[发明专利]用于不单独地测量植物组织中叶绿素的含量和发色化合物的含量、而确定上述含量之间的比率的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及植物组织中发色化合物的含量和叶绿素的含量的比率 的光学确定方法。本发明还涉及实现所述方法的系统。

更具体地，本发明涉及光学地、非破坏性地现场确定植物组织中 发色化合物的含量和叶绿素的含量的比率。

背景技术

现在，正在进行越来越多的工作，用于通过植物组织包含的多种 化合物的含量以及某些化合物的含量的比率描述植物组织的特征。例 如，几项工作已经表明植物叶中多酚的含量和叶绿素的含量的比率的 优势(用于监控氮营养物)。关于这个主题，参阅Cartelat等人完成的、 2005年在“Field Crops Research(91：35-49)”中发表的、标题为 “Optically assessed contents of leaf polyphenolics and chlorophyll as indicators of nitrogen deficiency in wheat(Triticum aestivum L.)”的文 章。事实上，这些工作表明，多酚或者叶绿素均沿着植物叶方向改变 并随着供应的氮的剂量改变。而(叶绿素的含量)/(多酚的含量)的比率 则由沿着植物叶方向稳定的区域表征。这些工作表明，这个比率比叶 绿素含量或者多酚含量提供了对植物叶的氮需求的更好的辨别能力， 并且事实上是农作物管理的有用的指标。

现在，以下面的方式执行(叶绿素的含量)/(多酚的含量)这一比率 的光学确定：一方面，确定叶绿素含量，另一方面，确定多酚含量， 然后计算这两个含量的比率。

已知多种用于测量多酚的含量和叶绿素的含量的方法。为了测量 多酚，在“Physiologia Plantarum(第101卷，第754-763页)”上发表 的、由Bilger等人完成的、标题为“Measurement of leaf epidermal transmittance of UV radiation by chlorophyll fluorescence”的文章公开了 一种测量方法，该测量方法使用了表皮多酚对叶绿素荧光感应的屏蔽 效应。该方法包括：相对于可见光范围的光激励的植物叶的荧光，测 量紫外光激励的同一植物叶的叶绿素荧光。因为多酚吸收紫外光但是 不吸收可见光，因此从两个荧光的比率推断出植物叶的表皮的多酚含 量。文档FR 2830325(Goulas、Cerovic等人2001年完成)描述了采 用此种方法的仪器(Dualex)，该仪器带有反馈环，以消除叶绿素的变 化荧光的扰动效果。

另一方面，为了叶绿素的光学测量，已经描述了或者根据吸收或 者根据荧光的几种方法。对于根据荧光的方法，可以参考由 Lichtenthaler和Rinderle完成的、1988年在“CRC Crit Rev Anal Chem” (第19卷，第29-85页)的评论上发表的、标题为“The role of chlorophyll fluorescence in the detection of stress conditions in plants”的 文章。

但是，在任何情况下，都需要非常多的源，因此带来了复杂度增 加和实现这些测量方法的系统的总体尺寸和成本的增加。

发明内容

本发明的目标是提出比现有方法和系统简单的、用于确定叶绿素 的含量和在叶绿素荧光带内非荧光的发色成分的含量之间的比率的方 法和系统。

本发明使用用于确定植物组织中所述叶绿素的含量和所述发色化 合物的含量的比率的方法实现这个目标和克服前述的问题，所述发色 化合物在叶绿素荧光带内是不发荧光的。根据本发明的所述方法包括 下列操作：

—由第一发射器朝着所述植物组织的方向发射称作第一激励辐 射的光学辐射，所述第一激励辐射被选择为由所述发色化合物部分地 吸收并且激发所述叶绿素的第一荧光辐射；

—由第一检测器检测位于所述叶绿素的吸收谱外的、所述第一荧 光辐射的一部分；

—由第二发射器朝着所述植物组织的方向发射称作第二激励辐 射的光学辐射，所述第二激励辐射被选择为不由所述发色化合物吸收 并且激发所述叶绿素的第二荧光辐射；

—由第二检测器检测位于所述叶绿素的所述吸收谱内的、所述第 二荧光辐射的一部分；和

—根据检测的荧光辐射的比率确定所述叶绿素的含量和发色化 合物的含量的比率。