Name: De kalibratie en het gebruik van capaciteit sensoren volgen vochtgehalte van de stam van bomen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-27T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: Leer capaciteitssensoren kalibreren en gebruiken voor continu vochtgehalte-monitoring in boomstammen. Deze methode biedt geautomatiseerde metingen voor ecohydrologisch onderzoek naar droogtestress en herstel.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Financiering voor deze studie werd verzorgd door US Department of Energy van Office of Science, Office van biologische en milieuonderzoek, terrestrische ecosysteem wetenschappen programma Award nr. DE-SC0007041, Ameriflux Management programma onder Flux Core Site overeenkomst No. 7096915 door Lawrence Berkeley National Laboratory en de National Science Foundation hydrologische Science verlenen 1521238. Eventuele adviezen, bevindingen, en conclusies of aanbevelingen uitgedrukt in dit materiaal zijn die van de auteurs en weerspiegelen niet noodzakelijk de standpunten van de financieringsinstanties.

1. Selecteer een boom voor instrumentatie
<ol>
	<li>Selecteer bomen voor meting. In het ideale geval Selecteer bomen die gezond met een dwarsdoorsnede van de over het algemeen ronde stengel, en een diameter tussen 1 - 2 keer de lengte van de tine, of een sapwood diepte groter is dan de lengte van de sensor tanden (~ 5 cm voor de sensoren van de specifieke capaciteit aangetoond hier zijn). Meten van de diepte van het spinthout met behulp van de kernen van de boom of voor vele soorten, sapwood diepte door allometric vergelijkingen betreffende sapwood gebied om in te dammen diameter 29,54, zoals gemeten door een standaard diameter tape te berekenen. Opmerking: Echter, sommige soorten precisiecapaciteit sensoren mogelijk worden bijgesneden tot een passende lengte na stap 1.2 zonder nadelig effect op de meetnauwkeurigheid. Enige precisiecapaciteit sensoren met stijve meting tanden die geen bedrading kunnen worden geknipt of gesneden. Aparte kalibratie is noodzakelijk voor bijgesneden sensoren. Daarom, selecteert u de boom en bepalen van de lengte van de passende tine vóór de kalibratieprocedure.</li>
	<li>Bepaal de juiste lengte van de tanden van de sensor op basis van de diameter van de boom en sapwood diepte. Opmerking: Precisiecapaciteit sensoren vocht informatie integreren over de lengte van de sensor tanden, L. het is derhalve van uitgegaan dat de geïntegreerde waarneming zij vertegenwoordiger van de hele stengel is als de diameter tussen L en 2 L . De schors en floëem zal geen invloed op de meting als ze worden verwijderd uit het gebied van de meting voorafgaand aan installatie (zie rubriek 4.2).<ol>
		<li>Trim de sensoren voor de bomen waar L groter dan de diameter van de stam, (zie stap 1.3 is) zodanig dat de tanden niet via de andere kant van de stengel doordringen doen.</li>
		<li>Het gecombineerde signaal van het spinthout en kernhout meten met de sensor voor bomen waar de diameter groter is dan 2L, maar sapwood diepte is minder dan L. Opmerking: Zoals watergehalte verschilt in deze twee weefseltypes (HLA), hierdoor kan een vooroordeel als het wordt aangenomen dat de waarneming vertegenwoordiger van de hele stengel is. In dergelijke gevallen, of wanneer de gebruiker is alleen geïnteresseerd in het spinthout water schommelingen, de tanden moeten worden bijgesneden tot het spinthout diepte zodanig zijn dat de opmerkingen de water inhoud fluctuaties van het spinthout (actieve xylem vertegenwoordigen zal) sensor alleen. Wanneer de sapwood diepte groter dan L is, opmerkingen vertegenwoordigen alleen het spinthout, maar de sensor hoeft niet te worden getrimd.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Indien nodig (zoals bepaald in stap 1.2.1 en 1.2.2), snijd de sensor geschikt voor de opgegeven toepassing. Knippen van de tanden van de sensor, klem van de sensor veilig aan een workbench en terwijl het dragen van geschikte beschermende voorzieningen, gebruiken een roterende machtshulpmiddel uitgerust met een schijf van staal snijden tot inkorting van elke tine tot precies dezelfde lengte.</li>
</ol>
2. oogsten en bereiden van hout monsters van alle soorten van belang voor het genereren van een soortspecifieke kalibratie
<ol>
	<li>Een stam, jonge stengel of grote tak ten minste 6 cm diameter verzameld uit de soort van belang. Grotere diameters zijn voorkeur om te maximaliseren van de hoeveelheid hout omkadering van de sensor en nauwst onderlinge aanpassing van de dichtheid van de stam voor veldmetingen. Verwijder alle bijgevoegde takken of bladeren, en korstmossen of los materiaal. Opmerking: Raadpleeg de sectie discussie voor verdere bespreking van onzekerheid als gevolg van verschillen in de branch en Steel dichtheid.</li>
	<li>Het segment van de stengel in 25 of meer cilindrische secties van ~ 15 cm lengte.</li>
