Name: La calibrazione e luso di capacitanza sensori per monitorare il contenuto di acqua di staminali in alberi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-27T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: Scopri come calibrare e utilizzare sensori di capacitanza per monitorare il contenuto idrico nel legno di alberi maturi. Questa tecnica automatizzata consente misurazioni continue per studiare le risposte della vegetazione alla siccità.

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Finanziamenti per questo studio è stato fornito da US Department of Energy Office of Science, ufficio di biologico e ricerca ambientale, terrestre ecosistema Scienze programma premio Nr. DE-SC0007041, Ameriflux gestione programma sotto flusso Core sito accordo n. 7096915 attraverso Lawrence Berkeley National Laboratory e la National Science Foundation idrologico Science concedere 1521238. Eventuali opinioni, conclusioni e conclusioni o raccomandazioni espresse in questo materiale sono quelle degli autori e non riflettono necessariamente le opinioni delle agenzie di finanziamento.

1. Selezionare un albero per strumentazione
<ol>
	<li>Selezionare gli alberi per la misurazione. Idealmente, selezionare gli alberi che sono sani con una sezione trasversale del fusto generalmente rotonda e un diametro compreso tra 1 - 2 volte la lunghezza del dente, o una profondità di alburno maggiore della lunghezza dei denti sensore (~ 5 cm per i sensori di specifiche capacità dimostrata qui). Misurare la profondità dell'alburno utilizzando albero core, o per molte specie, calcolare la profondità di alburno attraverso equazioni allometriche relative zona di alburno per arginare diametro 29,54, come misurato da un nastro di diametro standard. Nota: Tuttavia, alcuni tipi di sensori di capacità possono essere in grado di essere tagliato alla lunghezza appropriata seguendo passo 1.2 senza pregiudicare la precisione di misura. Solo sensori di capacità con denti di misurazione rigida che non contengono cablaggio possono essere tagliati o tagliati. Taratura separata è necessaria per sensori di profilati. Quindi, selezionare la struttura e determinare la lunghezza appropriata tine prima della procedura di calibrazione.</li>
	<li>Determinare la lunghezza appropriata dei denti sensore basato sul diametro dell'albero e la profondità di alburno. Nota: Sensori di capacità integrano informazioni di umidità sopra la lunghezza dei denti sensore, L. È quindi scontato che l'osservazione integrata forniscono è rappresentante dello stelo intero quando il diametro è compreso tra L e 2 L . La corteccia e il floema non influenzerà la misurazione come vengono rimossi dall'area di misura prima dell'installazione (vedere paragrafo 4.2).<ol>
		<li>Tagliare i sensori per alberi dove L è maggiore del diametro del gambo, (Vedi punto 1.3) tale che i denti non penetrano attraverso il lato opposto del fusto.</li>
		<li>Misurare il segnale combinato dall'alburno e durame con il sensore per gli alberi dove il diametro è maggiore di 2L, ma alburno profondità è inferiore a L. Nota: Come contenuto idrico differisce in questi tipi di due tessuti, ciò potrebbe causare una distorsione se si presume che l'osservazione è rappresentante del tronco intero. In tali casi, o quando l'utente è interessato solo a delle fluttuazioni di acqua di alburno, il sensore denti devono essere tagliati fino alla profondità di alburno tale che le osservazioni rappresenterà le fluttuazioni di contenuto di acqua dell'alburno (xilema attivo) solo. Quando la profondità di alburno è maggiore di L, osservazioni rappresentano solo l'alburno, ma il sensore non ha bisogno di essere tagliato.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Se necessario (come determinato ai punti 1.2.1 e 1.2.2), tagliare il sensore di misura per l'applicazione specificata. Per tagliare i denti di sensore, fissare il sensore in modo sicuro a un banco di lavoro e, indossando i dispositivi di protezione appropriati, è necessario utilizzare un utensile rotante di alimentazione dotato di un disco di taglio in acciaio per tagliare ogni tine precisamente alla stessa lunghezza.</li>
</ol>
2. raccogliere e preparare campioni di legno di tutte le specie di interesse per generare una specie-calibrazione
<ol>
	<li>Raccogliere un grande ramo di almeno 6 cm di diametro, staminali giovanile o tronco da specie di interesse. Diametri maggiori sono preferiti al fine di massimizzare la quantità di legna che incassa il sensore e maggiormente approssimano la densità di tronco per misurazioni in campo. Rimuovere rami collegati o foglie e qualsiasi lichene o materiale sciolto. Nota: Fare riferimento alla sezione discussione per ulteriore discussione di incertezza a causa delle differenze nel ramo e densità del gambo.</li>
	<li>Segmentare il gambo in sezioni di 25 o più cilindriche di ~ 15 cm di lunghezza.</li>
