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

Финансирование этого исследования оказали Министерство энергетики США по вопросам науки, Отделение биологических на всей территории отеля и в экологических исследований, земных наук экосистем программы награду № ДЕ-SC0007041, программа управления Ameriflux под флюсом основной сайт соглашение № 7096915 через Лоуренса Беркли национальной лаборатории и Национальный фонд науки гидрологической науки Грант 1521238. Любые мнения, выводы и выводы и рекомендации, высказанные в этом материале являются мнениями авторов и не обязательно отражают взгляды финансирующих учреждений.

1. Выберите дерево для инструментирования
<ol>
	<li>Выберите деревья для измерения. В идеале выберите деревья, которые являются здоровыми с сечение обычно раунда стволовых и диаметром 1 - 2 раза длина зуб или заболонь глубина больше, чем длина зубцов датчик (~ 5 см для конкретных емкостных дат...

Сезонные и суточные шаблоны в стволовых содержание воды наблюдается через емкостные датчики выровнять с тенденциями в параллельных sap потока и окружающей среды, заставляя измерений (рис. 3, Рисунок 4, рис. 5). Резервуары ?...

Вода хранится в растительного материала играет важную роль в растений способность справляться с кратко - и долгосрочной перспективе воды стресса1,2. Растения хранить воду в корни, стебли, и листья в внутриклеточного и внеклеточным (например, сосуды ксилемы) запрещено 2,3,4. Было показано, что эта вода способствует между 10 и 50% суточных выяснится воды2,5,6,,78. Таким образом завод гидравлических емкость является ключевым компонентом земной водного баланса, может использоваться в качестве показателя дефицита воды, засуха реагирования и восстановления1и является важнейшим фактором необходимо исправить для наблюдаемых задержек между 9,10,11Поток транспирацию и sap. Режиме реального времени мониторинг растительности содержание воды может также использоваться в сельскохозяйственных видах применения чтобы помочь ограничить Орчард и обрезать орошения с целью повышения полива эффективности12,13. Однако измерения содержания непрерывного, монолитного ствола воды древесных видов7,14,,1516,17,18, 19 редки по сравнению с sap потока измерения20. Здесь мы приводим процедуры для калибровки емкостных датчиков контролировать содержание воды в пределах стволы деревьев5,21.
Гидродинамические поведения и регулирование использования водных ресурсов, растительности являются неотъемлемым компонентом22,почва растение атмосфера континуум23 и поэтому важные элементы для потоков воды и углерода между Биосфера и атмосфера24,25. Динамика содержания стволовых воды находятся под влиянием биотических и абиотических факторов. Истощение и пополнения стволовых хранят воды страдают от кратко - и долгосрочных тенденций в условиях окружающей среды, в частности, дефицит давления паров и почвы воды содержание1,26. Физические свойства древесины27 (например, плотность, структура судна) и возникающим гидравлические стратегия25 (например, iso - или анизогидрические устьиц регулирование) определить растения способность хранить и использовать воду 19 , 26 , 28и может широко варьировать видов29,30. Предыдущие исследования показали различные роли емкости в тропических16,27,,3132,33 и умеренных5,7 ,21 видов и в обоих Покрытосеменные1,2,34 и голосеменных6,11,17,19.
Хорошее знание содержание воды биомассы будет улучшить понимание стратегий растительности для приобретения воды и использовать1,2, а также видов уязвимости для прогнозируемых изменений в режимах осадков35 ,36. Углублению понимания использования водных растений, стратегии поможет предсказать изменения демографических моделей под будущие климатические сценарии37,38. Через слияние данных модели техники39, содержание воды стволовых, данные, полученные с использованием этой методологии может использоваться для информирования и проверить масштабируемые, завод уровня гидродинамики модели40,41, 42,,4344 с целью улучшения расчеты устьичную проводимость и, таким образом, Симуляторы транспирации и поглощение фотосинтеза углерода. Эти передовые гидродинамической модели может обеспечить значительное сокращение неопределенности и ошибка когда включены в большие поверхности земли и земли систем модели25,45,46, 47,48.
Методы, используемые для мониторинга или рассчитать содержание воды стволовых включают дерево керна33,49, электронные dendrometers2,15,50, электрическое сопротивление 51, гамма излучения затухания52, дейтерий Трейсеры19, сетей sap потока датчики32,33,53, остановить Психрометры49, и амплитуда11 и время4,12,13 домена рефлектометрии (ДТР). Недавние усилия протестировали жизнеспособность емкостных датчиков, которые традиционно используются для измерения почвы воды содержание5,18,21,27. Частоты домена рефлектометрии (ФРР)-стиль емкостные датчики являются низкая стоимость и использование относительно небольшое количество энергии для непрерывных измерений, что делает их привлекательным инструментом для высокого временного разрешения измерений в области сценариев. Простота автоматизации ФДР над Датчики TDR-стиль облегчает сбор непрерывной солнце почасовой наборов данных и устраняет многие из проблем, присущих TDR измерений, требующих существенной длины кабеля13. Использование in situ емкостных датчиков устраняет необходимость для повторяющихся керна или филиал сбора урожая и может обеспечить повышение точности для пород.Древесных видов, которые главным образом лишать воды внеклеточного пространства, такие как ксилемы судов, или имеют высокий древесины или коры модули упругости, как правило не являются хорошими кандидатами для популярных dendrometer методы измерения из-за низкого упругой стволовые расширение 2. датчики Емкостные оценить диэлектрической проницаемости, который может быть прямо преобразован в содержание воды. Однако измерения емкости чувствительны к плотности СМИ вокруг датчика. Поэтому мы выступаем за вегетационных калибровок для преобразования выходных данных датчиков в объемной дерева воды содержание5,21.
Мы представляем собой протокол для вегетационных калибровки для преобразования выход датчика емкости для воды содержание древесины. Также приведены инструкции для поля установки емкостных датчиков в зрелые деревья и обсуждение метода сильных и слабых сторон и предположений. Эти методы предназначены для контролировать содержание воды в стволе, крупнейший дерево воды хранения водохранилище8, но может быть легко расширена на весь дерево с установкой дополнительных датчиков вдоль ветвей. Измерения содержания воды растения динамических будет заранее области гидродинамики растительности, биометеорологии и моделирования поверхности земли.