	<li>Label elk segment en de gemiddelde diameter en de lengte van elk vastleggen. Onderlinge aanpassing van de segmenten en het volume als het volume van een cilinder.</li>
	<li>De segmenten in twee groepen voor differentiële rehydratie en drogen verdeelt. Plaats ongeveer 1/3 van de segmenten in een waterbad te hydrateren, en de andere 2/3 van de segmenten in een droogstoof bij 60 ° C tot het uitdrogen. Twee segmenten gescheiden voor directe meting: bij voorkeur een vanaf het midden van de lengte van de stengel, en één uit een einde. Opmerking: Doorgaans, segmenten drogen op 60 ° C zal worden volledig verdroogde na ~ 2 weken en volledig gerehydrateerd na ~ 3 dagen. Verwijderen van afzonderlijke segmenten uit de oven/waterbad en meet dagelijkse of tweemaal daags intervallen (zie stap 3.7). Om een verloop van metingen verspreid over het grootste bereik van mogelijke volumetrische water inhoud te produceren.</li>
</ol>
3. Maak een kalibratie relatie tussen Sensor Output en volumetrische Water inhoud
<ol>
	<li>Sluit een sensor van de capaciteit op een apparaat van de gegevensregistratie, na de instructies van de fabrikant, en een computer voor real-time sensor uitlezing visualisatie. Stelt het tijdsinterval voor het verzamelen van gegevens tot en met 30 s.</li>
	<li>Veilig op zijn plaats te handhaven uitlijning en een boor iets kleiner dan de diameter van de tanden van de sensor van de capaciteit (3,57 mm voor de sensor gebruikt in dit experiment), twee verticale sets van drie gaten met boren met behulp van een vooraf gemaakte boormal gehouden de tweede set gelegen ongeveer 150 ° weg rond het hout segment met een verticale scheiding van een paar centimeter om ervoor te zorgen dat er geen eventuele overlap tussen de gaten. Gebruik de hout segmenten die in stap 2.4 gereserveerd voor de eerste set van metingen.</li>
	<li>Weeg het segment en het record van het gewicht op 0,01 g nauwkeurig af op het moment van de meting. Dop de uiteinden van de segmenten met plasticfolie om te voorkomen dat aanvullende drogen.</li>
	<li>Onmiddellijk na het gewicht, de tanden van de sensor van de capaciteit met een alcohol doekje schoon en plaatst u deze in het segment van de stengel volledig, zodanig dat geen enkel deel van de stalen tanden zich zichtbaar. Wachten voor de meting lezen op het scherm van de uitvoer te stabiliseren (2 of 3 min, over het algemeen). Opnemen van de uitgangen van de sensor van de temperatuur, elektrische geleidbaarheid en diëlektrische permittiviteit (εb) elke 30 s voor 5 min en bereken het gemiddelde van de 10 metingen.</li>
	<li>Zachtjes de sensor verwijderen uit het segment, de tanden met een alcohol doekje schoon, en wacht tot de uitgang lezingen terug te keren naar nul. Herhaal de meting procedure vanaf stap 3.3 verder in de tweede set van vooraf geboorde gaten.</li>
	<li>Kunststof uit de uiteinden verwijderen en plaatsen van de stam-segment in de droogstoof. Laat het volledig droog (over het algemeen 2 weken, of totdat het gewicht gestabiliseerd voor meerdere dagen).</li>
	<li>Herhaal stap 3.3 via 3.7 voor alle segmenten. Segmenten verwijderen uit de droogstoof en vaker meten (tweemaal dagelijks) binnen de eerste paar dagen drogen, als gevolg van het hogere tarief van vochtverlies van het eerste dan tijdens de laatste paar dagen (dagelijks). Droge overtollig water van het oppervlak van segmenten verwijderd uit het waterbad met behulp van een papieren handdoek voor weging en meting.</li></ol>Meten van één gerehydrateerd stam segment per dag, totdat alle gerehydrateerd segmenten zijn gemeten.
	<li>Na volledige opdroging opnemen de droge eindgewicht van alle segmenten van de stam.</li>
	<li>Bereken het volumetrische watergehalte (VWC, cm3water /cm3hout) van elk segment van de stengel ten tijde van de meting, met de volgende formule: 
	<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq1.jpg">(1) Waar Vw is de hoeveelheid water (cm-3), en Vstammen is het volume van de stam-segment (cm3) berekend in stap 1.2.<ol>
		<li>Bereken de hoeveelheid water in elk segment ten tijde van de meting: 
		<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq2.jpg">(2) Waar is mw de massa water in het segment van de stengel (g) op het moment van de meting, en ρw de dichtheid van water (1 g cm-3)</li>
		<li>Bereken de massa water in elk segment ten tijde van de meting: 
		<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq3.jpg">(3) Waarbij natte M = de massa van het segment van de stengel ten tijde van de meting (g) en Mdroog is het eindgewicht van het segment (g).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Met behulp van een statistische analyse softwarepakket, maken een best-fit lineaire regressie tussen waargenomen sensor-diëlektrische permittiviteit en de VWC (Figuur 1, tabel 1).</li>