	<li>Etichettare ogni segmento e registrare il diametro medio e la lunghezza di ciascuno. Volume dei segmenti di approssimativo come il volume di un cilindro.</li>
	<li>Separare i segmenti in due gruppi per differenziale reidratazione ed essiccazione. Posto a 60 ° C per disidratare approssimativamente 1/3 dei segmenti in un bagno d'acqua per reidratare e gli altri 2/3 dei segmenti in un forno di essiccazione. Tenere due segmenti separati per misurazione immediata: preferibilmente uno dalla metà della lunghezza del gambo e uno da un'estremità. Nota: In genere, segmenti di essiccazione a 60 ° C verranno essere completamente essiccate dopo ~ 2 settimane e completamente reidratati dopo circa 3 giorni. Rimuovere singoli segmenti dal forno/bagnomaria e misurare gli intervalli di ogni giorno o due volte al giorno (vedere punto 3.7). Al fine di produrre un gradiente di misurazioni che attraversa la più vasta gamma di contenuto volumetrico di acqua possibile.</li>
</ol>
3. creare una relazione di calibrazione tra uscita del sensore e volumetrico di acqua contenuto
<ol>
	<li>Collegare un sensore di capacità di un dispositivo di registrazione dei dati, seguendo le istruzioni fornite dal fabbricante e a un computer per la visualizzazione di lettura del sensore in tempo reale. Impostare l'intervallo di tempo per la raccolta dati per 30 s.</li>
	<li>Utilizzando una dima di foratura premade tenuto saldamente in posizione per mantenere l'allineamento e una punta leggermente inferiore al diametro dei denti del sensore capacitanza (3,57 mm per il sensore utilizzato in questo esperimento), trapano verticale due serie di tre fori con la secondo set si trova a circa 150 ° di distanza tutto il segmento di legno con una separazione verticale di pochi centimetri per garantire che non vi siano sovrapposizioni potenziali tra i fori. Utilizzare i segmenti di legno accantonati nel passaggio 2.4 per la prima serie di misurazioni.</li>
	<li>Pesare il segmento e registrare il peso per l'approssimazione di 0,01 g al momento della misurazione. Ricoprono l'estremità dei segmenti con involucro di plastica per evitare l'ulteriore essiccazione.</li>
	<li>Immediatamente dopo la pesatura, pulire i denti del sensore capacità con un tampone imbevuto di alcool e inserirla nel segmento staminali completamente, tale che nessuna parte dei denti in acciaio è visibile. Attendere la misurazione lettura nella schermata di output per stabilizzare (2 o 3 min, generalmente). Registrare le uscite del sensore di temperatura, conducibilità elettrica e permittività dielettrica (εb) ogni 30 s per 5 min e calcolo della media di 10 misurazioni.</li>
	<li>Delicatamente togliere il sensore dal segmento, pulire i denti con un tampone imbevuto di alcool e aspettare per le letture di output tornare a zero. Ripetere la procedura di misurazione dal punto 3.3 in poi nel secondo set di fori pre-drilled.</li>
	<li>Rimuovere la plastica dalle estremità e posizionare il segmento di staminali in forno di essiccazione. Lasciarlo essiccare completamente (generalmente 2 settimane, o fino a quando il peso si è stabilizzato per diversi giorni).</li>
	<li>Ripetere i passaggi da 3.3 al 3,7 per tutti i segmenti. Rimuovere i segmenti dal forno di essiccazione e misurare più frequentemente (due volte al giorno) entro i primi giorni di asciugatura, dovuto il più alto tasso di perdita di umidità iniziale che durante gli ultimi giorni diversi (ogni giorno). Asciugare l'acqua in eccesso dalla superficie dei segmenti rimosso dal bagno di acqua utilizzando un tovagliolo di carta prima di pesatura e misurazione.</li></ol>Misurare un segmento di staminali reidratato al giorno, fino a quando tutti i segmenti reidratati sono stati misurati.
	<li>Dopo completa essiccazione, registrare il peso secco finale di tutti i segmenti di fusto.</li>
	<li>Calcolare il contenuto idrico volumetrico (VWC, cm3 acqua/cm3legno) di ogni segmento di staminali al momento della misurazione, utilizzando la seguente formula: 
	<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq1.jpg">(1) Dove Vw è il volume di acqua (cm3) e Vdel gambo è il volume del segmento di staminali (cm3) calcolato al punto 1.2.<ol>
		<li>Calcolare il volume di acqua in ogni segmento al momento della misura come: 
		<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq2.jpg">(2) Dove mw è la massa dell'acqua nel segmento delle staminali (g) al momento della misurazione e ρw è la densità dell'acqua (1 g cm-3)</li>
		<li>Calcolare la massa di acqua in ogni segmento al momento della misura come: 
		<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq3.jpg">(3) Dove Mbagnato è la massa del segmento staminali al momento della misurazione (g), e Masciutto è il peso finale del segmento (g).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Utilizzando un pacchetto di software di analisi statistica, creare una regressione lineare ottimale tra sensore-osservato permittività dielettrica e VWC (Figura 1, tabella 1).</li>

