Name: the calibration and use of capacitance sensors to monitor stem water content in trees
Uploaded: 2017-12-27T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Calibration and Use of Capacitance Sensors to Monitor Stem Water Content in Trees at JoVE.com

تم توفير التمويل لهذه الدراسة بوزارة الطاقة الأمريكية لمكتب العلوم ومكتب البيولوجية والبحوث البيئية، علوم النظم الإيكولوجية الأرضية البرنامج جائزة رقم دي-SC0007041، برنامج "إدارة أميريفلوكس" تحت التمويه الأساسية موقع الاتفاق رقم 7096915 عن طريق "مختبر لورنس بيركلي الوطني"، ومؤسسة العلوم الوطنية العلوم الهيدرولوجية منح 1521238. أي آراء أو النتائج التي توصل إليها، والاستنتاجات أو التوصيات التي أعرب عنها في هذه المواد هي آراء المؤلفين ولا تعكس بالضرورة آراء وكالات التمويل.

1. حدد شجرة للأجهزة
<ol>
	<li>حدد الأشجار للقياس. ومن الناحية المثالية، حدد الأشجار التي يتمتعون بصحة جيدة مع شريحة جذعية جولة عموما، وقطره بين 1-2 مرات طول طينة، أو عمق سبود أكبر من طول قواديس الاستشعار (~ 5 سم بالنسبة لأجهزة الاستشعار السعة المحددة أثبت هنا). قياس عمق سابوود استخدام شجرة النوى، ...

الأنماط الموسمية ونهاري في محتوى الماء الجذعية ملاحظتها عن طريق السعة مجسات تتماشى مع الاتجاهات في الجريان ساب المتزامنة والبيئية مما اضطر القياسات (الشكل 3، الشكل 4، الشكل 5). مستودعات لتخزين المياه الجذعية تنضب استمرار...