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57062/57062fig1.jpg"> 
Afbeelding 1: voorbeeld kalibratiekrommen. Kalibratiekrommen gegenereerd voor Quercus rubra, Acer rubrum Betula papyrifera, Populus grandidentataen Pinus strobus na delen 1 en 2 van dit protocol. Vergelijkingen en de coëfficiënten van de bepaling worden geleverd voor elk in tabel 1. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57062/57062fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</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>R-2</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 (ingekort)</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>P. grandidentata</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>
Tabel 1: kalibratie vergelijkingen voor de omzetting van Ε b om te VWC voor vijf gematigde boomsoorten. Coëfficiënten ben ' en 'b' worden gepresenteerd voor een lineaire vergelijking in de standaard vorm: VWC = m * εb+ b.
4. installeren precisiecapaciteit sensoren in bomen voor veldmetingen
<ol>
	<li>Opnemen vóór de installatie van de sensor, de diameter van de stam en de hoogte boven het grondoppervlak voor elke sensor-locatie. Meestal, als u wilt controleren VWC in de kofferbak, plaats van een sensor ~0.5 m boven het grondoppervlak, en plaats een net onder de eerste grote vertakkende split (~7.5 m boven het wegdek, Figuur 2).</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57062/57062fig2.jpg"> 
Figuur 2: voorbeeld veld experiment setup. Een schematisch diagram van de locaties van de sensor en de afdrukstand in een volwassen boom grenzend aan een station van de gegevensregistratie. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/57062/57062fig2large.jpg" target="_blank">Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.</a>
<ol start="2">
	<li>Verwijder de schors aan de cambium en maken van een plat oppervlak waar de sensor zal worden geïnstalleerd met behulp van een mes trekken. Ervoor zorgen dat dit oppervlak is breed en plat genoeg dat de sensor flush tegen het oppervlak van de boom zit wordt tijdens de installatie zodanig zijn dat geen enkel deel van de tanden wordt blootgesteld. Verwijder de schors en de cambium om ervoor te zorgen dat metingen alleen watergehalte in de xylem, terwijl het watergehalte in de schors of het floëem exclusief.</li>
	<li>Boor de gaten voor de tanden. Gebruik een boor iets kleiner dan de diameter van de tanden voor zachtere hout, tijdens het gebruik van een beetje dichter naar de ware grootte van de tanden voor harder hout (3,57 mm zoals gebruikt in dit protocol). Voor hoge kwaliteit metingen, ervoor zorgen dat de sensor tanden goed contact met het hout. Aangezien er niet een noodzaak om te verwijderen van de sensor regelmatig, zijn zal zoals het geval tijdens de kalibratieprocedure was, een boor iets kleiner mogen worden gebruikt dan die wordt gebruikt voor de kalibratie.</li>
	<li>Reinigen van de sensor tanden met een alcohol doekje te verwijderen van alle vuil of huid oliën en voeg de sensor in de vooraf geboorde gaten. Als de sensor voldoet aan teveel weerstand bij inbrengen, zachtjes terug het en opnieuw de boorgaten om ze enigszins te verbreden. Controleer dat alle drie tanden volledig geplaatst zijn en het lichaam van de sensor flush tegen de boomstam zit.</li>
	<li>Gebruik een silicium gebaseerde sealant voor het afdichten van de sensor tegen de boomstam te helpen van stroom uit het invoeren van de gaten te houden en om te voorkomen dat besmetting van pest.</li>
	<li>Dekking van de sensor met reflecterende isolatie om te voorkomen dat externe verwarming.</li>
	<li>Na de fabrieksspecificaties, verbinden met alle sensoren een 12 V stroombron en een compatibel datalogger. Gebruik gegevens collectie intervallen van 5 min voor sensoren ingezet in het veld, maar gebruik langere intervallen aan het besparen van energie op sites waar macht beperkt, bijvoorbeeld, zonne-energie/accu is beheerd sites.</li>
</ol>
5. verwerken van de Raw-gegevens naar een stam-Water opslag met behulp van de ijkcurve
<ol>
	<li>Met behulp van de vergelijking van de kalibratiekromme gegenereerd in stap 2.9, omzetten in de sensor output VWC voor alle opmerkingen. VWC is over het algemeen uitgedrukt als cm3 /cm3 of als een percentage. Het percentage VWC zullen daarom variëren tussen 0 en 100%.</li>
	<li>Integreren van het totale volume van belang (cm3) tussen de twee metingen hoogten (bijvoorbeeld in Figuur 2: 0.5 m en 7.5 m) door uitgaande van stam diameterovergangen lineair met de hoogte.</li></ol>Voor bomen waar de waarneming de hele stam vertegenwoordigt (d.w.z., bomen voor diameters tussen L en 2Lmet ongewijzigde sensoren, of dunner bomen waar de sensor was bijgesneden tot de diameter van de stam, zie punt 2.2), gebruik van de vergelijking 4: 
	<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq4.jpg">(4) waar H het hoogteverschil (verticale afstand) tussen de sensoren is (zoalsin afbeelding 2: 700 cm) en r1 en r2 zijn de stralen van de stam (cm) op de onderste en bovenste sensoren locaties, respectievelijk. Voor bomen waar sensoren geven een schatting van het spinthout water alleen (Zie sensor lengte bepaling, punt 1.2) inhoud eq. 5 gebruiken: 
	<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq5.jpg">(5) waar s1 en s2 de sapwood diepte (cm) op de onder- en bovenkant sensoren locaties, respectievelijk zijn.
	<li>Berekenen van het volume van de stam- of sapwood - water door te vermenigvuldigen met het totale volume van het belang van de boom gemiddelde VWC opgeslagen.</li>

