미국 에너지 부의 과학, 생물학의 사무실 및 환경 연구, 지구 생태계 과학 프로그램 보너스 번호에 의해 제공 된이 연구에 대 한 자금 DE SC0007041, 로렌스 버클리 국립 연구소, 통해 플럭스 코어 사이트 계약 번호 7096915에서 Ameriflux 관리 프로그램 및 국립 과학 재단 Hydrological 과학 1521238를 부여합니다. 모든 의견, 결과, 결론 또는 권고가이 자료에서 표현 그 저자 이며 반드시 자금 지원 기관 의견을 반영 하지 않습니다.

1. 계측을 위한 나무 선택
<ol>
	<li>측정에 대 한 나무를 선택 합니다. 이상적으로, 일반적으로 둥근 줄기 횡단면이와 사이 1-2 회 가지 길이, 또는 변 깊이 센서 tines (여기 설명 하는 특정 커패시턴스 센서 ~ 5 cm)의 길이 보다 큰 직경 건강 한 나무를 선택 합니다. 나무 코어를 사용 하 여 변의 깊이 측정 하거나 많은 종을 위한 표준 직경 테이프에 의해 측정 된 직경 29,54, 줄기 변 재 영역 관련 allometric 방정식을 통해 변 깊이 계산 합니다. 참고: 그러나, 몇 가지 종류의 커패시턴스 센서 수 있습니다 적절 한 길이로 측정 정확도 저하 없이 단계 1.2 다음 트림. 만 커패시턴스 센서 배선 포함 하지 않는 엄격한 측정 tines 손질 하거나 자를 수 있습니다. 별도 보정은 트림된 센서. 따라서, 나무를 선택 하 고 보정 절차 전에 적절 한 가지 길이 결정.</li>
	<li>나무의 직경 및 변 깊이에 따라 센서 tines의 적절 한 길이 결정 합니다. 참고: 커패시턴스 센서 센서 tines, L의 수 분 정보를 통합. 따라서는 그들이 제공 하는 통합된 관측 때 전체 줄기의 대표 직경은 L 과 2 L 사이 가정 . 나무 껍질과 체 관 부 미치지 않습니다 측정으로 그들은 설치 (섹션 4.2 참조) 측정 영역에서 제거 됩니다.<ol>
		<li>L 가 줄기 직경 보다 큰 (1.3 단계 참조) 그런 tines 줄기의 반대 측을 관통 하지 않는 나무에 대 한 센서를 정돈 한다.</li>
		<li>나무 지름 2L, 보다 큰 하 하지만 변 재 깊이 L보다 작은 센서와 변 재와 심 재에서 결합 된 신호를 측정 합니다. 참고:로 물 콘텐츠가 두 조직 유형에 서 다릅니다,이 발생할 수 있습니다는 바이어스 관찰 전체 줄기의 대표 임을 가정 하는 경우. 이러한 경우, 또는 사용자만 변 재 물 변동, 센서 변 깊이 tines을 손질 해야 합니다 같은 관측 변 (활성 xylem)의 물 콘텐츠 변화를 나타내는 것에 관심이 때만. 변 재 깊이 L보다 크면 관측만 변 나타내지만 센서 정돈 될 필요가 없습니다.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>(1.2.1 및 1.2.2 단계에서 결정)으로 필요한 경우 지정된 된 응용 프로그램에 대 한 맞게 센서를 잘라. 센서 tines을 잘라, 클램프 센서는 워크 벤치를 안전 하 게 하 고 적절 한 보호 장비를 착용 하는 동안 정확 하 게 동일한 길이 각 가지를 잘라 철강 절단 디스크를 갖춘 전원 회전 도구 사용 합니다.</li>
</ol>
2. 수확 및 종의 보정을 생성 하는 관심의 모든 종의 나무 샘플 준비
<ol>
	<li>관심의 종에서 트렁크, 청소년 줄기, 또는 큰 지점 적어도 6 cm 직경에서을 수집 합니다. 더 큰 직경 센서 인 나무의 양을 최대화 하기 위해 선호 하 고 가장 밀접 하 게 대략적인 필드 측정을 위한 트렁크 밀도. 연결 된 모든 지점 또는 잎, 그리고 이끼 또는 느슨한 재료를 제거 합니다. 참고: 추가 지점에서의 차이로 인해 불확실성의 논의 대 한 토론 섹션을 참조 하 고 밀도 줄기.</li>
	<li>~ 15 cm 길이 25 또는 더 원통형 부분으로 줄기를 세그먼트.</li>
	<li>각 세그먼트를 분류 하 고 평균 지름과 각각의 길이 기록 합니다. 실린더의 볼륨으로 세그먼트 볼륨 대략적인.</li>