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57062/57062fig1.jpg"> 
Figura 1: curve di calibrazione esempio. Curve di calibrazione generate per Quercus rubra, Acer rubrum, Betula papyrifera, Populus grandidentatae Pinus strobus seguito parti 1 e 2 del presente protocollo. Equazioni e coefficienti di determinazione sono forniti per ciascuno nella tabella 1. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57062/57062fig1large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td>m</td>
			<td>b</td>
			<td>R2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B. paprifera</td>
			<td>0,048</td>
			<td>-0.098</td>
			<td>0,967</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A. rubrum</td>
			<td>0,067</td>
			<td>-0.158</td>
			<td>0,853</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q. rubra (abbreviato)</td>
			<td>0.120</td>
			<td>0,041</td>
			<td>0,636</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q. rubra</td>
			<td>0,058</td>
			<td>-0.109</td>
			<td>0.718</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Grandidentata p.</td>
			<td>0,023</td>
			<td>-0.028</td>
			<td>0,887</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P. strobus</td>
			<td>0.030</td>
			<td>-0.072</td>
			<td>0,900</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabella 1: equazioni di taratura per la conversione di Ε b per VWC per le cinque specie temperate. I coefficienti sono ' e 'b' sono presentati per un'equazione lineare in forma standard: VWC = m * εb+ b.
4. installazione di sensori di capacitanza in alberi per misure in campo
<ol>
	<li>Prima dell'installazione del sensore, registrare il diametro e l'altezza sopra la superficie del terreno per ogni posizione del sensore. In genere, per monitorare VWC nel bagagliaio, inserire un sensore ~0.5 m sopra la superficie del terreno e inserire una seconda appena sotto la prima divisione di principale diramazione (~7.5 m sopra il suolo, Figura 2).</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57062/57062fig2.jpg"> 
Figura 2: installazione dell'esempio relativo campo esperimento. Un diagramma schematico di posizioni del sensore e l'orientamento in un albero maturo adiacente ad una stazione di registrazione dei dati. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57062/57062fig2large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<ol start="2">
	<li>Rimuovere la corteccia per il cambio e creare una superficie piana dove il sensore sarà installato usando una lama di pareggio. Assicurarsi che la superficie è ampia e abbastanza piatto in modo che il sensore si trova a filo con la superficie dell'albero quando è installato tale che nessuna parte dei denti è esposto. Rimuovere la corteccia e la cambiale per garantire che misure includono solo contenuto di acqua nello xilema, escludendo il contenuto di acqua nella corteccia o floema.</li>
	<li>Praticare i fori per i denti. Usare una punta leggermente inferiore al diametro dei denti per legno più morbido, mentre usando un po' più vicino alla vera dimensione dei denti per legno più duro (3,57 mm come utilizzato in questo protocollo). Per misure di alta qualità, assicurarsi che i denti del sensore siano a contatto con il legno. Poiché non ci sarà la necessità di rimuovere il sensore regolarmente, come è avvenuto durante la procedura di calibrazione, una punta leggermente più piccola può essere utilizzata qui rispetto a quello utilizzato per la calibrazione.</li>
	<li>Pulire i denti del sensore con un tampone imbevuto di alcool per rimuovere qualsiasi sporco o pelle oli e inserire il sensore nei fori pre-forati. Se il sensore incontra troppa resistenza al momento dell'inserimento, delicatamente si ritira e ri-eseguire i fori per allargare loro leggermente. Accertarsi che tutti i tre rebbi sono inserite e il corpo del sensore si trova a filo contro il tronco di albero.</li>
	<li>Utilizzare un sigillante a base di silicone per sigillare il sensore contro il tronco di albero per aiutare a mantenere arginare il flusso di entrare i fori e per prevenire infestazioni parassitarie.</li>
	<li>Coprire il sensore con isolante riflettente per evitare il riscaldamento esterno.</li>
	<li>Dopo le specifiche dei costruttori, è possibile collegare tutti i sensori per una fonte di energia 12 V e un logger di dati compatibili. Uso dati raccolta intervalli di 5 min per sensori distribuiti sul campo, ma gli intervalli più lunghi di uso per risparmiare energia nei siti dove il potere è limitante, per esempio, solare/batteria operati siti.</li>
</ol>
5. elaborare i dati grezzi per deposito di staminali-acqua utilizzando la curva di taratura
<ol>
	<li>Utilizzando l'equazione della curva di calibrazione generata nel passaggio 2.9, convertire l'uscita del sensore in VWC per tutte le osservazioni. VWC è generalmente espresso come cm 3/cm3 o come una percentuale. La percentuale di VWC pertanto sarà compreso tra 0 e 100%.</li>
	<li>Integrare il volume totale degli interessi (cm3) tra le altezze di due misure (per esempio, nella Figura 2: 0,5 m e 7,5 m) assumendo staminali cambiamenti di diametro linearmente con l'altezza.</li></ol>Per gli alberi dove l'osservazione rappresenta il gambo intero (cioè, alberi di diametri compresi tra L e 2L, utilizzando sensori non modificati o più sottili alberi dove il sensore è stato assettato al diametro dello stelo, vedere sezione 2.2), utilizzare l'equazione 4: 
	<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq4.jpg">(4) dove H è la differenza di altezza (distanza verticale) tra i sensori (per esempio, nella Figura 2: 700 cm) e r1 e r2 sono i raggi dello stelo (cm) nella parte inferiore e posizioni migliori sensori, rispettivamente. Per gli alberi dove i sensori forniscono una stima solo dell'acqua alburno contenuto (veda sensore lunghezza determinazione, sezione 1.2) utilizzare EQ. 5: 
	<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq5.jpg">(5) dove s1 e s2 sono le profondità di alburno (cm) alle posizioni dei sensori superiore e inferiore, rispettivamente.
	<li>Calcolare il volume di staminali - o alburno - memorizzati acqua moltiplicando medio dell'albero VWC per il volume totale di interesse.</li>

