PARbars: billig, lett å bygge Ceptometers for kontinuerlig måling av lys avskjæring i Plant overbygg

Environment
 

Summary

Her presenterer vi detaljerte instruksjoner om hvordan å bygge og kalibrere forskning kvalitet ceptometers (lys sensorer som integrerer lys intensitet på tvers av mange sensorer plassert lineært langs en horisontal bar).

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations | Reprints and Permissions

Salter, W. T., Merchant, A. M., Gilbert, M. E., Buckley, T. N. PARbars: Cheap, Easy to Build Ceptometers for Continuous Measurement of Light Interception in Plant Canopies. J. Vis. Exp. (147), e59447, doi:10.3791/59447 (2019).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Ceptometry er en teknikk som brukes for å måle Transmisjon av Fotosyntetisk aktiv stråling gjennom en plante baldakin ved hjelp av flere lys sensorer koblet parallelt på en lang bar. Ceptometry brukes ofte til å antyde egenskaper av baldakin struktur og lys avskjæring, spesielt Leaf Area index (LAI) og effektiv plante området indeks (PAIEFF). På grunn av de høye kostnadene ved kommersielt tilgjengelige ceptometers, er antallet målinger som kan tas ofte begrenset i rom og tid. Dette begrenser nytten av ceptometry for å studere genetisk variasjon i lys avskjæring, og utelukker grundig analyse av, og korreksjon for, fordommer som kan skew målinger avhengig av tid på dagen. Vi utviklet kontinuerlig logging ceptometers (kalt PARbars) som kan produseres for USD $75 hver, og gir høykvalitets data sammenlignbare med kommersielt tilgjengelige alternativer. Her gir vi detaljerte instruksjoner om hvordan du bygger og kalibrerer PARbars, hvordan du distribuerer dem i felten og hvordan du kan anslå PAI fra innsamlede transmisjon data. Vi gir representative resultater fra hvete overbygg og diskuterer ytterligere betraktninger som bør gjøres når du bruker PARbars.

Introduction

Ceptometers (lineære arrayer av lys sensorer) brukes til å måle andelen Fotosyntetisk aktiv stråling (PAR) fanges opp av plante tak. Ceptometers brukes mye for landbruket beskjære forskning på grunn av relativt enkel karakter av målinger og enkelhet av data tolkning. Det grunnleggende prinsippet om ceptometry er at Transmisjon av lys til bunnen av en plante baldakin (τ) er avhengig av det projiserte området av lett absorberende materialer ovenfor. Målinger av PAR over og under kalesjen kan derfor brukes til å anslå baldakin egenskaper som Leaf Area index (LAI) og effektiv plante område indeks (PAIEFF) (som inkluderer stengler, culms og reproduktive strukturer i tillegg til blader)1 ,2,3. Påliteligheten til PAIEFF anslag utledes fra τ er forbedret ved modellering virkningene av strålen brøkdel av innkommende par (fb), Leaf absorptance (a) og den effektive kalesjen utryddelse koeffisient (K ); K, i sin tur, avhenger av både Solar Zenith vinkel (θ) og Leaf Angle Distribution (x)1,4,5,6. Det er en vanlig praksis å korrigere for disse effektene. Men det er andre fordommer som ikke har fått tilbørlig hensyn i det siste på grunn av metodisk og kostnadsbegrensninger.

