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

Bu çalışma için finansman ABD Enerji Bakanlığı'nın Office bilim, Office biyolojik ve çevresel araştırma, karasal ekosistem Bilimler programı Ödülü No sağladığı yapıldı. DE-SC0007041, Ameriflux yönetim programı kapsamında akı çekirdek Site anlaşma No. 7096915 aracılığıyla Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve Ulusal Bilim Vakfı hidrolojik bilim 1521238 verin. Herhangi bir görüş, bulgular ve sonuç ya da öneriler bu malzeme ifade yazarlar ve mutlaka finansmanı kuruluşları görüşlerini yansıtmamaktadır.

1. bir ağaç araçları için seçin
<ol>
	<li>Ağaç ölçümü için seçin. İdeal olarak, genellikle yuvarlak kök kesiti ve 1 - 2 kez tine uzunluğu veya sensör çatalın dişlerini (~ 5 cm aşağıda gösterildiği belirli kapasitans sensörler için) uzunluğundan büyük bir sapwood derinlik arasında çapı ile sağlıklı ağaçlar seçin. Ağaç çekirdeği kullanan sapwood derinliğini ölçmek veya sapwood derinlik Allometrik denklemleri standart çapı teypten tarafından ölçülen çap <sup class="xre...

Mevsimsel ve gündüz desenleri kök su içeriği eşzamanlı sap akı eğilimleri ile sensörleri hizalama kapasite ile gözlenen ve Çevre ölçümleri (şekil 3, şekil 4, şekil 5) zorlama. Rezervuarlar kök su depolama diurnally şarj odunsu dokularında aracılığıyla oranının transprasyon hızı aşan ve mevsimsel toprak nemi kök-su durumu5sınırlar zamanı tü...

