X선 컴퓨터 단층 촬영을 사용한 나무 코어 분석

요약

여기에서는 X선 컴퓨터 단층 촬영 도구 체인을 사용하여 나무 코어를 처리하는 방법을 보여줍니다. 일부 목적을 위한 화학적 추출을 제외하고는 추가적인 물리적 실험실 처리가 필요하지 않습니다. 툴체인은 바이오매스 추정, MXD/나이테 너비 데이터 획득 및 정량적 목재 해부학 데이터 획득에 사용할 수 있습니다.

초록

X선 컴퓨터 단층 촬영(CT) 툴체인을 사용하면 노동 집약적인 표면 처리나 물리적 샘플 준비 없이 나이테 너비(TRW), 최대 레이트우드 밀도(MXD), 기타 밀도 매개변수 및 정량적 목재 해부학(QWA) 데이터를 얻을 수 있습니다. 여기서 초점은 60 μm에서 4 μm 범위의 해상도에서 증분 코어와 스캐닝 절차에 있습니다. 목재를 살펴봐야 하는 세 가지 척도가 정의되어 있습니다: (i) 나이테 간 스케일, (ii) 나이테 스케일, 즉 나이테 분석 및 밀도 측정 스케일, (iii) 해부학적 스케일, 후자는 기존의 얇은 단면 품질에 가깝습니다. 이러한 각 스케일에 대해 맞춤형으로 설계된 샘플 홀더를 사용하면 여러 증분 코어의 고처리량 스캔이 가능합니다. TRW 및 밀도 측정을 위해 나무 코어의 3차원 X선 CT 이미지를 효율적으로 처리하기 위해 일련의 소프트웨어 루틴이 특별히 개발되었습니다. 이 작업은 프로토콜에 대한 올바른 이해를 위해 필요한 CT의 기본 원리를 간략하게 설명합니다. 이 프로토콜은 dendrochronology에서 일반적으로 사용되는 일부 알려진 종에 대해 제시됩니다. 대략적인 밀도 추정치, TRW 및 MXD 데이터, 정량적 해부학 데이터의 조합을 통해 기후 재구성 또는 나무 반응에 대한 현재 분석을 넓히고 심화할 수 있을 뿐만 아니라 덴드로생태학/기후학 및 고고학 분야를 더욱 발전시킬 수 있습니다.

서론

목재 밀도^{는 목재의} 해부학적 및 화학적 특성을 모두 반영하는 측정하기 쉬운 변수¹이다2. 지상 바이오매스의 바이오매스 추정에서, 목재 밀도는 중요한 계량 변수 ^3,4,5이며, 이는 나무의 치수와 목재의 탄소 함량을 나타내는 계수와 곱해집니다. 목재의 밀도는 목재6의 기계적 성^{질과 밀접하게} 연결되어 있으며^{, 나무7}의 생활사를 반영한다.

세포벽 밀도는 약 1500kg/m³로 측정되며 상당히 일정한^것으로 간주되지만8 고리 내 세포벽 밀도 변화도 고려해야 합니다 ^8,9. 목질 세포(일반적으로 침엽수의 기관, 혈관, 실질 및 활엽수의 섬유)는 다양한 방식으로 방향/모양이 지정되며 이러한 세포의 세포벽 두께와 내강 크기는¹⁰ 다양합....