Vi har nylig identifisert betydelige tidsavhengige bias i momentant ceptometry målinger av rad avlinger, for eksempel hvete og bygg7. Denne bias er forårsaket av en interaksjon mellom rad planting orientering og solenergi høydepunkt vinkel. For å overvinne denne bias, kontinuerlig logging ceptometers kan monteres i feltet for å overvåke dagaktive sykluser av baldakin lys avskjæring og deretter daglig gjennomsnitt av τ og paiEFF kan beregnes. Imidlertid er kontinuerlige målinger ofte umulig på grunn av den uoverkommelig høye kostnaden av kommersielt tilgjengelige ceptometers – ofte flere tusen amerikanske dollar for et enkelt instrument – og kravet om målinger av mange felt tomter. Sistnevnte er spesielt tydelig i-omics epoken hvor mange hundre genotyper er nødvendig for genomisk analyser, slik som Genova bred forening studier (GWAS) og genomisk utvalg (GS) (til vurdering se Huang & han, 20148). Vi innså at det var behov for kostnadseffektiv ceptometers som kunne produseres i stort antall og brukes til kontinuerlige målinger på tvers av mange genotyper.

Som en løsning, designet vi lett-å-bygge, høy nøyaktighet ceptometers (PARbars) til en kostnad på $75 USD per enhet og krever omtrent en time med arbeidskraft for å konstruere. PARbars er bygget ved hjelp av 50 photodiodes som er følsomme bare i PAR-enden bølgebåndet (bølgelengder 390 – 700 NM), med svært liten følsomhet utenfor dette området, obviating bruk av kostbare filtre. Photodiodes er koblet parallelt over en 1 m lengde for å produsere et integrert differensial spenningssignal som kan tas opp med en data logger. Kretsen er innkapslet i epoxy for vanntetting og sensorene operere over et stort temperaturområde (-40 til + 80 ° c), slik at PARbars skal distribueres i feltet i lengre perioder av gangen. Med unntak av photodiodes og lav temperatur-koeffisient motstand, alle deler som kreves for å bygge en PARbar kan kjøpes fra en jernvarehandel. En fullstendig liste over nødvendige deler og verktøy er gitt i tabellen av materialer. Her presenterer vi detaljerte instruksjoner om hvordan å bygge og bruke PARbars for estimering av PAIEFF og presentere representative resultater fra hvete overbygg.

