Telers wereldwijd streven ernaar om hun opbrengst te verhogen en hun teeltstrategieën te verbeteren. Door gegevens te verzamelen over de fotosynthetische prestaties van uw gewas, kan een objectieve evaluatie van het teeltseizoen worden gemaakt, en kan er worden vastgesteld waar de knelpunten van de strategie liggen. Het monitoren van deze plantprestaties kan worden gedaan met behulp van chlorofylfluorescentie-metingen.

De geabsorbeerde energie van lichtfotonen kan 3 mogelijke paden volgen, waarvan de eerste het meest bekend is: de aandrijving van fotosynthese. Het tweede pad is warmtedissipatie. Zodra het fotosysteem te veel energie opvangt, wordt deze energie omgezet in warmte en verlaat deze warmte het systeem van de plant. Het laatste pad is gemoeid met chlorofylfluorescentie, waarbij de energie opnieuw wordt uitgestraald als licht. Er is een delicate balans tussen deze factoren. Wanneer fotosynthese optimaal werkt, zijn de fluorescentie- en warmtedissipatie-niveaus laag. Omgekeerd geldt hetzelfde. Dankzij deze specifieke balans kunnen aan chlorofylfluorescentie gerelateerde parameters gebruikt worden als snelle en betrouwbare manier om de toestand van de fotosynthese te beoordelen, en daarnaast een accuraat beeld te krijgen van de plantgezondheid.

De maximale quantumefficiëntie van PSII (Photosystem 2) kan berekend worden met de Fv/Fm-verhouding. Deze informatie kan op zijn beurt gebruikt worden om de snelheid van elektronentransport te berekenen, wat weer een duidelijke indicator is voor de fotosynthese. Hiervoor wordt een aan het donker geadapteerde plant – die onderwijl vastgelegd wordt door de camerasystemen–  blootgesteld aan een milde lichtbron, om een niveau te bereiken waarbij de fotosynthese in de optimale staat is, en er geen fluorescentie is. Vervolgens wordt de aan het donker geadapteerde plant blootgesteld aan een intense lichtbron, waarbij fotosynthese-niveaus laag zijn en de fluorescentie hoog. Deze situatie ontstaat doordat er te veel energie aan de plant wordt gegeven, die dat niet meer kan omzetten in bruikbare energie.

De efficiëntie van PSII in verlichte omstandigheden kan ook berekend worden. Deze parameter heeft directe betrekking op de snelheid waarmee CO2 wordt geassimileerd. De snelheid van CO2-assimilatie wordt sterk beïnvloed door factoren zoals temperatuur, voorraad van voedingsstoffen, licht en andere groeifactoren. Daarnaast is het gerelateerd aan de productie van ATP en NADPH. Dit zijn belangrijke moleculen voor de productie van glucose in planten.

Er zijn twee verschillende soorten chlorofyl die in bladeren worden aangetroffen: chlorofyl A en chlorofyl B. Er bestaat een nauw verband tussen de hoeveelheid opgenomen licht en het chlorofylgehalte.

Enkele factoren die het chlorofylgehalte beïnvloeden zijn temperatuur, waterbeschikbaarheid, licht en omgevingsstress op de plant. Planten die aan de juiste mix hiervan worden blootgesteld zijn over het algemeen gezonder en hebben meer chlorofyl. De chlorofyl-index kan zo in sommige gevallen een indicatie geven van de voedingsstatus van de plant. Daarnaast is het ook gerelateerd aan andere factoren die de groei van een plant beïnvloeden. Doordat vergeling van het blad vaak ontstaat door een afname van chlorofyl, kan de chlorofyl-index een indicator zijn van stress, ook wanneer de stress nog niet met het blote oog zichtbaar is. Door de chlorofyl-index vast te stellen, kunt u het effect wat uiteindelijk vergeling veroorzaakt, al vroeg in kaart brengen.

Om tot de chlorofyl-index te komen, worden er twee verschillende metingen uitgevoerd. De ene in het groene lichtspectrum; de andere in het verrode spectrum.

‘CLred' is de meest gebruikte methode. Gezien een gezonde plant meer chlorofyl heeft, betekent dit dat er meer licht wordt opgenomen in dit spectrum. Hoe hoger de absorptiewaarde van de plant, hoe minder de plant reflecteert ten opzichte van planten die onder druk staan.