	<li>차동 재 및 건조에 대 한 두 개의 그룹으로 세그먼트를 구분 합니다. 장소 대략 1/3, rehydrate 물 욕조에 세그먼트의 및 다른 2/3의 건조 오븐에서 세그먼트 탈수를 60 ° C에서. 두 개의 세그먼트를 즉시 측정에 대 한 별도 유지: 선호 하나, 줄기의 끝에서 길이에서. 참고: 일반적으로, 60 ° C에서 건조 하는 세그먼트 완전히 ~ 2 주 후, 포장해 고 됩니다 ~ 3 일 후 완전히 rehydrated. 오븐/물 목욕에서 개별 세그먼트를 제거 하 고 매일 또는 두 번 매일 간격으로 (단계 3.7 참조) 측정. 위해 측정 가능한 체적 물 내용의 가장 큰 범위에 걸친의 그라디언트를 생성 합니다.</li>
</ol>
3. 센서 출력 사이의 체적 물 교정 관계 만들기 콘텐츠
<ol>
	<li>실시간 센서 판독 시각화에 대 한 컴퓨터에는 제조업체에서 제공 하는 지침에 따라 데이터 로깅 장치를 정전 용량 센서를 연결 합니다. 30 데이터 수집에 대 한 시간 간격을 설정 s.</li>
	<li>맞춤 및 드릴 비트 커패시턴스 센서 (이 실험에 사용 되는 센서에 대 한 3.57 m m)의 타인의 지름 보다 약간 작은 유지, 3 개의 구멍의 2 개의 수직 세트를 드릴 장소에 안전 하 게 개최 premade 드릴링 템플릿을 사용 하는 두 번째 세트 약 150 ° 구멍 사이 아무 잠재적인 중복이 있는지 확인 하는 몇 센티미터의 수직 분리 나무 세그먼트 주위 거리에 위치 해 있습니다. 측정의 첫 번째 집합에 대 한 단계 2.4에서 정해 나무 세그먼트를 사용 합니다.</li>
	<li>세그먼트 및 레코드를 가장 가까운 0.01 g 무게 측정 시에 무게. 모자 추가 건조를 방지 하기 위해 플라스틱 포장을 가진 세그먼트의 끝.</li>
	<li>무게, 직후 알코올 면봉으로 정전 용량 센서의 tines 청소 하 고 그것에 삽입 줄기 세그먼트 완전히, 강철 타인의 어떠한 부분도 표시 되도록 합니다. 읽을 출력 안정화를 측정에 대 한 대기 (2 또는 3 분, 일반적으로). 기록 센서 출력 온도, 전기 전도도 및 유 전체 유전율 (εb)의 모든 30 5 분 및 계산 10 측정의 평균에 대 한 s.</li>
	<li>부드럽게 세그먼트에서 센서를 제거, 알코올 면봉으로 tines 깨끗 하 고 출력 신호는 0으로 반환을 기다립니다. 3.3 이후 pre-drilled 구멍의 두 번째 집합에 단계에서 측정 절차를 반복 합니다.</li>
	<li>끝에서 플라스틱을 제거 하 고 건조 오븐에서 줄기 세그먼트를 놓습니다. 완전히만 허용 (일반적으로 2 주, 또는 무게는 몇 일 동안 안정 될 때까지).</li>
	<li>모든 세그먼트에 대 한 3.7 통해 3.3 단계를 반복 합니다. 건조 오븐에서 세그먼트를 제거 하 고 더 자주 측정 (매일 두 번) (매일) 지난 몇 일 동안 보다 초기 수 분 손실의 더 높은 속도 때문에 건조의 처음 몇 일 이내. 무게 및 측정 전에 종이 타월을 사용 하 여 물 목욕에서 제거 하는 세그먼트의 표면에서 건조 초과 물.</li></ol>하루, 모든 rehydrated 세그먼트 측정 될 때까지 측정 한 rehydrated 줄기 세그먼트입니다.
	<li>완전 건조 후 모든 줄기 세그먼트의 최종 건조 중량을 기록 합니다.</li>
	<li>다음 수식을 사용 하 여 측정 시 각 줄기 세그먼트의 체적 물 콘텐츠 (VWC, cm3물 /cm3나무)을 계산 합니다. 
	<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq1.jpg">(1) 여기에서 Vw 는 물 (3cm), 및 V줄기 의 볼륨 단계 1.2에서에서 계산 줄기 세그먼트 (cm3) 볼륨입니다.<ol>
		<li>로 측정 시 각 세그먼트에 있는 물의 볼륨을 계산: 
		<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq2.jpg">(2) 물 (1 g cm-3)의 밀도 mw 가 줄기 세그먼트 (g)에서 대량 물 측정 및 ρw 의 시간에</li>
		<li>로 측정 시 각 세그먼트에 있는 물의 질량을 계산: 
		<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq3.jpg">(3) 어디 M젖은 줄기 세그먼트의 질량 측정 (g), 시 이며 M건조 는 세그먼트 (g)의 최종 가중치.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>통계 분석 소프트웨어 패키지를 사용 하 여 만들 센서 관찰 유 전체 유전율 및 VWC (그림 1, 표 1) 사이의 최적된 선형 회귀.</li>