<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

Водный транспорт и хранение через континуум почва растение атмосфера имеет решающее значение для наземного водного цикла и стала направлением основных исследований. Биомассы емкость играет важную роль в целях предотвращения гидравлических ухудшение транспирации. Однако высокое временнóе разрешение измерения динамических изменений в гидравлической емкости больших деревьев являются редкими. Здесь мы представляем процедуры для калибровки и использовании емкостных датчиков, обычно используется для наблюдения за содержание воды в почве, измерять содержание воды в деревья в поле. Частоты домена рефлектометрии стиль замечания чувствительны к плотности в исследуемых СМИ. Таким образом это необходимо для выполнения вегетационных калибровок для преобразования из значения датчика сообщили диэлектрической проницаемости в содержание воды. Калибровка производится по заготавливаемым филиал или стволовых клеток, нарезать сегменты, которые были сушеные или Регидратированные производить полный спектр воды содержимое, используемое для создания наилучшего регрессии с датчика наблюдения. Датчики вставляется в калибровки сегментов или установлен в деревьях после предварительного сверления отверстий с допуском подходят с помощью готовых шаблонов для обеспечения надлежащего дрель выравнивание. Особое внимание уделяется убедитесь, что датчик зубья делают хороший контакт с окружающим СМИ, позволяя им быть вставлен без чрезмерной силы. Воды содержание динамика наблюдается через представлена методология выравнивания с sap расходометрии записаны с помощью методов теплового рассеивания и экологические воздействия данных. Содержание данных могут использоваться для наблюдения за наступлением водный стресс, засухи реагирования и восстановления, и имеет потенциал, чтобы быть применены для калибровки и оценки новых моделей гидродинамики завод уровня, а также разделять удаленно почувствовал биомассы воды Влажность продукции в выше - и Билогические компоненты.

В этом разделе мы представляем данные калибровки для пяти распространенных видов деревьев Восточноевропейский лес, после подробного анализа полевых измерений хранения стволовых воды в трех Acer Красная лиц в вегетационный период 2016. Калибровочные кривые были соз...

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

Калибровка и использование емкостных датчиков для мониторинга стволовых содержание воды в деревьях

Гидравлической емкости биомассы является ключевым компонентом бюджета воды растительности, который служит в качестве буфера против краткосрочные и долгосрочные засуха напряжений. Здесь мы представляем протокол для калибровки и использования влажности почвы емкостных датчиков для мониторинга содержания воды в стебли больших деревьев.

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

Вентури Эффект может помочь вылечить наших деревьев

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

Использование хирономид (Diptera), поверхностно-Плавающие куколки экзувии как Bioassessment протокола Rapid для водоемов

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

Использование автоматизированной системы (GreenFeed) для мониторинга Кишечная метана и диоксида углерода выбросов из жвачных животных

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

Дуплексной связи с цифровой ПЦР-анализ для одновременного Количественное определение<em&gt; Enterococcus SPP.</em&gt; И человеческая Фекальные-ассоциированный HF183 Marker в водах

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

Использование фильтра картриджа для фильтрации проб воды и экстракции ДНК окружающей среды

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

Методы почвенной ресэмпинга для мониторинга изменений в концентрации химического вещества лесных почв

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

Контролируемый-релиз диоксида хлора в перфорированной Упаковочной системе для расширения срок хранения и улучшить безопасность виноград Томатов

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

Простая посадка техника для воссоздания деревьев, где происходит частое затопление

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

Строительство недорогих мобильных инкубатора для поля и лабораторного использования

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, открытым исходным кодом измерители лоу кост оценить содержание воды Nonvascular Cryptogams

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