المياه المخزنة في المواد النباتية يلعب دوراً أساسيا في قدرة النباتات على التعامل مع المياه في الأجلين القصير والطويل الإجهاد1،2. منشآت تخزين المياه في الجذور، والسيقان، والأوراق في كل من داخل الخلية وخارج الخلية (مثل الخشب السفن) المسافات 2،،من34. لقد ثبت هذا الماء للمساهمة بين 10 و 50 في المائة من المياه حدث استمرارية التقلبات2،5،6،،من78. على هذا النحو، هو عنصر أساسي في توازن المياه الأرضية السعة المائية النباتية ويمكن أن تستخدم كمؤشر للإجهاد المائي والجفاف الاستجابة والانتعاش1وهو أحد عوامل حاسمة اللازمة لتصحيح للفترات الزمنية الملحوظة بين تدفق النتح وساب9،،من1011. رصد في الوقت الحقيقي لمحتوى الماء الغطاء النباتي يمكن أيضا استخدامها في التطبيقات الزراعية للمساعدة على تقييد البساتين والمحاصيل الري من أجل زيادة كفاءة الري12،13. ومع ذلك، قياسات مستمرة، محتوى الجذعية-الماء في الموقع من الأنواع الخشبية7،،من1415،16،،من1718، 19 نادرة بالنسبة لقياسات الجريان ساب20. هنا، فإننا مخطط إجراء لمعايرة أجهزة الاستشعار السعة لرصد المحتوى المائي الحجمي داخل ينبع من الأشجار5،21.
السلوكيات هيدرودينامية وتنظيم استخدام المياه بالنباتات جزءا لا يتجزأ من22،التربة والنبات-الغلاف الجوي متوالية23 وبالتالي فهي عناصر مهمة لتدفقات المياه والكربون بين الغلاف الحيوي والغلاف الجوي24،25. القوى المحركة لمحتوى الماء الجذعية تتأثر بالعوامل الحيوية وغير الحيوية على حد سواء. نفاد والتغذية من المياه المخزنة الجذعية تتأثر بالاتجاهات القصيرة الأجل والطويلة الأجل في الظروف البيئية، على وجه الخصوص، عجز ضغط البخار والتربة الماء المحتوى1،26. تحديد الخصائص الفيزيائية ل الخشب27 (مثلاً، والكثافة، وهيكل السفينة) و استراتيجية الهيدروليكية الناشئة25 (مثلاً، iso-أنيسوهيدريك ستوماتال تنظيم أو) للنبات القدرة على تخزين واستخدام المياه 19 , 26 , 28، ويمكن أن تختلف على نطاق واسع من الأنواع29،30. وقد أثبتت الدراسات السابقة أدواراً مختلفة السعة في الاستوائية16،،من2731،،من3233 و المعتدلة5،7 ،21 الأنواع، وفي كلا كاسيات البذور1،2،34 وعاريات البذور6،11،،من1719.
تحسين المعرفة بمحتوى الماء الكتلة الحيوية سوف تحسين فهم استراتيجيات الغطاء النباتي للحصول على المياه واستخدام1،2، جنبا إلى جنب مع الأنواع التعرض للتغيرات المتوقعة في نظم ترسيب35 ،36. المزيد من فهم استخدام المياه مصنع الاستراتيجيات سوف يساعد على التنبؤ بتغير الأنماط الديموغرافية ضمن سيناريوهات المناخ في المستقبل37،38. من خلال دمج البيانات نموذج تقنيات39، نماذج محتوى الماء الجذعية يمكن استخدام البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام هذه المنهجية لإعلام واختبار الهيدروناميكا قابلة للتطوير، وعلى مستوى المصنع4140،، 4243،،44 من أجل تحسين العمليات حسابية الموصلية ستوماتال، ومن ثم محاكاة النتح وامتصاص الكربون التمثيل الضوئي. قد توفر هذه نماذج هيدرودينامية المتقدمة انخفاضا كبيرا في الغموض والخطأ عند إدراجها في أكبر من سطح الأرض والأرض أنظمة نماذج25،،من4546، ،من 4748.
وتشمل الأساليب المستخدمة لمراقبة أو حساب المحتوى المائي الجذعية شجرة الحفر49من33،، ديندروميتيرس الإلكترونية2،،من1550، والمقاومة الكهربائية 51وغاما الإشعاع التوهين52، تتبع الديوتريوم19وشبكات ساب التمويه مجسات32،،من3353، وقف بسيتشروميتيرس49، و السعة11 والساعة4،،من1213 المجال ريفليكتوميتري (تقرير التجارة والتنمية). الجهود التي بذلت مؤخرا اختبرت صلاحية أجهزة استشعار السعة التي استخدمت تقليديا لقياس التربة المياه الحجمي المحتوى5،،من1821،27. التردد المجال ريفليكتوميتري (FRD)-نمط السعة أجهزة الاستشعار بتكلفة منخفضة واستخدام كميات صغيرة نسبيا من الطاقة لقياسات مستمرة، يجعلها أداة جذابة لقياسات عالية الدقة الزمنية في السيناريوهات الميدانية. سهولة أتمتة فرانكلين روزفلت على تقرير التجارة والتنمية على غرار أجهزة استشعار يسهل جمع مجموعات البيانات الشمس ساعة متواصلة، ويلغي العديد من التحديات الكامنة في القياسات تقرير التجارة والتنمية التي تتطلب كبيرة كابل أطوال13. استخدام أجهزة الاستشعار السعة في الموقع يلغي الحاجة للحفر المتكررة أو فرع الحصاد، ويمكن أن توفر دقة محسنة للأنواع الخشبية.الأنواع الخشبية التي تسحب المياه أساسا من الأماكن خارج الخلية، مثل الخشب السفن، أو بواقي الخشب أو اللحاء عالية من مرونة، عموما ليست مرشحا جيدا لتقنيات القياس ديندروميتير شعبية بسبب انخفاض الجذعية مرونة التوسع 2-أجهزة استشعار السعة تقدير سماحية العازلة للكهرباء، التي يمكن تحويلها مباشرة إلى المحتوى المائي الحجمي. ومع ذلك، قياسات السعة حساسة لكثافة وسائل الإعلام المحيطة بأجهزة الاستشعار. ولذلك، أننا ندعو معايرات إبلاغها أن تحويل الناتج من أجهزة الاستشعار الحجمي الخشب-الماء المحتوى5،21.
نقدم بروتوكول لمعايرة إبلاغها لتحويل الناتج الاستشعار السعة إلى المحتوى المائي الحجمي للخشب. كما قدمت بعض الإرشادات للحقل تركيب أجهزة استشعار السعة في أشجار ناضجة ومناقشة الطريقة مواطن القوة ومواطن الضعف، والافتراضات. هذه التقنيات صممت لرصد المحتوى المائي الحجمي في الجذع، أكبر شجرة المياه تخزين خزان8، ولكن يمكن بسهولة توسيعها للشجرة بالكامل مع تركيب أجهزة استشعار إضافية على طول الفروع. سوف تقدم القياسات الحيوية النباتية الماء المحتوى الحقول الهيدروناميكا الغطاء النباتي، والمتوصل والنمذجة سطح الأرض.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ruggedized Soil Moisture Sensor</td>
			<td>METER Group Inc.</td>
			<td>GS-3</td>
			<td>Capacitance sensors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/8&#34; drill bit</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>9/64&#34; drill bit</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drying oven</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chainsaw</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electric drill</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bucket for water bath</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alcohol swabs</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Draw knife</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data logger</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon sealant</td>
			<td>Any</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the calibration and use of capacitance sensors to monitor stem water content in trees

