale Absorptionsmaxima aufweist. Der Anteil der absorbierten Strahlung aufgetragen über die Wellenlänge ergibt für viele Pflanzeninhaltsstoffe einen mehr oder weniger charakteristischen Kurvenverlauf. Im Falle von mehreren Absorptionsmaxima über diesen Kurvenverlauf ist eines der Absorptionsmaxima meist absolut gesehen mit Abstand am größten. Aufgrund der Vielzahl der vorhandenen Pflanzeninhaltsstoffe und deren variierende Gehalte in der Pflanze kann nicht ohne Weiteres aus dem reflektierten, absorbierten und/oder transmittierten Licht einer bestimmten Wellenlänge auf den Gehalt eines sekundären Pflanzeninhaltsstoffs geschlossen werden. The invention is based on the fact that light hitting a plant is absorbed to different degrees by primary and secondary plant constituents. The unabsorbed light is partly reflected back by the plant (reflection) and partly passes through the plant (transmission), whereby the corresponding proportions can vary greatly from plant to plant and from wavelength to wavelength. Many primary and secondary phytonutrients absorb light of different wavelengths to different degrees. Some plant constituents absorb light in a very narrow wavelength range and others in a broader wavelength range, whereby the The proportion of the absorbed radiation also varies within the respective wavelength range and has an absorption maximum or several local absorption maxima in this wavelength range. The proportion of the absorbed radiation plotted over the wavelength results in a more or less characteristic curve for many plant constituents. In the case of several absorption maxima over this curve, one of the absorption maxima is usually by far the greatest in absolute terms. Due to the large number of existing plant constituents and their varying contents in the plant, conclusions cannot easily be drawn from the reflected, absorbed and / or transmitted light of a certain wavelength about the content of a secondary plant constituent.
Die Erfindung berücksichtigt jedoch, dass die Chlorophyll-Fluoreszenz (ChlF) einer Pflanze, insbesondere eines Blatts, davon abhängt, wieviel Licht überhaupt bis zu dem Chlorophyll im Palisadengewebe vordringt. Der Anteil dieses Lichts ist umso geringer, je mehr Licht bereits in der Epidermis durch sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe absorbiert wird. Da dieser Zusammenhang bei unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedlich ausgeprägt auftritt, wird der wenigstens eine Teil der wenigstens einen Pflanze mit Licht von wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängen und/oder von wenigstens zwei unterschiedlichen Wellenlängenbereichen bestrahlt. Als Antwort auf die Bestrahlung mit der ersten Wellenlänge oder dem ersten Wellenlängenbereich wird die Chlorophyll-Fluoreszenz bei einer bestimmten Wellenlänge und/oder in einem bestimmten Wellenlängenbereich gemessen. Als Antwort auf die Bestrahlung mit der zweiten Wellenlänge oder dem zweiten Wellenlängenbereich erfolgt dasselbe. Bedarfsweise erfolgt als Antwort auf die Bestrahlung mit weiteren Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen ebenfalls dasselbe. However, the invention takes into account that the chlorophyll fluorescence (ChlF) of a plant, in particular a leaf, depends on how much light actually penetrates to the chlorophyll in the palisade tissue. The proportion of this light is lower, the more light is already absorbed in the epidermis by secondary plant constituents. Since this relationship occurs differently at different wavelengths, the at least one part of the at least one plant is irradiated with light of at least two different wavelengths and / or of at least two different wavelength ranges. In response to the irradiation with the first wavelength or the first wavelength range, the chlorophyll fluorescence is measured at a specific wavelength and / or in a specific wavelength range. The same occurs in response to the irradiation with the second wavelength or the second wavelength range. If necessary, the same thing also takes place in response to the irradiation with further wavelengths and / or wavelength ranges.
Es versteht sich in diesem Zusammenhang, dass zur Bestrahlung recht schmale Wellenlängenbereiche bevorzugt sind. Sind die Wellenlängenbereiche dagegen sehr breit, überlagern sich unterschiedliche Wechselwirkungen umso mehr. Besonders bevorzugt ist es daher, wenn das Licht zur Bestrahlung des wenigstens einen Teils des Blatts, also die jeweilige Anregungsstrahlung wenigstens nahezu monochromatisch ist. Aus praktischen Gründen kann es zweckmäßig sein, den wenigstens einen Teil der wenigstens einen Pflanze mit Lichtquellen zu bestrahlen, die einen gewissen Wellenlängenbereich abstrahlen. So bieten sich hier insbesondere LED an, deren Licht nahezu, aber eben nicht unbedingt exakt monochromatisch ist, also nur eine Wellenlänge aufweist. Die Wellenlängenbereiche umfassen dabei vorzugsweise Wellenlängenintervalle von weniger als 100 nm, vorzugsweise weniger als 50 nm, insbesondere weniger als 20 nm, weiter insbesondere weniger als 10 nm. In this context, it goes without saying that very narrow wavelength ranges are preferred for irradiation. If, on the other hand, the wavelength ranges are very broad, the more different interactions overlap. Especially It is therefore preferred if the light for irradiating the at least one part of the sheet, that is to say the respective excitation radiation, is at least almost monochromatic. For practical reasons, it can be expedient to irradiate the at least part of the at least one plant with light sources which emit a certain wavelength range. LEDs are particularly suitable here, the light of which is almost, but not necessarily exactly, monochromatic, i.e. has only one wavelength. The wavelength ranges preferably include wavelength intervals of less than 100 nm, preferably less than 50 nm, in particular less than 20 nm, further in particular less than 10 nm.
Die so erhaltenen Messergebnisse der Chlorophyll-Fluoreszenz können genutzt werden, um auf den Gehalt wenigstens eines Pflanzeninhaltsstoffs zu schließen. Dabei kann die Chlorophyll-Fluoreszenz der Einfachheit halber über den gesamten Wellenlängenbereich der Chlorophyll-Fluoreszenz erfasst werden. Denkbar ist jedoch auch, die Chlorophyll-Fluoreszenz nur in einem bestimmten Wellenlängenbereich oder nur bei einer bestimmten Wellenlänge oder bei bestimmten Wellenlängen zu erfassen, etwa um eine genauere Auswertung zu ermöglichen. Bedarfsweise kann bei der Erfassung der Chlorophyll-Fluoreszenz alternativ oder zusätzlich auch das Spektrum der Chlorophyll-Fluoreszenz aufgenommen werden, wobei denkbar ist, dass die Wellenlängen bzw. der Wellenlängenbereich aufgenommen wird, bei der bzw. in dem die Chlorophyll-Fluoreszenz erfolgt. Es kann alternativ oder zusätzlich auch die Chlorophyll-Fluoreszenz in Abhängigkeit der Wellenlänge des Chlorophyll- Fluoreszenz-Spektrums, also die Verteilung bzw. die „Form“ der Chlorophyll- Fluoreszenz über der Wellenlänge, aufgenommen werden. Dabei kann die Ermittlung des Spektrums der Chlorophyll-Fluoreszenz auch auf einen Wellenlängenbereich beschränkt werden, der kleiner ist als der gesamte Wellenlängenbereich, in dem die Chlorophyll-Fluoreszenz erfolgt. The measurement results of the chlorophyll fluorescence obtained in this way can be used to infer the content of at least one plant substance. For the sake of simplicity, the chlorophyll fluorescence can be recorded over the entire wavelength range of the chlorophyll fluorescence. However, it is also conceivable to detect the chlorophyll fluorescence only in a certain wavelength range or only at a certain wavelength or at certain wavelengths, for example to enable a more precise evaluation. If necessary, the spectrum of the chlorophyll fluorescence can alternatively or additionally also be recorded when recording the chlorophyll fluorescence, it being conceivable that the wavelengths or the wavelength range are recorded at which or in which the chlorophyll fluorescence occurs. Alternatively or additionally, the chlorophyll fluorescence can also be recorded depending on the wavelength of the chlorophyll fluorescence spectrum, ie the distribution or the “shape” of the chlorophyll fluorescence over the wavelength. The determination of the spectrum of the chlorophyll fluorescence can also be limited to a wavelength range that is smaller than the entire wavelength range in which the chlorophyll fluorescence occurs.
Die Aufnahme des Spektrums der Chlorophyll-Fluoreszenz kann beispielweise mit einer sogenannten hyperspektralen Kamera aufgenommen werden. Solche Kameras nehmen Bilder von sehr vielen, eng beieinanderliegenden Wellenlängen auf. Dadurch können bedarfsweise hyperspektrale Datenwürfel gebildet werden, die zwei räumliche Dimensionen (Raumrichtungen) und eine spektrale Dimension (Raumrichtung) aufweisen ln den hyperspektralen Datenwürfeln sind dann die Informationen über die Chlorophyll-Fluoreszenz, etwa als eine Art Antwortfunktion, zum Zwecke der Auswertung enthalten. The spectrum of the chlorophyll fluorescence can be recorded, for example, with a so-called hyperspectral camera. Such cameras take pictures of a large number of closely spaced wavelengths. Thereby If necessary, hyperspectral data cubes can be formed that have two spatial dimensions (spatial directions) and one spectral dimension (spatial direction ).In the hyperspectral data cubes, the information about the chlorophyll fluorescence is then contained, for example as a kind of response function, for the purpose of evaluation.
Das Spektrum der Chlorophyll-Fluoreszenz ist abhängig von pflanzenspezifischen Faktoren und Lichteffekten, etwa dem LHC (Light Harvesting Complex) oder dem NPQ (Non Photochemical Quenching). Anstelle ein Integral über das Spektrum der Chlorophyll-Fluoreszenz zu erzeugen und den Wert des Integrals als Grauwert auszugeben, kann alternativ oder zusätzlich auch das Spektrum der Chlorophyll- Fluoreszenz als solches zur Auswertung herangezogen werden. Für jede Anregungswellenlänge kann also bedarfsweise eine Vielzahl von Chlorophyll- Fluoreszenz-Werten für unterschiedliche Wellenlängen bis hin zu einem kontinuierlichen Fluoreszenzspektrum der weiteren Auswertung zugrunde gelegt werden. The spectrum of chlorophyll fluorescence depends on plant-specific factors and light effects, such as the LHC (Light Harvesting Complex) or the NPQ (Non Photochemical Quenching). Instead of generating an integral over the spectrum of the chlorophyll fluorescence and outputting the value of the integral as a gray value, the spectrum of the chlorophyll fluorescence as such can alternatively or additionally be used for the evaluation. For each excitation wavelength, a large number of chlorophyll fluorescence values for different wavelengths up to a continuous fluorescence spectrum can be used as the basis for further evaluation.
