我们介绍一种简单且经济高效的方法，用于构建一款开源数据记录仪，可同时测量非维管隐花植物的电导率以及环境温度和湿度。我们详细描述了该数据记录仪的硬件设计，提供了分步组装说明、所需开源记录软件的列表、运行数据记录仪的代码，以及校准方案。
方法文章
BtM：一种低成本开源数据记录仪，用于估算非维管隐花植物的含水量
* These authors contributed equally
本文内容
摘要
摘要
苔藓植物或地衣等非维管隐花植物群落是地球生物多样性的重要组成部分，在许多生态系统中参与调控碳循环和氮循环。由于属于变水生物，它们无法主动调节体内水分含量，需要潮湿环境才能激活新陈代谢。因此，研究非维管隐花植物的水分关系对于理解其多样性分布格局及其在生态系统中的功能至关重要。本文介绍了BtM数据记录仪，这是一种低成本、开源的非维管隐花植物含水量研究平台。该数据记录仪可同时测量环境温度、湿度以及最多八个样品的电导率。我们提供了印刷电路板（PCB）的设计方案、详细的组件组装流程以及所需的源代码。这些资源使得任何研究团队均可自行组装BtM数据记录仪，即使团队成员此前不具备相关专业知识亦可实现。因此，本文所提出的方案有望推动此类设备在生态学家和野外生物学家中的广泛应用。
引言
非维管隐花植物群落是陆地生态系统中普遍存在但常被忽视的重要组成部分1。这类群落由多种体型微小但差异显著的生物组成，其中苔藓植物和地衣是主要的初级生产者。这两类生物具有一种独特的生理特征：变水性，即无法主动调节其体内水分含量。这一特性对其生理过程具有深远影响，因为当环境湿度较低导致细胞脱水时，其代谢活动会完全停止；而当环境再次变得湿润时，代谢才得以恢复2。因此，非维管隐花植物应对干旱的方式是回避而非耐受2，这使得这些群落能够在从寒冷和炎热的沙漠到热带等多种环境中生存3,4。
此外，它们还具有相对简单的结构和较低的营养需求。这些特性使其对微气候条件高度敏感。事实上，非维管隐花植物常常占据较大体型维管植物无法生存的生态位，形成微型生态系统，构成全球生物多样性的重要组成部分。仅苔藓植物和地衣就包含了近40,000个物种。约 20,000 种苔藓植物 广义上5,6 和 约 20,000 种地衣7此外，它们对地球生物多样性的贡献更为显著，因为其群落为大量真菌物种提供了庇护所，包括多种自由生活和共生菌根真菌、作为附生生物生长的固氮蓝细菌，以及利用这些微型生态系统内部持水能力和稳定环境条件的众多微型无脊椎动物，如缓步动物、弹尾纲、多足类、昆虫和螨类。.
非维管隐花植物群落也参与调控生物地球化学碳循环。在干旱生态系统中，所谓的生物土壤结皮可覆盖地表面积的40%8，并在碳汇过程中发挥重要作用。最近的一项综述估计，干旱环境中的生物土壤结皮固定的碳可能占陆地植被固定碳总量的7%。此外，在以苔藓植物、地衣或二者组合为主要生产者的其他生态系统中——例如某些北方森林系统或泥炭沼泽——它们贡献了总净初级生产力的30%至100%10,11。即使在这些生物并非优势类群的生态系统中（如温带森林），它们也具有重要意义。事实上，在新西兰的一处温带雨林中，林下苔藓植物的年碳吸收量相当于林地呼吸量的约10%。此外，这些群落对固氮也具有重要作用，因为生活在其中的附生蓝细菌可能贡献了全球生物固氮量近50%4。
由于其生理活动依赖于周围环境中水分的可利用性，非维管隐花植物群落的多样性及其在生态系统中的功能在很大程度上取决于含水量2。需要注意的是，由于它们无法主动调节组织内的水分含量，其在碳平衡和固氮过程中的作用与 hydration（水合）和脱水循环密切相关，因此依赖于干湿循环的间隔和周期性。因此，实时了解这些生物的含水状态，是理解隐花植物在生态系统中所执行功能的关键。