والمياه والنقل والتخزين من خلال التواصل التربة والنبات-الغلاف الجوي أمر بالغ الأهمية لدورة المياه الأرضية، وقد أصبح أحد مجالات تركيز رئيسية لبحث. السعة الكتلة الحيوية يلعب دوراً أساسيا في تفادي إعاقة الهيدروليكية للرشح. ومع ذلك، قياسات عالية الدقة الزمنية للتغيرات الدينامية في السعة المائية للأشجار الكبيرة نادرة. هنا، نحن نقدم إجراءات المعايرة واستخدام أجهزة الاستشعار السعة، وعادة ما تستخدم لرصد محتوى الماء في التربة، لقياس المحتوى المائي الحجمي في الأشجار في الميدان. التردد المجال ريفليكتوميتري على غرار الملاحظات حساسة لكثافة وسائل الإعلام تجري دراستها. ولذلك، من الضروري إجراء التحديدات إبلاغها لتحويل من قيم أفادت أجهزة الاستشعار سماحية عازل للمحتوى المائي الحجمي. يتم إجراء المعايرة على فرع المقطوع أو الجذعية مقطعة شرائح المجففة أو إعادة رطب لإنتاج مجموعة كاملة من محتويات المياه المستخدمة لتوليد انحدار تناسبا مع استشعار الملاحظات. إدراج شرائح معايرة أجهزة الاستشعار أو مثبتة في الأشجار بعد قبل حفر ثقوب لتسامح صالح باستخدام قالب ملفقة للتأكد من محاذاة الحفر المناسبة. يتم إيلاء عناية خاصة لضمان أن استشعار قواديس جعل الاتصال الجيد مع وسائل الإعلام المحيطة بها، بينما يسمح لهم بإدراجها دون استخدام القوة المفرطة. ديناميات المحتوى الحجمي المياه لوحظ عبر المنهجية المقدمة محاذاة مع قياسات التدفق ساب تسجيلها باستخدام تقنيات الفقد الحراري والبيانات مما اضطر البيئية. يمكن استخدام الكتلة الأحيائية المائية محتوى البيانات لمراقبة ظهور الإجهاد المائي والجفاف الاستجابة والانتعاش، وقد لمست من إمكانية تطبيقها على معايرة وتقييم النماذج مستوى المصنع الهيدروناميكا الجديدة، فضلا عن تقسيم عن بعد منتجات الرطوبة في العناصر المذكورة أعلاه-وبيلووجروند.

في هذا القسم، نقدم بيانات المعايرة للخمسة المشتركة الشرقية أنواع الأشجار الحرجية، تليها تحليلاً مفصلاً للقياسات الميدانية لتخزين المياه الجذعية في ثلاثة ربرم أيسر الأفراد خلال موسم النمو عام 2016. تم إنشاء منحنيات المعايرة أيسر ربرم، بابيريفيرا بتولا، ستروبوس صن...

Watch this Scientific Journal Video about The Calibration and Use of Capacitance Sensors to Monitor Stem Water Content in Trees at JoVE.com

The Calibration and Use of Capacitance Sensors to Monitor Stem Water Content in Trees

معايرة واستخدام أجهزة الاستشعار السعة لرصد محتوى الماء الجذع في الأشجار

السعة المائية للكتلة الحيوية هو عنصرا رئيسيا في ميزانية المياه الغطاء النباتي، الذي يعمل كحاجز ضد تشدد الجفاف قصيرة وطويلة الأجل. هنا، نحن نقدم بروتوكولا للمعايرة واستخدامه لرطوبة التربة السعة أجهزة استشعار لرصد محتوى الماء في ينبع الأشجار الكبيرة.