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57062/57062fig1.jpg"> 
그림 1: 예제 보정 곡선. 보정 곡선 Quercus rubra 에 서 rubrum, Betula papyrifera, Populus grandidentata, 및 Pinus strobus 부품 1과 2이이 프로토콜의 생성. 방정식과 결정 계수는 표 1에 각각에 대해 제공 됩니다. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/57062/57062fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td>m</td>
			<td>b</td>
			<td>R2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>B. paprifera</td>
			<td>0.048</td>
			<td>-0.098</td>
			<td>0.967</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>A. rubrum</td>
			<td>0.067</td>
			<td>-0.158</td>
			<td>0.853</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q. rubra (단축)</td>
			<td>0.120</td>
			<td>0.041</td>
			<td>0.636</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Q. rubra</td>
			<td>0.058</td>
			<td>-0.109</td>
			<td>0.718</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P. grandidentata</td>
			<td>0.023</td>
			<td>-0.028</td>
			<td>0.887</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>P. strobus</td>
			<td>0.030</td>
			<td>-0.072</td>
			<td>0.900</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
표 1: 교정 방정식의 변환에 대 한 Ε b 하 VWC 5 온화한 나무 종. 계수 야 '와 'b' 표준 양식에서 선형 방정식에 대 한 제공: VWC = m * εb+ b.
4. 필드 측정을 위한 나무에서 커패시턴스 센서 설치
<ol>
	<li>센서 설치, 줄기 직경 및 각 센서 위치에 대 한 지상 표면 위의 높이 기록 합니다. 일반적으로, 트렁크에 VWC 를 모니터링할 한 센서 ~0.5 m 지상 표면 위에 놓고 바로 아래 첫 번째 주요 분기 분할 (~7.5 m 지상, 그림 2) 두 번째 한 장소.</li>
</ol>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57062/57062fig2.jpg"> 
그림 2: 예제 필드 실험 설정. 센서 위치 및 방향 데이터 로깅 역에 인접 한 성숙한 나무에의 회로도. <a href="//ecsource-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/files/ftp_upload/57062/57062fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<ol start="2">
	<li>레이어의에 껍질을 제거 하 고 평평한 표면 센서 될 것입니다 만들 무승부 블레이드를 사용 하 여 설치. 이 표면 넓고 충분히 평면 센서는 타인의 어떠한 부분도 노출 되도록 설치 되는 나무의 표면에 대 한 플러시를 앉아 있는지 확인 합니다. 레이어의 측정 껍질 또는 체 관 부에 물 콘텐츠를 제외 하는 동안, 물 관 부에 물 콘텐츠만 포함 하 고 껍질을 제거 합니다.</li>
	<li>타인에 대 한 구멍을 드릴 합니다. 사용 하 여 드릴 비트 tines의 지름 보다 약간 작은 부드러운 나무, 더 나무 (3.57 m m이이 프로토콜에 사용 되는)에 대 한 좀 더 가까이 실제 크기의 tines 사용 하는 동안. 높은 품질 측정을 위해 센서 tines 나무와 좋은 접촉을 확인 합니다. 없는 것 이므로 센서를 정기적으로 제거 하는 필요 마찬가지로 교정 절차 동안, 약간 작은 드릴 비트를 사용할 수 있습니다 여기 캘리브레이션에 사용 되는 것 보다.</li>
	<li>어떤 먼지 또는 피부 오일을 제거 하는 알코올 면봉으로 센서 tines을 청소 하 고 pre-drilled 구멍에 센서를 삽입. 센서 삽입 시 너무 많은 저항을 충족 하는 경우 부드럽게 밖으로 그것을 다시 하 고 다시 그들을 약간 넓혀 구멍을 드릴. 모든 세 가지 완전히 삽입 되는 센서의 본문 앉아 나무 줄기에 대 한 플러시 확인 합니다.</li>
	<li>실리콘 실 란 트를 사용 하 여 나무 줄기 줄기 구멍을 입력에서 계속 고 해충 감염을 방지 하기 위해에 대 한 센서를 봉인.</li>
	<li>피하기 위해 외부 열 반사 단열재와 센서 커버.</li>
	<li>제조업체의 사양에 따라 모든 센서 전원 12 V와 호환 되는 데이터로 거를 연결 합니다. 센서에 대 일 분의 사용 데이터 컬렉션 간격 필드에 배치 하지만 전력 제한, 예를 들면, 태양/배터리 사이트에 절전을 사용 더 긴 간격으로 사이트를 운영.</li>
</ol>
5. 줄기 물 저장소 보정 곡선을 사용 하 여 원시 데이터를 처리
<ol>
	<li>2.9 단계에서 생성 된 교정 곡선의 방정식을 사용 하 여 변환 센서 출력 VWC 모든 관측을 위해. VWC 은 일반적으로 cm3 /cm3 또는 %로 표현 된다. %VWC 따라서 0에서 100% 사이의 범위 것입니다.</li>
	<li>두 측정 높이 사이의 관심 (cm3)의 총 볼륨을 통합 (예를 들어, 그림2에서: 0.5 m 및 7.5 m) 높이와 선형 줄기 직경 변화를 가정 하 여.</li></ol>나무 관찰 전체 줄기를 나타냅니다 (즉, L 2L, 수정 되지 않은 센서를 사용 하 여 사이 직경의 나무 또는 얇은 나무 센서 줄기 직경에 손질 된 참조 2.2), 방정식 4를 사용 하 여: 
	<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq4.jpg">(4) H 가 높이 차이 (수직 거리)는 센서 (예를 들어, 그림2에서: 700 cm) r1 과 r2 는 줄기 (cm)의 반지름 하단과 상단 센서 위치, 및 각각. 센서 변 재 물의 견적을 제공 하는 나무에 대 한 콘텐츠 식 5 사용 하 여 (센서 길이 결정, 섹션 1.2 참조). 
	<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/57062/57062eq5.jpg">(5) 어디 s1 와 s2 은 변 깊이 (cm) 하단 및 상단 센서의 위치에 각각.
	<li>줄기-또는 변-볼륨 계산 관심의 전체 볼륨에 나무의 평균 VWC 를 곱하여 물 저장.</li>

스티븐 R. 개리 티 GS3 강화 토양 수 분 센서를 생산 하는 미터 그룹 주식 회사의 직원은이 문서에서 사용 되는.