Zudem kann es sich insbesondere anbieten, wenn eine Wellenlänge oder ein Wellenlängenbereich zur Bestrahlung des wenigstens einen Teils der Pflanze in der Nähe des absoluten Absorptionsmaximums des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs liegt. Dann wird durch den wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff nämlich besonders viel Licht absorbiert, und zwar umso mehr, je größer der Gehalt oder die Konzentration des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs im Blatt, bzw. in der Epidermis des Blatts, ist. Wird eine weitere Wellenlänge oder ein weiterer Wellenlängenbereich so gewählt, dass bei dieser Wellenlänge oder in diesem Wellenlängenbereich keine oder nur eine sehr geringe Absorption des Lichts durch den wenigstens einen sekundären Pflanzeninhaltsstoff stattfindet, können diese Messwerte der Chlorophyll-Fluoreszenz besonders zweckmäßig zu einem Vergleich mit dem Ziel herangezogen werden, eine Aussage über den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs abzuleiten. Dies kann aber unter Umständen dadurch beeinträchtig werden, dass bei der letztgenannten Wellenlänge oder dem letztgenannten Wellenlängenbereich ein anderer sekundärer Pflanzeninhaltsstoff einen Großteil des Lichts absorbiert. Analog kann es aber auch zu einer Einschränkung bei der Ermittlung des Gehalts des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs kommen, wenn bei der erstgenannten Wellenlänge oder bei dem erstgenannten Wellenlängenbereich ein weiterer sekundärer Pflanzeninhaltsstoff variierenden Gehalts ein ausgeprägtes Absorptionsvermögen zeigt. Dann ist gegebenenfalls nicht eindeutig, auf welchen Pflanzeninhaltsstoff die Absorption der entsprechenden Wellenlänge oder des entsprechenden Wellenlängenbereichs zurückzuführen ist. In addition, it can in particular be appropriate if a wavelength or a wavelength range for irradiating the at least one part of the plant is in the vicinity of the absolute absorption maximum of the at least one plant constituent. Then a particularly large amount of light is absorbed by the at least one plant ingredient, namely the more the greater the content or concentration of the at least one plant ingredient in the leaf or in the epidermis of the leaf. If a further wavelength or a further wavelength range is selected in such a way that at this wavelength or in this wavelength range there is no or only very little absorption of light by the at least one secondary plant constituent, these measured values of the chlorophyll fluorescence can be particularly useful for a comparison with the The aim can be used to derive a statement about the content of the at least one plant ingredient. Under certain circumstances, however, this can be impaired by the fact that at the last-mentioned wavelength or the The latter wavelength range another secondary plant constituent absorbs a large part of the light. Analogously, however, there can also be a restriction in the determination of the content of the at least one plant ingredient if at the first-mentioned wavelength or in the first-mentioned wavelength range another secondary plant ingredient of varying content shows a pronounced absorption capacity. Then it may not be clear to which plant constituent the absorption of the corresponding wavelength or the corresponding wavelength range can be attributed.
Im Übrigen ist bedarfsweise zu berücksichtigen, dass die Chlorophyll-Fluoreszenz nicht nur von der Wellenlänge der Anregungsstrahlung, sondern auch von der Intensität der Anregungsstrahlung ab hängt. Grundsätzlich ist die Chlorophyll- Fluoreszenz umso größer, je größer die Strahlungsintensität bei einer bestimmen Wellenlänge ist. Somit kann es grundsätzlich zweckmäßig sein, die Werte der Chlorophyll-Fluoreszenz beispielsweise auf die Strahlungsintensität der Anregungsstrahlung zu normieren und/oder die Strahlungsintensität für alle oder jede der Anregungsstrahlungen festzulegen. Dann können besonders reproduzierbare Messergebnisse erhalten werden. In addition, it must be taken into account, if necessary, that the chlorophyll fluorescence depends not only on the wavelength of the excitation radiation, but also on the intensity of the excitation radiation. In principle, the greater the radiation intensity at a certain wavelength, the greater the chlorophyll fluorescence. It can therefore be useful in principle to normalize the values of the chlorophyll fluorescence, for example, to the radiation intensity of the excitation radiation and / or to set the radiation intensity for all or each of the excitation radiations. Then particularly reproducible measurement results can be obtained.
Die auf die entsprechende Art gewonnene Information über den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs kann ergänzend genutzt werden, um den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs zu optimieren. Hierbei kann bedarfsweise auf Erfahrungen aus der Vergangenheit zurückgegriffen werden, welche Maßnahmen in welchen Fällen einen positiven Einfluss auf den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs hatten. Zudem kann das beschriebene Verfahren genutzt werden, um diese Zusammenhänge besser erkennen und verstehen zu können. Beispielsweise können über das Wachstum der Pflanzen hinweg die Wachstumsbedingungen beobachtet und/oder verändert werden und parallel dazu die Auswirkungen auf den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs mit dem entsprechenden Verfahren ermittelt werden. Der besseren Verständlichkeit halber und zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen werden nachfolgend die beiden Verfahren gemeinsam beschrieben, ohne jeweils im Einzelnen zwischen den Verfahren zu unterscheiden. Dem Fachmann ist jedoch anhand des Kontextes ersichtlich, welche Merkmale für welches Verfahren besonders bevorzugt sind. The information obtained in the corresponding way about the content of the at least one plant ingredient can also be used to optimize the content of the at least one plant ingredient. If necessary, experience from the past can be used to determine which measures, in which cases, had a positive influence on the content of the at least one plant ingredient. In addition, the method described can be used to better recognize and understand these relationships. For example, the growth conditions can be observed and / or changed over the growth of the plants and, in parallel, the effects on the content of the at least one plant constituent can be determined using the appropriate method. For the sake of better understanding and to avoid unnecessary repetition, the two methods are described below together, without distinguishing between the two methods in each case. However, the person skilled in the art can see from the context which features are particularly preferred for which method.
Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zum Ermitteln des Gehalts von wenigstens einem Pflanzeninhaltsstoff werden die gemessenen Werte der Chlorophyll-Fluoreszenz miteinander und/oder mit Referenzwerten verglichen, um daraus beispielsweise anhand von Erfahrungswerten auf den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs zu schließen. Dabei kann diesem Vergleich bevorzugt die Werte der Chlorophyll-Fluoreszenz in Abhängigkeit der zur Bestrahlung verwendeten Wellenlängen und/oder Wehenlängenbereiche zugrunde gelegt werden. Die Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche können nämlich einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Chlorophyll-Fluoreszenz haben. Mit anderen Worten lassen sich als Antwort der Bestrahlungen Antwortsignale in Form der Chlorophyll- Fluoreszenz für eine bestimmte Wellenlänge erstehen und vergleichen. Es lassen sich alternativ oder zusätzlich auch die Antwortsignale für einen Wellenlängenbereich der Chlorophyll-Fluoreszenz vergleichen. Ergänzend können zudem die Antwortsignale für unterschiedliche Wellenlängen und/oder Wehenlängenbereiche der Chlorophyll- Fluoreszenz jeweils separat verglichen werden. Um eine zuverlässigere Aussage zu erhalten, können zudem die Ergebnisse von Vergleichen für unterschiedliche Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche ergänzend untereinander verglichen werden. In a first particularly preferred embodiment of the method for determining the content of at least one plant ingredient, the measured values of the chlorophyll fluorescence are compared with one another and / or with reference values in order to infer the content of the at least one plant ingredient based on empirical values, for example. This comparison can preferably be based on the values of the chlorophyll fluorescence as a function of the wavelengths and / or labor length ranges used for the irradiation. The wavelengths and / or wavelength ranges can namely have a not inconsiderable influence on the chlorophyll fluorescence. In other words, as a response to the irradiation, response signals in the form of chlorophyll fluorescence for a certain wavelength can be obtained and compared. Alternatively or additionally, the response signals for a wavelength range of chlorophyll fluorescence can also be compared. In addition, the response signals for different wavelengths and / or labor length ranges of the chlorophyll fluorescence can each be compared separately. In order to obtain a more reliable statement, the results of comparisons for different wavelengths and / or wavelength ranges can also be compared with one another.
Auf diese Weise kann auf den Gehalt wenigstens eines bestimmten sekundären Pflanzeninhaltsstoffs geschlossen werden. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass unterschiedliche Pflanzen oder Blätter auf die beschriebene Weise vermessen werden und anschließend eine chemische oder physikalische Analyse der Pflanzen oder Blätter mit konventionellen Verfahren erfolgt. So kann bedarfsweise eine Art Bibliothek aus Referenzwerten geschaffen werden, mit denen sich später reale Messergebnisse vergleichen und auf diese Weise auswerten lassen. Alternativ oder zusätzlich lassen sich mithilfe des beschriebenen Verfahrens und begleitender konventioneller Analysen bedarfsweise Korrelationen ermitteln, die später zur Ermittlung des Gehalts von Pflanzeninhaltsstoffen ohne ergänzende konventionelle Analyse herangezogen werden können. In this way, conclusions can be drawn about the content of at least one specific secondary plant constituent. This can be done, for example, by measuring different plants or leaves in the manner described and then performing a chemical or physical analysis of the plants or leaves using conventional methods. If necessary, an Art Library can be created from reference values with which real measurement results can later be compared and evaluated in this way. Alternatively or additionally, correlations can be determined, if necessary, with the aid of the method described and accompanying conventional analyzes, which can later be used to determine the content of plant constituents without additional conventional analysis.