Bitki materyali içinde depolanan su fabrikaları yetenek kısa ve uzun vadeli su stres1,2ile başa çıkmak için önemli bir rol oynar. Bitki kökleri, sapları, su depolamak ve yaprakları (Örneğin, xylem gemiler) hücre içi ve hücre dışı alanlarda 2,3,4. Bu su 10 ve % 50 diurnally transpired su2,5,6,7,8arasında katkıda bulunmak için gösterilmiştir. Bu nedenle, bitki hidrolik kapasite karasal su dengesinin önemli bir bileşeni, su stresi, kuraklık yanıt ve kurtarma1bir göstergesi olarak kullanılabilir ve arasında gözlenen zaman gecikme için düzeltmek gerekli önemli bir faktördür terleme ve sap9,10,11akışı. Bitki örtüsü su içeriği gerçek zamanlı izleme de tarım uygulamalarında meyve bahçesi sınırlamak ve sulama sulama verimi12,13artırmak için kırpmak yardımcı olmak için kullanılabilir. Ancak, sürekli, in-situ kök-su içeriği odunsu türler7,14,15,16,17,18, ölçümleri göre sap akı ölçümleri20 19 nadirdir. Burada, bir yordam içinde ağaçlar5,21kaynaklanıyor hacimsel su içeriği izlemek için kapasite sensörler kalibrasyonu için anahat.
Hidrodinamik davranışları ve su kullanımı Yönetmeliği bitki örtüsü toprak-bitki-atmosfer süreklilik22,23 ayrılmaz bir bileşeni ve bu nedenle önemli denetimler arasında su ve karbon tozlar için Biyosfer ve atmosfer24,25. Kök su içeriği dinamikleri biyotik ve abiyotik faktörler tarafından etkilenmiştir. Tükenmesi ve şarj kök depolanan su kısa ve uzun vadeli eğilimler çevre koşulları, özellikle, buhar basıncı açığı etkilenen ve su içerik1,26toprak. Bir bitkinin yeteneği depolamak ve su kullanımı ahşap27 (örneğin, yoğunluk, gemi yapı) ve acil hidrolik strateji25 (örneğin, ISO - veya anisohydric stomatal yönetmelik) fiziksel özelliklerini belirlemek 19 , 26 , 28ve türlerin29,30tarafından yaygın olarak değişebilir. Önceki çalışmalarda kapasite tropikal16,27,31,32,33 ve ılıman5,7 farklı rolleri göstermiştir ,21 türler ve her iki kapalı tohumlular1,2,34 ve Gymnosperm'lerden6,11,17,19.
Biyokütle su içeriğinin gelişmiş bilgi su edinimi için bitki örtüsü stratejiler anlayış geliştirmek ve1,2, türün güvenlik açığı yağış rejimleri35 öngörülen değişikliklere birlikte kullanın ,36. Daha fazla bitki su kullanımı stratejileri değişen demografik desenler gelecek iklim senaryoları37,38altında tahmin yardımcı olacak anlamak. Modeli veri tümleştirme teknikleri39,40,41, bu yöntemi kullanarak elde edilen veri bilgilendirmek ve ölçeklenebilir, bitki düzeyinde hidrodinamik sınamak için kullanılan kök su içeriği modelleri 42,43,44 stomatal gürültülerinden hesaplamaları geliştirmek ve böylece, terleme ve fotosentetik karbon alımını imkanı. Bu gelişmiş hidrodinamik modellerin belirgin bir şekilde azaltılmasına belirsizlik ve hata daha büyük arazi-yüzey ve Earth sistemleri modelleri25,45,46dahil sağlayabilir, 47,48.
İzlemek veya kök su içeriği hesaplamak için kullanılan bir yöntem örnekleme33,49, elektronik dendrometers2,15,50, elektrikli rezistans ağaç dahil 51, gama radyasyon zayıflama52, döteryum izleyiciler19, ağlar, sap akı sensörler32,33,53, psychrometers49, kök ve genlik11 ve saat4,12,13 etki alanı reflectometry (TDR). Son çabaları geleneksel olarak toprak hacimsel su içerik5,18,21,27ölçmek için kullanılmış olan kapasite sensörler canlılık test ettik. Frekans etki alanı reflectometry (FRD)-stil kapasitans sensörleri düşük maliyet ve yüksek zamansal çözünürlük ölçümleri için çekici bir araç alan senaryolarda geliştirmelerde sürekli ölçümler için enerji nispeten az miktarda kullanın. TDR tarzı sensörler üzerinde FDR otomasyon kolaylığı sürekli güneş-saat veri kümeleri koleksiyonunu kolaylaştırır ve birçok önemli kablo uzunlukları13gerektiren TDR ölçümlerde içsel sorunları ortadan kaldırır. İn-situ kapasitans sensörler kullanımı tekrarlayan örnekleme veya şube hasat gereksinimini ortadan kaldırır ve Geliştirilmiş doğruluk parke türler için sağlayabilir.Xylem gemiler gibi hücre dışı alanlarda başta olmak üzere su çekmek veya yüksek ahşap veya kabuk dönmeler esneklik, odunsu türler genellikle popüler dendrometer ölçüm teknikleri nedeniyle düşük elastik kök genişleme için iyi bir aday değildir 2. kapasite sensörleri hacimsel su içeriği doğrudan dönüştürülebilir Dielektrik geçirgenlik tahmin ediyoruz. Ancak, kapasitans ölçümleri sensör çevreleyen ortam yoğunluğunu duyarlıdır. Bu nedenle, hacimsel ahşap-su içerik5,21' e sensörler çıkışını dönüştürmek species-specific kalibrasyonlar için savunucusu.
Biz kapasite sensör çıktı için ahşap hacimsel su içeriği dönüştürmek için species-specific bir ayar için bir iletişim kuralı mevcut. Ayrıca sağlanan alan yükleme kapasitans sensörlerin olgun ağaçlarda ve yöntemin güçlü, zayıf ve varsayımlar tartışılması için talimatlar vardır. Bu teknikler gövde, en büyük ağaç su depolama haznesi8, hacimsel su içeriği izlemek için tasarlanmıştır ama bütün ağaç dalları boyunca ek sensörler yüklemesinde için kolayca genişletilebilir. Dinamik bitki su içeriği ölçümleri bitki örtüsü hidrodinamik, biometeorology ve arazi-yüzey modelleme alanlarında ilerlemek olacaktır.