계절과 일주 패턴 줄기 물 콘텐츠 커패시턴스 센서 동시 sap 유동적에서 동향와 일치를 통해 관찰 및 측정 (그림 3, , 그림 4 그림 5)을 강요 하는 환경에서. Diurnally 우 디 조직을 통해 충전의 속도 능가 하는 증발의 속도 그리고 계절 토양 수 분 제한 루트-물 가용성5줄기 물 저장의 저수지 ...

물 식물에 저장 된 단기 및 장기 물 스트레스1,2에 대처 하기 위해 식물의 기능에 필수적인 역할을 한다. 식물 뿌리, 줄기에에서 물을 저장 하 고 (예를 들어, xylem 배) 세포내와 세포 외에 잎 공백 2,,34. 이 물 사이 10 그리고 diurnally 된 물2,5,6,,78의 50% 기여 하 보였다. 따라서, 공장 유압 커패시턴스 지상파 물 균형의 핵심 구성 요소, 물 스트레스, 가뭄 응답, 및 복구1의 지시자로 사용 될 수 및 사이 관찰된 시간 저하에 대 한 수정 하는 데 필요한 중요 한 요소 이다 증발 및 sap 흐름9,,1011. 식물 물 콘텐츠의 실시간 모니터링 사용할 수 있습니다 또한 농업 응용 프로그램에서 과수원을 제한 하 고 급수 효율12,13증가 하기 위하여 관개를 자르기. 그러나, 우 디 종7,14,15,,1617,18, 연속, 제자리에서 줄기 물 콘텐츠 측정 19 sap 플럭스 측정20상대적으로 드물다. 여기, 우리 나무5,21의 줄기 내 체적 물 콘텐츠 모니터링을 정전 용량 센서의 보정을 위한 절차를 설명 합니다.
유체역학 동작 및 식물에 의해 물 사용 규정은 토양 식물 대기권 연속체22,23 의 필수 구성 되며 따라서 사이 물과 탄소 용에 대 한 중요 한 컨트롤은 생물권과 대기24,25. 줄기 함량의 역학은 생물과 비 생물 적인 요인에 의해 영향을 받습니다. 고갈 및 충전 물 줄기 저장 환경 조건, 특히, 증기압 적자에서에서 단기 및 장기 동향에 의해 영향을 받는 물 콘텐츠1,26토양. 나무27 (예를 들어, 밀도, 선박 구조) 및 긴급 유압 전략25 (예, iso-또는 anisohydric stomatal 규정)의 물리적 속성 저장 물을 사용 하는 식물의 능력을 결정 19 , 26 , 28종29,30에 의해 널리 다를 수 있습니다. 이전 학문은 열 대16,,2731,32,33 에 온화한5,7 커패시턴스의 다른 역할을 설명 했다 ,21 종, 그리고 두 적1,2,34 와 gymnosperms6,11,,1719.
바이오 매스 함량의 향상 된 지식을 물 수집을 위한 식물 전략의 이해를 개선 하 고1,2, 종 취약점 예측 변화 강 수 정권35에에서 함께 사용 ,36. 추가 전략 미래 기후 시나리오37,38아래 인구 패턴 변화를 예측 하는 데 도움이 됩니다 공장 물 사용의 이해. 모델 데이터 융합 기법39, 통해 줄기 물 콘텐츠를 통보 하 고 테스트 하는 확장 가능한, 공장 수준 유체역학이이 방법론을 사용 하 여 가져온 데이터를 사용할 수 있습니다 모델40,41, 42,,4344 stomatal 전도도의 계산을 향상 시키기 위해 및, 따라서, 시뮬레이션의 증산 및 광합성 탄소 통풍 관. 이러한 고급 유체역학 모델 불확실성에 더 큰 땅 표면 및 지구 시스템 모델25,,4546, 통합 하는 경우 오류가 상당한 감소를 제공할 수 있습니다. 47,48.
모니터링 하거나 줄기 함량을 계산 하는 데 사용 하는 방법 나무33,49, 전자 dendrometers2,,1550, 전기 저항을 응어리를 포함 51, 감마 방사선 감쇠52, 중수소 추적기19, sap 플럭스 센서32,33,53네트워크 psychrometers49, 줄기와 진폭11 및 시간4,,1213 도메인 셋 (TDR). 최근 노력 토양 체적 물 콘텐츠5,18,,2127측정 하는 데 사용 되었습니다 전통적으로 정전 용량 센서의 생존 능력을 테스트 했습니다. 주파수 도메인 셋 (FRD)-스타일 커패시턴스 센서 저가 이며 상대적으로 적은 양의 에너지를 사용 하 여 연속 측정, 그들에 게 필드 시나리오에서 높은 시간 해상도 측정을 위한 매력적인 도구를 만드는 대 한. TDR 스타일 센서 이상 루즈벨트의 자동화의 용이성 연속 일 시간별 데이터 집합의 컬렉션을 용이 하 게 하 고 실질적인 케이블 길이13을 요구 하는 TDR 측정에 내재 된 도전의 많은 제거 합니다. 제자리에서 커패시턴스 센서를 사용 하 여 반복적인 유선 또는 지점 수확에 대 한 필요성을 제거 하 고 나무 종에 대 한 향상 된 정확도 제공할 수 있습니다.Xylem 배, 같은 세포 외 공간에서 주로 물을 철회 또는 신축성의 높은 나무 또는 나무 껍질 계수 종 우디가 일반적으로 때문에 낮은 탄성 줄기 확장 인기 있는 dendrometer 측정 기법에 대 한 좋은 후보 2. 정전 용량 센서 체적 물 콘텐츠를 직접 변환 될 수 있는 유 전체 유전율 예측. 그러나, 커패시턴스 측정 센서를 둘러싼 미디어의 밀도에 민감합니다. 따라서, 우리는 체적 나무 물 콘텐츠5,21센서의 출력을 변환 하는 종의 교정에 대 한 옹호.
우리는 나무의 체적 물 콘텐츠를 커패시턴스 센서 출력을 변환 하는 종의 교정에 대 한 프로토콜을 제시. 또한 제공 하는 것은 성숙한 나무에서 커패시턴스 센서 현장 설치 및 방법의 강점, 약점, 및 가정에 대 한 논의 대 한 지침입니다. 이러한 기술은 트렁크, 큰 나무 물 스토리지 저수지8, 체적 물 콘텐츠를 모니터링 하도록 설계 되었습니다 하지만 분기에 따라 추가 센서의 설치 전체 트리를 쉽게 확장 될 수 있다. 동적 공장 함량의 측정 식물 유체역학, biometeorology, 및 땅 표면 모델링 분야를 미리 것입니다.