Steven R. Garrity è un dipendente della Metro Group Inc., che produce il sensore di umidità del suolo Ruggedized GS3 utilizzato in questo articolo.

Modelli stagionali e diurne nel contenuto idrico di staminali osservato tramite capacità sensori allineare con le tendenze in continuo mutamento sap simultanee e ambientale costringendo dimensioni (Figura 3, Figura 4, Figura 5). Serbatoi di stoccaggio dell'acqua staminali sono vuotati giornaliera quando il ritmo della traspirazione supera il tasso di ricarica attraverso tessuti legnosi, e stagiona...

Acqua immagazzinata nel materiale vegetale svolge un ruolo integrale nella capacità delle piante di far fronte con acqua a breve e a lungo termine dello stress1,2. Impianti di immagazzinano acqua nelle radici, steli, e foglie in intracellulari ed extracellulari (ad es., vasi xilema) interamente 2,3,4. Quest'acqua ha dimostrato di contribuire tra 10 e 50% di acqua giornaliera traspirata2,5,6,7,8. Come tale, impianto idraulico capacitanza è un componente chiave del bilancio idrico terrestre, può essere utilizzato come un indicatore di stress idrico, la risposta alla siccità e recupero1ed è un fattore critico necessario correggere per osservati ritardi tra 9,10,11flusso di traspirazione e sap. Monitoraggio in tempo reale del contenuto di acqua di vegetazione utilizzabile anche in applicazioni agricole per vincolare il frutteto e ritagliare irrigazione al fine di aumentare l'irrigazione efficienza12,13. Tuttavia, misurazioni del contenuto di staminali-acqua continuo, in-situ di specie legnose7,14,15,16,17,18, 19 sono rari rispetto al sap flusso misure20. Qui, descriviamo una procedura per la taratura dei sensori di capacità di monitorare il contenuto volumetrico di acqua entro i fusti di alberi5,21.
Comportamenti idrodinamici e regolamento di utilizzo dell'acqua di vegetazione sono una parte integrante del continuum suolo-pianta-atmosfera22,23 e sono quindi importanti controlli per i flussi di acqua e carbonio tra il Biosfera e atmosfera24,25. La dinamica del contenuto di acqua del gambo è influenzata da fattori biotici ed abiotici. Lo svuotamento e la ricarica di acqua staminali-memorizzati sono influenzati dalle tendenze a breve e a lungo termine in condizioni ambientali, in particolare, il deficit di pressione di vapore e acqua contenuto1,26di suolo. Le proprietà fisiche del legno27 (ad esempio, densità, struttura del vaso) e l' emergente strategia idraulico25 (ad esempio, iso - o anisohydric regolamento stomatica) determinano la capacità di una pianta di memorizzare e utilizzare acqua 19 , 26 , 28e possono variare ampiamente da specie29,30. Gli studi precedenti hanno dimostrato diversi ruoli di capacitanza tropicale16,27,31,32,33 e temperato5,7 ,21 specie e in entrambi angiosperme1,2,34 e gimnosperme6,11,17,19.