Water transport and storage through the soil-plant-atmosphere continuum is critical to the terrestrial water cycle, and has become a major research focus ...

Research

JoVE Journal

Environment

A Venturi Effect Can Help Cure Our Trees

تأثير فنتوري يمكن أن تساعد في علاج الأشجار لدينا

In woody plants, xylem sap moves upwards through the vessels due to a decreasing gradient of water potential from the groundwater to the foliage. ...

Use of Chironomidae (Diptera) Surface-Floating Pupal Exuviae as a Rapid Bioassessment Protocol for Water Bodies

Use of Chironomidae Diptera Surface-Floating Pupal Exuviae as a Rapid Bioassessment Protocol for Water Bodies

استخدام الوامئات (ذوات الجناحين) العذراء سلخ بمثابة بروتوكول Bioassessment السريع لالمسطحات المائية العائمة السطحية

Rapid bioassessment protocols using benthic macroinvertebrate assemblages have been successfully used to assess human impacts on water quality. ...

The Use of an Automated System (GreenFeed) to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

The Use of an Automated System GreenFeed to Monitor Enteric Methane and Carbon Dioxide Emissions from Ruminant Animals

استخدام النظام الآلي (GreenFeed) لرصد المعوية الميثان وثاني أكسيد الكربون الانبعاثات الناتجة عن الحيوانات المجترة

Ruminant animals (domesticated or wild) emit methane (CH4) through enteric fermentation in their digestive tract and from decomposition of manure during ...

A Duplex Digital PCR Assay for Simultaneous Quantification of the Enterococcus spp. and the Human Fecal-associated HF183 Marker in Waters

A Duplex Digital PCR Assay for Simultaneous Quantification of the Enterococcus spp. and the Human Fecal-associated HF183 Marker in Waters

وPCR الفحص دوبلكس الرقمي للوقت واحد الكمي ل<em&gt; المعوية النيابة.</em&gt; وما يرتبط بها من البراز-الإنسان HF183 علامة في المياه

This manuscript describes a duplex digital PCR assay (EntHF183 dPCR) for simultaneous quantification of Enterococcus spp. and the human fecal-associated ...

Use of a Filter Cartridge for Filtration of Water Samples and Extraction of Environmental DNA

استخدام خرطوشة مرشح للترشيح المياه العينات واستخلاص الحمض النووي البيئي

Recent studies demonstrated the use of environmental DNA (eDNA) from fishes to be appropriate as a non-invasive monitoring tool. Most of these studies ...

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

طرق اختزال التربة لرصد التغيرات في تركيزات الكيميائية للتربة الغابات

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Controlled-release of Chlorine Dioxide in a Perforated Packaging System to Extend the Storage Life and Improve the Safety of Grape Tomatoes

تسيطر عليها الافراج عن ثاني أكسيد الكلور في نظام تغليف مثقوبة لتمديد حياة التخزين وتحسين سلامة العنب الطماطم

A controlled-release chlorine dioxide (ClO2) pouch was developed by sealing a slurry form of ClO2 into semipermeable polymer film; the release properties ...

A Simple Planting Technique for Re-establishing Trees Where Frequent Inundation Occurs

بسيطة زراعة تقنية لإعادة إنشاء الأشجار التي يحدث فيها غمر متكررة

Many of the Everglades tree islands have lost elevation over the past century and most of their trees have died such that they are now covered with ...

Construction of a Low-cost Mobile Incubator for Field and Laboratory Use

بناء حاضنة متنقلة منخفضة التكلفة للاستخدامات المختبرية والميدانية

Incubators are essential for a range of culture-based microbial methods, such as membrane filtration followed by cultivation for assessing drinking water ...

BtM, a Low-cost Open-source Datalogger to Estimate the Water Content of Nonvascular Cryptogams

BtM، Datalogger المفتوحة المصدر منخفضة التكلفة لتقدير محتوى الماء من كريبتوجامس نونفاسكولار

Communities of nonvascular cryptogams, such as mosses or lichens, are an important part of the Earth's biodiversity, contributing to the regulation of the ...