<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&quot; drill bit</td><td>Any</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>9/64&quot; 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

물 수송 및 저장 토양 식물 대기권 연속체를 통해 지상파 물 순환에 중요 한 그리고 주요 연구 초점 지역 되고있다. 바이오 매스 커패시턴스 증발을 유압 장애의 제거에 중요 한 역할을 한다. 그러나, 큰 나무의 유압 커패시턴스에 동적 변화의 높은 시간 해상도 측정 드물다. 여기, 우리 교정 및 일반적으로 측정 분야에서 나무의 체적 함량을 토양 물 콘텐츠를 모니터링 하는 데 사용 하는 정전 용량 센서의 사용에 대 한 절차를 제시. 주파수 도메인 셋 스타일 관찰 되 고 공부 하는 미디어의 밀도에 민감합니다. 따라서, 그것은 부피 측정 수 분 함량 센서 보고 유 전체 유전율 값에서 변환할 종의 교정 수행 하는 데 필요한. 교정은 수확된 지점 또는 건조 되거나 다시 수 화 된 물 내용 센서 관측 최적된 회귀를 생성 하는 데 사용의 전체 범위를 생산 하는 세그먼트로 잘라 줄기에 수행 됩니다. 센서 교정 세그먼트에 삽입 또는 미리 맞는 적절 한 드릴 정렬 되도록 조작된 서식 파일을 사용 하 여 공차에 구멍을 시추 후 나무에 설치 된. 특별 한 주의 센서 tines 과도 한 힘 없이 삽입할 수 있도록 하는 동안 주변의 미디어와 좋은 접촉을 만들 수 있도록 합니다. 수액 흐름 측정 열 분산 기술 및 환경 강제 데이터를 사용 하 여 기록 제시 하는 방법론을 통해 관찰 하는 체적 물 콘텐츠 역학 맞춥니다. 물 스트레스, 가뭄 응답 및 복구의 발병을 관찰 하 바이오 매스 물 콘텐츠 데이터를 사용할 수 있으며 감지 교정 및 원격 분할 뿐만 아니라 새로운 공장 수준 유체역학 모델의 평가에 적용 될 가능성이 있다 위의-및 belowground 구성 수 분 제품입니다.

이 섹션에서는 선물이 5 일반적인 동부 쪽 숲 나무 종, 2016 성장 시기 도중 3 에 서 rubrum 개인에서 줄기 물 저장의 필드 측정의 상세한 분석에 의해 다음에 대 한 캘리브레이션 데이터. 에 서 rubrum, Betula papyrifera, Pinus strobus, Populus grandidentata, 및 Quercus rubra (그림 1)에 대 한 교정 곡선 생성 되었다. 곡선의 97.7% P. grandidentata 고 ...