Da bei der Lichtabsorption einer Pflanze, insbesondere eines Blatts, unterschiedliche Pflanzeninhaltsstoffe eine Rolle spielen, die je nach dem jeweiligen Zustand der Pflanze zudem unter Umständen stark variieren können, ist es besonders bevorzugt, die Bestrahlung nacheinander mit mehr als zwei, bedarfsweise möglichst vielen Wellenlängen vorzunehmen. So kann den unterschiedlichen Wechselwirkungen Rechnung getragen und aufgrund der ergänzenden Informationen aus den Chlorophyll-Fluoreszenzen zuverlässiger auf den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs geschlossen werden. Mithin kann der wenigstens eine Teil der Pflanze nacheinander mit Licht von wenigstens drei, vorzugsweise von wenigstens vier, insbesondere von wenigstens fünf, unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen bestrahlt werden, wobei als Antwort auf die Bestrahlung des wenigstens einen Teils der Pflanze mit Licht von den wenigstens drei, vorzugsweise von den wenigstens vier, insbesondere von den wenigstens fünf, unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen jeweils die Chlorophyll-Fluoreszenz wenigstens im Wesentlichen derselben Wellenlänge und/oder wenigstens im Wesentlichen desselben Wehenlängenbereichs gemessen wird. Es versteht sich, dass die Bestrahlung auch mit deutlich mehr als fünf verschiedenen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen erfolgen kann. Man kann bei hinreichend hoher Anzahl an Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen bedarfsweise einen nahezu kontinuierlichen Verlauf der Chlorophyll-Fluoreszenz über der Wellenlänge erzeugen, die sich dann mit an sich bekannten mathematischen Methoden besonders exakt auswerten lässt. Um genauere Aussagen über den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs treffen zu können, bietet es sich grundsätzlich an, wenn wenigstens eine der unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche wenigstens im Wesentlichen im Bereich des Absorptionsmaximums von einem Pflanzeninhaltsstoff liegt. Dies gilt insbesondere dann, wenn das wenigstens eine Absorptionsmaximum von dem wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff gewählt wird, von dem der Gehalt zu ermitteln ist. Es kann zudem, insbesondere bei der Verwendung von mehreren Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen vorgesehen sein, das wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, der unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche wenigstens im Wesentlichen im Bereich des Absorptionsmaximums von wenigstens zwei, insbesondere von wenigstens drei, Pflanzeninhaltsstoffen gewählt werden. Auch hier können die Absorptionsmaxima wenigstens teilweise von Pflanzeninhaltsstoffen gewählt werden, von denen der Gehalt zu ermitteln ist. Es versteht sich weiter, dass analog auch vier, fünf, sechs oder mehr Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche ausgewählt werden können. Since different plant constituents play a role in the light absorption of a plant, in particular a leaf, which can also vary greatly depending on the respective condition of the plant, it is particularly preferred to carry out the irradiation successively with more than two, if necessary, as many wavelengths as possible . In this way, the different interactions can be taken into account and, based on the additional information from the chlorophyll fluorescences, conclusions can be drawn more reliably about the content of the at least one plant constituent. Thus, the at least one part of the plant can be sequentially irradiated with light of at least three, preferably of at least four, in particular of at least five, different wavelengths and / or wavelength ranges, in response to the irradiation of the at least one part of the plant with light from the at least three, preferably of the at least four, in particular of the at least five, different wavelengths and / or wavelength ranges in each case the chlorophyll fluorescence is measured at least essentially the same wavelength and / or at least essentially the same labor length range. It goes without saying that the irradiation can also take place with significantly more than five different wavelengths and / or wavelength ranges. With a sufficiently high number of wavelengths and / or wavelength ranges, if necessary, an almost continuous course of the chlorophyll fluorescence over the wavelength can be generated, which can then be evaluated particularly precisely using mathematical methods known per se. In order to be able to make more precise statements about the content of the at least one plant ingredient, it is fundamentally advisable if at least one of the different wavelengths and / or wavelength ranges is at least essentially in the range of the maximum absorption of a plant ingredient. This applies in particular when the at least one absorption maximum is selected from the at least one plant ingredient of which the content is to be determined. It can also be provided, especially when using several wavelengths and / or wavelength ranges, that at least two, in particular at least three, of the different wavelengths and / or wavelength ranges at least essentially in the region of the absorption maximum of at least two, in particular of at least three, plant ingredients to get voted. Here, too, the absorption maxima can be selected at least partially from plant constituents, of which the content is to be determined. It is further understood that four, five, six or more wavelengths and / or wavelength ranges can also be selected analogously.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine der unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche wenigstens im Wesentlichen im Bereich des Absorptionsmaximums von einem Chlorophyll gewählt werden. Auf diese Weise kann der dem Absorptionsmaximum des wenigstens einen Chlorophylls zugeordnete Wert der Chlorophyll-Fluoreszenz als Referenzwert für die Ermittlung des Gehalts von dem wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff verwendet werden. Es ist auch denkbar, dass die ermittelten Werte der Chlorophyll-Fluoreszenz basierend auf der Chlorophyll- Fluoreszenz für das Absorptionsmaximum von Chlorophyll normiert werden. Alternatively or additionally, at least one of the different wavelengths and / or wavelength ranges can be selected at least essentially in the region of the absorption maximum of a chlorophyll. In this way, the value of the chlorophyll fluorescence assigned to the absorption maximum of the at least one chlorophyll can be used as a reference value for determining the content of the at least one plant ingredient. It is also conceivable that the determined values of the chlorophyll fluorescence are normalized based on the chlorophyll fluorescence for the absorption maximum of chlorophyll.
Wenn aus den gemessenen Werten der Chlorophyll-Fluoreszenz eine Antwortfunktion in Abhängigkeit der zur Bestrahlung verwendeten Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche aufgenommen wird, lässt sich diese einfach, reproduzierbar und schnell mit an sich bekannten mathematischen Methoden auswerten. Dabei kann bedarfsweise die Antwortfunktion durch einen Vergleich mit Referenzantwortfunktionen ausgewertet werden. Die Referenzantwortfunktionen können dabei insbesondere einer Referenzbibliothek für entsprechende Antwortfunktionen entnommen werden, denen bestimmte Gehalte des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs zugeordnet sind. Der Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs entspricht dabei beispielsweise in etwa dem der Referenzantwortfunktion zugeordneten Gehalt, die mit der aufgenommenen Antwortfunktion am besten übereinstimmt. Alternativ oder zusätzlich kann anhand der wellenlängenabhängigen Antwortfunktion ein Kurvenfitting vorgenommen werden, das auch als Kurvenanpassung oder Ausgleichsrechnung bezeichnet wird. Auf diese Weise lassen sich bestimmte Parameter einer bestimmten Kurvenfunktion errechnen, die mit dem Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs korrelieren. Bedarfsweise kann die Kurvenfunktion, etwa ein bestimmtes Polynom, vorgegeben werden. Es kann aber auch ermittelt werden, welche Kurvenfunktion am genauesten an die Antwortfunktion angepasst werden kann. Die Information über die entsprechende Kurvenfunktion und die dementsprechenden Parameter können dann mit dem Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs korrelieren. Dabei kann die Methode der Minimierung der Fehlerbetragsabweichung, der Minimierung der Fehlerquadratsabweichung und höhere Potenzen, der Minimierung der Differenz zwischen den Einzelwertbeträgen genutzt werden, die an sich bekannt sind. If a response function is recorded from the measured values of the chlorophyll fluorescence as a function of the wavelengths and / or wavelength ranges used for the irradiation, this can be evaluated easily, reproducibly and quickly using mathematical methods known per se. If necessary, the response function can be evaluated by a comparison with reference response functions. The reference response functions can in particular be taken from a reference library for corresponding response functions to which certain contents of the at least one plant ingredient are assigned. The content of the at least one plant ingredient corresponds, for example, approximately to the content assigned to the reference response function, which corresponds best to the recorded response function. As an alternative or in addition, a curve fitting can be carried out using the wavelength-dependent response function, which is also referred to as curve adaptation or compensation calculation. In this way, certain parameters of a certain curve function can be calculated, which correlate with the content of the at least one plant ingredient. If necessary, the curve function, for example a specific polynomial, can be specified. However, it can also be determined which curve function can be adapted most precisely to the response function. The information about the corresponding curve function and the corresponding parameters can then correlate with the content of the at least one plant ingredient. The method of minimizing the error amount deviation, minimizing the error square deviation and higher powers, minimizing the difference between the individual value amounts, which are known per se, can be used.
Wenn Antwortfunktionen Bx für unterschiedliche Konzentrationen (c) aller relevanten Pflanzeninhaltsstoffe X, und zwar nach Möglichkeit unabhängig voneinander, aufgenommen werden, lässt sich damit die Konzentrationsabhängigkeit der Antwortfunktionen für die Pflanzeninhaltsstoffe ermitteln. Diese können dann in einer Bibliothek abgelegt werden, so dass diese als Basis einer Kurvenfunktion für das Kurvenfitting herangezogen werden können, da die aufgenommene Antwortfunktion potentiell als Überlagerung von Antwortfunktionen von den einzelnen Pflanzeninhaltsstoffen angesehen werden kann. Die Kurvenfunktion könnte dann die folgende Form haben, an die die gemessene Antwortfunktion M(l) angenähert werden kann: If response functions Bx are recorded for different concentrations (c) of all relevant plant constituents X, and, if possible, independently of one another, the concentration dependency of the response functions for the plant constituents can thus be determined. These can then be stored in a library so that they can be used as the basis of a curve function for curve fitting, since the recorded response function can potentially be viewed as a superimposition of response functions from the individual plant constituents. The curve function could then have the following form, to which the measured response function M (l) can be approximated:
BReferenz (l) = a(c) * Bi(l) + b(c) * Bp(l) + c(c) * Bip(l) + d(c) * Bin(l) + ... + n(c) * Bc(l) Dabei kann für die Abhängigkeit von der Konzentration c des Pflanzeninhaltsstoffs X der Antwortfunktionen Bx der jeweiligen Pflanzeninhaltsstoffe X folgende Beziehung gelten: BReference (l) = a (c) * Bi (l) + b (c) * Bp (l) + c (c) * Bip (l) + d (c) * Bin (l) + ... + n (c) * Bc (l) The following relationship can apply for the dependence on the concentration c of the plant constituents X of the response functions Bx of the respective plant constituents X:
Bc(l,o) = n(c) * Bc(l) mit n = px (c) Bc (l, o) = n (c) * Bc (l) with n = px (c)
Die Antwortfunktionen der Pflanzeninhaltsstoffe für die Bibliothek könnten dabei insbesondere separat anhand eines im Labor nachgebildeten sogenannten künstlichen Blatts in Abhängigkeit der Wellenlänge der Bestrahlung ermittelt werden. Das künstliche Blatt könnte eine künstliche Epidermis-Schicht und eine künstliche Schicht Palisadengewebe aufweisen, die den tastsächlichen Schichten eines realen Blatts nachempfunden sein und jeweils vorbestimmte Konzentrationen an Chlorophyll in der künstlichen Schicht des Palisadengewebes und dem entsprechenden sekundären Pflanzeninhaltsstoff in der künstlichen Epidermis-Schicht aufweisen können. Zu berücksichtigen ist dabei, dass sich unterschiedliche Pflanzen und unterschiedliche Blätter einer Pflanze hinsichtlich ihres Blattaufbaus unterscheiden können, so dass nur bedingt von einer Art Blatt auf eine andere Art Blatt bzw. von einer Pflanze auf eine andere Pflanze geschlossen werden kann. The response functions of the plant ingredients for the library could in particular be determined separately on the basis of a so-called artificial leaf reproduced in the laboratory as a function of the wavelength of the irradiation. The artificial leaf could have an artificial epidermis layer and an artificial layer of palisade tissue, which are modeled on the tactile layers of a real leaf and can each have predetermined concentrations of chlorophyll in the artificial layer of the palisade tissue and the corresponding secondary plant constituents in the artificial epidermis layer . It must be taken into account that different plants and different leaves of a plant can differ in terms of their leaf structure, so that conclusions can only be drawn from one type of leaf to another type of leaf or from one plant to another plant.
