Анализ древовидных кернов с помощью рентгеновской компьютерной томографии

Резюме

Здесь мы покажем, как обрабатывать древовидные керны с помощью набора инструментов рентгеновской компьютерной томографии. За исключением химической экстракции для некоторых целей, никакой дополнительной физической лабораторной обработки не требуется. Набор инструментов может быть использован для оценки биомассы, для получения данных MXD/ширины годичных колец деревьев, а также для получения количественных данных по анатомии древесины.

Аннотация

Набор инструментов рентгеновской компьютерной томографии (КТ) представлен для получения данных о ширине годичных колец деревьев (TRW), максимальной плотности поздней древесины (MXD), других параметрах плотности и количественной анатомии древесины (QWA) без необходимости трудоемкой обработки поверхности или какой-либо физической подготовки образца. Основное внимание здесь уделяется инкрементным ядрам и процедурам сканирования с разрешением от 60 мкм до 4 мкм. Определены три шкалы, на которые следует смотреть на древесину: (i) межкольцевая шкала, (ii) кольцевая шкала, т.е. шкала анализа древесных колец и денситометрическая шкала, а также (iii) анатомическая шкала, последняя из которых приближается к обычному качеству тонкого среза. Специально разработанные держатели образцов для каждого из этих весов обеспечивают высокопроизводительное сканирование нескольких инкрементных ядер. Ряд программных процедур был специально разработан для эффективной обработки трехмерных рентгеновских КТ-изображений кернов деревьев для TRW и денситометрии. В данной работе кратко объясняются основные принципы проведения КТ, которые нужны для правильного понимания протокола. Протокол представлен для некоторых известных видов, которые обычно используются в дендрохронологии. Сочетание приблизительных оценок плотности, данных TRW и MXD, а также количественных анатомических данных позволяет нам расширять и углублять текущие анализы для реконструкции климата или реакции деревьев, а также развивать область дендроэкологии/климатологии и археологии.

Введение

Плотность древесины является легко измеряемой переменной¹, которая отражает как анатомические, так и химические свойства древесины². При оценке биомассы надземной биомассы плотность древесины является важной весовой переменной ^3,4,5, которая умножается на размеры дерева и коэффициент, представляющий содержание углерода в древесине. Плотность древесины тесно связана с механическими свойствами древесины⁶ и отражает историю жизни дерева⁷.

Плотность клеточно....

протокол

1. Отбор проб керна

1. Возьмите образец дерева с помощью сверла Pressler. Обратитесь к источникам информации о том, как вручную создать керн дерева³⁹. Этот набор инструментов представлен для сердечников 5,15 мм.
2. Положите отклеенные сердцевины дерева в 6 мм бумажные трубочки или в любой другой приемник, не требующий клея. Не приклеивайте сердцевину дерева на деревянную опору. Если стержни уже были смонтированы, отсоедините их с помощью скальпеля/пилы или растворителя в зависимости от типа клея.
3. Не заворачивайте их в пластиковые тубы, постарайтесь сначала высушить их, чтобы избежать роста плесени и гриб....

Результаты

Если целью является оценка биомассы или приращения роста дерева большого количества образцов, т.е. межкольцевая шкала (рис. 1), то держатель образца 1 (рис. 5) используется для сканирования образцов с целью получения профилей плотности (см. шаг 5.4.3) и оценки р.......

Обсуждение

Критические шаги в рамках протокола
Важнейшие шаги в рамках протокола включают в себя надлежащую обработку инкрементного сверла для получения высококачественных инкрементных ядер (шаг 1.1 и см.³⁹), чтобы избежать битов и кусочков. Далее, важно, чтобы стержни оставались нер?.......

Материалы

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