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

나무에서 줄기 물 콘텐츠를 모니터링 하는 교정 및 정전 용량 센서의 사용

바이오 매스의 유압 커패시턴스는 식물 물 예산, 단기 및 장기 가뭄 스트레스에 대 한 버퍼 역할의 핵심 구성 요소 이다. 여기, 우리 교정 및 토양 수 분의 사용에 대 한 프로토콜 커패시턴스 센서 큰 나무의 줄기에 물 콘텐츠 모니터링을 제시.

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

the-calibration-use-capacitance-sensors-to-monitor-stem-water-content

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Environment

12.4K 조회수.  University of Texas at Austin. 바이오 매스의 유압 커패시턴스는 식물 물 예산, 단기 및 장기 가뭄 스트레스에 대 한 버퍼 역할의 핵심 구성 요소 이다. 여기, 우리 교정 및 토양 수 분의 사용에 대 한 프로토콜 커패시턴스 센서 큰 나무의 줄기에 물 콘텐츠 모니터링을 제시.

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

Continuous Instream Monitoring of Nutrients and Sediment in Agricultural Watersheds

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in water resources is a prerequisite for understanding the drivers of the pollutant loads and for making informed water resource management decisions. The commonly used &#34;grab sampling&#34; method provides the concentrations of pollutants at the time of sampling (i.e., a snapshot concentration) and may under- or overpredict the pollutant concentrations and loads. Continuous monitoring of nutrients and sediment has recently received more attention due to advances in computing, sensing technology, and storage devices. This protocol demonstrates the use of sensors, sondes, and instrumentation to continuously monitor in situ nitrate, ammonium, turbidity, pH, conductivity, temperature, and dissolved oxygen (DO) and to calculate the loads from two streams (ditches) in two agricultural watersheds. With the proper calibration, maintenance, and operation of sensors and sondes, good water quality data can be obtained by overcoming challenging conditions such as fouling and debris buildup. The method can also be used in watersheds of various sizes and characterized by agricultural, forested, and/or urban land.

With the advancement of technology and the rise in end-user expectations, the need and use of higher temporal resolution data for pollutant load estimation has increased. This protocol describes a method for continuous in situ water quality monitoring to obtain higher temporal resolution data for informed water resource management decisions.

연속 Instream 영양분과 농업 Watersheds에 앙금의 모니터링

Pollutant concentrations and loads in watersheds vary considerably with time and space. Accurate and timely information on the magnitude of pollutants in ...

연구

환경과학

RGB and Spectral Root Imaging for Plant Phenotyping and Physiological Research: Experimental Setup and Imaging Protocols

Better understanding of plant root dynamics is essential to improve resource use efficiency of agricultural systems and increase the resistance of crop cultivars against environmental stresses. An experimental protocol is presented for RGB and hyperspectral imaging of root systems. The approach uses rhizoboxes where plants grow in natural soil over a longer time to observe fully developed root systems. Experimental settings are exemplified for assessing rhizobox plants under water stress and studying the role of roots. An RGB imaging setup is described for cheap and quick quantification of root development over time. Hyperspectral imaging improves root segmentation from the soil background compared to RGB color based thresholding. The particular strength of hyperspectral imaging is the acquisition of chemometric information on the root-soil system for functional understanding. This is demonstrated with high resolution water content mapping. Spectral imaging however is more complex in image acquisition, processing and analysis compared to the RGB approach. A combination of both methods can optimize a comprehensive assessment of the root system. Application examples integrating root and aboveground traits are given for the context of plant phenotyping and plant physiological research. Further improvement of root imaging can be obtained by optimizing RGB image quality with better illumination using different light sources and by extension of image analysis methods to infer on root zone properties from spectral data.

An experimental protocol is presented for assessment of soil grown plant root systems with RGB and hyperspectral imaging. Combination of RGB image time series with chemometric information from hyperspectral scans optimizes insights into plant root dynamics.

RGB 및 식물 형질 및 생리 적 연구에 대 한 스펙트럼 루트 이미징: 실험적인 체제 및 프로토콜을 이미징

Better understanding of plant root dynamics is essential to improve resource use efficiency of agricultural systems and increase the resistance of crop ...

BtM, a Low-cost Open-source Datalogger to Estimate the Water Content of 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 carbon and nitrogen cycles in many ecosystems. Being poikilohydric organisms, they do not actively control their internal water content and need a humid environment to activate their metabolism. Therefore, studying water relationships of nonvascular cryptogams is crucial to understand both their diversity patterns and their functions in the ecosystems. We present the BtM datalogger, a low-cost open-source platform for the study of the water content of nonvascular cryptogams. The datalogger is designed to measure ambient temperature, humidity, and conductance from up to eight samples simultaneously. We provide a design for a printed circuit board (PCB), a detailed protocol to assemble the components, and the required source code. All this makes the assembly of the BtM datalogger accessible to any research group, even to those without previous specialized knowledge. Therefore, the design presented here has the potential to help popularize the use of this type of device among ecologists and field biologists.

We present a simple and cost-effective method to build an open-source datalogger that measures the conductance of nonvascular cryptogams together with the environmental temperature and humidity. We describe the hardware design of the datalogger and provide step-by-step assembly instructions, the list of required open-source logging software, the code to run the datalogger, and a calibration protocol.

