Unsere handgefertigten Ceptometer ermöglichen es uns, die Lichtübertragung durch Pflanzendächer kontinuierlich zu messen. Wir können diese Messungen dann verwenden, um Überdachungseigenschaften wie Blattflächenindex und Pflanzenflächenindex zu schätzen. PARbars sind viel kostengünstiger als kommerziell erhältliche Ceptometer.
Dies ermöglicht es uns, sie in großer Zahl zu kaufen und für längere Zeit vor Ort einzusetzen. Um ein kontinuierlich protokollierendes Ceptometer zu konstruieren, beginnen Sie mit dem Bohren eines Lochs mit vier Millimetern Durchmesser, 20 Millimeter von jedem Ende eines weißen 1200 mal 30 mal 40 mal 4,5 Millimeter Acryl-Diffusorbalkens, und bohren und bohren Sie dann Gewindebohrungen 20 Millimeter von jedem Ende eines Abschnitts aus Aluminium-U-Bar. Dann bohren und gewinden Gewindelöcher in die Basis der Aluminium-U-Bar, um die Montage-Hardware zu passen.
Als nächstes richten Sie zwei 1,25 Meter lange mit 1,25 MillimeterDurchmesser neinem Kupferdraht nacheinander auf, indem Sie ein Ende an einem Visier und das andere Ende innerhalb der Griffe eines Handbohrers sichern und dann den Bohrer mit niedriger Geschwindigkeit einschalten. Verwenden Sie eine feine Spitze permanent Marker, um die vorgesehenen Positionen der Photodioden entlang der Kante des Diffusors zu markieren, beginnend mit der ersten Photodiodenposition bei 13,5 Zentimetern von einem Ende des Diffusors, und die anderen Positionen alle zwei Zentimeter zwischen der ersten Diode und dem hinteren Ende des Diffusors. Zentrieren Sie eine Photodiode auf der Diffusorleiste mit ihren elektrischen Verbindungslaschen, die auf die Seiten des Balkens zeigen, und legen Sie den Draht unter eine der Laschen, um die Position des ersten Kupferdrahtes auf dem Diffusor zu markieren.
Markieren Sie die Position des Drahtes in der Mitte und am gegenüberliegenden Ende der Stange auf die gleiche Weise, bevor Sie Cyanoacrylatkleber verwenden, um den ersten begradigten Kupferdraht am Diffusor entlang der Markierungen zu befestigen. Verwenden Sie den Kleber, um 50 Photodioden nach unten entlang des Diffusors in den markierten 20-Millimeter-Intervallen zu sichern, wobei darauf geachtet wird, dass sich die Dioden in der Mitte des Diffusors befinden und alle in der gleichen Ausrichtung angeordnet sind, so dass die große Lasche auf dem Kupferdraht sitzt und die kleine Lasche gegenüber dem Draht sitzt. Alle unsere Photodioden müssen aufgrund ihrer Polarität in der gleichen Ausrichtung angeordnet sein.
Wir empfehlen dringend, die Ausrichtung aller Photodioden vor dem Kleben und Löten zu überprüfen. Legen Sie den zweiten Kupferdraht so, dass er unter jeder der kleineren Laschen der Photodioden sitzt, und sichern Sie den Draht mit mehr Cyanoacrylatkleber am Diffusor. Mit einem Lötflussstift, nass beide Laschen einer Photodiode, und die angrenzenden und darunter liegenden Drähte mit dem Fluss.
Verwenden Sie ein fein gekipptes Lötkolben, das auf 350 bis 400 Grad Celsius Temperatur eingestellt ist, um jede Lasche der Diode an die darunter liegenden Kupferdrähte zu löten. Leuchten Sie ein Licht auf jede Photodiode, um die Lötverbindungen zu testen, und verwenden Sie ein Multimeter, um ein Spannungssignal für jede Diode über die Drähte zu überprüfen. Optional löten Sie einen 1,5 Ohm Niedertemperatur-Präzisionswiderstand parallel über die Kupferdrähte und löten das männliche Ende eines wasserdichten Gleichstromverbinders an die Enden der Kupferdrähte.