Alternativ oder zusätzlich lässt sich anhand der über die Zeit der Bestrahlung mit unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen aufgenommenen Frequenzen mittels einer Fourier Transformation, insbesondere Fast Fourier Transformation (FFT) ein Frequenzspektrum ermitteln, welches einem Vergleich zugrunde gelegt werden kann. Dabei erfolgt die Fourier Transformation hier nicht an einem zeitabhängigen, sondern an einem wellenlängenabhängigen Signal, insbesondere an einer solchen Antwortfunktion. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Kurvendiskussion anhand der Antwortfunktion ausgeführt und ausgewertet werden. Rückschlüsse auf den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs können dann anhand von Maxima, Minima, Wendepunkten, Steigungen und/oder Krümmungen, insbesondere in bestimmten Bereichen der Antwortfunktion, gezogen werden. Denkbar ist auch, dass Integrale und/oder Teilintegrale der Antwortfunktionen Rückschlüsse auf den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs ermöglichen. Alternatively or additionally, the frequencies recorded over the time of irradiation with different wavelengths and / or wavelength ranges can be used to determine a frequency spectrum by means of a Fourier transformation, in particular Fast Fourier Transformation (FFT), on which a comparison can be based. The Fourier transformation does not take place here on a time-dependent signal, but on a wavelength-dependent signal, in particular on such a response function. Alternatively or additionally, a curve discussion can also be carried out and evaluated using the response function. Conclusions about the content of the at least one plant ingredient can then be drawn on the basis of maxima, minima, turning points, slopes and / or curvatures, in particular in certain areas of the response function become. It is also conceivable that integrals and / or partial integrals of the response functions enable conclusions to be drawn about the content of the at least one plant ingredient.
Die Erfassung der Chlorophyll-Fluoreszenz kann auch ortsabhängig bzw. ortsaufgelöst erfolgen, so dass sich unterschiedliche Stellen eines Blatts, unterschiedliche Stellen einer Pflanze und/oder unterschiedliche Pflanzen separat bei den unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen der Bestrahlung betrachten und auswerten lassen. Mithin kann als Antwort auf die Bestrahlung des wenigstens einen Teils der Pflanze mit Licht einer jeden Wellenlänge und/oder mit einem jeden Wellenlängenbereich jeweils die Chlorophyll-Fluoreszenz wenigstens im Wesentlichen derselben Wellenlänge und/oder wenigstens im Wesentlichen desselben Wellenlängenbereichs an unterschiedlichen Orten des wenigstens einen Teils der Pflanze gemessen werden. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass sich lokale Unterschiede gegenseitig überlagern und zu einer ungenauen Bestimmung des Gehalts oder der Konzentration des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs führen. Alternativ oder zusätzlich kann der Gehalt oder die Konzentration des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs gezielt an bestimmten Stellen eines Blatts, unterschiedliche Stellen einer Pflanze und/oder unterschiedliche Pflanzen untersucht werden. Dabei bietet es sich für eine ortsaufgelöste Aufnahme der Chlorophyll- Fluoreszenz an, wenn die Chlorophyll-Fluoreszenz mittels eines entsprechenden Sensors, vorzugsweise einer Kamera, insbesondere einer IR-Kamera und/oder einer hyperspektralen Kamera, erfasst wird. In den letztgenannten Fällen lässt sich die Chlorophyll-Fluoreszenz an unterschiedlichen Pixeln und/oder Pixelbereichen der von der Kamera aufgenommenen Bilder separat messen. The chlorophyll fluorescence can also be recorded in a location-dependent or location-resolved manner, so that different locations on a leaf, different locations on a plant and / or different plants can be viewed and evaluated separately at the different wavelengths and / or wavelength ranges of the irradiation. Consequently, in response to the irradiation of the at least one part of the plant with light of each wavelength and / or with each wavelength range, the chlorophyll fluorescence at least essentially the same wavelength and / or at least essentially the same wavelength range at different locations of the at least one part of the plant can be measured. In this way it can be avoided that local differences superimpose one another and lead to an imprecise determination of the content or the concentration of the at least one plant ingredient. As an alternative or in addition, the content or the concentration of the at least one plant constituent can be examined in a targeted manner at certain points on a leaf, different points on a plant and / or different plants. For a spatially resolved recording of the chlorophyll fluorescence, it is advisable if the chlorophyll fluorescence is recorded by means of a corresponding sensor, preferably a camera, in particular an IR camera and / or a hyperspectral camera. In the latter cases, the chlorophyll fluorescence can be measured separately at different pixels and / or pixel areas of the images recorded by the camera.
In diesem Zusammenhang bietet es sich an, wenn die gemessenen Werte der Chlorophyll-Fluoreszenz für jeden Ort, insbesondere für jedes Pixel und/oder jeden Pixelbereich, separat miteinander und/oder mit Referenzwerten verglichen werden. Dabei ist der Vergleich tendenziell umso aussagekräftiger, wenn in entsprechenden Werten der Chlorophyll-Fluoreszenz in Abhängigkeit der zur Bestrahlung verwendeten Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen mit den Referenzwerten verglichen werden. So kann eine ortsabhängige Erfassung des Gehalts des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich können aus den gemessenen Werten der Chlorophyll-Fluoreszenz für jeden Ort, insbesondere für jedes Pixel und/oder jeden Pixelbereich, separat Antwortfunktionen in Abhängigkeit der zur Bestrahlung verwendeten Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen aufgenommen werden. Diese Antwortfunktionen lassen sich dann besonders zweckmäßig, insbesondere mit bekannten mathematischen Methoden, auswerten. Dabei kann die Auswertung beispielsweise und in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass die jeweiligen, den einzelnen Orten, insbesondere Pixeln, zugeordneten Antwortfunktionen durch einen Vergleich mit Referenzantwortfunktionen, durch ein Kurvenfitting bzw. durch eine Kurvenanpassung oder Ausgleichsrechnung und/oder durch eine Kurvendiskussion ausgewertet werden. Hierbei werden insbesondere die bereits zuvor in diesem Zusammenhang angegebenen Vorteile erreicht. In this context, it is advisable if the measured values of the chlorophyll fluorescence for each location, in particular for each pixel and / or each pixel area, are compared separately with one another and / or with reference values. The comparison tends to be all the more meaningful if the corresponding values of the chlorophyll fluorescence depend on the irradiation used wavelengths and / or wavelength ranges are compared with the reference values. In this way, a location-dependent detection of the content of the at least one plant ingredient can be achieved. Alternatively or additionally, response functions can be recorded separately from the measured values of the chlorophyll fluorescence for each location, in particular for each pixel and / or each pixel area, depending on the wavelengths and / or wavelength ranges used for the irradiation. These response functions can then be evaluated particularly expediently, in particular using known mathematical methods. The evaluation can be carried out, for example and in a simple manner, in that the respective response functions assigned to the individual locations, in particular pixels, are evaluated by a comparison with reference response functions, by curve fitting or by curve adaptation or compensation calculation and / or by a curve discussion. In particular, the advantages already indicated in this context are achieved here.
Besonders zweckmäßig ist es für die Produktion geeigneter Pflanzen, wenn der Gehalt von dem wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff von wenigstens einem Teil eines Blatts einer Pflanze, eines Blatts einer Pflanze, mehreren Blättern einer Pflanze, allen Blättern einer Pflanze, einer gesamten Pflanze, wenigstens Teilen von mehreren Pflanzen oder von mehreren Pflanzen insgesamt bestimmt wird. In diesem Zusammenhang sollte der entsprechende Bereich der wenigstens einen Pflanze mit den unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen bestrahlt und die Chlorophyll-Fluoreszenz der entsprechenden Bereiche gemessen werden. Mithin kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Teil eines Blatts einer Pflanze, ein Blatt einer Pflanze, mehrere Blätter einer Pflanze, alle Blätter einer Pflanze, eine gesamte Pflanze, wenigstens Teile von mehreren Pflanzen oder mehrere Pflanzen mit Licht unterschiedlicher Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche bestrahlt wird und dass die Chlorophyll-Fluoreszenz einer bestimmten Wellenlänge und/oder eines bestimmten Wellenlängenbereichs des wenigstens einen Teils eines Blatts einer Pflanze, eines Blatts einer Pflanze, mehrerer Blätter einer Pflanze, allen Blättern einer Pflanze, einer gesamten Pflanze, wenigstens Teilen von mehreren Pflanzen oder von mehreren Pflanzen gemessen wird. It is particularly expedient for the production of suitable plants if the content of the at least one plant constituent is at least part of a leaf of a plant, a leaf of a plant, several leaves of a plant, all leaves of a plant, an entire plant, at least parts of several Plants or a total of several plants is determined. In this context, the corresponding area of the at least one plant should be irradiated with the different wavelengths and / or wavelength ranges and the chlorophyll fluorescence of the corresponding areas should be measured. It can therefore be provided that at least part of a leaf of a plant, a leaf of a plant, several leaves of a plant, all leaves of a plant, an entire plant, at least parts of several plants or several plants are irradiated with light of different wavelengths and / or wavelength ranges and that the chlorophyll fluorescence of a specific wavelength and / or a specific wavelength range of the at least part of a leaf of a plant, a leaf of a plant, several leaves of a plant, all leaves of a Plant, an entire plant, at least parts of several plants or of several plants is measured.