Protocol

1. bygge og kalibrere PARbars

  1. Samle alle deler og verktøy som kreves for samlingen, i et rent arbeidsområde.
  2. Bor et 4 mm diameter hull 20 mm fra hver ende av en hvit akryl diffuser bar (1 200 mm lengde x 30 mm bredde x 4,5 mm tykkelse). Drill og trykk gjengede hull 20 mm fra hver ende av en del av aluminium U-bar for å sikre diffuser. Bor og trykk på gjengede hull for å passe til festeanordninger (f.eks. en stativ monteringsplate).
  3. Få en 1,25 lengde på bare kobbertråd (1,25 mm diameter). Hvis ledningen kom på en rull, og deretter rette den ved å sikre den ene enden inn en Vice eller klemme og den andre enden inn i håndtakene på en hånd Drill, og deretter slå på Drill ved en lav hastighet (100-200 RPM). Gjenta med en ekstra 1,25 m lengde på bart kobbertråd.
  4. Merk den tiltenkte plasseringen av photodiodes langs kanten av ventilen ved hjelp av en fin-tip permanent markør, begynner med den første PHOTODIODE posisjon på 13,5 cm fra den ene enden av ventilen og de andre posisjonene som ligger hver 2 cm mellom den første diode og enden av ventilen.
    1. Merk posisjonen til den første kobber ledningen på ventilen ved å sentrere en PHOTODIODE på diffuser bar med sine elektriske tilkoblings faner peker mot sidene av baren, plassere ledningen under en av kategoriene, og merking av wire plassering.
    2. Gjenta det foregående trinnet for å merke tråd posisjonen i midten og den motsatte enden av stolpen.
  5. Bruk Cyanoacrylate lim for å lime den første rettet kobber wire til ventilen, ved hjelp av steder som er merket i det forrige trinnet for å justere ledningen.
    1. Bruk Cyanoacrylate lim til å lime 50 photodiodes med forsiden ned langs ventilen ved 20 mm intervaller (som merket i det forrige trinnet), slik at de er i midten av ventilen, og at alle er ordnet i samme retning slik at den store kategorien sitter på co pper wire, og den lille kategorien sitter motsatt.
    2. Plasser den andre kobbertråd slik at den sitter under hver av de mindre kategoriene av photodiodes, og lim deretter ledningen til ventilen med Cyanoacrylate lim.
  6. Våt begge fanene av en PHOTODIODE, samt tilstøtende og underliggende ledninger, med Flux ved hjelp av en loddetinn Flux penn. Lodde hver kategori av diode til underliggende kobber ledninger ved hjelp av en fin tippet loddebolt ved en temperatur på ca 350-400 oC. test loddetråd ved å skinne et lys på PHOTODIODE og se etter et spenningssignal på tvers av ledningene ved hjelp av et multimeter. Gjenta dette trinnet for alle 50 photodiodes.
    Merk: trinn 1,7 er valgfritt (hvis motstanden ikke er loddet inn i PARbar, kan det i stedet senere være koblet parallelt med PARbar signalinnganger på data logger).
  7. Loddetinn en 1,5 Ω lav temperatur koeffisient presisjon motstand parallelt over kobber ledninger.
  8. Loddetråd den mannlige enden av en vanntett DC-kontakt til endene av kobber ledninger (de samme endene som motstanden ble loddet, hvis du fulgte Valgfritt trinn 1,7) og deretter forsegle forbindelsene ved hjelp av lim foret varme krympe slangen.
  9. Lag en kontinuerlig silikon barriere rundt circuity på ventilen for å danne en væske-stramt godt, ved å bruke en perle av silikon tetningsmasse til overflaten av ventilen, nær kanten. Inspiser perlen nøye for å sikre at ingen luft hullene forblir mellom silikon og diffuser bar, som hullene vil tillate epoxy å lekke ut. Når tetningsmasse har kurert, fylle brønnen med epoxy harpiks.
  10. Når epoxy harpiks har herdet (over natten), fjerner du silikon ved hjelp av et barberblad. Bolt ventilen til pre-threaded aluminium U-bar bruker M4 bolter.
  11. Bruk maskeringstape for å sikre diffuser til aluminium langs hele sin lengde, og deretter fylle tomrommet inne i ceptometer med polyuretanskum filler. Når skummet filler har satt (over natten), fjerne maskeringstape.
  12. Lodde den kvinnelige enden av DC-kontakten til en lengde på to-leder kabel og forsegle forbindelsene med lim foret varme krympe.
  13. For å kalibrere PARbar mot en kvante sensor,
    1. Koble begge sensorene til en data logger eller voltmeter som kan måle en differensial spenningsutgang (koble en 1,5 Ω lav temperatur-koeffisient presisjon motstand parallelt med PARbar hvis en motstander ikke var integrert i design i trinn 1,7),
    2. Sett dem ute i full sol på et nivå plan (nivå med en ånd nivå eller ånd boble), registrere utganger av begge sensorer over en periode der solens stråling varierer mye, for eksempel en full dagaktive syklus, og bestemme kalibrering faktor for PARbar som skråningen av en lineær regresjon av PAR rapportert fra Quantum sensor (som den avhengige variabelen) vs rå spenningsutgang (som den uavhengige variabelen).

2. Installer i felten

  1. For å antyde effektiv anlegg område indeks (PAIEFF), Installer en PARbar over kalesjen (slik at den ikke er skyggelagt av noen lys-absorberende elementer i kalesjen) og en annen under alle lys-absorberende elementer som absorptance du ønsker å måle ( vanligvis under de laveste bladene), med begge PARbars justert på en 45 ° vinkel for å plante rader. Sørg for at den øvre PARbar er plassert for ikke å skyggelegge den nedre PARbar. Nivå PARbars ved hjelp av en ånd nivå eller boble nivå.
  2. Koble PARbars til et data logger eller voltmeter ved hjelp av kabler som er laget i trinn 1,11. Hvis en 1,5 Ω lav temperatur-koeffisient presisjon motstanden ikke var integrert i PARbar krets under bygging (trinn 1,7), deretter koble en slik motstand parallelt med hver PARbar på dette stadiet.
  3. Konverter differensial spenningsutgang til PAR ved hjelp av kalibreringsfaktoren som er fastsatt for hver PARbar i trinn 1,13.