Una migliore conoscenza del contenuto di acqua di biomassa sarà migliorare la comprensione delle strategie per l'acquisizione di acqua di vegetazione e utilizzare1,2, insieme a vulnerabilità della specie ai cambiamenti previsti nei regimi di precipitazione35 ,36. Ulteriore comprensione dell'uso di acqua impianto strategie aiuterà a prevedere lo spostamento di modelli demografici sotto clima futuro scenari37,38. Attraverso tecniche di fusione di dati del modello39, contenuto di acqua staminali dati ottenuti utilizzando questa metodologia possono essere utilizzati per informare e prova idrodinamica scalabile, a livello di impianto modello40,41, 42,43,44 al fine di migliorare i calcoli della conduttanza stomatica e, quindi, simulazioni di traspirazione e assorbimento di carbonio fotosintetica. Questi modelli idrodinamici avanzati possono fornire una riduzione significativa di incertezza e di errore quando incorporati in superficie più grande della terra e terra sistemi modelli25,45,46, 47,48.
Metodi utilizzati per monitorare o calcolare il contenuto di acqua staminali includono albero carotaggio33,49, elettronica dendrometers2,15,50, resistenza elettrica 51, radiazione gamma attenuazione52, deuterio traccianti19reti di sap flusso sensori32,33,53, psicrometri49, del gambo e ampiezza11 e tempo4,12,13 domain reflectometry (TDR). Gli sforzi recenti hanno testato la fattibilità di sensori di capacità che sono stati tradizionalmente usati per misurare il terreno acqua volumetrico contenuto5,18,21,27. Frequenza domain reflectometry (FRD)-stile capacitanza sensori sono a basso costo e utilizzare relativamente piccole quantità di energia per misurazioni continue, che li rende uno strumento attraente per misure di alta risoluzione temporale in scenari di campo. La facilità di automazione del FDR sopra i sensori TDR-stile facilita la raccolta di set di dati di sole-orario continuo ed elimina molte delle sfide inerenti misure TDR che richiedono notevoli lunghezze di cavo13. L'uso di sensori di capacitanza in situ Elimina la necessità di detorsolamento ripetitivo o la raccolta di ramo e può fornire una maggiore precisione per le specie di latifoglie.Specie legnose che prelevare acqua principalmente da spazi extracellulari, come vasi di xylem, o hanno alti moduli di legno o di corteccia di elasticità, in genere non sono buoni candidati per tecniche di misurazione dendrometro popolare a causa dell'espansione di basso fusto elastico 2. sensori di capacitanza stimano permittività dielettrica, che può essere convertito direttamente in contenuto volumetrico di acqua. Tuttavia, misure di capacità sono sensibili alla densità dei media che circonda il sensore. Di conseguenza, sosteniamo per specie-tarature che convertire l'output dei sensori volumetrici legno-acqua contenuto5,21.
Vi presentiamo un protocollo per una calibrazione specie-specifico convertire uscita sensore capacità contenuto volumetrico di acqua di legno. Istruzioni per l'installazione sul campo dei sensori di capacitanza in alberi maturi e una discussione dei punti di forza, debolezze e presupposti del metodo sono anche forniti. Queste tecniche sono progettate per monitorare il contenuto volumetrico di acqua nel bagagliaio, il più grande albero acqua deposito serbatoio8, ma possono essere facilmente esteso a tutto l'albero con l'installazione di ulteriori sensori lungo i rami. Misure del contenuto d'acqua impianto dinamico avanzeranno i campi di idrodinamica di vegetazione, Biometeorologia e modellazione di superficie della terra.