BtM, 저가 오픈 소스 Datalogger Nonvascular 남겨둔의 함량을 추정 하

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

Xylem Water Distribution in Woody Plants Visualized with a Cryo-scanning Electron Microscope

A scanning electron microscope installed cryo-unit (cryo-SEM) allows specimen observation at subzero temperatures and has been used for exploring water distribution in plant tissues in combination with freeze fixation techniques using liquid nitrogen (LN2). For woody species, however, preparations for observing the xylem transverse-cut surface involve some difficulties due to the orientation of wood fibers. Additionally, higher tension in the water column in xylem conduits can occasionally cause artifactual changes in water distribution, especially during sample fixation and collection. In this study, we demonstrate an efficient procedure to observe the water distribution within the xylem of woody plants in situ&#160;by using a cryostat and cryo-SEM. At first, during sample collection, measuring the xylem water potential should determine whether high tension is present in the xylem conduits. When the xylem water potential is low (&#60; ca. &#8722;0.5 MPa), a tension relaxation procedure is needed to facilitate better preservation of the water status in xylem conduits during sample freeze fixation. Next, a watertight collar is attached around the tree stem and filled with LN2&#160;for freeze fixation of the water status of xylem. After harvesting, care should be taken to ensure that the sample is preserved frozen while completing the procedures of sample preparation for observation. A cryostat is employed to clearly expose the xylem transverse-cut surface. In cryo-SEM observations, time adjustment for freeze-etching is required to remove frost dust and accentuate the edge of the cell walls on the viewing surface. Our results demonstrate the applicability of cryo-SEM techniques for the observation of water distribution within xylem at cellular and subcellular levels. The combination of cryo-SEM with non-destructive in situ observation techniques will profoundly improve the exploration of woody plant water flow dynamics.

Observing the water distribution within the xylem provides significant information regarding water flow dynamics in woody plants. In this study, we demonstrate the practical approach to observe xylem water distribution in situ&#160;by using a cryostat and cryo-SEM, which eliminates artifactual changes in the water status during sample preparation.

극저온 스캐닝 전자 현미경으로 시각화된 우디 식물의 자일렘 물 분포

A scanning electron microscope installed cryo-unit (cryo-SEM) allows specimen observation at subzero temperatures and has been used for exploring water ...

Manufacturing Simple and Inexpensive Soil Surface Temperature and Gravimetric Water Content Sensors

Quantifying temperature and moisture at the soil surface is essential for understanding how soil surface biota respond to changes in the environment. However, at the soil surface these variables are highly dynamic and standard sensors do not explicitly measure temperature or moisture in the upper few millimeters of the soil profile. This paper describes methods for manufacturing simple, inexpensive sensors that simultaneously measure the temperature and moisture of the upper 5 mm of the soil surface. In addition to sensor construction, steps for quality control, as well as for calibration for various substrates, are explained. The sensors incorporate a Type E thermocouple to measure temperature and assess soil moisture by measuring the resistance between two gold-plated metal probes at the end of the sensor at a depth of 5 mm. The methods presented here can be altered to customize probes for different depths or substrates. These sensors have been effective in a variety of environments and have endured months of heavy rains in tropical forests as well as intense solar radiation in deserts of the southwestern U.S. Results demonstrate the effectiveness of these sensors for evaluating warming, drying, and freezing of the soil surface in a global change experiment.

Accurately measuring temperature and water content of the upper 5 mm of the soil surface can improve our understanding of environmental controls on biological, chemical, and physical processes. Here we describe a protocol for manufacturing, calibrating, and conducting measurements with soil surface temperature and moisture sensors.

간단하고 저렴한 토양 표면 온도 및 중량 측정 수분 함량 센서 제조

Quantifying temperature and moisture at the soil surface is essential for understanding how soil surface biota respond to changes in the environment. ...

A Telemetric, Gravimetric Platform for Real-Time Physiological Phenotyping of Plant&ndash;Environment Interactions

Food security for the growing global population is a major concern. The data provided by genomic tools far exceeds the supply of phenotypic data, creating a knowledge gap. To meet the challenge of improving crops to feed the growing global population, this gap must be bridged.
Physiological traits are considered key functional traits in the context of responsiveness or sensitivity to environmental conditions. Many recently introduced high-throughput (HTP) phenotyping techniques are based on remote sensing or imaging and are capable of directly measuring morphological traits, but measure physiological parameters mainly indirectly.
This paper describes a method for direct physiological phenotyping that has several advantages for the functional phenotyping of plant&#8211;environment interactions. It helps users overcome the many challenges encountered in the use of load-cell gravimetric systems and pot experiments. The suggested techniques will enable users to distinguish between soil weight, plant weight and soil water content, providing a method for the continuous and simultaneous measurement of dynamic soil, plant and atmosphere conditions, alongside the measurement of key physiological traits. This method allows researchers to closely mimic field stress scenarios while taking into consideration the environment&#8217;s effects on the plants&#8217; physiology. This method also minimizes pot effects, which are one of the major problems in pre-field phenotyping. It includes a feed-back fertigation system that enables a truly randomized experimental design at a field-like plant density. This system detects the soil-water-content limiting threshold (&#952;) and allows for the translation of data into knowledge through the use of a real-time analytic tool and an online statistical resource. This method for the rapid and direct measurement of the physiological responses of multiple plants to a dynamic environment has great potential for use in screening for beneficial traits associated with responses to abiotic stress, in the context of pre-field breeding and crop improvement.