<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

Su taşıma ve Depolama Birimi'ni toprak-bitki-atmosfer süreklilik karasal su döngüsü için önemlidir ve bir büyük araştırma odak alan haline gelmiştir. Biyokütle kapasitans kaçınma terleme için hidrolik bozukluğu önemli bir rol oynar. Ancak, yüksek zamansal çözünürlük ölçümler büyük ağaçlar hidrolik kapasite olarak dinamik değişiklikler nadirdir. Burada, kalibrasyon ve kapasite sensörler, genellikle toprak su içeriği, hacimsel su içeriği alanında ağaçlarda ölçmek için izlemek için kullanılan kullanımı için yordamlar mevcut. Frekans etki alanı reflectometry tarzı gözlemler okudu medya yoğunluğu duyarlıdır. Bu nedenle, Dielektrik geçirgenlik sensör tarafından rapor edilen değerleri hacimsel su içeriği dönüştürmek için species-specific kalibrasyonlar gerçekleştirmek gereklidir. Kalibrasyon bir hasat şube veya kurutulmuş veya sensör gözlemleri ile en uygun regresyon oluşturmak için kullanılan su içeriği tam bir dizi üretmek için yeniden sulu bölümler halinde kesmek kök üzerinde gerçekleştirilir. Sensörler kalibrasyon kesimleri içine eklenen veya uygun matkap uyum sağlamak için fabrikasyon bir şablonu kullanarak uygun bir hoşgörü için ön delik sonra ağaçlarda yüklü. Özen özel sensör çatalın dişlerini çevreleyen ortam ile iyi temas onları aşırı güç eklenecek izin verirken emin olmak için. Hacimsel su içerik dynamics sunulan metodoloji gözlenen ısı dağılımı teknikleri ve çevresel zorlanıyor veri kullanarak kaydedilen su akışı ölçümleri ile hizalayın. Biyokütle su içerik verileri başlangıcı su stresi, kuraklık yanıt ve kurtarma gözlemlemek için kullanılabilir ve kalibrasyon ve değerlendirme yeni bitki düzeyinde hidrodinamik modellerin yanı sıra uzaktan bölümleme uygulanması için potansiyel hissetti Yukarıdaki ve belowground bileşenleri nem ürünlere.

Bu bölümde, biz üç Acer rubrum bireylerde kök-su depolama alanı ölçümleri ayrıntılı bir analizini 2016 büyüyen sezonunda ardından beş yaygın Doğu orman ağaç türü, kalibrasyon verileri mevcut. Kalibrasyon eğrileri Acer rubrum, Betula papyrifera, Pinus strobus, kavak grandidentata ve Quercus rubra (şekil 1) için üretildi. Eğrileri yamaçları kadar % 97,7 P. grandidentata ve species-specific kalibra...

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

Kalibrasyon ve kapasite sensörler kullanımı ağaçlarda kök su içeriği izlemek için

Biyokütle hidrolik kapasite kısa ve uzun süreli kuraklık streslere karşı bir tampon görevi görür bitki örtüsü su bütçesinin önemli bir bileşenidir. Burada, kapasitans sensörler büyük ağaçlar köklerini su içeriği izlemek için bir protokol kalibrasyon ve toprak nemi kullanımı için mevcut.

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

Bir Venturi Etkisi Bizim Ağaçlar Cure Yardımcı Olabilirsiniz

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

Chironomidae (Diptera) kullanılması Yüzey Yüzer Su Organları bir Rapid Bioassessment Protokolü Pupa Exuviae

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

Bir Otomatik Sistem (GreenFeed) Kullanımı Ruminant Animals Enterik Metan ve Karbon Dioksit Emisyonları izlemek için

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

Eşzamanlı Niceleme için Dubleks Dijital PCR Testi<em&gt; Enterococcus spp.</em&gt; Ve Waters İnsan Fekal ilişkili HF183 Marker

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

Filtrasyon Su Örnekleri ve Çevre DNA Ekstraksiyon için bir Filtre Kartuşu Kullanımı

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

Toprak Yeniden örnekleme yöntemleri Orman Topraklarının Kimyasal Konsantrasyonlarına Değişiklik Monitör

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

Bir Delikli Ambalaj Sistemde Klor Dioksit Kontrollü salım Depolama ömrünü uzatmak ve Üzüm Domates Güvenliğini Artırmak İçin

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

Bir basit tekniği sık su baskını/taşkın oluştuğu için yeniden kurulması ağaç dikme

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

Ucuz mobil kuluçka makinesi inşaat alanı ve labaratuar kullanımı için

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, Nonvascular Cryptogams su içeriği tahmin etmek için bir düşük maliyetli açık kaynak Datalogger

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