Steven R. Garrity is een medewerker van METER Group Inc die de GS3 Ruggedized grond vochtigheid Sensor produceert gebruikt in dit artikel.

Seizoens- en dagverloop patronen in stam watergehalte waargenomen via precisiecapaciteit sensoren met trends in gelijktijdige sap flux uitlijnen en milieu dwingen metingen (Figuur 3, Figuur 4, , Figuur 5). Reservoirs van stam wateropslag zijn verarmd diurnally wanneer het tempo van de transpiratie overtreft het tempo van opladen door woody weefsels en seizoensinvloeden bodemvocht beperkt wortel-wat...

Water opgeslagen in plantmateriaal speelt een integrale rol in planten vermogen om te gaan met de water van de korte - en lange termijn stress1,2. Planten slaan water in de wortels, stengels, en bladeren in zowel de intracellulaire en de extracellulaire (bijvoorbeeld xylem vaartuigen) ruimtes zijn 2,3,4. Dit water is gebleken om bij te dragen tussen 10 en 50% van de diurnally bleek water2,5,6,7,8. Zo plant hydraulische capaciteit vormt een belangrijk onderdeel van de aardse waterbalans, kan worden gebruikt als een indicator van waterstress, droogte reactie en herstel1en is een kritische factor nodig te corrigeren voor de waargenomen vertraging tussen transpiratie en sap stromen9,10,11. Real-time bewaking van het watergehalte van de vegetatie kan ook worden gebruikt in agrarische toepassingen om te helpen beperken van boomgaard en bijsnijden irrigatie teneinde drenken efficiëntie12,13. Echter, metingen van continu, in-situ stam-watergehalte van woody soort7,14,15,16,17,18, 19 zijn zeldzaam ten opzichte van sap flux metingen20. We schetsen hier, een procedure voor het kalibreren van precisiecapaciteit sensoren om te controleren de waterinhoud van de volumetrische binnen de stammen van bomen5,21.
Hydrodynamisch gedrag en water-use-verordening door vegetatie zijn een integraal onderdeel van de bodem-plant-atmosfeer continuüm22,23 , en zijn daarom belangrijke besturingselementen voor het water en CO2 fluxen tussen de biosfeer en atmosfeer24,25. De dynamiek van het watergehalte van de stam worden beïnvloed door zowel biotische en abiotische factoren. Uitputting en aanvulling van de stam-opgeslagen water worden beïnvloed door korte - en lange termijn trends in milieu-omstandigheden, met name dampdruk tekort en bodem water inhoud1,26. De fysische eigenschappen van het hout27 (b.v., dichtheid, vaartuig structuur) en de opkomende hydraulische strategie25 (b.v., iso- of anisohydric stomatal verordening) bepalen van een plant kunnen opslaan en gebruiken van water 19 , 26 , 28, en sterk kunnen verschillen door soorten29,30. Eerdere studies hebben aangetoond dat verschillende rollen van capaciteit in de tropische16,27,31,32,33 en gematigde5,7 ,21 soorten, en in beide bedektzadigen1,2,34 en naaktzadigen6,11,17,19.