Bedarfsweise kann die Chlorophyll-Fluoreszenz mittels einer Kamera aufgenommen und die Bilder der Kamera bzw. bestimmte Pixel oder Pixelbereiche der Bilder der Kamera in Grauwerte umgewandelt bzw. umgerechnet werden. Den entsprechenden Grauwerten können dann Werte der Chlorophyll-Fluoreszenz zugeordnet sein. Insbesondere können hierzu vorab für bestimmte bekannte Werte der Chlorophyll- Fluoreszenz die zugehörigen Grauwerte ermittelt werden, um so später von erfassten Grauwerten auf konkrete Chlorophyll-Fluoreszenzen zurückschließen zu können. If necessary, the chlorophyll fluorescence can be recorded by means of a camera and the images from the camera or certain pixels or pixel areas of the images from the camera can be converted or converted into gray values. The corresponding gray values can then be assigned values of the chlorophyll fluorescence. In particular, the associated gray values can be determined in advance for certain known values of the chlorophyll fluorescence in order to be able to draw conclusions later from the recorded gray values about specific chlorophyll fluorescences.
Besonders zweckmäßig ist es, lebende Pflanzen oder Teile von lebenden Pflanzen mit dem entsprechenden Verfahren zu untersuchen, wobei auch die entsprechenden Teile nicht von der Pflanze getrennt oder anderweitig nachhaltig und irreversibel gestört werden. Mit anderen Worten erfolgt das Ermitteln von dem wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff von wenigstens einem Teil einer Pflanze in vivo. Es wird daher auch durch sehr viele Untersuchungen der genannten Art die künftig zu erntende Biomasse nicht oder wenigstens nicht nennenswert verringert. Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, nicht oder nicht nur den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs zu bestimmen, sondern eine Konzentration des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs in der Pflanze und/oder in einem bestimmten Teil der Pflanze zu ermitteln. Meist ist die Konzentration nicht über ein bestimmtes Maximum zu steigern, was für die Ernte der Pflanzen von besonderer Bedeutung ist. It is particularly expedient to examine living plants or parts of living plants using the appropriate method, with the corresponding parts also not being separated from the plant or otherwise permanently and irreversibly disturbed. In other words, the at least one plant constituent of at least part of a plant is determined in vivo. The biomass to be harvested in the future is therefore not reduced, or at least not significantly reduced, even by a great number of studies of the type mentioned. Furthermore, it can be expedient not to determine, or not only, the content of the at least one plant ingredient, but rather to determine a concentration of the at least one plant ingredient in the plant and / or in a specific part of the plant. Usually the concentration cannot be increased above a certain maximum, which is of particular importance for harvesting the plants.
Um die Ermittlung des Gehalts und/oder der Konzentration des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs zu verbessern, kann der wenigstens eine Teil der Pflanze nacheinander mit gepulstem Licht unterschiedlicher Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen bestrahlt werden. Die so erhaltenen Werte der Chlorophyll- Fluoreszenz sind dann reproduzierbarer. Des Weiteren kann die Chlorophyll- Fluoreszenz wahlweise in Transmission und/oder Reflexion bezogen auf die Bestrahlung des wenigstens einen Teils der Pflanze erfolgen. Einfacher ist jedoch meist die Anordnung der wenigstens einen Strahlenquelle und des wenigstens einen Sensors oberhalb der wenigstens einen Pflanze. Hier kommt es auch weniger wahrscheinlich zu unerwünschten Abschattungseffekten. Mithin wird in vielen Fällen die Erfassung der Chlorophyll-Fluoreszenz in Reflexion bevorzugt sein. In order to improve the determination of the content and / or the concentration of the at least one plant ingredient, the at least one part of the plant can be irradiated successively with pulsed light of different wavelengths and / or wavelength ranges. The chlorophyll fluorescence values obtained in this way are then more reproducible. Furthermore, the chlorophyll fluorescence can optionally take place in transmission and / or reflection based on the irradiation of at least one part of the plant. However, it is easier mostly the arrangement of the at least one radiation source and the at least one sensor above the at least one plant. This is also less likely to lead to undesirable shadowing effects. In many cases, therefore, the detection of the chlorophyll fluorescence in reflection will be preferred.
Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens zum Optimieren des Gehalts von wenigstens einem Pflanzeninhaltsstoff wenigstens einer Pflanze zum Zeitpunkt der Ernte der wenigstens einen Pflanze wird der Erntezeitpunkt nach dem ermittelten Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs des wenigstens einen Teils der wenigstens einen Pflanze gewählt. Ist der entsprechende Gehalt des Pflanzeninhaltsstoffs nicht zufriedenstellend, wird noch mit der Ernte abgewartet und bedarfsweise in der Zwischenzeit versucht, den Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs zu steigern, wozu bedarfsweise die Wachstumsbedingungen angepasst werden können. Die Wachstumsbedingungen der Pflanzen können die Feuchtigkeit, die Lichtintensität, der Lichtwellenlängenbereich, die Temperatur, der C02-Gehalt der Luft, die Nährstoffversorgung und der Tag-Nacht-Zyklus sein. In a first particularly preferred embodiment of the method for optimizing the content of at least one plant ingredient of at least one plant at the time of harvest of the at least one plant, the harvest time is selected according to the determined content of the at least one plant ingredient of the at least one part of the at least one plant. If the corresponding content of the plant ingredient is not satisfactory, the harvest is awaited and, if necessary, an attempt is made in the meantime to increase the content of the at least one plant ingredient, for which purpose the growth conditions can be adjusted if necessary. The growth conditions of the plants can be the humidity, the light intensity, the light wavelength range, the temperature, the C02 content of the air, the supply of nutrients and the day-night cycle.
Alternativ oder zusätzlich kann aber auch wenigstens eine Wachstumsbedingung der wenigstens einen Pflanze anhand des ermittelten Gehalts des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff der Pflanze nach vorgegebenen Kriterien gesteuert, insbesondere geregelt, werden. Auf diese Weise lässt sich der Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs gezielt steigern. Dies kann beispielweise zu bestimmten geeigneten Wachstumsphasen der Pflanzen erfolgen oder erst kurz vor der Ernte. Beispielsweise kann so einerseits durch geeignete Wachstumsbedingungen ein starkes Wachstum der Pflanze erreicht werden und andererseits zu bestimmten Zeitpunkten die Produktion der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe angeregt werden. Diese Zielstellungen sind meist gegenläufig, weil ein starkes Größenwachstum meist bei geringem Stress der Pflanzen eintritt, während die Produktion von bestimmten sekundären Pflanzeninhaltsstoffen durch Stress der Pflanze angekurbelt wird. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert ln der Zeichnung zeigt, Alternatively or additionally, however, at least one growth condition of the at least one plant can also be controlled, in particular regulated, on the basis of the determined content of the at least one plant constituent of the plant according to predetermined criteria. In this way, the content of the at least one plant ingredient can be increased in a targeted manner. This can take place, for example, at certain suitable growth phases of the plants or only shortly before harvest. For example, on the one hand, strong growth of the plant can be achieved through suitable growth conditions and, on the other hand, the production of the secondary plant constituents can be stimulated at certain times. These objectives are mostly opposite, because a strong growth in size usually occurs with little stress on the plants, while the production of certain secondary plant constituents is stimulated by stress on the plant. The invention is explained in more detail below with the aid of a drawing that merely represents exemplary embodiments.
