X線CTによるツリーコア解析

要約

ここでは、X線CTツールチェーンを使用してツリーコアを処理する方法を示します。一部の目的での化学的抽出を除き、それ以上の物理的な実験室での治療は必要ありません。このツールチェーンは、バイオマスの推定、MXD/年輪幅データの取得、および定量的な木材解剖学的データの取得に使用できます。

要約

X線コンピュータ断層撮影(CT)ツールチェーンは、年輪幅(TRW)、最大レイトウッド密度(MXD)、その他の密度パラメータ、および定量的木材解剖学(QWA)データを取得するために、労働集約的な表面処理や物理的なサンプル調製を必要とせずに提供されます。ここでは、60 μmから4 μmまでの解像度でのインクリメントコアとスキャン手順に焦点を当てています。木材を見るべき3つのスケールが定義されています:(i)年輪間スケール、(ii)年輪スケール、すなわち年輪分析と密度測定スケール、および(iii)解剖学的スケール、後者は従来の薄切片の品質に近づきます。これらのスケールごとにカスタム設計されたサンプルホルダーにより、複数のインクリメントコアのハイスループットスキャンが可能になります。TRWおよびデンシトメトリーのために、樹木のコアの3次元X線CT画像を効率的に処理するために、一連のソフトウェアルーチンが特別に開発されました。この作業では、プロトコルを適切に理解するために必要なCTの基本原則を簡単に説明しています。このプロトコルは、年輪年代学で一般的に使用されるいくつかの既知の種について提示されています。大まかな密度推定値、TRWおよびMXDデータ、および定量的解剖学データの組み合わせにより、気候の再構築や樹木の応答に関する現在の分析を広げ、深化させるだけでなく、樹木生態学/気候学および考古学の分野をさらに発展させることができます。

概要

木材密度は、木材²の解剖学的特性と化学的特性の両方を反映する、測定が容易な変数¹です。地上バイオマスのバイオマス推定では、木材密度は重要な計量変数^3,4,5であり、樹木の寸法と木材の炭素含有量を表す係数が乗算されます。木材密度は、木材⁶の機械的特性と密接に関連しており、樹木⁷の生命史を反映しています。

細胞壁密度は約1500kg/m³と測定され、かなり一定と考えられている⁸が、リング内の細胞壁密度の変動も同様に考慮されるべきである^8,9。木質細胞(一般に針葉樹の気管、血管、実質、広葉樹の繊維)はさまざまな方法で配向/形状されており、これらの細胞の細胞壁の厚さと内腔のサイズは異なります¹⁰。したがって、木材密度は、樹木間、樹木内(軸方向および横方向)、および年輪内の短い間隔内で変化する

プロトコル

1. コアサンプリング

1. Presslerボーラーで木を試飲してください。手動でツリーをコアにする方法に関する参考文献を参照してください³⁹。このツールチェーンは、5.15 mm コア用です。
2. 接着されていない木の芯を6mmの紙ストローまたは接着剤を必要としない他の受容体に入れます。木の芯を木製の支柱に接着しないでください。コアがすでに取り付けられている場合は、接着剤の種類に応じて、メス/のこぎりまたは溶剤でコアを取り外してください。
3. プラスチックチューブで包むのを避け、カビの成長や真菌の腐敗を避けるために、最初に乾燥させてみてください。
4. 紙のストローに鉛筆で書きます、抽出によってマーカーの書き込みが色あせる可能性があるためです。
   注:このツールチェーンは、4mmコアにも適しています。すでにマウントされているコアとサンディングされたコアを使用できますが、最初にこれらをアンマウントする必要があります。考古学的な木材や残材の場合、スキャンのためにコアサイズのサンプルを(サイズを鋸で挽いたり、サイズを小さくしたりして)作成する必要があります。

2. スキャン前のコアの準備

1. エタノール/トルエンまたはエタノールまたはアセトン

ディスカッション

プロトコル内の重要なステップ
プロトコル内の重要なステップには、高品質のインクリメントコア(ステップ1.1.および³⁹を参照)を取得するためのインクリメントボーラーの適切な取り扱いが含まれ、ビットとピースを回避します。次に、サンプルホルダーへの挿入(図5、²¹参照)のため、および適切な樹脂抽出⁵⁰およ.......

資料

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