A calibração e a utilização de sensores de capacitância de monitorar o conteúdo de água do caule em árvores

Resumo

A capacitância hidráulica da biomassa é um componente-chave do orçamento da água de vegetação, que serve como um amortecedor contra estresses seca de curto e longo prazo. Aqui, apresentamos um protocolo para a calibração e a utilização da umidade do solo sensores de capacitância para monitorar o conteúdo de água nas hastes das árvores de grandes porte.

Resumo

Transporte de água e armazenamento através do continuum solo-planta-atmosfera é fundamentais para o ciclo da água terrestre e tornou-se uma área de foco de pesquisa principais. Capacitância de biomassa desempenha um papel integral em evitar a imparidade hidráulica a transpiração. No entanto, medições de alta resolução temporal de mudanças dinâmicas na capacitância hidráulica de árvores de grandes porte são raras. Aqui, apresentamos os procedimentos para a calibração e a utilização de sensores de capacitância, normalmente usado para monitorar o conteúdo de água do solo, para medir o teor volumétrico de água em árvores no campo. Frequência domínio reflectometria estilo observações são sensíveis à densidade dos meios de comunicação a ser estudados. Portanto, é necessário realizar calibrações específicas para converter os valores relatados sensor de permissividade dielétrica em conteúdo volumétrico de água. Calibração é executada em um ramo colhido ou tronco cortado em segmentos que são secas ou re-hidratados para produzir uma ampla gama de conteúdo de água usado para gerar um melhor ajuste de regressão com observações de sensor. Sensores são inseridos no segmentos de calibração ou instalados em árvores após furação prévia dos furos com uma tolerância de ajuste usando um modelo fabricado para garantir o alinhamento da broca apropriada. Especial cuidado é tomado para assegurar-se que dentes sensor façam bom contato com a mídia circundante, permitindo-lhes a ser inserido sem força excessiva. Dinâmica de conteúdo volumétrico de água observada através da metodologia apresentada alinhar com medições de fluxo de seiva gravadas usando técnicas de dissipação térmica e forçamento de dados ambientais. Dados de conteúdo de água de biomassa podem ser usados para observar o aparecimento de estresse hídrico, resposta seca e recuperação, e tem o potencial para ser aplicado para a calibração e avaliação de novos modelos de nível de planta hidrodinâmica, bem como para o particionamento de remotamente sentiu produtos de umidade em componentes acima - e belowground.

Introdução

Água armazenada no material vegetal desempenha um papel integral na capacidade das plantas para lidar com o stress de curto e longo prazo de água^1,2. As plantas armazenam água nas raízes, caules, e folhas no intracelular e extracelular (por exemplo, vasos de xilema) espaços de ^2,3,4. Esta água tem demonstrada contribuir entre 10 e 50% de água de répteis transpareceu^2,5,6,7,

Protocolo

1. escolha uma árvore para instrumentação

1. Selecione árvores para medição. Idealmente, selecione árvores que são saudáveis com um corte transversal de caule geralmente redondo e um diâmetro entre 1 - 2 vezes o comprimento do dente, ou uma profundidade de alburno maior que o comprimento dos dentes sensor (~ 5 cm para os sensores de capacitância específico demonstrado aqui). Medir a profundidade do sapwood utilizando núcleos de árvore, ou para muitas espécies, calcular a profundidade do alburno através de equações alométricas relativas a área de alburno para haste diâmetro ^29,54, medida por uma fita d....

Resultados

Nesta seção, apresentamos os dados de calibração para cinco espécies comuns de árvore de floresta Oriental, seguidos por uma análise detalhada das medições de campo de armazenamento de água do tronco em três indivíduos de Acer rubrum durante a estação de crescimento de 2016. As curvas de calibração foram geradas para Acer rubrum, Betula papyrifera, Pinus strobus, Populus grandidentata e Quercus rubra (Figura 1). Inclinações das curv.......

Discussão

Padrões sazonais e diurnos no conteúdo de água do tronco observado através de sensores de alinharem-se com as tendências no fluxo de seiva simultâneas de capacitância e ambiental forçando as medições (Figura 3, Figura 4, Figura 5). Reservatórios de armazenamento de água do tronco estão esgotados répteis quando o ritmo da transpiração supera a taxa de recarga através de tecidos lenhosas e sazonalme.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Sensor de umidade do solo robusto	METER Group Inc.	GS-3	Sensores de capacitância
Broca de 1/8"	Qualquer	N/A
Broca de 9/64"	Qualquer	N/A
Forno de secagem	Qualquer	N/A
Motosserra	Qualquer	N/A
Furadeira elétrica	Qualquer	N/A
Balde para banho-maria	Qualquer	N/A
Álcool cotonetes	Qualquer	N/A
Faca de tração	Qualquer	N/A
Registrador de dados	Qualquer	N/A
Selante de silicone	Qualquer	N/A