尽管其重要性显著，但针对变水生物的含水量及其生理活性的测定方法发展却相对缓慢。1991年，Coxson12首次尝试直接测量地衣的含水量。此后，此类研究长期处于停滞状态，直到近期才出现若干进展，多项研究提出了估算非维管隐花植物生理状态的近似方法13,14,15,16。然而，相关知识仍十分有限且分散，且这些研究主要集中在土壤结皮系统4,8。事实上，苔藓植物和地衣在许多其他生态系统中也发挥着重要作用，尤其是在温带、寒带和极地地区1，其重要性不仅体现在土壤群落中，也体现在生长于树木上的附生群落以及岩石上的石生群落中。这一研究空白部分归因于市场上缺乏可直接用于测量的商用数据记录仪，迫使研究团队必须自行研制设备。而数据记录仪的开发需要特定的专业知识，大多数生态学家并不具备，因此显著增加了建立大规模观测网络的成本——而这类网络对于获取非维管隐花植物在环境与生境梯度下表现的代表性数据而言是必需的。
本文介绍了一种简单且成本低廉的方法，用于构建一种数据记录仪，可同时测量非维管隐花植物的电导率以及环境温度和湿度。该记录仪可编程实现长时间（最长可达两个月）的自主记录，且结构坚固，足以耐受严苛的野外环境条件。由于其设计简单，即使是没有数据记录仪开发专门训练的生态学家或野外生物学家，或缺乏专业技术人员的研究团队，也可将其作为实用工具。因此，该数据记录仪有望促进此类设备的广泛应用。
我们开发了一款低功耗、低成本的数据记录仪，能够测量来自八个不同源的电导率，同时记录环境温度和相对湿度。该设备的设计基于Coxson的设计方案。12 并在一个开源平台上实现（材料表）。目标是优先考虑组装的便捷性、能效，以及便于长期安装的维护。该设计源自一篇由 开源建筑科学传感器 （OSBSS）17该设计通过增加用于读取隐花植物阻抗的附加电路，并使其更加紧凑且易于制造，从而进行了改进。
结果是BtM板（Bryolichen温度湿度板），一种开源印刷电路板18。每块电路板由一个高能效微控制器控制（材料表）。环境温度和相对湿度数据通过一个预校准的温湿度传感器采集，该传感器除了功耗低之外，还具有良好的性价比。
该电路板采用数字通信协议（标准SPI串行协议）来管理测量周期。每块电路板上安装的实时时钟（DS3234）可提供精确的时间控制。为了降低能耗，处理器大部分时间处于待机模式。每次需要采集数据时，实时时钟会激活处理器并触发数据记录过程。实时时钟还用于准确记录每条数据的时间和日期。
使用单个 BtM 板可并行记录最多八个苔藓和/或地衣样本。实验设置时，将两个鳄鱼夹电极探针连接到每个苔藓/地衣样本上。随后，每个电极与一个已知阻值的参考电阻（本例中为 330 KΩ）构成分压电路。该电阻值是通过校准并基于先前对隐花植物的测量结果选定的，可在参考值附近提供一个数量级的分辨率（100 - 1,000 KΩ）。电压降经缓冲后，由微控制器通过其模拟端口（A0 - A7）读取18。电压值通过应用以下公式计算得出。
Vi = (ADCi × VCC) / 1023
其中，ADCi 是通道 i 的模数转换器（ADC）输出的原始值，VCC 是电源电压（本例中为 3.3 V），1023 是 ADC 输出的范围。所得电压 Vi 随后结合欧姆定律用于计算每个苔藓样品的电阻（Ri，Ω）和电导（G，S）。
Ri = (VCC × RL) / Vi - RL
G = 1 / Ri
此处，RL 为参考电阻的阻值（本例中为 330 KΩ）。微控制器的板载软件整合了所有这些方程，因此可直接记录电阻和电导的数值。
该电路板还通过传感器采集环境温度和湿度的测量数据，然后将每个数据点写入微SD卡上的日志文件中。为此，每个BtM电路板上均安装了一块微SD TransFlash转接板。实验结束后，可手动取出微SD卡，并将所有数据点传输至计算机进行进一步分析。
方案
1. 数据记录仪的组装
- 准备一个电烙铁和一卷焊锡丝。等待电烙铁加热，并将清洁海绵润湿。
- 将排针截成所需长度，并将其焊接到温湿度传感器、微控制器以及RTC时钟和microSD扩展模块的插座中。
- 焊接时，先用烙铁头预热待连接的部位。
- 然后，从焊锡丝上取少量焊料，足以填满焊点即可。
- 最后，移开电烙铁，并等待焊点冷却。
- 使用与步骤1.2相同的程序，根据印刷电路板（PCB）上的标记以及指定的元器件参考标识，将各组件安装到电路板上 材料表 （参见 图1 用于组装方案）。
- 首先焊接电阻器，然后焊接运算放大器、SHT7X传感器以及RTC时钟和microSD扩展模块的插座。
- 接下来，焊接两个晶体管。然后使用针座对电路板进行焊接。最后，将连接器焊接到电路板上。
