Análise de testemunhos de árvores com tomografia computadorizada de raios X

Summary

Aqui, mostramos como processar núcleos de árvores com um conjunto de ferramentas de tomografia computadorizada de raios-X. Exceto para extração química para alguns fins, nenhum tratamento físico adicional de laboratório é necessário. O conjunto de ferramentas pode ser usado para estimativas de biomassa, para obter dados MXD/largura dos anéis de árvores, bem como para obter dados quantitativos de anatomia da madeira.

Abstract

Um conjunto de ferramentas de tomografia computadorizada (TC) de raios-X é apresentado para obter a largura dos anéis das árvores (TRW), a densidade máxima do lenho tardio (MXD), outros parâmetros de densidade e dados quantitativos de anatomia da madeira (QWA) sem a necessidade de tratamento de superfície trabalhoso ou qualquer preparação física de amostras. O foco aqui está nos núcleos de incremento e nos procedimentos de varredura em resoluções que variam de 60 μm a 4 μm. São definidas três escalas nas quais a madeira deve ser observada: (i) escala entre anéis, (ii) escala de anel, ou seja, análise de anéis de árvores e escala de densitometria, bem como (iii) escala anatômica, esta última se aproximando da qualidade convencional de seção delgada. Suportes de amostra personalizados para cada uma dessas escalas permitem a varredura de alto rendimento de vários núcleos de incremento. Uma série de rotinas de software foi desenvolvida especificamente para tratar com eficiência imagens tridimensionais de TC de raios-X dos testemunhos das árvores para TRW e densitometria. Este trabalho explica brevemente os princípios básicos da TC, que são necessários para uma compreensão adequada do protocolo. O protocolo é apresentado para algumas espécies conhecidas que são comumente usadas em dendrocronologia. A combinação de estimativas de densidade aproximada, dados TRW e MXD, bem como dados quantitativos de anatomia, nos permite ampliar e aprofundar as análises atuais para reconstruções climáticas ou resposta de árvores, bem como desenvolver ainda mais o campo da dendroecologia / climatologia e arqueologia.

Introduction

A densidade da madeira é uma variável fácil de medir¹ que reflete as propriedades anatômicas e químicas da madeira². Nas estimativas de biomassa de biomassa aérea, a densidade da madeira é uma importante variável de pesagem ^3,4,5, que é multiplicada pelas dimensões da árvore e um fator que representa o teor de carbono da madeira. A densidade da madeira está intimamente ligada às propriedades mecânicas da madeira⁶ e reflete a história de vida de uma árvore⁷.

Protocol

1. Amostragem do núcleo

1. Prove a árvore com uma broca Pressler. Consulte referências sobre como retirar o núcleo de uma árvore manualmente³⁹. Este conjunto de ferramentas é apresentado para núcleos de 5,15 mm.
2. Coloque os núcleos das árvores descolados em canudos de papel de 6 mm ou em qualquer outro receptor que não necessite de cola. Não cole os núcleos das árvores em um suporte de madeira. Se os núcleos já estiverem montados, desmonte-os com bis.......

Discussion

Etapas críticas dentro do protocolo
As etapas críticas dentro do protocolo incluem o manuseio adequado da broca de incremento para obter núcleos de incremento de alta qualidade (etapa 1.1. e ver³⁹) para evitar pedaços e pedaços. Em seguida, é essencial que os núcleos sejam deixados desmontados (mas ver²⁶), tanto para inserção no suporte da amostra (Figura 5, ver²¹), quanto para extração adequada da resina

Materials

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