Betere kennis van het watergehalte van de biomassa zal inzicht van vegetatie strategieën voor water verwerving en gebruik van1,2, samen met de soorten kwetsbaarheid voor voorspelde veranderingen in neerslag regimes35 ,,36. Verder begrip van plant watergebruik strategieën zal helpen voorspellen veranderende demografische patronen onder toekomstige klimaat scenario's37,38. Door middel van modelgegevens fusie technieken39, stam watergehalte gegevens die zijn verkregen met behulp van deze methode kan worden gebruikt om te informeren en testen van schaalbare, plant-niveau hydrodynamica modellen40,41, 42,43,44 ter verbetering van de berekeningen van stomatal geleidingsvermogen en daarmee simulaties van zowel transpiratie en fotosynthetische CO2 opname. Deze geavanceerde hydrodynamische modellen kunnen een significante vermindering in onzekerheid en fout wanneer opgenomen in grotere landoppervlak en aarde systemen modellen25,45,46, 47,48.
Methoden die worden gebruikt om te controleren of het berekenen van de stengel watergehalte omvatten boom ontkernen33,49, elektronische dendrometers2,15,50, elektrische weerstand 51, gamma straling demping52, deuterium traceurs19, netwerken van sap flux sensoren32,33,53, psychrometers49, stammen en amplitude11 en tijd4,12,13 domain reflectometrie (TDR). Recente inspanningen hebben getest de levensvatbaarheid van precisiecapaciteit sensoren die van oudsher gebruikt hebben voor het meten van de bodem volumetrische water inhoud5,18,21,27. Frequentie-domein reflectometrie (FRD)-stijl precisiecapaciteit sensoren zijn lage kosten en relatief kleine hoeveelheden energie gebruiken voor continumetingen, waardoor ze een aantrekkelijk hulpmiddel voor hoge temporele resolutie metingen in het veld scenario's. Het gemak van automatisering van FDR over TDR-stijl sensoren vergemakkelijkt het verzamelen van continue zon-uurtarief datasets, en veel van de uitdagingen die inherent zijn aan TDR metingen vereisen aanzienlijke kabellengtes13elimineert. Het gebruik van in-situ precisiecapaciteit sensoren elimineert de noodzaak voor repetitieve ontkernen of tak oogsten, en verbeterde nauwkeurigheid kan voorzien in hardhout soorten.Woody soorten die water hoofdzakelijk opzeggen in extracellulaire ruimten, zoals xylem schepen, of hoge hout of schors moduli van elasticiteit, zijn doorgaans niet goede kandidaten voor populaire dendrometer meettechnieken als gevolg van lage elastische stam uitbreiding 2. capaciteit sensoren schatting diëlektrische permittiviteit, die direct kan worden geconverteerd naar volumetrische watergehalte. Capaciteit metingen zijn echter gevoelig voor de dichtheid van de media rondom de sensor. Daarom pleiten wij voor soortspecifieke kalibraties dat de output van de sensoren omzetten in volumetrische hout-water inhoud5,21.
Presenteren we een protocol voor een soortspecifieke kalibratie precisiecapaciteit sensor output omzetten volumetrische watergehalte van het hout. Ook worden instructies voor installatie van het veld voor precisiecapaciteit sensors in volwassen bomen en een bespreking van de methode sterke, zwakke punten, en veronderstellingen. Deze technieken zijn ontworpen voor het controleren van de volumetrische watergehalte in de kofferbak, de grootste boom water opslag reservoir8, maar kunnen gemakkelijk worden uitgebreid tot de hele boom met installatie van extra sensoren langs de takken. Metingen van de dynamische plant waterinhoud zal vooraf de velden van vegetatie hydrodynamica, biometeorology en landoppervlak modellering.