- 将 SHT7X 湿度/温度传感器焊接到针座或延长电缆上，以加固引线。
- 将万用表设置为通断测试或导通性测试模式。使用万用表检测各引脚或连接之间是否存在短路。
- 仔细检查电源的正负极。同时，确认每个焊点均在元件引脚与电路板的铜质走线之间形成稳定连接。
注意：此步骤非常重要，切勿省略。
- 仔细检查电源的正负极。同时，确认每个焊点均在元件引脚与电路板的铜质走线之间形成稳定连接。
- 连接电池端子并 使用电缆夹将电缆固定到板上 螺丝刀
- 首先，使用任意切割工具剥离每根导线末端约4 mm的绝缘层，露出导电内芯。接着，将每根电缆插入相应的接线端子，并用十字螺丝刀拧紧固定螺丝。
- 确保并再次检查电缆的极性是否正确，尤其是电源线。通过轻轻拉拽电缆来测试连接的牢固性，确认所有连接均稳固可靠。
- 为进一步降低功耗，可通过脱焊或剪除电路板上的LED二极管来移除微控制器板的电源指示灯。
- 最后，将 BtM 电路板安装在防水外壳中，以防止湿气接触电子元件。
- 将电池组安装到外壳中，并连接至正负极接线端。将温湿度传感器安装在箱体外部，同时保持其与BtM板的连接。
- 将进行电导率测量所需的八对鳄鱼夹引线穿过防水外壳，连接至外部。最后，用鳄鱼夹逐一夹住每条苔藓样本。
2. 加载软件
- 从网站下载并安装集成开发环境（IDE）1.0.6版本19。所使用的微控制器是一个开源的物理计算平台，自带专用的IDE。必须下载合适的版本，因为某些所需库与较新版本存在已知的兼容性问题。
- 从GitHub代码仓库18下载必要的库文件：DS3234、DS3234lib3、PowerSaver、SdFat 和 Sensirion。
- 从GitHub代码仓库18下载数据记录仪的主源代码。
- 打开 clock.ino 文件以设置当前时间和日期。使用以下格式编辑函数 RTC.setDateTime 的参数：
RTC.setDateTime(DD,MM,YY,hh,mm,ss); // 日期：DD/MM/YY hh:mm:ss
其中，DD 表示日，MM 表示月，YY 表示年，hh 表示小时，mm 表示分钟，ss 表示秒。 - 然后，将时钟程序上传至 BtM 开发板：将 USB 转串口适配器（FTDI breakout）插入微控制器的编程端口，并使用 mini-USB 转 USB 数据线将开发板连接到计算机。最后，在 IDE 中先点击 Verify（验证），再点击 Upload（上传）。
- 在 IDE 中打开数据记录项目，并修改 datalog.ino 文件。通过编辑以下变量设置记录仪的开始时间：
int dayStart = DD, hourStart = hh, minStart = mm
其中，DD 为日期数值，hh 为测量开始的小时，mm 为开始的分钟。
注意：设置特定时间的代码应如下所示：
RTC.setDateTime(DD,MM,YY,hh,mm,ss);// 日期 01/12/17 12:00:00 - 通过修改变量 interval 的值来设定测量间隔（单位为秒）。
3. 测量探头的设置
- 将鳄鱼夹置于苔藓、灌丛状地衣和叶状地衣群落的中央位置（图2）。对于枝状地衣，将夹子固定在地衣体上；对于苔藓，则直接夹在个体的茎上。对于叶状地衣，将夹子置于地衣体边缘。
- 保持最小距离 ca电极间距为5 mm。开始测量前，确保夹子不易脱落。
4. 电导测量的校准
- 为确保样本干燥，应在空气相对湿度较低的日子的中午进行校准，且此前至少经历一天、最好两天的干燥天气。
- 选择一个健康且结构良好的苔藓或地衣群落。
- 按照本方案第3节中的步骤，将数据记录仪连接至苔藓或地衣样本。
- 开始测量（打开数据记录仪），让BtM板持续运行约3分钟，以稳定记录的数值。
- 进行一次预校准测试，以估算每次加水所需的水量。将夹子连接到样本上，并逐渐加水，直至电导率达到不再随加水而增加的数值。此数值即为该样本的最大电导率值。该值将用于确定校准过程中的加水梯度（见步骤4.7.1）。
- 等待电导率测量值恢复至初始水平（样本完全干燥）。
- 随后使用小型喷雾器逐次加水。