프로토콜

1. 코어 샘플링

1. Pressler 보어로 나무를 샘플링하십시오. 트리를 수동으로 코어링하는 방법에 대한 참고 문헌 참조³⁹. 이 툴체인은 5.15mm 코어용으로 제공됩니다.
2. 나무 코어를 6mm 종이 빨대나 접착제가 필요하지 않은 다른 수용체에 풀지 않은 상태로 넣습니다. 나무 지지대에 나무 코어를 붙이지 마십시오. 코어가 이미 장착된 경우 접착제 유형에 따라 메스/톱 또는 솔벤트로 코어를 분리합니다.
3. 플라스틱 튜브로 싸지 말고 곰팡이 성장과 곰팡이 부패를 방지하기 위해 먼저 말리십시오.
4. 연필을 사용하여 종이 빨대에 글을 쓰십시오., 추출하면 마커 글씨가 퇴색될 수 있습니다.
   참고: 이 툴체인은 4mm 코어에도 적합합니다. 이미 장착되고 샌딩된 코어를 사용할 수 있지만 먼저 마운트를 해제해야 합니다. 고고학 또는 잔존목의 경우 스캔을 위해 코어 크기의 샘플을 만들어야 합니다(톱질/크기 축소).

2. 스캔하기 전 핵심 준비

1. 최소 24시간 동안 에탄올/톨루엔 또는 에탄올 또는 아세톤⁴⁰ Soxhlet....

결과

목표가 많은 샘플의 바이오매스 추정 또는 나무 성장 증가, 즉 고리 간 스케일(그림 1)인 경우, 샘플 홀더 1(그림 5)을 사용하여 샘플을 스캔하여 밀도 프로필(단계 5.4.3 참조) 및 나무 성장 추정치(예: TRW가 크고 빠르게 자라는 나무의 경우)를 얻어 더 거친 분해능을 허용합니다. 그림 12 는 콩고 분지의 종인 T. superba의 속-껍질 밀도 및 축 밀도 추세의 예를 보여줍니다. 이 다이어그램은 줄기의 다양한 높이 위치에서 측정한 나무 증분 코어에서 110μm의 스캔을 기반으로 합니다.

시료 홀더 2(그림 5B)로 코어를 스캔하여 대상으로 하는 나이테 스케일(그림 1)의 경우 나이테 .......

토론

프로토콜 내의 중요한 단계
프로토콜 내의 중요한 단계에는 비트 앤 피스를 방지하기 위해 고품질 증분 코어(1.1단계 및³⁹ 참조)를 얻기 위한 증분 보어의 적절한 처리가 포함됩니다. 다음으로, 샘플 홀더에 삽입하고(그림 5,²¹ 참조) 적절한 수지 추출(⁵⁰) 및 가능한 미래 분석을 위해 코어를 장착하지 않은 상태로 두는 것이 필수적입니다(²⁶ 참조). 스캔 직전(단계 2.2.2.2.)에는 수분 변동으로 인한 치수 변형을 방지하기 위해 스캐너실에서 샘플을 컨디셔닝하는 것이 필수적입니다. 그런 다음, 링이 RingIndicator 모듈에 표시될 수 있게 되면, 밀도 피크가 평평해질 수 있기 때문에 링의 경계와 각도를 잘 표시하는 것이 필수적이며, 이는 고전적인 밀도 측정 시스템

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
6mm 종이 빨대	http://artstraws.com/education/product/artstraws-thick-asst-cols/		Coring
알루미늄 코어 홀더
ASTM 표준 ASTM D 1107 – 96
골판지 우편 튜브	https://www.rajapack.co.uk/envelopes-mailing-bags/postal-tubes/1-5-2mm-brown-cardboard-postal-tubes_PDT05623.html
컬럼 드릴
재구성 및 분석을			X선 CT 스캐닝
냉각
건조 오븐
에탄올
soxhlet (2000 ml)
플로럴 폼	https://www.oasisfloral.eu/		샘플 홀더 유형 1
유리 구슬로 Soxhlet의 빈 공간을 채우고 용매
접착제
뜨거운 물 목욕			Soxhlet 추출
증가 보어	https://haglofsweden.com/project/increment-borers/
플라스틱 실린더	Moonen 외. 2022		샘플 홀더 유형 2
플라스틱 실린더
저장소
맞춤형 soxhlet 장치
톨루엔
워터 펌프
X-ray CT 스캐너

위한 컴퓨터 하드웨어 를 절약하기 위해 https://www.memmert.com/products/water-baths/water-bath/#!filters=%7B%7D