<table><tbody><tr><td>Ruggedized Bodemvochtigheidssensor</td><td>METER Group Inc.</td><td>GS-3</td><td>Capacitance sensoren</td></tr><tr><td>1/8" boortje</td><td>Elk</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>9/64" boortje</td><td>Elk</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Droogoven</td><td>Elk</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Kettingzaag</td><td>Elk</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Elektrische boor</td><td>Elk</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>emmer voor waterbad</td><td>Elk</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Alcoholdoekjes</td><td>Elk</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Schaafmes</td><td>Elk</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Datalogger</td><td>Elk</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>Siliconenkit</td><td>Elk</td><td>N/A</td><td></td></tr></tbody></table>

de kalibratie en het gebruik van capaciteit sensoren volgen vochtgehalte van de stam van bomen

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

Water transport en opslag via het bodem-plant-atmosfeer continuüm is essentieel voor de Aardse waterkringloop, en is uitgegroeid tot een belangrijke focus onderzoeksruimte. Biomassa capaciteit speelt een integrale rol in het vermijden van hydraulische bijzondere waardevermindering te transpiratie. Hoge temporele resolutie metingen van dynamische veranderingen in de hydraulische capaciteit van grote bomen zijn echter zeldzaam. Hier presenteren we de procedures voor de kalibratie en het gebruik van capaciteit sensoren, doorgaans gebruikt voor het bewaken van vochtgehalte van de bodem, voor het meten van de volumetrische vochtgehalte van bomen in het gebied. Frequentie-domein reflectometrie-stijl opmerkingen zijn gevoelig voor de dichtheid van de media wordt bestudeerd. Het is daarom nodig om uit te voeren van de soortspecifieke kalibraties converteren van de sensor-gemeld waarden van diëlektrische permittiviteit naar volumetrische watergehalte. Kalibratie wordt uitgevoerd op een geoogste tak of stam in segmenten die zijn gedroogd of opnieuw gehydrateerd voor de productie van een volledige waaier van water inhoud gebruikt voor het genereren van een best passende regressie met sensor opmerkingen gesneden. Sensoren zijn kalibratie segmenten ingevoegd of geïnstalleerd in bomen na vooraf het boren van gaten tot een tolerantie passen met behulp van een verzonnen sjabloon om juiste boor uitlijning. Speciale zorg is genomen om ervoor te zorgen dat de sensor tanden goed contact met de omliggende media, maken terwijl het toestaan van hen moet worden ingevoegd zonder buitensporig geweld. Volumetrische water inhoud dynamics waargenomen via de voorgestelde methodologie uitlijnen met sap stroom metingen opgenomen met behulp van de warmtedissipatie technieken en dwingen milieugegevens. Biomassa vochtgehalte kunnen gegevens worden gebruikt om het observeren van het begin van de waterstress, droogte reactie en herstel, en heeft het potentieel om te worden toegepast op de kalibratie en de evaluatie van nieuwe modellen van de plant-niveau hydrodynamica, alsmede tot compartimentering van de extern voelde vocht producten in boven- en ondergronds componenten.