3. Beregn den effektive anleggs område indeksen (PAIEFF)

  1. Beregn PAIEFF for hvert par av over-og under-baldakin par-målinger ved hjelp av følgende ligninger6:
    (1) Equation 1 ,
    der a = 0,283 + 0,0785a -0,159a2 (der en er blad absorptance), er τ forholdet mellom under-til over-baldakin par, og K og fb er modellert etter ligningen 24 og Formel 39, henholdsvis:
    (2) Equation 2 ,
    der x er en dimensjonsløs parameter som beskriver blad vinkel fordeling, er θ solens høydepunkt vinkelen, og
    (3) Equation 3 ,
    der r er par over KALESJEN (parover) som en brøkdel av maksimal mulig verdi (parover, Max = 2550 ∙ cosθ); r = parover/parover, maks. Rådfør deg med litteraturen om verdier av a og c som passer til dine studie arter (vi antok en = 0,9 og c = 0,9610 for hvete overbygg som brukes til prøve målinger som presenteres her).
    Merk: et eksempel på R-skript leveres som en tilleggsfil for å hjelpe brukere med å utvikle kode for automatisert behandling av store datasett.

Representative Results

En skjematisk for PARbar bygge er vist inne skikkelsen 1. En representativ kalibrerings kurve for en PARbar vises i figur 2. Differensial spenningsutgangen til en PARbar er lineært proporsjonal med PAR-utgangen fra en kvante sensor, med R2 = 0,9998. PARbars ble utplassert i hvete overbygg og logget hver 20 s over utviklingen av plantene. En typisk dagaktive tiden løpet av kalesjen lys miljø samlet inn ved hjelp av en PARbar på en klar solskinnsdag er vist i Figur 3 (rå transmisjon data og korrigert paiEFF er vist for sammenligning). Tallene 3b og 3c demonstrerer bias som kan innføres ved å ta momentant ceptometry målinger på ulike tider av døgnet (som per salter et al. 20187). Hveten som ble brukt til innsamlingen av disse dataene hadde en rad planting orientering som skyldtes nord-sør med overføring av lys til den nedre baldakin topp på 12:30 (figur 3b). Hvis en øyeblikkelig måling skulle tas på dette tidspunktet, vil PAIEFF bli undervurdert, mens om det ble tatt om morgenen eller ettermiddagen kan det bli overvurdert. Værbestandig PARbars kan også distribueres i felten for lang tidsperioder; Figur 4 viser hvordan PARbars kan brukes til å overvåke hvordan baldakin lys miljø endres etter hvert som plantene utvikler.