Verwenden Sie leimgefütterte Schrumpfschläuche, um die Verbindungen zu versiegeln, und wenden Sie eine Perle aus Silikondicht an der Oberfläche des Diffusors in der Nähe der Kante an, um eine durchgehende Silikonbarriere um die Schaltung auf dem Diffusor zu schaffen. Prüfen Sie die Perle genau, um sicherzustellen, dass keine Luftspalte zwischen dem Silikon und dem Diffusorbalken verbleiben. Sobald das Dichtmittel ausgehärtet ist, füllen Sie den Brunnen mit Epoxidharz.
Lassen Sie das Harz über Nacht aushärten, bevor Sie eine Rasierklinge verwenden, um die Silikonversiegelung zu entfernen. Verwenden Sie M4-Schrauben, um den Diffusor an die vorgefädelte Aluminium-U-Bar zu verschrauben, und verwenden Sie Klebeband, um den Diffusor entlang seiner gesamten Länge am Aluminium zu befestigen. Füllen Sie die Lücke im Inneren des Ceptometers mit Polyurethanschaumfüller.
Lassen Sie den Füllstoff über Nacht einstellen, entfernen Sie das Klebeband, löten Sie dann das weibliche Ende des Gleichstromsteckers auf eine Länge von zwei Leiterkabeln und versiegeln Sie die Anschlüsse mit leimgefütterter Schrumpfschrumpfung. Um das photosynthetisch aktive Strahlungs-Ceptometer (PARbar) an einem Quantensensor zu kalibrieren, schließen Sie beide Sensoren an einen Datenlogger an und stellen Sie die Sensoren draußen in voller Sonne auf einer Ebenenebene ein. Zeichnen Sie die Ausgänge beider Sensoren über einen Zeitraum auf, in dem die Sonneneinstrahlung stark variiert.
Bestimmen Sie den Kalibrierfaktor für die PARbar als Steigung einer linearen Regression von PAR, die vom Quantensensor im Vergleich zum Rohspannungsausgang gemeldet wird. Um den effektiven Anlagenflächenindex abzuleiten, installieren Sie eine PARbar über dem Vordach und achten Sie darauf, dass sie nicht von lichtabsorbierenden Elementen innerhalb des Vordachs beschattet wird. Installieren Sie eine weitere unter allen lichtabsorbierenden Elementen, für die die Absorption gemessen wird.
Im Feld sollten beide PARbars in einem 45-Grad-Winkel an den Pflanzreihen ausgerichtet werden. Vergewissern Sie sich, dass die obere PARbar die untere PARbar nicht beschattet und beide PARbars mit einem Spirituosenlevel gleicht. Schließen Sie dann die PARbars an den Datenlogger an und konvertieren Sie den Differenzspannungsausgang in PAR, wobei der zuvor für jede PARbar ermittelte Kalibrierfaktor verwendet wird.
Der Differenzspannungsausgang einer PARbar ist linear proportional zum PAR-Ausgang eines Quantensensors. In diesem repräsentativen Experiment wurden PARbars in Weizendächern eingesetzt und alle 20 Sekunden über die Entwicklung der Pflanzen protokolliert. Diese Daten veranschaulichen einen typischen Tageszeitverlauf der Lichtumgebung des Vordachs, der mit einer PARbar an einem klaren, sonnigen Tag gesammelt wird.
Beachten Sie, dass die Verzerrung durch sofortige Ceptometriemessungen zu verschiedenen Tageszeiten eingeführt werden kann. Zum Beispiel hatten die Weizenparzellen, die für die Erhebung dieser Daten verwendet wurden, eine echte Pflanzausrichtung aufgrund von Nord/Süd, wobei die Lichtübertragung auf das untere Vordach um 12:30 Uhr ihren Höhepunkt erreichte. Würde an dieser Stelle eine sofortige Messung durchgeführt, würde der effektive Pflanzenflächenindex unterschätzt.
Wurde eine Messung morgens oder nachmittags durchgeführt, so kann sie überschätzt werden. Wetterfeste PARbars können auch über einen längeren Zeitraum im Feld eingesetzt werden. Zum Beispiel, um zu überwachen, wie sich die Lichtumgebung des Vordachs verändert, wenn sich Pflanzen entwickeln.
PARbars können über einen längeren Zeitraum im Feld installiert werden. Dies ermöglicht es Forschern, die Entwicklung von Baumkronen auf eine Weise zu überwachen, die zuvor nicht möglich war, indem sie teure kommerzielle Geräte nutzten.