- 向样本喷洒相当于达到该样本最大电导率所需水量的1/10的水量（见步骤4.5）。
- 每次加水后，等待苔藓或地衣完全吸收水分，并待电导率测量值稳定后再进行下一次加水（每次加水间隔约1分钟）。
- 重复上述操作，直至电导率达到最大值（饱和状态），且苔藓或地衣完全水合。
注意：每次校准测试应持续约15分钟，具体时间取决于每次加水之间的间隔，建议间隔为1–2分钟。
- 完成校准后，从BtM板上取出microSD卡，并将数据文件复制到计算机中。
注意：所记录的数据可作为后续实验的基准值。在正式实验开始前，执行此步骤也十分必要，以确认装置能够正确记录样本的电导率。
5. 实验室实验的替代校准方法
- 将苔藓或地衣群落充分水合，直至观察到外部水分过剩。为确保群落完全水合，需保持群落湿润状态30分钟。
- 按照本方案第3节中的步骤，将数据记录仪连接至苔藓或地衣。
- 开始测量，并让BtM板持续运行约3分钟，以稳定记录数值。
- 等待电导率达到最低值（干燥状态），此时苔藓或地衣不再导电。
注意：每次校准至少持续1小时，但具体时长因物种而异。应持续测量直至达到最低电导率值。
结果
我们分析了两种苔藓的电导率变化， Dicranum scoparium Hedw. 和 Homalothecium aureum （云杉）H. Rob.图3），在实验室条件下进行校准过程中。两种苔藓的垫状物在硅胶中保存24小时后，置于人工基质中（即，保持其原始结构的棉絮）图2）。随后，每隔1分钟通过喷雾对样品进行15至20次浇水。每次浇水事件包括 约 0.1 mL 水。在两个物种中，添加的水量与样品电导率之间均表现出高度相关性（D. scoparium rS = 0.88, p < 0.001; H. aureum rs = 0.87, p < 0.001）被观察到。仅在第一次加水时，电导率即显著升高（至少从0%升至25%），并在加水至4 mL时达到最大电导率。 D. scoparium 和10 mL用于 H. aureum需要特别指出的是，水量与电导率之间的关系呈对数关系。因此，必须对电导率数值进行转换，以使两个变量之间呈现线性关系，并应采用非线性回归对二者的关系进行建模。
我们在样本之间发现了一些变异（见图3a和图3b中的不同颜色），尽管属于同一物种的所有样本呈现出相似的曲线。样本间的差异可归因于菌斑生物量和形态的差异。野外样本极有可能表现出此类变异性，因此建议对每种群落类型进行多次测量。不出所料，物种间的变异性最高，因为不同物种在多个基本性状上存在差异（例如，菌垫的聚集性或形态）。为控制种内和种间变异性，我们建议对每个夹子进行校准，直至达到最大导通值，然后对每个夹子的结果进行重缩放，使数值范围为0到100。需要注意的是，绝对导通值取决于夹子之间的距离以及茎秆的基础导通性，因此这些数值不能直接比较。
校准过程中每次浇水所添加的水量至关重要，将显著影响实验结果。此处的目标是在BtM最大精度范围内进行多次浇水操作。我们展示了每步加水过多时的校准曲线示例（图4）。如果在第一次浇水时样品被过度浇水，则无法观察到电导率的增加，导致校准不准确。这可能导致对非维管隐花植物活跃范围内的测量出现偏差，而该范围正是使用BtM所获取的最具意义的测量数据。
我们还分析了同两种物种（H. aureum 和 D. scoparium）的干燥曲线，以提供一种替代的校准方法。将两种苔藓的垫状体浸泡过夜，以确保其完全饱和。随后，从每块垫状体中取出一个具有代表性的茎段，置于稳定且受控的环境中，并持续记录其导水率。与另一种校准方法类似，需要对导水率数值进行转换，以使两个变量之间呈现线性关系，并应使用非线性回归对二者关系进行建模。
图5a和图5b展示了H. aureum以及D. scoparium在同种样本间的干燥曲线。观察到的种内和种间变异程度较大，与另一种校准方法类似，这种变异可归因于每根茎在生物量和形态上的差异。为控制这一因素，我们建议每种物种至少进行三次测量。在此校准过程中，绝对导度值无法直接比较，因为它们还依赖于夹具之间的距离以及茎的基底导度。