Figure 1
Figur 1. Skjematisk for det PARbar bygge. (a) plassering og arrangement av den vanntette kontakten og den interne shunt motstanden; (b) arrangement og avstand av photodiodes; (c) boring steder på akryl diffuser bar; (d) boring steder på aluminium U-bar; og (e) elektronisk krets diagram av en PARbar. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2. Representative PARbar kalibrerings kurve. Forholdet mellom differensial spenning produksjon av en PARbar (mV) og fotosyntetiske Foton Flux tetthet eller PAR (mmol m-2 s-1) fra en Quantum sensor. Hvert punkt representerer et enkelt par målinger fra PARbar og Quantum sensor, innspilt hver 20 sekunder over en periode på 4 timer for en dag. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 3
Figur 3. Representative daglige timecourse av PARbar-utgang. Data innsamlet på en klar dag med PARbars i hvete overbygg på anthesis i Canberra, Australia (-35 ° 12 ' 00.1008 ", 149 ° 05 ' 17.0988"). (a) PAR målt over kalesjen (mmol m-2 s-1), (b) UNCORRECTED transmisjon (forholdet parover/parunder) (unitless), og (c) den effektive plante område indeksen (paiEFF, m2 m-2), beregnet fra Formel 1. Data punkter vist i (b) og (c) er midler (n = 30), heltrukne linjer er LOESS lokale regresjoner montert i R (a = 0,5), skyggelagte områder er standard feil av passform og stiplede horisontale linjer representerer den daglige midler. Det skraverte området mellom de stiplede linjene er tidsvinduet (1100 – 1400h) anbefales for momentant ceptometer målinger i hvete av CIMMYT11. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4. Representative data samlet inn i en vekstsesong. PARbar data samlet inn fra tidlig busking til anthesis i hvete overbygg i Canberra, Australia (-35 ° 12 ' 00.1008 ", 149 ° 05 ' 17.0988"). (a) uncorrected transmisjon data (unitless) og (b) effektiv plante område indeks (PAIEFF, m2 m-2) beregnet fra ligning 1. Data punkter som vises representerer daglige midler for perioden 1 000 – 1, 400h (n = 30). Heltrukne linjer er LOESS lokale regresjoner montert i R (a = 0,75), fargede områder er standard feil av passform. Rådata ble ikke inkludert i videre analyse hvis PARIovenfor var < 1 500 mikromol m-2 s-1 og hvis parunder/parovenfor var > 1. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Discussion

Vellykket gjennomføring av protokollen skissert her for å bygge ceptometers (PARbars) avhenger mest følsomt på to trinn: 1,5 (liming photodiodes på plass) og 1,6 (lodding photodiodes til kobber wire). Trinn 1,5 er utsatt for feil ved å samkjøre photodiodes feil med hensyn til deres iboende polaritet. For photodiodes som vi brukte, og som vi anbefaler som viktige spesifikke elementer, er polariteten identifisert i kraft av de to elektriske kontakten tappene på diode har klart forskjellige størrelser. Således, før påføring Cyanoacrylate lim og lodding photodiodes på plass, er det sterkt anbefalt å dobbeltsjekke at alle dioder er plassert med den store kontakten fanene vendt i én retning og de små fanene vendt i den andre retningen. Trinn 1,6 er utsatt for svikt på grunn av dårlig lodding teknikk og dannelsen av en kald loddet knutepunkt. Dette kan unngås ved å bruke tynne loddetinn Flux ved hjelp av en Flux penn umiddelbart før lodding og sikre at både wire og PHOTODIODE kategorien varmes opp med loddespissen (ved ca 350-400 oC) før lodding selv påføres på Junction. Problemer med elektriske tilkoblinger i en PARbar vanligvis manifest i form av en kalibrering skråningen tydelig forskjellig fra de andre PARbars. Slike problemer kan bli fanget tidlig ved å teste hver elektrisk tilkobling under bygging (som beskrevet i trinn 1,6), og igjen etter at alle tilkoblinger har blitt loddet, men før de har vært innkapslet i epoxy (trinn 1,9). En tredje potensiell kilde til feil oppstår fra unnlatelse av å bruke en lav temperatur-koeffisient presisjon motstand, hvis motstanden er ufølsom for temperatur; ved hjelp av en vanlig motstand vil føre til at feilen som motstand, og dermed spenningen utgang per enhet av lys absorbert av dioder, endringer med omgivelsestemperatur. Den siste store kilden til feilen er ikke unik for PARbars, men gjelder for alle ceptometry målinger: nemlig den slutning av effektiv plante området indeks eller blad området indeks fra lys fangst avhenger av funksjonene i kalesjen struktur (spesielt bety Leaf absorptance og blad vinkel fordeling; a og c i Eqns 1 og 2) som kan variere under plante utvikling og mellom genotyper.