<table><tbody><tr><td>Sensore di umidità del suolo rinforzato</td><td>METER Group Inc.</td><td>GS-3</td><td>Sensori di capacità</td></tr> Punta <tr><td>da trapano da 1/8"</td><td>Qualsiasi</td><td>N/A Punta</td><td></td></tr><tr><td>da trapano da 9/64"</td><td>Qualsiasi</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Forno di essiccazione</td><td>Qualsiasi</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Motosega</td><td>Qualsiasi</td><td>N/A Trapano</td><td></td></tr><tr><td>elettrico</td><td>Qualsiasi</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Secchio per bagnomaria</td><td>Qualsiasi</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Alcool tamponi</td><td>Qualsiasi</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Coltello da disegno</td><td>Qualsiasi</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Data logger</td><td>Qualsiasi</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Sigillante siliconico</td><td>Qualsiasi</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

la calibrazione e l'uso di capacitanza sensori per monitorare il contenuto di acqua di staminali in alberi

The Calibration and Use of Capacitance Sensors to Monitor Stem Water Content in Trees

Trasporto di acqua e deposito attraverso il continuum suolo-pianta-atmosfera è fondamentale per il ciclo dell'acqua terrestre è diventata una zona di messa a fuoco di ricerca principali. Capacità di biomassa gioca un ruolo fondamentale nell'evitare danno idraulico per traspirazione. Tuttavia, misurazioni di elevata risoluzione temporale delle variazioni dinamiche la capacità idraulica di grandi alberi sono rari. Qui, presentiamo le procedure per la calibrazione e l'uso di sensori di capacità, in genere utilizzato per monitorare il contenuto di acqua nel suolo, per misurare il contenuto idrico volumetrico in alberi nel campo. Frequenza domain reflectometry-stile osservazioni sono sensibili alla densità dei mezzi di comunicazione in fase di studio. Pertanto, è necessario eseguire tarature specie-specifiche per convertire dai sensore ha segnalato valori di permittività dielettrica a contenuto volumetrico di acqua. Calibrazione su un ramo raccolto o gambo tagliato in segmenti che sono secchi o reidratati per produrre una gamma completa di contenuti di acqua utilizzata per generare una regressione più appropriata con le osservazioni del sensore. Sensori sono inseriti in segmenti di calibrazione o installate in alberi dopo una tolleranza in forma utilizzando un modello fabbricato per garantire l'allineamento corretto trapano dei fori. Particolare cura è stata prestata affinché che denti sensore siano a contatto con il mezzo circostante, consentendo loro di essere inseriti senza una forza eccessiva. Dinamiche di contenuto volumetrico di acqua osservati tramite la metodologia presentata allineare con sap misure di flusso registrate utilizzando tecniche di dissipazione termica e dati ambientali di forzato. Dati di contenuto d'acqua di biomassa possono essere utilizzati per osservare l'insorgenza di stress idrico, siccità risposta e recupero, e ha intuito il potenziale per essere applicato per la calibrazione e la valutazione di nuovi modelli di idrodinamica di livello di impianto, così come per il partizionamento di in modalità remota prodotti in componenti di cui sopra - e necromassa a umidità.

In questa sezione, presentiamo i dati di taratura per cinque specie di albero di foresta orientale comune, seguite da un'analisi dettagliata delle misure in campo di stoccaggio di staminali-acqua in tre individui di Acer rubrum durante la stagione di crescita del 2016. Curve di calibrazione sono state generate per Acer rubrum, Betula papyrifera, Pinus strobus, Populus grandidentata e Quercus rubra (Figura 1). Piste delle curve hanno...

La capacità idraulica della biomassa è un componente chiave del bilancio dell'acqua di vegetazione, che funge da cuscinetto contro sollecitazioni di siccità di breve e lungo termine. Qui, presentiamo un protocollo per la calibrazione e l'uso dell'umidità del suolo sensori di capacità per monitorare il contenuto di acqua negli steli di grandi alberi.