我们展示了一次降雨事件后（2014年6月23日至26日之间）的野外数据示例。图中显示了一种苔藓（Syntrichia ruralis (Hedw.) F. Weber & D. Mohr）的电导率百分比（图6a）、相对湿度（图6b）和降水量（图6c）的日变化情况。苔藓的电导率、降水事件与空气相对湿度之间存在显著关联。在分析期间，由于两次降水事件的发生，电导率和湿度均出现了两个峰值。第一次降水发生在6月23日午夜之前，第二次发生在6月24日中午之后。第一次降雨约8小时后，我们观察到空气相对湿度下降，随后苔藓电导率急剧降低至25%以下。第二次降雨强度较小，因此引起的电导率峰值也较低。此次降雨结束后，苔藓并未立即干燥，而是在空气湿度高于75%的条件下保持了较长时间的水分。
图 1：BtM 数据记录仪的组装示意图。 该示意图包含 BtM 电路板的图片以及各组件在板上的位置。请点击此处查看此图的放大版本。
图 2：夹子在苔藓（Homalothecium aureum）中的正确放置方式。 该图像展示了如何放置夹子，以在不损伤苔藓植物的前提下，保持夹子之间的最小距离。 请点击此处查看该图的放大版本。
图3：电导率对加水的响应。这些图显示了电导率对加水的响应情况，其中（a）为Dicranum scoparium，（b）为H. aureum。不同颜色代表不同的重复实验。数据点表示在浇水后10至30秒时间区间内，经对数转换后的电导率平均值。误差线表示该时间区间内数据的标准差。请点击此处查看此图的放大版本。
图4：当添加水量过大而无法进行校准时，D. scoparium 电导率对数变换后对加水的响应。误差条表示该区间数据的标准差。请点击此处查看此图的放大版本。
图 5：脱水曲线。 这些图显示了(a) D. scoparium 和 (b) H. aureum 的脱水曲线。数据点为每 30 秒测得的对数转换后电导率的平均值。黑色点表示三个重复的均值，误差棒表示该时间区间内数据的标准差。请点击此处查看该图的放大版本。
图6：苔藓（Syntrichia ruralis）电导率、降水量和相对湿度的每日变化。 数据采自西班牙马德里自治大学（Universidad Autónoma de Madrid）坎托布兰科校区的土壤群落。电导率和相对湿度由BtM原型设备测量，降水量数据则来自距离测量点数米远的气象站。 请点击此处查看该图的放大版本。
| 日期/时间 | 温度(°C) | 相对湿度(%) | 电导率(KMho) |
| 18/11/03 12:00 | 26.6 | 66.6 | 139.53 |
| 18/11/03 12:00 | 26.6 | 66.4 | 167.92 |
| 18/11/03 12:00 | 26.8 | 66.4 | 199.14 |
| 18/11/03 12:00 | 26.9 | 66.4 | 212.75 |
| 18/11/03 12:00 | 26.6 | 66.6 | 217.15 |
| 18/11/03 12:01 | 26.9 | 66.7 | 218.93 |
| 18/11/03 12:01 | 27 | 66.8 | 139.53 |
| 18/11/03 12:01 | 27.1 | 66.9 | 164.28 |
| 18/11/03 12:01 | 27.1 | 67.3 | 194.21 |
| 18/11/03 12:01 | 27.3 | 67.3 | 209.28 |
表1：BtM输出示例。
讨论
据我们所知，这是首次基于开放平台设计一种可同时测量温度、湿度和电导率的数据记录仪，用于间接反映变水生物的含水量。BtM 数据记录仪易于搭建、成本低廉，且仅需极少的电力即可提供高质量的空气湿度、温度和阻抗数据。
简单的组装是该数据记录仪的主要优势之一。由于这是一个开源项目，我们提供了数据记录软件、其结构的详细示意图，以及一份非技术性的手册，用于构建可直接使用的 BtM 数据记录仪。这使得任何研究团队都可以采用该方法，即使团队中没有工程师或专业技术人员也能实现。此外，若使用印刷电路板，每个数据记录仪的组装仅需约 1 小时；若由研究人员自行搭建电路，则大约需要 4 小时。同时，BtM 数据记录仪具有很高的成本效益。每个单元组件的预计成本约为 100 欧元，这一价格已相当低廉，而在大规模项目中，通过批量组装多个数据记录仪，成本还可进一步降低。
