PARbars: pas cher, facile à construire des Ceptomètres pour la mesure continue de l’interception de la lumière dans les auvents de plantes

Nos ceptomètres faits à la main nous permettent de mesurer en permanence la transmission de la lumière à travers les auvents végétaux. Nous pouvons ensuite utiliser ces mesures pour estimer les propriétés de la canopée telles que l’indice de la superficie des feuilles et l’indice de la superficie végétale. Parbars sont beaucoup moins coûteux que les ceptomètres disponibles dans le commerce.

Cela nous permet de les acheter en grand nombre, et de les déployer sur le terrain pendant de longues périodes de temps. Pour construire un ceptomètre en exploitation forestière continue, commencez par percer un trou de quatre millimètres de diamètre, 20 millimètres de chaque extrémité d’un 1200 blanc par 30 par 4,5 millimètres de barre de diffuseur acrylique, puis perçant et tapant des trous filetés de 20 millimètres de chaque extrémité d’une section de u-bar en aluminium. Puis percer et appuyez sur des trous filetés dans la base de la barre u en aluminium, pour convenir au matériel de montage.

Ensuite, redressez deux longueurs de 1,25 mètre de fils de cuivre nus de 1,25 millimètre de diamètre, un à la fois, en sécurisant une extrémité à un étau, et l’autre extrémité dans les poignées d’une perceuse à main, puis en tournant sur la perceuse à basse vitesse. Utilisez un marqueur permanent à pointe fine pour marquer les emplacements prévus des photodiodes le long du bord du diffuseur, en commençant par la première position de photodiode à 13,5 centimètres d’une extrémité du diffuseur, et les autres positions situées tous les deux centimètres entre la première diode et l’extrémité du diffuseur. Centrez une photodiode sur la barre de diffuseur avec ses onglets de connexion électrique pointant vers les côtés de la barre, et placez le fil sous l’un des onglets pour marquer la position du premier fil de cuivre sur le diffuseur.

Marquer la position du fil au centre et à l’extrémité opposée de la barre de la même manière, avant d’utiliser de la colle cyanoacrylate pour fixer le premier fil de cuivre redressé au diffuseur le long des marques. Utilisez la colle pour fixer 50 photodiodes face cachée le long du diffuseur aux intervalles marqués de 20 millimètres, en prenant soin que les diodes sont au centre du diffuseur et disposées toutes dans la même orientation, de sorte que le grand onglet se trouve sur le fil de cuivre, et le petit onglet se trouve en face du fil. Tous nos photodiodes doivent être disposés dans la même orientation en raison de leur polarité.

Nous vous conseillons fortement de vérifier l’orientation de tous les photodiodes avant le collage et la soudure. Placez le deuxième fil de cuivre de telle sorte qu’il se trouve sous chacun des petits onglets des photodiodes, et fixez le fil au diffuseur avec plus de colle cyanoacrylate. À l’aide d’un stylo à flux de soudeur, mouiller les deux onglets d’une photodiode, et les fils adjacents et sous-jacents avec le flux.

Utilisez un fer à souder à pointe fine réglé à une température de 350 à 400 degrés Celsius pour souder chaque onglet de la diode aux fils de cuivre sous-jacents. Faites briller une lumière sur chaque photodiode pour tester les connexions de soudeur, et utilisez un multimètre pour vérifier un signal de tension pour chaque diode à travers les fils. En option, soudeur une résistance de précision de coefficient de basse température de 1,5 ohm en parallèle à travers les fils de cuivre, et soudeur de l’extrémité masculine d’un connecteur à courant direct étanche aux extrémités des fils de cuivre.

Utilisez des tubes anti-chaleur doublés de colle pour sceller les connexions et appliquez une perle de scellant en silicone à la surface du diffuseur près du bord pour créer une barrière de silicone continue autour des circuits du diffuseur. Inspecter la perle de près pour s’assurer qu’il n’y a pas de trous d’air entre le silicone et la barre de diffuseur. Une fois le scellant durci, remplir le puits de résine époxy.

Laisser durcir la résine toute la nuit, avant d’utiliser une lame de rasoir pour enlever le scellant en silicone. Utilisez des boulons M4 pour boulonner le diffuseur à la barre en aluminium pré-fileté, et utilisez du ruban masquant pour fixer le diffuseur à l’aluminium sur toute sa longueur. Remplissez le vide à l’intérieur du ceptomètre avec un remplisseur de mousse de polyuréthane.

Laissez le remplisseur ensemble pendant la nuit, et retirez le ruban masquant, puis soudez l’extrémité femelle du connecteur à courant direct à une longueur de deux câbles de conducteur, et scellez les connexions avec le rétrécissement de chaleur doublé de colle. Pour calibrer le ceptomètre de rayonnement photosynthetically actif, ou PARbar, contre un capteur quantique, connectez les deux capteurs à un enregistreur de données, et réglez les capteurs à l’extérieur en plein soleil sur un plan de niveau. Enregistrez les sorties des deux capteurs sur une période au cours de laquelle le rayonnement solaire varie considérablement.

Déterminer le facteur d’étalonnage de la barre PAR comme la pente d’une régression linéaire du PAR, signalée à partir du capteur quantique par rapport à la sortie de tension brute. Pour déduire l’indice effectif de la zone végétale, installez un PARbar au-dessus de la canopée, en prenant soin qu’il ne soit pas ombragé par des éléments absorbant la lumière à l’intérieur de la canopée. Installez-en un autre sous tous les éléments absorbant la lumière, pour lesquels l’absorption sera mesurée.

Sur le terrain, les deux barres PAR doivent être alignées à un angle de 45 degrés par rapport aux rangées de plantation. Confirmez que la barre PAR supérieure n’ombragét pas la barre PAR inférieure et niveler les deux barres PAR avec un niveau d’esprit. Connectez ensuite les barres PAR à l’enregistreur de données et convertissez la sortie de tension différentielle en PAR, en utilisant le facteur d’étalonnage précédemment déterminé pour chaque barre PAR.

La sortie de tension différentielle d’une barre PAR est linéairement proportionnelle à la sortie PAR d’un capteur quantique. Dans le cadre de cette expérience représentative, les PARbars ont été déployés dans des auvents de blé et enregistrés toutes les 20 secondes dans le développement des plantes. Ces données illustrent un cours du temps diurne typique de l’environnement lumineux de la canopée, recueilli à l’aide d’un PARbar par une journée claire et ensoleillée.

Notez que le biais peut être introduit en prenant des mesures instantanées de ceptométrie à différents moments de la journée. Par exemple, les parcelles de blé utilisées pour la collecte de ces données avaient une réelle orientation de plantation en raison du nord/sud, la transmission de la lumière à la canopée inférieure ayant atteint un sommet à 12 h 30. Si une mesure instantanée devait être prise à ce stade, l’indice effectif de la superficie végétale serait sous-estimé.

Alors que si une mesure a été prise le matin ou l’après-midi, elle peut être surestimée. Les barres PAR étanches peuvent également être déployées sur le terrain pendant de longues périodes. Par exemple, pour surveiller comment l’environnement lumineux de la canopée change au fur et à mesure que les plantes se développent.

Parbars peut être installé sur le terrain pendant de longues périodes de temps. Cela permet aux chercheurs de surveiller le développement de la canopée d’une manière qui n’était pas possible auparavant en utilisant de l’équipement commercial coûteux.