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren in einer schematischen Darstellung, 1 shows a method according to the invention in a schematic representation,
Fig. 2A-B das Absorptionsvermögen von Chlorophyll sowie die Chlorophyll- Fluoreszenz in Anhängigkeit der Wellenlänge, 2A-B the absorption capacity of chlorophyll and the chlorophyll fluorescence as a function of the wavelength,
Fig. 3 die mit dem Verfahren gemäß Fig. 1 erfasste Chlorophyll-Fluoreszenz eines Blattes in Abhängigkeit der Wellenlänge der Anregungsstrahlung, 3 shows the chlorophyll fluorescence of a leaf detected with the method according to FIG. 1 as a function of the wavelength of the excitation radiation,
Fig. 4A-B alternative Ausgestaltungen des prinzipiell in der Fig. 1 dargestellten Verfahrens und FIGS. 4A-B show alternative configurations of the method shown in principle in FIG. 1 and FIG
Fig. 5 beispielhafte Spektren der Chlorophyll-Fluoreszenz. ln der Fig. 1 ist schematisch ein Verfahren zum Ermitteln des Gehalts wenigstens eines Pflanzeninhaltsstoffs 1 eines Blatts 2 einer Pflanze 3 dargestellt. Das Blatt 2 weist oberflächennah eine als Epidermis 4 bezeichnete Schicht auf, in der unter anderem sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe 1 enthalten sind. Unterhalb dieser Epidermis 4 weist das Blatt 2 eine als Palisadengewebe 5 bezeichnete Schicht auf, in der Chlorophyll 6, hier die beiden Arten Chlorophyll a und Chlorophyll b, enthalten ist. Das entsprechende Blatt 2 wird nacheinander mit Strahlung 7, der Anregungsstrahlung, in Form von Licht unterschiedlicher Wellenlänge li - 1A bestrahlt, wozu bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Verfahren unterschiedliche Strahlungsquellen 8 in Form von LEDs verwendet werden. Das Licht bzw. die Anregungsstrahlung 7 wird von sekundären Pflanzeninhaltsstoffen 1 auf seinem Weg in das Palisadengewebe 5 des Blatts 2 teilweise in der Epidermis 4 des Blatts 2 absorbiert. Dieser in der Epidermis 4 absorbierte und der gegebenenfalls reflektierte Teil der Strahlung 7 gelangt folglich nicht bis in das Palisadengewebe 5 und bis zum dortigen Chlorophyll 6 im Blatt hinein. Im Palisadengewebe 5 wird der restliche Teil der Strahlung 7 wiederum teilweise absorbiert. Das Chlorophyll 6 kann aber nicht die gesamte Strahlungsenergie zur Photosynthese nutzen und emittiert einen Teil der absorbierten Strahlungsenergie in Form der sogenannten Chlorophyll- Fluoreszenz 9 (ChlF). Die Intensität der Chlorophyll-Fluoreszenz 9 ist dabei von der Strahlungsintensität, die auch als Strahlungsstärke bezeichnet wird, und von der Wellenlänge l der Anregungsstrahlung 7 abhängig. 5 shows exemplary spectra of the chlorophyll fluorescence. In FIG. 1, a method for determining the content of at least one plant ingredient 1 of a leaf 2 of a plant 3 is shown schematically. The leaf 2 has a layer called epidermis 4 near the surface, in which, among other things, secondary plant constituents 1 are contained. Below this epidermis 4, the sheet 2 has a layer called palisade fabric 5, in which chlorophyll 6, here the two types chlorophyll a and chlorophyll b, is contained. The corresponding sheet 2 is successively irradiated with radiation 7, the excitation radiation, in the form of light of different wavelengths li-1A, for which purpose different radiation sources 8 in the form of LEDs are used in the method shown, which is preferred in this respect. The light or the excitation radiation 7 is partially absorbed in the epidermis 4 of the leaf 2 by secondary plant constituents 1 on its way into the palisade tissue 5 of the leaf 2. This part of the radiation 7 which is absorbed in the epidermis 4 and which is possibly reflected, consequently does not reach the palisade fabric 5 and the chlorophyll 6 there in the leaf. In the palisade fabric 5 is the the remaining part of the radiation 7 is again partially absorbed. However, the chlorophyll 6 cannot use the entire radiation energy for photosynthesis and emits part of the absorbed radiation energy in the form of the so-called chlorophyll fluorescence 9 (ChlF). The intensity of the chlorophyll fluorescence 9 is dependent on the radiation intensity, which is also referred to as radiation intensity, and on the wavelength 1 of the excitation radiation 7.
Die Chlorophyll-Fluoreszenz 9 wird für jede der Anregungsstrahlungen 7 mit Hilfe eines Sensors 10 erfasst und zwar vorliegend in Reflexion, also von derselben Seite des Blatts 2, von der das Blatt 2 mit der Anregungsstrahlung 7 bestrahlt worden ist. Bei dem Sensor 10 zur Erfassung der Chlorophyll-Fluoreszenz 9 handelt es sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel um eine IR- Kamera (Infrarot- Kamera). Der Sensor 10 erfasst Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich. Es werden sodann jeweils Wertepaare von Chlorophyll-Fluoreszenz 9 und Anregungsstrahlung 7 gebildet, die zur weiteren Auswertung herangezogen werden. The chlorophyll fluorescence 9 is detected for each of the excitation radiations 7 with the aid of a sensor 10, in the present case in reflection, that is to say from the same side of the sheet 2 from which the sheet 2 was irradiated with the excitation radiation 7. The sensor 10 for detecting the chlorophyll fluorescence 9 in the illustrated embodiment is an IR camera (infrared camera). The sensor 10 detects radiation in the infrared wavelength range. Pairs of values of chlorophyll fluorescence 9 and excitation radiation 7 are then formed, which are used for further evaluation.
Dabei ist die von dem Sensor 10 aufgenommene Intensität der Chlorophyll- Fluoreszenz 9 grundsätzlich umso größer, je mehr Strahlung vom Chlorophyll 6 absorbiert wird. Aus diesem Grund nimmt die Chlorophyll-Fluoreszenz 9 tendenziell ab, wenn mehr Strahlung in der Epidermis 4 absorbiert wird und wenn die Strahlungsintensität der Anregungsstrahlung 7 herabgesetzt wird. Dabei nimmt der Anteil der absorbierten Strahlung 7 grundsätzlich mit dem Gehalt der die Strahlung 7 der jeweiligen Wellenlänge l wenigstens teilweise absorbierenden Pflanzeninhaltsstoffe 1 ab. Da der Gehalt der Pflanzeninhaltsstoffe 1 während der Messung an einem Teil einer Pflanze 3, wie an einem Blatt 2 der Pflanze 3, konstant bleibt, die Pflanzeninhaltsstoffe 1 die Strahlung 7 der unterschiedlichen Strahlungsquellen 8 aber in den unterschiedlichen Wehenlängenbereichen unterschiedlich stark absorbieren, kann auf die beschriebene Weise eine charakteristische Antwortfunktion 11 auf die Bestrahlung als die Wehenlängenabhängigkeit der Chlorophyll-Fluoreszenz 9 erhalten werden. Die unterschiedliche Strahlungsintensität der Strahlung 7 infolge unterschiedlicher Absorption und unterschiedlich starker Chlorophyll-Fluoreszenz 9 ist in der Fig. 1 durch die unterschiedlichen Strichstärken der die entsprechenden Anregungsstrahlungen 7 und die Chlorophyll-Fluoreszenz 9 kennzeichnenden Pfeile veranschaulicht. ln der Fig. 2A ist die wellenlängenabhängige Absorption von Chlorophyll a 6.1 und Chlorophyll b 6.2 sowie die wellenlängenabhängige Chlorophyll-Fluoreszenz 9 dargestellt. Die Chlorophyll-Fluoreszenz 9 umfasst Wellenlängen von größer 650 nm, während die absoluten Absorptionsmaxima im Bereich zwischen 400 nm und 500 nm liegen ln der Fig. 2B ist dagegen die wellenlängenabhängige Absorption von exemplarischen sekundären Pflanzeninhaltsstoffen 1.1-1.3, dargestellt, die jeweils unterschiedliche lokale Absorptionsmaxima aufweisen. Mithin ist die Chlorophyll- Fluoreszenz 9 in hohem Maße von der Anregungswellenlänge l und der Zusammensetzung des untersuchten Blatts, insbesondere von den Gehalten bzw. Konzentrationen der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe 1, abhängig. ln der Fig. 3 sind exemplarisch Antwortfunktionen 11 über der Wellenlänge l der Anregungsstrahlung 7 dargestellt, die mit dem zuvor beschriebenen Verfahren für unterschiedliche Konzentrationen cl-c3 eines bestimmten Pflanzeninhaltsstoffs 1 in der Epidermis 4 eines künstlich nachempfundenen Blatts aufgenommen worden ist. Dabei sind die absoluten Werte der Chlorophyll-Fluoreszenz 9 mit steigender Konzentration nicht nur geringer, die Form der Antwortfunktion 11 variiert auch in gewissem Maße mit der Konzentration des Pflanzeninhaltsstoffs 1. Aus diesem Grunde kann die entsprechende Antwortfunktion 11, insbesondere nach einer Normierung auf gleiche Strahlungsintensität, mit Antwortfunktionen aus einer Bibliothek für bekannte Konzentrationen der Pflanzeninhaltsstoffe 1 verglichen werden. Dabei kann es sich anbieten, nicht die aufgenommene Antwortfunktion 11 der Chlorophyll-Fluoreszenz 9 selbst, sondern eine an die aufgenommene, gegebenenfalls, insbesondere auf die Strahlungsintensität, normierte Antwortfunktion 1 angenäherte bzw. gefittete Funktion 12 mit den Funktionen einer Bibliothek zu vergleichen. Hier kommt weiter insbesondere ein Vergleich bestimmter Parameter der entsprechenden Funktionen, beispielsweise in Form von Polynomen, in Frage. Die in der Bibliothek hinterlegten Antwortfunktionen 11 können ebenfalls an künstlich nachempfundenen Blättern aufgenommen worden sein, weil sich so unterschiedliche Zusammensetzungen, insbesondere der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe 1, leicht einstellen lassen. Es können die Antwortfunktionen 11 alternativ oder zusätzlich auch an realen Blättern 2 ermittelt werden und die Zusammensetzung der untersuchten Blätter 2 auf konventionellem Wege analysiert werden. So können gegebenenfalls realistischere Antwortfunktonen 11 erhalten und/oder die an künstlichen Blättern ermittelten Antwortfunktionen 11 wenigstens teilweise verifiziert werden. The intensity of the chlorophyll fluorescence 9 recorded by the sensor 10 is basically greater, the more radiation is absorbed by the chlorophyll 6. For this reason, the chlorophyll fluorescence 9 tends to decrease if more radiation is absorbed in the epidermis 4 and if the radiation intensity of the excitation radiation 7 is reduced. The proportion of the absorbed radiation 7 basically decreases with the content of the plant constituents 1 which at least partially absorb the radiation 7 of the respective wavelength 1. Since the content of the plant constituents 1 remains constant during the measurement on a part of a plant 3, such as on a leaf 2 of the plant 3, the plant constituents 1 absorb the radiation 7 from the different radiation sources 8 to different degrees in the different labor length ranges a characteristic response function 11 to the irradiation as the labor length dependence of the chlorophyll fluorescence 9 can be obtained. The different radiation intensity of the radiation 7 as a result of different Absorption and chlorophyll fluorescence 9 of different strengths is illustrated in FIG. 1 by the different line thicknesses of the arrows characterizing the corresponding excitation radiation 7 and chlorophyll fluorescence 9. 2A shows the wavelength-dependent absorption of chlorophyll a 6.1 and chlorophyll b 6.2 and the wavelength-dependent chlorophyll fluorescence 9. The chlorophyll fluorescence 9 comprises wavelengths greater than 650 nm, while the absolute absorption maxima are in the range between 400 nm and 500 nm.In contrast, FIG. 2B shows the wavelength-dependent absorption of exemplary secondary plant constituents 1.1-1.3, each of which has different local absorption maxima exhibit. The chlorophyll fluorescence 9 therefore depends to a large extent on the excitation wavelength 1 and the composition of the leaf being examined, in particular on the contents or concentrations of the secondary plant constituents 1. In FIG. 3, response functions 11 are exemplarily shown over the wavelength 1 of the excitation radiation 7, which was recorded with the previously described method for different concentrations c1-c3 of a certain plant ingredient 1 in the epidermis 4 of an artificially modeled leaf. The absolute values of the chlorophyll fluorescence 9 are not only lower with increasing concentration, the form of the response function 11 also varies to a certain extent with the concentration of the plant constituent 1. For this reason, the corresponding response function 11, especially after normalization to the same radiation intensity can be compared with response functions from a library for known concentrations of the phytonutrients 1. It may be useful not to compare the recorded response function 11 of the chlorophyll fluorescence 9 itself, but rather a function 12 that is approximated or fitted to the recorded response function 1, possibly standardized, in particular to the radiation intensity, with the functions of a library. A comparison of certain parameters also comes in here the corresponding functions, for example in the form of polynomials, in question. The response functions 11 stored in the library can also have been recorded on artificially modeled leaves, because different compositions, in particular of the secondary plant constituents 1, can easily be set in this way. The response functions 11 can alternatively or additionally also be determined on real leaves 2 and the composition of the examined leaves 2 can be analyzed in a conventional manner. In this way, if necessary, more realistic response functions 11 can be obtained and / or the response functions 11 determined on artificial leaves can be at least partially verified.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass, ebenfalls bedarfsweise nach einer Normierung der Antwortfunktion 11, wenigstens ein charakteristischer Wert der Antwortfunktion 11 bestimmt wird. Dies kann beispielsweise eine Steigung der Antwortfunktion 11 in einem bestimmten Wellenlängenbereich und/oder das Verhältnis von bestimmten lokalen Maxima der Antwortfunktion 11 sein. Ein solcher charakteristischer Parameter könnte auch ein Integral bzw. ein Teilintegral in einem bestimmten Wellenlängenbereich sein. Weiter ist denkbar, dass es zweckmäßig ist, zur Ermittlung unterschiedlicher Pflanzeninhaltsstoffe 1 unterschiedliche charakteristische Werte zu ermitteln bzw. mit entsprechenden Werten einer Bibliothek zu vergleichen. However, provision can also be made for at least one characteristic value of the response function 11 to be determined, likewise if necessary after a normalization of the response function 11. This can be, for example, a slope of the response function 11 in a specific wavelength range and / or the ratio of specific local maxima of the response function 11. Such a characteristic parameter could also be an integral or a partial integral in a specific wavelength range. It is also conceivable that it is useful to determine different plant constituents 1 to determine different characteristic values or to compare them with corresponding values from a library.