La calibrazione e l'uso di capacitanza sensori per monitorare il contenuto di acqua di staminali in alberi

Water transport and storage through the soil-plant-atmosphere continuum is critical to the terrestrial water cycle, and has become a major research focus ...

L'obiettivo generale di questa metodologia è quello di monitorare continuamente il contenuto volumetrico di acqua nei fusti di alberi vivi maturi. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo dell'ecoidrologia, come ad esempio il modo in cui la vegetazione risponde alla limitazione dell'umidità, incluso quando inizia lo stress idrico e quanto velocemente si verifica il recupero dalla siccità. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente misurazioni automatizzate del contenuto di acqua della biomassa e del C2 a intervalli di tempo suborari.Le implicazioni di questa tecnica si estendono al telerilevamento perché le misurazioni del contenuto d'acqua in superficie sono necessarie per la suddivisione di prodotti di dati telerilevati e per componenti in superficie e in sotterraneo. Sebbene questo metodo possa fornire informazioni sulla risposta alla siccità, può essere esteso anche ad altri fenomeni, come il monitoraggio del contenuto di acqua combustibile per la previsione dell'innesco degli incendi boschivi. Questo è il mio studente universitario Rio Mursinna, che ci aiuterà a selezionare un ramo e a raccogliere i segmenti di ramo.Sono Kelly Malone, un'

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Distribuzione dell'acqua Xylem nelle piante legnose con un microscopio elettronico a scansione crio-scansione

Qui, presentiamo la microscopia a forza atomica (AFM), operata come strumento di nano- e micro-rientranza su cellule e tessuti. Lo strumento consente l'acquisizione simultanea della topografia della superficie 3D del campione e delle sue proprietà meccaniche, tra cui il modulo della parete cellulare Young e la pressione del turgor.

Uso della microscopia a forza atomica per misurare le proprietà meccaniche e la pressione del turgor delle cellule vegetali e dei tessuti vegetali

Misurare accuratamente la temperatura e il contenuto dell'acqua dei 5 mm superiori della superficie del suolo può migliorare la nostra comprensione dei controlli ambientali sui processi biologici, chimici e fisici. Qui descriviamo un protocollo per la produzione, la calibrazione e la conduzione delle misurazioni con sensori di temperatura e umidità della superficie del suolo.

Produzione di sensori di temperatura del suolo e contenuto idrico semplice e poco costoso

Questo metodo di fenotipizzazione gravitazionale ad alta produttività, telemetrico e dell'intera pianta consente misurazioni dirette e simultanee in tempo reale, nonché l'analisi di più tratti fisiologici legati alla resa coinvolti nelle interazioni dinamico tra piante e ambiente.

Una piattaforma telemetrica e gravimetrica per la fenotipizzazione fisiologica in tempo reale delle interazioni pianta-ambiente

La determinazione del contenuto di acqua del suolo è un requisito fondamentale per molte agenzie statali e federali. Questo protocollo sintetizza gli sforzi multi-agenzia per misurare il contenuto di acqua del suolo utilizzando sensori sepolti in situ .

Sul posto Sensori di umidità del suolo in terreni indisturbati

Viene presentato un metodo di fabbricazione semplice ed economico basato sulla tecnica di evaporazione del solvente per ottimizzare le prestazioni di un sensore di pressione capacitivo morbido, che è reso possibile dal controllo della porosità nello strato dielettrico utilizzando diversi rapporti di massa della soluzione di stampaggio PDMS / toluene.

Miglioramento della sensibilità dei sensori di pressione capacitivi morbidi utilizzando una tecnica di controllo della porosità basata sull'evaporazione del solvente

Questo articolo presenta un semplice esperimento di evaporazione utilizzando uno strumento di proprietà idraulica per un campione di terreno. Grazie a mezzi efficienti, le misurazioni possono essere effettuate nell'arco di una serie di giorni per generare dati di alta qualità.

Misure del potenziale idrico e della conducibilità del suolo basate su un semplice esperimento di evaporazione utilizzando un analizzatore di proprietà idrauliche

Scopri come calibrare e utilizzare sensori di capacitanza per monitorare il contenuto idrico nel legno di alberi maturi. Questa tecnica automatizzata consente misurazioni continue per studiare le risposte della vegetazione alla siccità.

La calibrazione e l'uso di capacitanza sensori per monitorare il contenuto di acqua di staminali in alberi

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