In deze sectie presenteren wij ijkgegevens voor vijf gemeenschappelijke boomsoorten van de Oost-bos, gevolgd door een gedetailleerde analyse van veldmetingen van stam-wateropslag in drie Acer rubrum personen tijdens het groeiseizoen van 2016. Kalibratiekrommen werden gegenereerd voor Acer rubrum Betula papyrifera, Pinus strobus, Populus grandidentata, en Quercus rubra (Figuur 1). Hellingen van de curven verschilden met maar liefst 9...

De hydraulische capaciteit van biomassa is een essentieel onderdeel van de begroting voor het water van vegetatie, die als een buffer tegen korte en lange termijn droogte benadrukt fungeert. Hier presenteren we een protocol voor de calibratie and gebruik van bodemvocht precisiecapaciteit sensoren om te controleren watergehalte in de stengels van grote bomen.

De kalibratie en het gebruik van capaciteit sensoren volgen vochtgehalte van de stam van bomen

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

Het algemene doel van deze methodologie is om het volumetrische watergehalte in de stammen van volwassen levende bomen continu te monitoren. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van de ecohydrologie, zoals de wijze waarop vegetatie reageert op vochtbeperking, inclusief het moment waarop waterstress begint en hoe snel het herstel na droogte plaatsvindt. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het geautomatiseerde metingen van het watergehalte in de biomassa en C2 mogelijk maakt met tijdstappen van minder dan een uur.De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot remote sensing, omdat metingen van het watergehalte boven de grond noodzakelijk zijn voor de partitionering van via remote sensing verkregen dataproducten in componenten boven- en onder de grond. Hoewel deze methode inzicht kan bieden in de reactie op droogte, kan deze ook worden uitgebreid naar andere fenomenen, zoals het monitoren van het watergehalte van brandstof voor het voorspellen van bosbrandontsteking. Dit is mijn bachelorstudent Rio Mursinna, die ons zal helpen bij het selecteren van een tak en het oogsten van taksegmenten.Dit is Kelly Malone, een onderzoeksa

the-calibration-use-capacitance-sensors-to-monitor-stem-water-content

Research

JoVE Journal

Environment

Milieu

We beschrijven een relatief snelle (30 min.) en realistische methode voor het gelijktijdig meten van blad hydraulische geleidbaarheid...

Meting van de Leaf Hydraulische geleiding en stomatale geleidbaarheid en hun reacties op Irradiance en uitdroging Met behulp van de adiabatische Flux Methode (EFM)

Ontrafelen hoe fysiologie en morfologie worden gekoppeld staat een dieper inzicht in de mechanistische werking van de bladeren van de planten. We presenteren zowel een procedure om de parameters van stomataire regelgeving ontlenen stomatale geleidbaarheid metingen en correlaties met traditionele functionele blad kenmerken.

Betrekking stomatale geleidbaarheid om Leaf functionele kenmerken

Met de vooruitgang van de technologie en de stijging van de verwachtingen van de eindgebruiker, de noodzaak en het gebruik van hogere temporele resolutie gegevens voor verontreinigende lading schatting toegenomen. Dit protocol beschrijft een methode voor het continu in situ Waterkwaliteit monitoring hogere temporele resolutie om gegevens te verkrijgen voor op de hoogte van de water resource managementbeslissingen.