A Telemetric, Gravimetric Platform for Real-Time Physiological Phenotyping of Plant&#8211;Environment Interactions

This high-throughput, telemetric, whole-plant water relations gravimetric phenotyping method enables direct and simultaneous real-time measurements, as well as the analysis of multiple yield-related physiological traits involved in dynamic plant&#8211;environment interactions.

식물-환경 상호 작용의 실시간 생리적 페노티핑을 위한 텔레메트릭, 중력 플랫폼

Food security for the growing global population is a major concern. The data provided by genomic tools far exceeds the supply of phenotypic data, creating ...

In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils

Soil moisture directly affects operational hydrology, food security, ecosystem services, and the climate system. However, the adoption of soil moisture data has been slow due to inconsistent data collection, poor standardization, and typically short record duration. Soil moisture, or quantitatively volumetric soil water content (SWC), is measured using buried, in situ sensors that infer SWC from an electromagnetic response. This signal can vary considerably with local site conditions such as clay content and mineralogy, soil salinity or bulk electrical conductivity, and soil temperature; each of these can have varying impacts depending on the sensor technology.
Furthermore, poor soil contact and sensor degradation can affect the quality of these readings over time. Unlike more traditional environmental sensors, there are no accepted standards, maintenance practices, or quality controls for SWC data. As such, SWC is a challenging measurement for many environmental monitoring networks to implement. Here, we attempt to establish a community-based standard of practice for in situ SWC sensors so that future research and applications have consistent guidance on site selection, sensor installation, data interpretation, and long-term maintenance of monitoring stations.
The videography focuses on a multi-agency consensus of best-practices and recommendations for the installation of in situ SWC sensors. This paper presents an overview of this protocol along with the various steps essential for high-quality and long-term SWC data collection. This protocol will be of use to scientists and engineers hoping to deploy a single station or an entire network.

In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils

The determination of soil water content is a critical mission requirement for many state and federal agencies. This protocol synthesizes multi-agency efforts to measure soil water content using buried in situ sensors.

현장 방해받지 않는 토양의 토양 수분 센서

Soil moisture directly affects operational hydrology, food security, ecosystem services, and the climate system. However, the adoption of soil moisture ...

<meta charset="utf8"></head><body>증발을 통한 토양 수리적 특성 측정을 위한 프로토콜

Measurements of Soil Water Potential and Conductivity based on a Simple Evaporation Experiment using a Hydraulic Property Analyzer

The measurement of soil hydraulic properties is critical in understanding the physical components of soil health as well as integrated knowledge of soil systems under various management practices. Collecting reliable data is imperative for informing decisions that affect agriculture and the environment. The simple evaporation experiment described here uses instrumentation in a laboratory setting to analyze soil samples collected in the field. The soil water tension of the sample is measured by the instrument, and tension data is modeled by software to return soil hydraulic properties. This method can be utilized to measure soil water retention and hydraulic conductivity and give insight into differences in treatments or environmental dynamics over time. Initial establishment requires a user, but data acquisition is automated with the instrument. Soil hydraulic properties are not easily measured with traditional experiments, and this protocol offers a simple and optimal alternative. Interpretation of results and options for extending the data range are discussed.

<meta charset="utf8"></head><body>저자 스포트라이트: 토양 건강을 평가하기 위한 수리력 특성 분석기를 사용한 농지 생태계 연구 발전

This article features a simple evaporation experiment using a hydraulic property instrument for a soil sample. Through efficient means, measurements can be taken over a series of days to generate high-quality data.

수력학적 특성 분석기를 사용한 간단한 증발 실험을 기반으로 한 토양 수분 잠재력 및 전도도 측정

The measurement of soil hydraulic properties is critical in understanding the physical components of soil health as well as integrated knowledge of soil ...

나무에서 줄기 물 콘텐츠를 모니터링 하는 교정 및 정전 용량 센서의 사용

요약

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연속 Instream 영양분과 농업 Watersheds에 앙금의 모니터링

RGB 및 식물 형질 및 생리 적 연구에 대 한 스펙트럼 루트 이미징: 실험적인 체제 및 프로토콜을 이미징

BtM, 저가 오픈 소스 Datalogger Nonvascular 남겨둔의 함량을 추정 하

극저온 스캐닝 전자 현미경으로 시각화된 우디 식물의 자일렘 물 분포

간단하고 저렴한 토양 표면 온도 및 중량 측정 수분 함량 센서 제조

식물-환경 상호 작용의 실시간 생리적 페노티핑을 위한 텔레메트릭, 중력 플랫폼

현장 방해받지 않는 토양의 토양 수분 센서

수력학적 특성 분석기를 사용한 간단한 증발 실험을 기반으로 한 토양 수분 잠재력 및 전도도 측정

수력학적 특성 분석기를 사용한 간단한 증발 실험을 기반으로 한 토양 수분 잠재력 및 전도도 측정

수력학적 특성 분석기를 사용한 간단한 증발 실험을 기반으로 한 토양 수분 잠재력 및 전도도 측정