尽管近年来已出现若干旨在实施用于测量非维管隐花植物群落生理活动相关不同方面的装置的新方法，但BtM填补了一个重要的知识空白。Raggio et al.15 采用了一种名为Moni-Da的监测系统，该系统可获取生理和微气候信息。其生理活动数据通过叶绿素a荧光法收集，这是一种在实验室中广泛用于估算光合生物活性的方法。尽管该方法准确性高，但其成本显著高于BtM数据记录仪。此外，该监测系统为私营公司的产品，限制了研究团队的自主性。
最近发表的另外两种方法也是基于估算非维管隐花植物的含水量。第一种方法基于热测量（双探针热脉冲法，DPHP）。尽管Young et al.16最近展示了有前景的结果，但该论文中未提供任何具体的构建方案，使得在缺乏专业知识的情况下极难自行组装。最后，Weber et al.14提出了一种称为生物结皮湿度探针（BWP）的传感器，其与BtM数据记录仪非常相似。然而，他们并未提供任何关于该探针构建的方案，这使得在没有专家协助的情况下难以自行搭建该数据记录仪。我们通过不仅提供完整的构建方案，还提供用于组装数据记录仪的电路板，解决了这一问题。有趣的是，BtM只需将用于地衣或苔藓个体/垫状体的鳄鱼夹更换为用于生物结皮的铜合金电极针，即可轻松改装用于测量生物结皮、单个个体或垫状体。如有需要，也可仅替换部分鳄鱼夹，从而实现两种测量探针类型之间的直接比较。
在解释结果时，应仔细分析活性与含水量之间的关系，因为BtM并不能直接测量光合作用。在非维管隐花植物中，光合作用与活性密切相关，因为干燥的变水生物处于代谢停滞状态，而湿润个体则具有代谢活性。然而，即使可以预期充分水合的生物具有较高的代谢活性——因而也有较高的光合作用活性——也不能直接从含水量推断光合作用活性的程度。
关键步骤：
尽管组装过程简便，但在安装传感器时，研究人员仍需仔细注意本方案中的某些关键步骤。首先，如方案中所强调的，焊接时很容易产生短路，在最坏情况下可能导致微控制器严重损坏。因此，在连接电池之前，必须使用万用表检测是否存在短路并予以清除。我们建议使用所提供的PCB设计，因为它能显著简化流程，可能是解决此问题的最佳方案。其次，并非所有IDE版本都兼容该数据记录器所需的库文件，因此必须下载正确的版本（1.0.6），以避免兼容性问题。第三，必须注意电池的极性，极性接反可能对硬件造成严重损坏。第四，校准是一个关键步骤。BtM数据记录器的设计使得其高分辨率对应于隐花植物从干燥状态转变为湿润状态的时刻。这意味着电导值在样品完全被水饱和之前很久即已达到饱和。然而，如果当前研究需要在其他数值范围内具有更高精度，则可对此进行调整。当测量值偏离该参考点超过一个数量级时，需更换电阻并重新进行校准（见下文）。由于环境温度可能影响测量的准确性，我们建议在校准时考虑这一因素。为此，应在低温条件下进行校准，以检查测量精度和稳定性的变化（参见Coxson12关于温度效应的研究）。
修改说明：
尽管BtM的大部分组件是固定的，但某些部分可以在现场轻松修改而无需重新焊接。最简单的修改是将鳄鱼夹替换为其他探针或测量系统。例如，可以使用双针探针（如Weber et al.14中建议的探针）来替代鳄鱼夹。
在偏远地区，由于无法按所需频率更换电池，可结合使用太阳能板为BtM数据记录仪供电，以延长其工作时间。
通过更换用于测量电导的参考电阻，可轻松调整更高分辨率的量程至更高或更低的数值。若进行更改，我们强烈建议重新进行精确校准。此外，在源代码中，原本设定为 330 KΩ 电阻值的 RValue 变量必须更改为新的对应值（datalog.ino）。
结论：
非维管隐花植物群落具有高度多样性，并发挥着多种关键的生态功能，因此了解它们与非生物环境之间的关系是一个至关重要的问题。BtM 数据记录仪具有多种应用前景，有助于推动对这些关系的认识。例如，它将有助于深入理解这些生物在作为碳汇或碳源时所处的环境条件。这两种角色之间的转换与温度和湿度等非生物环境条件密切相关3，但要在全球尺度上描述和理解这种关系的变化，需要大量数据支持。这要求建立密集的传感器网络，而只有依赖低成本且易于部署的设备，才可能实现这一目标。