Die Fig. 4A-B betreffen alternative Ausgestaltungen des prinzipiell in der Fig. 1 dargestellten Verfahrens. Dabei wird gemäß der schematischen Darstellung der Fig. 4A nicht nur ein einzelnes Blatt 2 oder ein bestimmter Abschnitt eines Blatts 2 zur Erzeugung einer charakteristischen Chlorophyll-Fluoreszenz 9 mit unterschiedlichen Anregungs weilenlängen 7 bestrahlt. Es wird vielmehr die gesamte Pflanze 3 bestrahlt. Dabei werden vorzugsweise die Richtung der Bestrahlung und die Richtung, aus der die Chlorophyll-Fluoreszenz 9 erfasst wird, vorgegeben, um dieselbe Pflanze 3 zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit dem entsprechenden Verfahren hinsichtlich des Gehalts wenigstens eines Pflanzeninhaltsstoffs 1 zu untersuchen. Da sich die Zusammensetzung der Pflanzeninhaltsstoffe 1 bei einer Pflanze 3 von Blatt 2 zu Blatt 2 deutlich unterscheiden kann, kann es sich zur Erhöhung der Aussagekraft und/oder zur Vermeidung von vielen Einzelmessungen an vielen Einzelblättern 2 anbieten, gleich die ganze Pflanze 3 zu untersuchen. Wenn bestimmte Pflanzenarten auf einer großen Fläche in großer Zahl angepflanzt werden, kann es sich weiter anbieten, wenn gleich eine ganze Gruppe von Pflanzen 3 jeweils gemeinsam untersucht wird. Dies ist schematisch in der Fig. 4B darstellt. So wird dem Umstand Rechnung getragen, dass sich die Gehalte von bestimmten Pflanzeninhaltsstoffen 1 von Standort zu Standort stark unterscheiden können. Der Einfachheit und Reproduzierbarkeit halber bietet sich die gemeinsame Untersuchung einer, insbesondere großen, Gruppe von PflanzenFIGS. 4A-B relate to alternative configurations of the method shown in principle in FIG. 1. In this case, according to the schematic representation of FIG. 4A, not only a single sheet 2 or a specific section of a sheet 2 is irradiated with different excitation length 7 to generate a characteristic chlorophyll fluorescence 9. Rather, the entire plant 3 is irradiated. The direction of the irradiation and the direction from which the chlorophyll fluorescence 9 is detected are preferably specified in order to examine the same plant 3 at different times using the corresponding method with regard to the content of at least one plant ingredient 1. Since the composition of the phytonutrients 1 in a plant 3 changes from leaf 2 to leaf 2 can clearly differ, to increase the informative value and / or to avoid many individual measurements on many individual leaves 2, it may be advisable to examine the entire plant 3 at the same time. If certain types of plants are planted in large numbers on a large area, it can also be useful if a whole group of plants 3 is examined together at the same time. This is shown schematically in FIG. 4B. This takes into account the fact that the contents of certain plant constituents 1 can differ greatly from location to location. For the sake of simplicity and reproducibility, it is advisable to examine a group, particularly a large group, of plants together
3 insbesondere in einem Gewächshaus 13 an. 3 in particular in a greenhouse 13.
In der Fig. 5 sind beispielhafte Spektren der Chlorophyll-Fluoreszenz dargesteht. Exemplary spectra of the chlorophyll fluorescence are shown in FIG.
Bezugszeichenliste List of reference symbols
1 Pflanzeninhaltsstoff 1 plant ingredient
2 Blatt 2 sheets
3 Pflanze 3 plant
4 Epidermis 4 epidermis
5 Palisadengewebe 5 palisade fabrics
6 Chlorophyll 6 chlorophyll
7 Anregungswehenlänge 7 Stimulus labor length
8 Strahlungsquelle 8 radiation source
9 Chlorophyll-Fluoreszenz 9 chlorophyll fluorescence
10 Sensor 10 sensor
11 Antwortfunktion 11 Answer function
12 Funktion 12 function
13 Gewächshaus 13 greenhouse

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zum Ermitteln des Gehalts von wenigstens einem Pflanzeninhaltsstoff (1) von wenigstens einem Teil einer Pflanze (3), 1. A method for determining the content of at least one plant ingredient (1) of at least part of a plant (3),
- bei dem der wenigstens eine Teil der Pflanze (3) nacheinander mit Licht (7) unterschiedlicher Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen bestrahlt wird und - in which the at least one part of the plant (3) is successively irradiated with light (7) of different wavelengths and / or wavelength ranges, and
- bei dem als Antwort auf die Bestrahlung des wenigstens einen Teils der Pflanze (3) mit Licht (7) einer jeden Wellenlänge und/oder mit einem jeden Wellenlängenbereich jeweils die Chlorophyll-Fluoreszenz (9) wenigstens im Wesentlichen derselben Wellenlänge und/oder wenigstens im Wesentlichen desselben Wellenlängenbereichs gemessen wird. - In the response to the irradiation of at least one part of the plant (3) with light (7) of each wavelength and / or with each wavelength range in each case the chlorophyll fluorescence (9) at least substantially the same wavelength and / or at least in Essentially the same wavelength range is measured.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die gemessenen Werte der Chlorophyll-Fluoreszenz (9), vorzugsweise in Abhängigkeit der zur Bestrahlung verwendeten Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche, miteinander und/oder mit Referenzwerten verglichen werden. 2. The method according to claim 1, in which the measured values of the chlorophyll fluorescence (9), preferably as a function of the wavelengths and / or wavelength ranges used for the irradiation, are compared with one another and / or with reference values.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, 3. The method according to claim 1 or 2,
- bei dem der wenigstens eine Teil der Pflanze (3) nacheinander mit Licht (7) von wenigstens drei, vorzugsweise von wenigstens vier, insbesondere von wenigstens fünf, unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen bestrahlt wird und - in which the at least one part of the plant (3) is successively irradiated with light (7) of at least three, preferably of at least four, in particular of at least five, different wavelengths and / or wavelength ranges and
- bei dem als Antwort auf die Bestrahlung des wenigstens einen Teils der Pflanze (3) mit Licht (7) von den wenigstens drei, vorzugsweise von den wenigstens vier, insbesondere von den wenigstens fünf, unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen jeweils die Chlorophyll-Fluoreszenz (9) wenigstens im Wesentlichen derselben Wellenlänge und/oder wenigstens im Wesentlichen desselben Wehenlängenbereichs gemessen wird. - In the response to the irradiation of the at least one part of the plant (3) with light (7) from the at least three, preferably from the at least four, in particular from the at least five, different wavelengths and / or wavelength ranges in each case the chlorophyll fluorescence (9) at least substantially the same wavelength and / or at least substantially the same labor length range is measured.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
- bei dem wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei, insbesondere wenigstens drei, der unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche wenigstens im Wesentlichen im Bereich des Absorptionsmaxima von einem Pflanzeninhaltsstoff (1), vorzugsweise von wenigstens zwei Pflanzeninhaltsstoffen (1), insbesondere von wenigstens drei Pflanzeninhaltsstoffen (1), gewählt wird und - at the at least one, preferably at least two, in particular at least three, of the different wavelengths and / or wavelength ranges at least essentially in the region of the absorption maxima of one plant ingredient (1), preferably of at least two plant ingredients (1), in particular of at least three plant ingredients ( 1), is chosen and
- bei dem, vorzugsweise, das wenigstens eine Absorptionsmaximum von dem wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff (1) gewählt wird, von dem der Gehalt zu ermitteln ist. - in which, preferably, the at least one absorption maximum of the at least one plant ingredient (1) is selected, of which the content is to be determined.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
- bei dem wenigstens eine der unterschiedlichen Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche wenigstens im Wesentlichen im Bereich der Absorptionsmaxima von einem Chlorophyll (6) gewählt wird und - in which at least one of the different wavelengths and / or wavelength ranges is selected at least essentially in the range of the absorption maxima of a chlorophyll (6) and
- bei dem, vorzugsweise, der den Absorptionsmaxima des wenigstens einen Chlorophylls (6) zugeordnete Wert der Chlorophyll-Fluoreszenz (9) als Referenzwert für die Ermittlung des Gehalts von dem wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff (1) verwendet wird. - in which, preferably, the value of the chlorophyll fluorescence (9) assigned to the absorption maxima of the at least one chlorophyll (6) is used as a reference value for determining the content of the at least one plant ingredient (1).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. The method according to any one of claims 1 to 5,
- bei dem aus den gemessenen Werten der Chlorophyll-Fluoreszenz (9) eine Antwortfunktion (11) in Abhängigkeit der zur Bestrahlung verwendeten Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereichen aufgenommen wird und- in which a response function (11) is recorded from the measured values of the chlorophyll fluorescence (9) as a function of the wavelengths and / or wavelength ranges used for the irradiation, and
- bei dem, vorzugsweise, die Antwortfunktion durch einen Vergleich mit Referenzantwortfunktionen, ein Kurvenfitting und/oder eine Kurvendiskussion ausgewertet wird. - in which, preferably, the response function is evaluated by a comparison with reference response functions, curve fitting and / or a curve discussion.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 7. The method according to any one of claims 1 to 6,
- bei dem als Antwort auf die Bestrahlung des wenigstens einen Teils der Pflanze (3) mit Licht (7) einer jeden Wellenlänge und/oder mit einem jeden Wellenlängenbereich jeweils die Chlorophyll-Fluoreszenz (9) wenigstens im Wesentlichen derselben Wellenlänge und/oder wenigstens im Wesentlichen desselben Wellenlängenbereichs an unterschiedlichen Orten des wenigstens einen Teils der Pflanze (3) gemessen wird und - In the response to the irradiation of at least one part of the plant (3) with light (7) of each wavelength and / or with each wavelength range in each case the chlorophyll fluorescence (9) at least substantially the same wavelength and / or at least in Essentially the same wavelength range is measured at different locations of the at least one part of the plant (3) and
- bei dem, vorzugsweise, die Chlorophyll-Fluoreszenz (9) mittels eines Sensors (10), vorzugsweise einer Kamera, insbesondere einer IR-Kamera und/oder einer hyperspektralen Kamera, erfasst und jeweils die Chlorophyll-Fluoreszenz (9) unterschiedlicher Pixel und/oder Pixelbereiche separat gemessen wird. - in which, preferably, the chlorophyll fluorescence (9) is detected by means of a sensor (10), preferably a camera, in particular an IR camera and / or a hyperspectral camera, and the chlorophyll fluorescence (9) from different pixels and / or pixel areas are measured separately.