Continu Instream bewaking van voedingsstoffen en Sediment in agrarische waterscheidingen

Wij presenteren een eenvoudige en kosteneffectieve methode om te bouwen van een open-source-datalogger die het geleidingsvermogen van nonvascular cryptogamen samen met de omgevingstemperatuur en de luchtvochtigheid meet. Wij beschrijven het hardwareontwerp van de datalogger en bieden stapsgewijze montage-instructies, de lijst van vereiste logboekregistratie van de open-source software, de code voor het uitvoeren van de datalogger en een kalibratie-protocol.

BtM, een Low-cost Open-source Datalogger te schatten het watergehalte van Nonvascular cryptogamen

Het observeren van de waterdistributie binnen de Xylem geeft belangrijke informatie over de Water stromings dynamiek in bosrijke planten. In deze studie demonstreren we de praktische aanpak om Xylem waterdistributie in situ te observeren met behulp van een cryostat en Cryo-SEM, die artefactuele veranderingen in de water status elimineert tijdens de monstervoorbereiding.

Xylem water distributie in houtachtige planten gevisualiseerd met een Cryo-Scanning elektronenmicroscoop

Hier presenteren we atomaire kracht microscopie (AFM), die wordt gebruikt als een nano-en micro-indentatie tool op cellen en weefsels. Het instrument maakt gelijktijdige verwerving van 3D-oppervlaktetopografie van het monster en de mechanische eigenschappen mogelijk, met inbegrip van de modulus van de celwand Young en de turgor-druk.

Gebruik van atoom kracht microscopie om mechanische eigenschappen en turgor druk van plantencellen en Plantenweefsels te meten

Het nauwkeurig meten van de temperatuur en het watergehalte van de bovenste 5 mm van het bodemoppervlak kan ons begrip van milieucontroles op biologische, chemische en fysische processen verbeteren. Hier beschrijven we een protocol voor het vervaardigen, kalibreren en uitvoeren van metingen met de temperatuur van het bodemoppervlak en vochtsensoren.

Productie van eenvoudige en goedkope bodem oppervlaktetemperatuur en gravimetrische water inhoud sensoren

Deze high-throughput, telemetrische, whole-plant water relaties gravimetrische fenotypering methode maakt directe en gelijktijdige real-time metingen, evenals de analyse van meerdere opbrengst-gerelateerde fysiologische eigenschappen die betrokken zijn bij dynamische plant-omgeving interacties.

Een telemetrische, gravimetrische platform voor real-time fysiologische fenotypering van plant-milieu interacties

De bepaling van het bodemwatergehalte is een kritieke missievereiste voor veel staats- en federale agentschappen. Dit protocol synthetiseert multi-agency inspanningen om het bodemwatergehalte te meten met behulp van begraven in situ sensoren.

Ter plaatse Bodemvochtsensoren in ongestoorde bodems

Een eenvoudige en kostenefficiënte fabricagemethode op basis van de oplosmiddelverdampingstechniek wordt gepresenteerd om de prestaties van een zachte capacitieve druksensor te optimaliseren, die mogelijk wordt gemaakt door porositeitsregeling in de diëlektrische laag met behulp van verschillende massaverhoudingen van de giet-PDMS / tolueenoplossing.

Gevoeligheidsverbetering van zachte capacitieve druksensoren met behulp van een op oplosmiddelverdamping gebaseerde porositeitscontroletechniek

Dit artikel bevat een eenvoudig verdampingsexperiment met behulp van een hydraulisch eigenschapsinstrument voor een grondmonster. Op efficiënte wijze kunnen gedurende een reeks van dagen metingen worden uitgevoerd om gegevens van hoge kwaliteit te genereren.

Metingen van het waterpotentieel en de geleidbaarheid van de bodem op basis van een eenvoudig verdampingsexperiment met behulp van een hydraulische eigenschappenanalysator

Leer capaciteitssensoren kalibreren en gebruiken voor continu vochtgehalte-monitoring in boomstammen. Deze methode biedt geautomatiseerde metingen voor ecohydrologisch onderzoek naar droogtestress en herstel.

De kalibratie en het gebruik van capaciteit sensoren volgen vochtgehalte van de stam van bomen

Meer video's verkennen