Analisi del nucleo dell'albero con tomografia computerizzata a raggi X

Riepilogo

Qui mostriamo come elaborare i nuclei degli alberi con una toolchain di tomografia computerizzata a raggi X. Fatta eccezione per l'estrazione chimica per alcuni scopi, non sono necessari ulteriori trattamenti fisici di laboratorio. La toolchain può essere utilizzata per le stime della biomassa, per ottenere dati MXD/larghezza degli anelli degli alberi e per ottenere dati quantitativi sull'anatomia del legno.

Abstract

Viene presentata una toolchain di tomografia computerizzata a raggi X (CT) per ottenere la larghezza degli anelli degli alberi (TRW), la densità massima del legno tardivo (MXD), altri parametri di densità e i dati quantitativi di anatomia del legno (QWA) senza la necessità di un laborioso trattamento superficiale o di alcuna preparazione fisica del campione. L'attenzione si concentra sui nuclei di incremento e sulle procedure di scansione con risoluzioni che vanno da 60 μm fino a 4 μm. Vengono definite tre scale in cui il legno dovrebbe essere esaminato: (i) scala inter-anello, (ii) scala ad anello, cioè scala di analisi degli anelli degli alberi e densitometria, nonché (iii) scala anatomica, quest'ultima che si avvicina alla qualità convenzionale della sezione sottile. I portacampioni progettati su misura per ciascuna di queste bilance consentono la scansione ad alta produttività di più nuclei di incremento. Una serie di routine software sono state sviluppate specificamente per trattare in modo efficiente le immagini TC tridimensionali a raggi X dei nuclei degli alberi per TRW e densitometria. Questo lavoro spiega brevemente i principi di base della TC, necessari per una corretta comprensione del protocollo. Il protocollo è presentato per alcune specie conosciute che sono comunemente usate in dendrocronologia. La combinazione di stime approssimative della densità, dati TRW e MXD, nonché dati quantitativi di anatomia, ci consente di ampliare e approfondire le analisi attuali per le ricostruzioni climatiche o la risposta degli alberi, nonché di sviluppare ulteriormente il campo della dendroecologia/climatologia e dell'archeologia.

Introduzione

La densità del legno è^{una variabile 1} facile da misurare che riflette sia le proprietà anatomiche che chimiche del legno². Nelle stime della biomassa fuori terra, la densità del legno è un'importante variabile di peso ^3,4,5, che viene moltiplicata per le dimensioni dell'albero e un fattore che rappresenta il contenuto di carbonio del legno. La densità del legno è strettamente legata alle proprietà meccaniche del legno⁶ e riflette la storia della vita di un albero⁷.

Protocollo

1. Campionamento del carotaggio

1. Assaggia l'albero con una trivella Pressler. Consultare i riferimenti su come carotare manualmente un albero³⁹. Questa toolchain è presentata per anime da 5,15 mm.
2. Metti i nuclei degli alberi non incollati in cannucce di carta da 6 mm o in qualsiasi altro recettore che non richieda colla. Non incollare i nuclei degli alberi su un supporto di legno. Se le anime erano già montate, smontarle con bisturi/sega o solvente a seconda del tipo di colla.
3. Evita di avvolgerli in tubi di plastica, cerca di asciugarli prima per evitare la formazione di muffe e carie fungine.
....

Discussione

Passaggi critici all'interno del protocollo
I passaggi critici all'interno del protocollo includono la corretta gestione della trivella per ottenere nuclei di incremento di alta qualità (passaggio 1.1. e vedere³⁹) per evitare bit e pezzi. Successivamente, è essenziale che le carote siano lasciate libere (ma vedi²⁶), sia per l'inserimento nel portacampione (Figura 5, vedi²¹) sia per una corretta estrazione della resi.......

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
6 mm paper straws	http://artstraws.com/education/product/artstraws-thick-asst-cols/		Coring
Aluminium core holders
ASTM standard ASTM D 1107 – 96
Cardboard postal tubes	https://www.rajapack.co.uk/envelopes-mailing-bags/postal-tubes/1-5-2mm-brown-cardboard-postal-tubes_PDT05623.html
Column drill
Computer hardware for reconstruction and analysis			X-ray CT scanning
Cooling
Drying oven
Ethanol
Flask for under soxhlet (2000 ml)
Floral foam	https://www.oasisfloral.eu/		Sample holder type 1
Glass beads to fill void volume of Soxhlet to save solvent
Glue
Hot water bath	https://www.memmert.com/products/water-baths/water-bath/#!filters=%7B%7D		Soxhlet extraction
Increment borer	https://haglofsweden.com/project/increment-borers/
Plastic cylinder	Moonen et al. 2022		Sample holder type 2
Plastic cylinders
Reservoir
Tailored soxhlet apparatus
Toluene
Water pump
X-ray CT scanner