8. Verfahren nach Anspruch 7, 8. The method according to claim 7,
- bei dem die gemessenen Werte der Chlorophyll-Fluoreszenz (9) für jeden Ort, insbesondere für jedes Pixel und/oder jeden Pixelbereich, separat, vorzugsweise in Abhängigkeit der zur Bestrahlung verwendeten Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche, miteinander und/oder mit Referenzwerten verglichen werden und/oder - In which the measured values of the chlorophyll fluorescence (9) for each location, in particular for each pixel and / or each pixel area, are compared separately, preferably depending on the wavelengths and / or wavelength ranges used for irradiation, with one another and / or with reference values and or
- bei dem aus den gemessenen Werten der Chlorophyll-Fluoreszenz (9) für jeden Ort, insbesondere für jedes Pixel und/oder jeden Pixelbereich, separat Antwortfunktionen (11) in Abhängigkeit der zur Bestrahlung verwendeten Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche aufgenommen und, vorzugsweise, die jeweiligen den einzelnen Orten, insbesondere Pixeln und/oder Pixelbereichen, zugeordneten Antwortfunktionen (11) durch einen Vergleich mit Referenzantwortfunktionen, ein Kurvenfitting und/oder eine Kurvendiskussion ausgewertet werden. - In the case of the measured values of the chlorophyll fluorescence (9) for each location, in particular for each pixel and / or each pixel area, separate response functions (11) depending on the wavelengths and / or wavelength ranges used for irradiation and, preferably, the response functions (11) assigned to the individual locations, in particular pixels and / or pixel areas, can be evaluated by a comparison with reference response functions, curve fitting and / or a curve discussion.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 9. The method according to any one of claims 1 to 8,
- bei dem das Ermitteln von dem wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff (1) in von wenigstens einem Teil eines Blatts (2) einer Pflanze (3), eines Blatts (2) einer Pflanze (3), mehreren Blättern (2) einer Pflanze (3), allen Blättern (2) einer Pflanze (3), einer gesamten Pflanze (3), wenigstens Teilen von mehreren Pflanzen (3) oder von mehreren Pflanzen (3) insgesamt erfolgt, - in which the determination of the at least one plant ingredient (1) in at least part of a leaf (2) of a plant (3), a leaf (2) of a plant (3), several leaves (2) of a plant (3) , all sheets (2) one Plant (3), an entire plant (3), at least parts of several plants (3) or of several plants (3) as a whole,
- bei dem wenigstens einen Teil eines Blatts (2) einer Pflanze (3), ein Blatt (2) einer Pflanze (3), mehrere Blätter (2) einer Pflanze (3), alle Blätter (2) einer Pflanze (3), eine gesamte Pflanze (3), wenigstens Teile von mehreren Pflanzen (3) oder mehrere Pflanzen (3) mit Licht (7) unterschiedlicher Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche bestrahlt werden und - in which at least a part of a leaf (2) of a plant (3), a leaf (2) of a plant (3), several leaves (2) of a plant (3), all of the leaves (2) of a plant (3), an entire plant (3), at least parts of several plants (3) or several plants (3) are irradiated with light (7) of different wavelengths and / or wavelength ranges, and
- bei dem die Chlorophyll-Fluoreszenz (9) einer bestimmten Wellenlänge und/oder eines bestimmten Wellenlängenbereichs des wenigstens einen Teils eines Blatts (2) einer Pflanze (3), eines Blatts (2) einer Pflanze (3), mehrerer Blätter (2) einer Pflanze (3), allen Blättern (2) einer Pflanze (3), einer gesamten Pflanze (3), wenigstens Teilen von mehreren Pflanzen (3) oder von mehreren Pflanzen (3) gemessen wird. - in which the chlorophyll fluorescence (9) of a specific wavelength and / or a specific wavelength range of the at least part of a leaf (2) of a plant (3), of a leaf (2) of a plant (3), of several leaves (2) of a plant (3), all leaves (2) of a plant (3), an entire plant (3), at least parts of several plants (3) or of several plants (3).
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Werte der Chlorophyll-Fluoreszenz (9) aus Grauwerten von mittels einer Kamera erfassten Bildern und/oder Pixeln ermittelt werden. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, in which the values of the chlorophyll fluorescence (9) are determined from gray values of images and / or pixels captured by means of a camera.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 11. The method according to any one of claims 1 to 10,
- bei dem das Ermitteln von dem wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff (1) von wenigstens einem Teil einer Pflanze (3) in vivo erfolgt und/oder - in which the at least one plant constituent (1) of at least part of a plant (3) is determined in vivo and / or
- bei dem eine Konzentration des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs (1) ermittelt wird. - in which a concentration of the at least one plant ingredient (1) is determined.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 12. The method according to any one of claims 1 to 11,
- bei dem der wenigstens eine Teil der Pflanze (3) nacheinander mit gepulstem Licht (7) unterschiedlicher Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche bestrahlt wird und/oder - in which the at least one part of the plant (3) is successively irradiated with pulsed light (7) of different wavelengths and / or wavelength ranges and / or
- bei dem die Chlorophyll-Fluoreszenz (9) in Transmission bezogen auf die Bestrahlung des wenigstens einen Teils der Pflanze in Transmission und/oder Reflexion erfolgt. - in which the chlorophyll fluorescence (9) takes place in transmission based on the irradiation of the at least one part of the plant in transmission and / or reflection.
13. Verfahren zum Optimieren des Gehalts von wenigstens einem13. Method for optimizing the content of at least one
Pflanzeninhaltsstoff (1) wenigstens einer Pflanze (3) zum Zeitpunkt der Ernte der wenigstens einen Pflanze (3), - bei dem der Gehalt des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs (1) von wenigstens einem Teil der wenigstens einen Pflanze (3) mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ermittelt wird. Plant ingredient (1) of at least one plant (3) at the time of harvesting the at least one plant (3), - in which the content of the at least one plant ingredient (1) of at least part of the at least one plant (3) with a method according to a of claims 1 to 12 is determined.
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem der Erntezeitpunkt nach dem ermittelten Gehalt des wenigstens einen14. The method according to claim 13, wherein the harvest time according to the determined content of the at least one
Pflanzeninhaltsstoffs (1) des wenigstens einen Teils der wenigstens einen Pflanze (3) gewählt wird. Plant ingredient (1) of the at least part of the at least one plant (3) is selected.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem wenigstens eine Wachstumsbedingung der wenigstens einen Pflanze (3) anhand des ermittelten Gehalts des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoff (1) der Pflanze (3) nach vorgegebenen Kriterien gesteuert wird und/oder bei dem wenigstens eine Wachstumsbedingung der wenigstens einen Pflanze (3) anhand des ermittelten Gehalts des wenigstens einen Pflanzeninhaltsstoffs (1) der Pflanze (3) nach vorgegebenen Kriterien geregelt wird. 15. The method according to claim 13 or 14, in which at least one growth condition of the at least one plant (3) is controlled based on the determined content of the at least one plant ingredient (1) of the plant (3) according to predetermined criteria and / or in which at least one growth condition the at least one plant (3) is regulated according to predetermined criteria on the basis of the determined content of the at least one plant ingredient (1) of the plant (3).
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