Det er to hovedområder der protokollen beskrevet her kan endres eller tilpasses. Først PARbars som vi presenterer her var designet spesielt for bruk i rad avlinger, som hvete og bygg, men designen kan lett bli modifisert for andre programmer. For eksempel kan en shunt motstand med større motstand brukes til å forbedre gevinst (mV utgang per enhet PAR) ved lavere PAR områder. For allsidighet, en lav temperatur koeffisient presisjon potensiometer (variabel motstand) kan brukes til å endre PARbar følsomhet rekkevidde som nødvendig eller for å gjøre små justeringer for å få slik at hver av mange PARbars har identiske kalibrering bakker. For det andre kunne photodiodes også brukes enkeltvis som Quantum sensorer, slik at brukeren kan fange romlige så vel som Temporal variasjon innenfor individuelle overbygg for en mye lavere pris enn mulig ved hjelp av kommersielt tilgjengelige Quantum sensorer. Dette kan være spesielt verdifullt gitt den økende interessen for dynamisk fotosyntese under varierende lysforhold12. For det tredje, selv om vi brukte en konvensjonell (og dyre) data logger for dataene som presenteres i denne studien, er det rom for dataloggere å i stedet bygges ved hjelp av off-the-sokkel støpejernskomponenter, slik at etableringen av en kombinert ceptometry og data logger system på en begrenset budsjett. Populariteten til såkalte Maker plattformer, som Arduino og Raspberry pi, tilbyr store løftet i dette området; Vi foreslår at åpen kildekode Arduino-baserte Cave Pearl prosjekt13 som en for rett for videre utvikling. Cave Pearl dataloggere ble designet for Miljøovervåkning av hule økosystemer, så robusthet og lavt strømforbruk var viktige hensyn i designen. Lignende hensyn er relevante for gjennomføringen å plante bestemmelse av fenotype arbeid. Cave Pearl data logger komponenter er billig (mindre enn USD $50 per enhet) og små, noe som kan gjøre dem i stand til å bli direkte innlemmet i PARbars.

Anvendelse av PARbars beskrevet her står overfor tre hoved begrensninger. Først er den slutning av plante området indeks eller blad område indeks fra målt lys fangst hemmet av sterke tidsavhengige fordommer, spesielt i rad avlinger7. Dette kan overvinnes ved å gjøre gjentatte eller kontinuerlige målinger over en dag. For det andre, billig photodiodes ikke har en Spectral output som er nøyaktig proporsjonal med Foton Flux (variabelen av størst interesse for fotosyntese forskning). Dette kan forårsake bias når lyskvaliteten endres sterkt gjennom en baldakin, selv om tidligere anslag over den resulterende feilen indikerer at det er på rekkefølgen av noen få prosent7. For det tredje kan PARbars ikke skille mellom direkte strålen og diffuse komponenter i innkommende PAR over kalesjen. Som diffus stråling penetrerer dypere inn i kalesjen enn direkte sollys14, vil transmisjon økes og paiEFF vil bli undervurdert som den diffuse brøkdelen av totale Irradians øker. Når all stråling er diffus, er PAIEFF direkte proporsjonal med logaritmen til 1/τ i stedet for forholdet som vises i Formel 115. Cruse et al. (2015) 16 bemerket at tiden tilgjengelig kommersielle instrumenter som kan måle direkte og diffus par er dyre og krever regelmessig vedlikehold, så de designet en enkel og rimelig apparat for å løse dette problemet. Deres system består av en Quantum sensor som rutinemessig er skyggelagt av en motorisert, bevegelige shadowband og gir mulighet for kontinuerlig måling av total, direkte og diffus PAR. Sensoren som brukes i Cruse et al. 16 system kan erstattes med samme PHOTODIODE som brukes i PARbars for å redusere kostnadene ytterligere og kan enkelt innlemmes i det eksisterende PARbar-oppsettet. Disse målingene kan integreres i databehandlings forløpet og vil ytterligere forsterke påliteligheten til estimater av PAIEFF.