总之，该设备为生态学研究团队提供了一种实用工具，克服了设计和构建数据记录仪的技术限制。这两个因素的结合可能会推动数据记录仪在测定非维管隐花植物水分关系中的广泛应用。 原位这反过来可以促进中长期监测网络的建立。发展这些网络对于评估非维管隐花植物对局部和区域环境因子的响应，以及确定其在生态系统过程中的作用至关重要（例如、营养循环、群落构建）及其在气候变化和人为因素影响下最可能的响应。
披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
作者感谢马德里自治大学（UAM）的Manuel Molina和西班牙国家自然科学博物馆（MNCN-CSIC）的Cristina Ronquillo在标定测试期间提供的帮助，同时感谢马德里自治大学（UAM）的Belén Estébanez在采样工作期间的协助。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| BtMboard 电路（PCB） | 1 | ||
| Arduino Pro Mini 328 3.3 V（APM） | Arduino | 1 | |
| FTDI 基本分线板 | SparkFun | 1 | |
| MiniUSB 转 USB 电缆适配器 | 1 | ||
| TLC274 运算放大器 | 德州仪器（Texas Instruments） | 2 | |
| 2.54 mm 分线引脚条 | 1 | ||
| 330 KOhm 电阻 | 8 | ||
| 330 Ohm 电阻 | 2 | ||
| 10 KOhm 电阻 | 1 | ||
| 2N3904 晶体管 | 2 | ||
| 邦纳连接器（Bornier connector），2x1 5.08 mm | 9 | ||
| 1.5 V AA 电池 | 3 | ||
| 带开关的 3xAA 电池盒 | 1 | ||
| Sensirion SHT71 | Sensirion | 1 | |
| DS3234 RTC 分线板（时钟） | SparkFun | 1 | |
| CR1225 3 V 纽扣电池 | 1 | ||
| MicroSD Transflash 分线板 | SparkFun | 1 | |
| 鳄鱼夹连接器 | 16 | ||
| 防水外壳盒 | 1 | ||
| 12 AWG 多股电缆卷 | 1 | ||
| 剪线钳 | 1 | ||
| 30 W 电烙铁 | 1 | ||
| 焊锡丝卷 | 1 | ||
| Arduino IDE 1.0.6 | Arduino | 1 | |
| Arduino 库 DS3234 | Arduino | 1 | |
| Arduino 库 DS3234lib3 | Arduino | 1 | |
| Arduino 库 Powersaver | Arduino | 1 | |
| Arduino 库 SdFat | Arduino | 1 | |
| Arduino 库 Sensirion | Arduino | 1 |
参考文献
- Fontaneto, D., Hortal, J. Microbial Biogeography: Is Everything Small Everywhere. Microbial Ecological Theory: Current Perspectives. Ogilvie, L. A., Hirsch, P. R. , Caister Academic Press. Norfolk, UK. 87-98 (2012).
- Proctor, M. C. F., et al. Desiccation-tolerance in bryophytes: a review. The Bryologist. 110 (4), 595-621 (2007).
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