Anthocyanen zijn belangrijke kleurstoffen in planten. Een van hun voornaamste functies is de Anthocyanen zijn belangrijke kleurstoffen in planten. Een van hun voornaamste functies is de kleuring van bloemen om insecten te lokken. Anthocyaan wordt sterk geadsorbeerd in het zichtbare deel van het lichtspectrum.

Het speelt ook een grote rol in de stresstolerantie van planten. Omstandigheden zoals een hoog zoutgehalte, droogte, te veel licht en kou induceren de productie van anthocyaan. Daarnaast heeft het een antioxiderend effect, waardoor het belangrijke plantorganen beschermt tegen schade door oxideradicalen. Zo kan de anthocyaan-index gebruikt worden als indicator van stress in de planten, wanneer deze stress nog niet visueel vast te leggen is.

Het anthocyaangehalte kan worden bepaald door de verhouding vast te stellen tussen het NIR (nabij-infrarode) en groene spectrum. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de volgende formule: Anthocyaan-index = gereflecteerd NIR/gereflecteerd groen. Er zijn echter veel meer methoden om het anthocyaangehalte te meten, bijvoorbeeld door het effect van absorptie door andere pigmenten te elimineren of door te meten in verschillende spectrums. Anthocyaan wordt sterk geadsorbeerd in het zichtbare deel van het lichtspectrum. 

De morfologische kenmerken kunnen objectief gemeten worden, waardoor het analyseren van het succes van een bepaalde strategie een stuk eenvoudiger wordt. Visuele beoordelingen zijn vaak onbetrouwbaar en afhankelijk van degene die de beoordeling doet. Een betere methode is om met onze camerasystemen vast te leggen of een plant te droog is, of metingen uit te voeren met het gebruik van de ‘minimum circle’, ‘minimum rectangle’, ‘skeleton’, ‘convex hull’ en ‘pixel area’. 

Bladoppervlakanalyse

Het bladoppervlak is een goede indicator van de reactie van een plant op zijn omgeving. Bladeren zijn zeer belangrijke plantorganen, omdat ze veel functies vervullen, zoals het opvangen van licht en CO2. Door het vertraagde metabolisme van planten die stress ervaren, wordt er een afname van het bladoppervlak verwacht. Het bladoppervlak kan gemeten worden met de camerasystemen in de klimaatkasten.

Oppervlaktemetingen kunnen berekend worden met behulp van verschillende analyses. Om het totale oppervlak te meten kan het gebied in pixels worden weergegeven. Daarnaast zijn er ook andere mogelijkheden, zoals het meten van border pixels; deze geven de buitenste rij pixels van de plant in de registratie weer. Hierdoor wordt de omlijning van bovenaf goed zichtbaar. Daarnaast kan er een ‘convex hull’ gebruikt worden. Dit is een tweedimensionale polygoonvorm die precies groot genoeg is om alle meest uitstekende punten van de plant te omvatten. Diezelfde vorm kan gebruikt worden om verschillende planten ten opzichte van de vorm te vergelijken. Hiervoor kan ook een ‘minimum circle’ of ‘minimum rectangle’ gebruikt worden. Hierbij wordt gekeken welke afmeting de cirkel of rechthoek moet hebben om de vorm van de plant te omsluiten.

NDVI-analyse

‘Normalised Difference Vegetation Index’ (NDVI) is een analyse van de plantgezondheid op basis van hoe de plant licht van bepaalde frequenties reflecteert. De analyse geeft het verschil tussen NIR (gereflecteerd) en rood licht (geabsorbeerd) aan. Deze ratio loopt van -1 tot +1. Gezonde gewassen (met veel chlorofyl)  reflecteren meer groen en NIR; deze gewassen hebben daarom vaak hogere waardes die dichter bij 1 dan bij 0 liggen. 

Skeleton-analyse

Door het gebruik van een ‘skeleton’ in het analyseprogramma, kunnen de hoeveelheid eindpunten van een plant in kaart worden gebracht. Daarnaast wordt de meest uiteenlopende connectie van lijnen aangegeven in een getal. Hierdoor kan er objectief vergeleken worden tussen de grootte van verschillende testgroepen planten.

doppervlak-analyse