Den store fordelen med PARbars i forhold til eksisterende kommersielle ceptometers er deres lave kostnader, noe som gjør det mulig å produsere dem i stort antall. Nylig har det vært en økende interesse for romanen høykapasitets anlegg bestemmelse av fenotype teknologier for estimering av kalesjen egenskaper (for gjennomgang se Yang et al., 201717). Mens disse metodene er lovende i at de produserer store mengder data de er vanligvis svært indirekte og krever validering mot konvensjonelle teknikker. PARbars kan tjene som et kostnadseffektivt, bakke BAS ert valideringsverktøy for disse nye teknikkene.

Den lave produksjonskostnaden for PARbars gjør dem også til et levedyktig alternativ for kontinuerlige målinger i felten. Dette kan være nyttig av flere grunner. Kontinuerlige målinger kan for eksempel brukes til å karakterisere skjevheter for rad orientering for å utvikle tids spesifikke korrigerings funksjoner for øyeblikkelige målinger (for mer informasjon se salter et al. 20187). Kontinuerlig ceptometry kan også fange korte svingninger i kalesjen lys fangst over tid (sunflecks og shadeflecks) forårsaket av skyer passerer overhead, bevegelse av kalesjen, etc. Fotosyntese er kjent for å være svært følsomme for små endringer i miljøforhold og "dynamiske" endringer i fotosyntese er nå antatt å være viktig for å drive crop yield (for gjennomgang se Murchie et al., 201812). PARbars installert i feltet med et passende kort logging intervall kan brukes til å fange opp disse korte svingninger og gi bedre forståelse av den dynamiske natur plante overbygg.

Disclosures

Forfatterne bekrefter at de ikke har noen interessekonflikter og ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne vil gjerne takke Dr. Richard Richards og Dr. shek Hossain på CSIRO, landbruk og mat for tilgang til og forvaltning av feltet tomter brukes til denne forskningen. Denne forskningen ble støttet av International wheat yield partnerskap, gjennom et stipend gitt av korn forskning og utvikling Corporation (US00082). TNB ble støttet av Australian Research Council (DP150103863 og LP130100183) og National Science Foundation (Award #1557906). Dette arbeidet ble støttet av USDA National Institute of Food and Agriculture, Hatch prosjekter 1016439 og 1001480.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1.5 Ω low temperature coefficient precision resistor TE Connectivity Ltd., Schaffhausen, Switzerland. UPW25 series Could be made using multiple larger resistors in parallel but they need to have low temperature coefficient (i.e. ± 3 ppm/°C).
URL for commercial source: https://bit.ly/2DFuPpm
Acrylic diffuser Plastix Australia Pty. Ltd., Arncliffe, NSW, Australia. 445 - Opal White 1200 mm length x 30 mm width x 4.5 mm thick.
URL for commercial source: https://bit.ly/2Bq0fyc
Aluminum U-bar Capral Ltd., Bundamba, QLD, Australia. EK9160 1220 mm length x 35 mm width x 25 mm depth.
URL for commercial source: https://bit.ly/2PPfJou
Bare solid core copper wire Non-specific part
Bolts Non-specific part
Clamps Non-specific part
Clear epoxy potting resin Solid Solutions, East Bentleigh, VIC, Australia. 651 - Universal Epoxy Potting Resin Clear epoxy resin for electrical applications.
URL for commercial source: https://bit.ly/2qY0pHa
Cyanoacrylate glue Non-specific part
Datalogger Campbell Scientific, Logan, Utah, USA. CR5000 Other dataloggers that record differential voltages could be used.
URL for commercial source: https://bit.ly/2U7Io5H
Drill or drill press Non-specific part
Glue lined heat shrink Non-specific part
Heat gun Non-specific part
LED torch Non-specific part
Masking tape Non-specific part
Photodiodes (50) Everlight Americas Inc., Carrollton, Texas, USA. EAALSDSY6444A It is important that this specific component is used due to spectral response.
URL for commercial source: https://bit.ly/2FzVnuH
Polyurethane foam filler Non-specific part
Quantum sensor LI-COR, Lincoln, Nebraska, USA. LI-190R For calibration of PARbars only.
URL for commercial source: https://bit.ly/2HEfKbh
Screwdrivers Non-specific part
Silicone sealant Non-specific part
Solder Non-specific part
Solder flux pen Non-specific part
Soldering iron Non-specific part
Spirit/bubble level Non-specific part
Tap and die set Non-specific part
Two-core cable Non-specific part
Voltmeter Non-specific part
Waterproof connectors Core Electronics, Adamstown, NSW, Australia. ADA743 2 core waterproof connector. DC power connectors work well.
URL for commercial source: https://bit.ly/2Brcrik

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Armbrust, D. V. Rapid measurement of crop canopy cover. Agronomy Journal. 82, (6), 1170-1171 (1990).
  2. Breda, N. J. J. Ground-based measurements of leaf area index: a review of methods, instruments and current controversies. Journal of Experimental Botany. 54, (392), 2403-2417 (2003).
  3. Francone, C., Pagani, V., Foi, M., Cappelli, G., Confalonieri, R. Comparison of leaf area index estimates by ceptometer and PocketLAI smart app in canopies with different structures. Field Crops Research. 155, 38-41 (2014).
  4. Campbell, G. S. Extinction coefficients for radiation in plant canopies calculated using an ellipsoidal inclination angle distribution. Agricultural and Forest Meteorology. 36, (4), 317-321 (1986).
  5. Cohen, S., Rao, R. S., Cohen, Y. Canopy transmittance inversion using a line quantum probe for a row crop. Agricultural and Forest Meteorology. 86, (3-4), 225-234 (1997).
  6. AccuPAR PAR/LAI Ceptometer Model LP-80 Operator's Manual. Decagon Devices, Inc.. (2017).
  7. Salter, W. T., Gilbert, M. E., Buckley, T. N. Time-dependent bias in instantaneous ceptometry caused by row orientation. The Plant Phenome Journal. (2018).
  8. Huang, X. H., Han, B. Annual Review of Plant Biology. Merchant, S. S. 65, Annual Reviews. 531-551 (2014).
  9. Application Note: Beam fraction calculation in the LP80. Decagon Devices, Inc. (2009).
  10. Campbell, G. S., Van Evert, F. K. Light interception by plant canopies - efficiency and architecture. Nottingham University Press. (1994).
  11. Pask, A., Pietragalla, J., Mullan, D., Reynolds, M. Physiological breeding II: a field guide to wheat phenotyping. CIMMYT. (2012).
  12. Murchie, E. H., et al. Measuring the dynamic photosynthome. Annals of Botany. 122, (2), 207-220 (2018).
  13. Beddows, P. A., Mallon, E. K. Cave Pearl Data Logger: a flexible Arduino-based logging platform for long-term monitoring in harsh environments. Sensors. 18, (2), 26 (2018).
  14. Li, T., et al. Enhancement of crop photosynthesis by diffuse light: quantifying the contributing factors. Annals of Botany. 114, (1), 145-156 (2014).
  15. Lang, A. R. G., Yueqin, X. Estimation of leaf-area index from transmission of direct sunlight in discontinuous canopies. Agricultural and Forest Meteorology. 37, (3), 229-243 (1986).
  16. Cruse, M. J., Kucharik, C. J., Norman, J. M. Using a simple apparatus to measure direct and diffuse photosynthetically active radiation at remote locations. Plos One. 10, (2), 19 (2015).
  17. Yang, G. J., et al. Unmanned aerial vehicle remote sensing for field-based crop phenotyping: current status and perspectives. Frontiers in Plant Science. 8, 26 (2017).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics