Bourse G.A. Harris

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Bourse Grant A. Harris
Anciens lauréats

2024 BÉNÉFICIAIRES

DANIEL TUCKER: UNIVERSITÉ DE VICTORIA

Prix : Plusieurs types de stations météorologiques ATMOS , PHYTOS 31 capteurs d'humidité des feuilles, pyranomètre, TEROS 54 sonde de profil d'humidité du sol, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Forêts tropicales et stress dû à la sécheresse : effets sur les vieux arbres et les arbres à canopée secondaire de la côte de la Colombie-Britannique

OLANIYI AFOLAYAN: UNIVERSITÉ D'AUBURN

Prix : Plusieurs types de TEROS capteurs d'humidité du sol, HYDROS 21 capteurs de profondeur d'eau, ATMOS 41W station météorologique sans fil, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Influence de la canalisation du sol sur la réponse hydromécanique des glissements de terrain peu profonds

JACK CAMBERIO: UNIVERSITÉ DE RUTGERS

Prix : TEROS 12 capteurs de teneur en eau du sol, TEROS 21 capteurs de potentiel hydrique du sol, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Application de la géophysique et des capteurs d'eau pour quantifier les ressources en eau dans les bofedales des Andes péruviennes

JACOB MEEUWSEN: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DE WASHINGTON

Prix : Plusieurs types de capteurs d'humidité du sol TEROS , des enregistreurs de données ZL6 et des abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Pratiques de production innovantes pour améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'eau dans les pommes de terre et le rendement des producteurs en cas de chaleur et de stress hydrique

KATHERINE MCCOOL: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'OREGON

Prix : TEROS 12 capteurs de teneur en eau du sol, TEROS 21 capteurs de potentiel hydrique du sol, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Etude des effets interactifs de l'intervalle de retour des feux de forêt et de la sévérité des brûlures du sol sur l'hydrologie du sol après un incendie

CHARLES SOUCEY: UNIVERSITÉ DU MINNESOTA

Prix : HYDROS 21 capteurs de profondeur d'eau, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Comprendre le devenir et le transport du sel et du nitrate dans les systèmes karstiques à triple porosité

SHELBY WILLIFORD: UNIVERSITÉ DE CAROLINE DU NORD

Prix : TEROS 11 capteurs d'humidité du sol, ATMOS 41W station météorologique sans fil, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Facteurs de la structure de la savane : effets du changement climatique sur la coexistence arbres-graminées dans le LLP

CHARLIE CHEN: UC DAVIS

Prix : TEROS 54 sonde de profil d'humidité du sol, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Etude de l'influence des cultures de couverture sur le bilan hydrique du sol dans les jeunes vergers de pistachiers

ANDREW WALKER: UNIVERSITÉ DE L'IDAHO

Prix : ATMOS 41 W stations météorologiques sans fil et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Efficacité de l'utilisation de l'eau dans différentes variétés de pommes de terre

BÉNÉFICIAIRES 2023

GRÉGOIRE VERKAIK: UNIVERSITÉ MCMASTER

Prix : TEROS capteurs d'humidité du sol, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Contrôles météorologiques des incendies et seuils de vulnérabilité à la combustion lente de la tourbe dans les tourbières boréales naturelles et aménagées

CHIHIRO DIXON: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'UTAH

Prix : HYPROP et KSAT instruments d'hydrologie de laboratoire

Sujet : Conception et caractérisation des propriétés hydrauliques des substrats de croissance des plantes enracinées pour les applications à gravité réduite à l'aide de mesures de pointe

ROBIN KIM: UNIVERSITÉ DE VIRGINIE

Prix : TEROS capteurs d'humidité du sol, ATMOS 41 stations météorologiques, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Modélisation des profils de température du pergélisol et du sol gelé saisonnièrement dans l'Himalaya

ARIA DUNCAN: UNIVERSITÉ DE STANFORD

Prix : TEROS capteurs d'humidité du sol, ATMOS 41 stations météorologiques, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Protéger le riz des menaces couplées du climat et de la contamination des sols

EMMANUEL ADEYANJU: L'UNIVERSITÉ DE CAROLINE DU NORD

Prix : HYDROS capteurs de profondeur d'eau, TEROS capteurs d'humidité du sol, ATMOS 41 stations météorologiques, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Atténuation de l'action du gel dans les routes granulaires grâce à l'hydrofugation à MnROAD

JACOB STID: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DU MICHIGAN

Prix : HYPROP laboratory hydrology instrumentation

Sujet : Vers la compréhension des impacts des installations solaires au sol sur l'hydrologie locale et les conditions du sol

2022 BÉNÉFICIAIRES

LAUREN TUCKER: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'IDAHO

Prix : TEROS capteurs d'humidité du sol, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Etude du stockage à long terme de l'eau dans les arbres et de son importance pour les relations hydriques au niveau de l'arbre entier

CECILIA R. HELLER: UNIVERSITÉ DE FLORIDE

Prix : TEROS capteurs d'humidité du sol, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Les racines du changement : la production de myrtilles pour un climat changeant

MD ILIAS MAHMUD: UNIVERSITÉ DU MISSISSIPPI

Prix : TEROS capteurs d'humidité du sol, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Modélisation de l'influence des propriétés hydrauliques des sols naturels sur leurs réponses acoustiques pour la détection des mines terrestres

SCOTT CARPENTER: UNIVERSITÉ DE YALE

Prix : PHYTOS 31 capteurs d'humidité des feuilles, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Examen des effets interactifs du changement climatique et du pâturage sur la stabilité des communautés végétales de Big Sagebrush

SADIE KELLER: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'OREGON

Prix : TEROS capteurs d'humidité du sol, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Développement d'un indice de stress hydrique pour l'érable rouge

NINA FERRARI: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'OREGON

Prix : ATMOS 41 stations météorologiques tout-en-un, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

Sujet : Variabilité du microclimat vertical et occupation des oiseaux dans les forêts tempérées

BÉNÉFICIAIRES 2021

AASHISH KHANDELWAL & JUSTIN NICHOLS: UNIVERSITÉ DU NOUVEAU MEXIQUE

Prix : Capteurs PAR (rayonnement photosynthétiquement actif), HYDROS 21 capteurs de surveillance du niveau de l'eau, ZL6 enregistreurs de données et abonnements à ZENTRA Cloud

COMPRENDRE LE TRANSPORT DES SOLUTÉS GRÂCE À LA SURVEILLANCE EULÉRIENNE ET LAGRANGIENNE

La recherche sur le transport des solutés dans les systèmes fluviaux a permis des avancées considérables dans notre compréhension fondamentale des interactions entre la surface et les eaux souterraines, des voies d'écoulement, des temps de séjour et des zones ou conditions de réactivité biochimique optimale des solutés. Par exemple, les programmes antérieurs de surveillance des solutés ont quantifié 956 500 tonnes par an de charges de nitrates anthropogéniques dans le Mississippi, ce qui entraîne une eutrophisation annuelle dans le golfe du Mexique (Val et al, 2006 ; Heisler et at., 2008 ; Sobota et al., 2015).

Bien que les recherches antérieures aient permis d'acquérir une grande connaissance, elles ont principalement utilisé des régimes d'échantillonnage eulériens et se sont souvent limitées aux eaux de surface. Ces méthodes d'échantillonnage ne tiennent souvent pas compte de l'hétérogénéité spatiale qui est intrinsèquement présente dans les bassins versants (Blaen et al., 2016 ; Krause et al., 2017). Par conséquent, nous avons l'intention d'intégrer le capteur HYDROS 21 de METER avec le nouveau Navigator, une sonde multiparamétrique flottante, afin de pouvoir utiliser des approches lagrangiennes pour suivre les solutés, quantifier les sources diffuses et ponctuelles, et identifier les zones de traitement accéléré au sein des systèmes fluviaux. Nous déploierions également des capteurs Hydros 21 à des profondeurs faibles à profondes dans la zone hyporhéique à côté des sondes de qualité des eaux de surface préexistantes pour quantifier le flux des eaux souterraines vers les eaux de surface pendant les expériences sur le terrain de Navigator (Boano et al., 2014). En couplant la surveillance lagrangienne, eulérienne et de la surface aux eaux souterraines, nous visons à aborder les incertitudes associées à l'hétérogénéité du bassin versant et l'effet résultant sur le transport des solutés.

ALEXANDER FOX: UNIVERSITÉ DU WYOMING

Prix : ATMOS 22 anémomètres à ultrasons, TEROS 11 capteurs d'humidité et de température du sol, et ATMOS 14 stations quatre-en-un de température/RH/pression barométrique/pression de vapeur.

MODÉLISATION DU CYCLE EAU/NUTRIMENTS ET DU RENDEMENT D'UNE CÉRÉALE PÉRENNE

Kernza®, la première culture de céréales pérennes jamais développée, a le potentiel de revitaliser l'agriculture dans les Hautes Plaines, mais on ne sait pas comment cette nouvelle culture s'adaptera à un environnement aussi sec. Dans le cadre d'un projet financé par l'Université du Wyoming (UW), le Kernza sera planté dans sept fermes de l'est du Wyoming afin d'étudier sa rentabilité à long terme, sa durabilité et ses effets sur la santé des sols, le cycle des nutriments et la disponibilité de l'eau. Cette subvention contribuera à ce projet en nous permettant de mesurer les conditions du sol et le microclimat dans les champs de Kernza, de blé annuel et de prairie restaurée pendant trois ans.

Nous confronterons un modèle biophysique de premier principe, le Terrestrial Regional Ecosystem Exchange Simulator (TREES), aux données du Kernza et du blé afin d'améliorer la compréhension prédictive de la manière dont les différences d'utilisation de l'eau et des nutriments affectent leur viabilité à long terme. L'approche biophysique est particulièrement bien adaptée pour tester nos hypothèses selon lesquelles un cycle étroit des nutriments et des racines pérennes profondes permettront au Kernza de réussir en tant que culture durable dans l'est du Wyoming et dans l'écorégion des Hautes Plaines. Nous collaborerons avec les agriculteurs pour leur permettre de prendre des décisions éclairées par la science concernant l'utilisation du Kernza pour remplacer le blé.

KAI LEPLEY: UNIVERSITÉ D'ARIZONA

Prix : TEROS 12 capteurs d'humidité, de température et de conductivité électrique du sol et ZL6 enregistreurs de données

UTILISER L'AGRIVOLTAÏQUE POUR ASSURER LA DURABILITÉ DE L'ALIMENTATION, DE L'ÉNERGIE ET DE L'EAU DANS UN MONDE EN MUTATION

Nos systèmes d'alimentation, d'eau et d'énergie sont fortement fragilisés par la croissance démographique et le changement climatique. Nous explorons ici une solution hybride agricole-photovoltaïque (PV) appelée "agrivoltaïque". Nous sommes en train de créer le plus grand site agrivoltaïque des États-Unis - une ferme solaire communautaire de 1,2 MW et de 6 acres à Longmont, dans le Colorado, appelée Jack's Solar Garden. L'agriculteur produira des cultures pour le marché tout en produisant de l'énergie photovoltaïque, et il a invité notre équipe à étudier divers aspects de l'agrivoltaïque.

Plus précisément, notre équipe prévoit d'étudier l'optimisation de la croissance des cultures et de l'utilisation de l'irrigation grâce à une surveillance précise de l'humidité du sol et de la conductivité électrique, ainsi que de la photosynthèse, de la biomasse et du rendement des plantes. Nous travaillerons avec des partenaires du Laboratoire national des énergies renouvelables, de l'Université d'État du Colorado, d'Audubon Rockies, de Sprouts City Farms et des autorités locales. Les visites publiques des fermes, qui débuteront au printemps 2021, emprunteront un chemin à travers la zone de recherche de notre groupe, offrant ainsi une exposition directe à la science. L'agrivoltaïque est un nouveau moyen de s'adapter au changement climatique et de l'atténuer, et nous espérons continuer à mener les découvertes scientifiques dans ce domaine.

JENNIFER ALVAREZ: UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE

Prix : HYPROP 2 soil moisture release curve instrumentation

LA COURBE DE RÉTENTION D'EAU DU SOL EST LA CLÉ POUR COMPRENDRE LA DYNAMIQUE DE L'EAU DU SOL DANS DES CONDITIONS D'HUMIDITÉ ET DE TEMPÉRATURE VARIABLES

La réduction des émissions de carbone (C) dans l'atmosphère est sans doute l'un des problèmes les plus urgents auxquels nous sommes confrontés au niveau mondial. Il en résulte des conditions climatiques instables qui entraînent la perte de ressources vitales et perturbent les sociétés. Les sols régulent en stockant le carbone et peuvent passer de puits massifs à des sources importantes de carbone lorsque le taux de minéralisation du carbone dépasse les apports en carbone. Il est donc impératif de comprendre les principaux moteurs des taux de minéralisation du carbone pour élaborer des modèles précis qui contribueront à l'atténuation du changement climatique et aux plans d'adaptation. L'environnement physique du sol est particulièrement important pour réguler le taux de minéralisation du C, mais il reste mal compris [4].

La recherche proposée vise à établir un lien quantitatif entre la variabilité spatio-temporelle de l'eau et de la température du sol et le taux de respiration microbienne. Plus précisément, nous visons à développer de nouvelles techniques de mesure pour expliquer comment la structure du sol influence le couplage entre les processus hydrologiques, thermiques et biogéochimiques.

ADAM SIBLEY: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'OREGON

Prix : PHYTOS 31 capteurs d'humidité des feuilles, thermomètres infrarouges IRT, ATMOS 41 stations météorologiques, TEROS 21 capteurs de potentiel matriciel et ZL6 enregistreurs de données.

PRÉDIRE LA VULNÉRABILITÉ À LA SÉCHERESSE DANS UN PAYSAGE DE MONTAGNE : RELIER LES CHUTES DE ROSÉE, L'ABSORPTION D'EAU PAR LES FEUILLES ET L'EAU DU SOL AU STRESS DE LA SÉCHERESSE DANS LES FORÊTS ANCIENNES

Le bien-être des espèces végétales et animales qui vivent dans les forêts anciennes du nord-ouest du Pacifique est inextricablement lié à celui des grands arbres. Les grands arbres créent des refuges microclimatiques et redistribuent l'eau du sol en profondeur vers la surface pendant la saison sèche estivale, lorsque le stress hydrique et thermique augmente et que le risque d'incendie s'intensifie. Pendant ces périodes, l'accès (ou le manque d'accès) à l'eau du sol profond peut avoir un impact important sur le stress hydrique des arbres, et l'apport d'humidité à la canopée par les chutes de rosée nocturnes permet non seulement d'améliorer le stress dû à la sécheresse grâce à l'absorption d'eau par le feuillage, mais aussi de maintenir les refuges microclimatiques grâce au refroidissement par évaporation, de moduler le risque d'incendie dû à l'assèchement des combustibles et de maintenir les équilibres hydriques et carboniques des épiphytes.

À ces réalités s'ajoute un nombre croissant de preuves qui suggèrent que les forêts anciennes non gérées sont plus résistantes aux incendies de forêt que les plantations gérées. Dans l'ensemble, il est clair que les plans de gestion qui visent à maximiser la résilience des forêts et les services écosystémiques doivent prendre en compte les schémas de vulnérabilité des vieux arbres face au changement climatique.

Des travaux récents réalisés dans la forêt expérimentale H.J. Andrews à l'aide de capteurs PHYTOS 31 ont montré que le sommet (56 m de hauteur) de l'arbre Discovery, un Douglas ancien poussant à 450 m d'altitude dans une vallée étroite, recevait de la rosée pendant environ 30 % des nuits d'été, un schéma qui n'était pas bien saisi par l'approche traditionnelle de Penman, même avec des données météorologiques co-localisées (Fig. 1), ce qui illustre la grande utilité des données des capteurs d'humidité foliaire. Nous avons également mené une expérience d'humidification de la rosée à la fin du mois d'août 2020 sur l'arbre Discovery, qui a montré une absorption de l'eau pulvérisée par les aiguilles de l'arbre, bien que l'absorption n'ait pas beaucoup affecté les relations hydriques des tissus des aiguilles, étant donné que l'arbre étudié ne subissait pas de stress hydrique excessif. Ceci est probablement dû à la position de l'arbre sur le plateau alluvial d'un ruisseau pérenne - les vieux peuplements situés à des altitudes plus élevées, davantage exposés à l'air plus sec de la basse troposphère et enracinés dans des sols plus rocailleux, auraient pu subir un stress hydrique beaucoup plus important au moment de notre expérience. Cependant, il n'est pas évident que ces facteurs puissent être compensés par des températures maximales estivales généralement plus fraîches ou par la persistance d'un manteau neigeux tard au printemps à des altitudes plus élevées, et cela mérite d'être étudié plus en détail.

La recherche que nous proposons créerait un réseau de capteurs METER à des endroits stratégiques de notre zone d'étude montagneuse qui, avec des campagnes de terrain estivales, nous permettrait de quantifier comment les différences de fréquence de rosée, d'absorption d'eau par les feuilles et de déficits d'humidité du sol aboutissent à différents niveaux de stress dû à la sécheresse dans le paysage.

NEILL PROHASKA: UNIVERSITÉ D'ARIZONA

Prix : PHYTOS 31 (5) capteurs d'humidité des feuilles et ATMOS 41 stations météorologiques tout-en-un

COMPRENDRE COMMENT LE CHANGEMENT CLIMATIQUE PEUT AVOIR UN IMPACT SUR LE CYCLE DE L'EAU DE LA FORÊT AMAZONIENNE EN UTILISANT DES CAPTEURS DE MESURE POUR RÉVÉLER LES MOTEURS DES FLUX D'EAU AU NIVEAU DES BRANCHES

Les forêts tropicales recyclent plus de carbone et d'eau que tout autre écosystème terrestre. Les recherches actuelles n'ont pas suffisamment abordé la manière dont le microclimat et la biologie interagissent pour déterminer la répartition de l'énergie entre le flux de chaleur latente (LHF, c'est-à-dire l'évapotranspiration) et le flux de chaleur sensible (SHF, c'est-à-dire la chaleur convective) à l'intérieur des canopées forestières. Ceci est essentiel pour comprendre et prédire la direction et l'ampleur futures des flux d'eau dans les forêts tropicales dans le cadre du changement climatique. Les capteurs METER ATMOS-41 et PHYTOS-31 me permettront de créer un ensemble unique de données à long terme sur les caractéristiques des feuilles au niveau des branches, l'humidité, la température et le microclimat. Cet ensemble de données montrera comment le bilan énergétique des feuilles est affecté par le microclimat, et comment le microclimat affecte le changement du bilan énergétique des feuilles à travers les gradients de hauteur de la canopée et de la lumière.

BÉNÉFICIAIRES 2020

PETER A. TERESZKIEWICZ: UNIVERSITÉ DE CAROLINE DU SUD

Prix : NDVI et PRI SRS sensors, ZL6 data logger and ZENTRA Cloud

QUANTIFICATION DES CONTRÔLES SAISONNIERS DE LA VÉGÉTATION SUR LE CHANGEMENT VOLUMÉTRIQUE DES DUNES CÔTIÈRES

Les dunes côtières - situées sur la plage subaérienne - constituent une formidable barrière contre les ondes de tempête et les inondations qui protègent les communautés côtières contre les pertes économiques. Les interactions entre la végétation et les sédiments constituent un élément clé pour comprendre la croissance des dunes côtières et leur rétablissement après une tempête. Malgré cette importance, les méthodes traditionnelles de surveillance de la végétation ont donné lieu à des incohérences dans les données et à des hypothèses qualitatives. L'étude de terrain d'une durée d'un an proposée ici utilisera les capteursNDVI et PRI SRS pour surveiller spectralement la végétation des dunes en même temps que les épingles à érosion numériques (DEP) in situ. Pour la première fois, la dynamique de la végétation et de l'érosion-création sera mesurée à la même résolution d'échantillonnage, ce qui constituera une avancée majeure dans le domaine de la géomorphologie côtière.

L'interaction entre le vent, les sédiments et la végétation sculpte les dunes par des processus éoliens (soufflés par le vent) (Sherman, 1995). La végétation induit des turbulences dans le champ de vent, ce qui perturbe le transport des sédiments et, souvent, facilite le dépôt et la croissance des dunes (Hesp, 1981). Les méthodes traditionnelles d'évaluation de la végétation dunaire reposent sur l'estimation qualitative de quadrats de végétation (Stalter, 1974 ; Kim et Yu, 2009) ou se contentent de saisir les propriétés spatiales de la densité de la végétation à l'aide de photographies (Gillies et al., 2002 ; Renkin, 2015). Ces méthodes rendent difficile l'élaboration d'une série temporelle continue de données sur la végétation et laissent souvent aux chercheurs des instantanés temporels de la variabilité de la végétation.

L'objectif principal de cette étude est de quantifier l'influence de la densité et de la santé de la végétation saisonnière sur le changement volumétrique des dunes.

Cette étude introduira une nouvelle méthodologie en géomorphologie côtière en utilisant les capteurs NDVI et PRI SRS pour quantifier la densité et le stress de la végétation. La création d'un ensemble de données continues sur la végétation, associé à des mesures in situ de l'érosion et de l'accrétion, permettra de mieux comprendre l'interconnexion entre la végétation et les sédiments et la formation des dunes.

JACLYN FIOLA: VIRGINIA TECH

Prix : SATURO infiltromètre, TEROS capteurs d'humidité du sol, ECRN-100 rain gauge, ZL6 enregistreur de données et ZENTRA Cloud

LA PAUSE DES PRÉCIPITATIONS : DES MÉTHODES INNOVANTES POUR LIMITER L'INFILTRATION DE LA PLUIE DANS LES SOLS DES VIGNOBLES

L'industrie viticole en Virginie souffre souvent d'une disponibilité excessive de l'eau dans le sol, ce qui peut avoir un impact négatif sur la qualité du vin. Nous proposons d'utiliser les instruments METER pour tester plusieurs composés réduisant l'infiltration afin de déterminer leur capacité à réduire la quantité d'eau entrant dans les sols des vignobles. La limitation de l'infiltration devrait améliorer la croissance de la vigne et la qualité des fruits pour la vinification, et pourrait transformer la culture du raisin dans les régions viticoles du monde où les précipitations sont élevées.

Importance de la recherche : En 2015, la Virginie occupait la huitième place aux États-Unis pour la superficie des vignobles et son impact économique s'élevait à 1,37 milliard de dollars.

1 La Virginie reçoit en moyenne 108,4 cm de précipitations par an, les pluies les plus abondantes étant enregistrées en mai, juillet et août.

2 Ces fortes précipitations se traduisent par un excès d'eau dans de nombreux vignobles de Virginie, ce qui peut entraîner une croissance vigoureuse des vignes (par exemple, déstabiliser l'équilibre entre la croissance végétative et le développement de la récolte) et nuire à la qualité des fruits. La qualité des raisins est améliorée lorsque de légers déficits hydriques limitent la croissance des vignes, en particulier dans les climats humides comme celui de la Virginie. Les viticulteurs de cette région sont désireux de réduire l'eau du sol, en particulier pendant les années excessivement humides, et il n'existe actuellement aucune méthode économique et durable.

De nombreuses stratégies ont été testées pour réduire l'eau du sol des vignobles, telles que le drainage par tuyaux, les cultures de couverture (pour concurrencer l'eau) et les couvertures de sol en plastique. Cependant, ces interventions présentent toutes des limites, allant du coût élevé de l'installation de drains à l'utilisation nette d'eau souvent négligeable par les cultures de couverture, en passant par l'impact négatif sur l'environnement des déchets de plastique. Le compactage des sols pour limiter l'infiltration de la pluie a également été proposé, mais il pourrait empêcher l'évaporation du sol et créer des problèmes de drainage, de respiration des racines, d'échange de gaz et d'érosion.

Buts et objectifs : L'intervention idéale sur l'eau du sol du vignoble limiterait l'infiltration dans le sol tout en minimisant l'érosion et en permettant l'échange de vapeur et de gaz. Pour réaliser cette intervention idéale, nous proposons de tester plusieurs composés polymères respectueux de l'environnement développés par l'industrie du transport pour réduire l'infiltration dans le sol : DirtGlue (Salem NH) et Soiltac (Soilworks, Scottsdale AZ). Nous testerons également l'acide stéarique, un acide gras hydrophobe naturel, qui peut réduire l'infiltration tout en augmentant les pertes de vapeur d'eau dans le sol.4 De tels composés n'ont pas été testés comme moyen de contrôle de l'eau du sol dans les vignobles. Notre objectif est de comparer l'efficacité des composés appliqués au sol pour réduire l'infiltration dans les sols, puis de quantifier les impacts sur la croissance de la vigne et la qualité des fruits.

DANIEL HASTINGS: UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE, SANTA CRUZ

Prix : TEMPOS analyseur de propriétés thermiques, SC-1 leaf porometer. TEROS 21 capteurs de potentiel hydrique, TEROS 10 capteurs d'humidité du sol, ZL6 enregistreur de données et ZENTRA Cloud.

LE STOCKAGE DE L'EAU SOUTERRAINE EST-IL LA CLÉ DE LA SURVIE DU JOSHUA TREE ?

L'arbre de Joshua, icône de l'Ouest américain, est menacé par le changement climatique. Bien que certains aspects des arbres de Josué aient été bien étudiés, nous avons une compréhension limitée de leur gestion de l'eau en période de stress hydrique extrême. Les objectifs de cette recherche sont les suivants

1) évaluer le rôle du stockage de l'eau dans les bilans hydriques des arbres de Josué,

2) documenter les fluctuations annuelles du stockage de l'eau dans les tissus des arbres de Josué, et

3) développer un modèle intégré de l'anatomie de l'arbre de Joshua et des relations hydriques pour simuler les réponses hydrauliques de l'ensemble de la plante à différentes conditions climatiques.

Ces données peuvent être utilisées pour modéliser les futures distributions d'arbres de Josué, informer la planification de la conservation et les efforts de migration assistée, et améliorer notre compréhension de l'écohydrologie dans le désert de Mojave.

L'arbre de Josué est une espèce charismatique et une force économique vitale qui attire les visiteurs dans le parc national qui porte son nom. Il s'agit également d'une espèce fondamentale qui fournit des services aux écosystèmes du désert de Mojave. Le changement climatique devrait réduire les arbres de Josué à 10 % de leur aire de répartition actuelle en raison de l'augmentation des températures et de la fréquence accrue des sécheresses1. Si l'on connaît bien l'histoire naturelle des arbres de Josué, on ne sait pas grand-chose de leur bilan hydrique. La compréhension du stockage de l'eau et de ses fluctuations chez les arbres de Josué, tant à l'échelle quotidienne qu'annuelle, nous apportera de nouvelles connaissances sur la manière dont ils peuvent réagir à des sécheresses individuelles et successives.

Premiers résultats : L'observation et le microCT des racines des arbres de Joshua et une étude sur la sécheresse impliquent que le stockage de l'eau ne se produit pas dans la tige comme prévu, et qu'il peut se produire dans des tissus racinaires spécialisés.

Hypothèses :(H1) : La teneur en eau, le potentiel hydrique et la transpiration des tissus des arbres de Josué fluctueront quotidiennement et annuellement d'une manière qui reflète leur utilisation de l'eau du sol et du stockage de l'eau dans la plante.(H2) : La transpiration des arbres de Josué comprend de l'eau qui a été stockée dans des tissus spécialisés dans les racines.(H3) : Les arbres de Josué auront besoin de plusieurs impulsions de précipitations après de longues périodes de sécheresse pour reconstituer l'eau dans les tissus de stockage à pleine capacité.

NATALIE M. AGUIRRE: UNIVERSITÉ TEXAS A&M

Prix : SC-1 poromètres de feuilles, capteurs PAR, enregistreur de donnéesZL6 et ZENTRA Cloud

ÉTUDIER LA RELATION ENTRE L'AMORÇAGE DES PLANTES ET LA CONDUCTANCE STOMATIQUE

Les herbivores envahissent souvent les champs agricoles et peuvent entraîner des pertes de rendement dévastatrices. À la suite d'une attaque, les plantes émettent des mélanges caractéristiques de volatiles végétaux induits par les herbivores (HIPV), qui jouent un rôle important dans la défense des plantes. Récemment, on a découvert que les plantes perçoivent également les HIPV et y répondent. Certaines plantes détectent les HIPV émis par leurs voisins endommagés et réagissent en renforçant leurs propres défenses en préparation d'une future attaque, ce que l'on appelle l'amorçage. L'amorçage de la défense a été documenté dans un large éventail d'espèces végétales, y compris dans plusieurs cultures importantes pour l'agriculture, comme le maïs et le coton. Cependant, peu d'attention a été accordée à la base physiologique de ce processus.

En général, les échanges gazeux des plantes se font par les stomates, et les calculs indiquent que les composés volatils peuvent pénétrer dans la plante par les stomates dans des conditions lumineuses4. Deux grandes questions restent sans réponse en ce qui concerne l'amorçage de la défense des plantes :

1) Comment les plantes absorbent-elles les composés volatils pour l'amorçage ?

2) Comment l'exposition des plantes aux composés volatils influence-t-elle les processus physiologiques tels que les échanges gazeux ?

Aucune recherche antérieure n'a pris en compte les implications physiologiques de l'amorçage de la défense des plantes. L'amélioration de notre compréhension des réponses des plantes pourrait révéler de nouvelles stratégies pour renforcer la résistance des plantes aux parasites.

Buts et objectifs

L'objectif de ce projet est d'utiliser le site SC-1 Leaf Porometer pour

1) déterminer si l'ouverture des stomates est nécessaire à l'amorçage des plantes par les HIPV et

2) déterminer si l'amorçage des plantes par les HIPVs influence la conductance stomatique. Nous prévoyons que les HIPVs pénètrent dans les feuilles des plantes par les stomates et que l'amorçage réussi sera positivement corrélé à la conductance stomatique.

En outre, si les indices d'amorçage sont absorbés par les stomates, les plantes pourraient augmenter la conductance stomatique afin d'accroître leur accès à l'information lorsqu'elles sont en état d'alerte. Des travaux antérieurs de notre laboratoire ont mis en évidence une corrélation positive entre l'amorçage et la dose d'exposition5. En outre, comme l'investissement des plantes dans les défenses nécessite des réserves de carbone et de l'énergie, nous prévoyons également que l'exposition des plantes aux HIPV influence la régulation de la conductance stomatique afin d'améliorer les échanges gazeux et la photosynthèse de la plante.

RYAN C. HODGES: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'UTAH

Prix : PARIO analyseur de texture du sol et un WP4C instrument de laboratoire pour le potentiel hydrique

GENÈSE DES SOLS À TRAVERS UNE CLIMATO-LITHOSÉQUENCE DE L'OUEST DU HALEAKALĀ

Les pentes nord et ouest du volcan Haleakala, sur l'île hawaïenne de Maui, présentent une énorme variabilité climatique (de 200 à plus de 2000 mm de précipitations) et une grande diversité de sols (sept ordres de taxonomie des sols). Cette région peu étudiée constitue un lieu idéal pour étudier l'influence du climat et des cendres volcaniques sur le développement des sols dans les coulées de lave basaltique. En outre, comme l'utilisation des terres à Maui passe des monocultures de canne à sucre aux pâturages pour le bétail et à l'écotourisme, il y a un intérêt croissant pour la séquestration du carbone dans le sol et le développement de marchés pour les cultures spécialisées de niche. Les sites d'échantillonnage (19) ont été sélectionnés sur la base d'une géologie et d'un relief similaires, et ont été manuellement excavés, décrits et échantillonnés par horizon génétique pour une série complète d'analyses en laboratoire. Nous nous attendons à une grande variabilité de la capacité de rétention des nutriments et de l'eau, de la perte d'éléments et de la teneur en carbone en raison de la présence de cônes de cendres sur l'ensemble du site d'étude. Les résultats aideront à déterminer la distribution de ces sols influencés par les cendres et peuvent faire progresser notre compréhension du développement des sols tout en fournissant des informations utiles aux gestionnaires des terres.

Buts et objectifs principaux : Nos objectifs sont de déterminer l'influence des précipitations et des cendres volcaniques sur la morphologie, la minéralogie et la composition des sols à travers un gradient climatique de l'ouest de Haleakalā. Cela nous permettra de modéliser les relations entre les précipitations, la température, le stade d'altération, la minéralogie et la perte d'éléments de ces sols volcaniques (Chadwick et al., 2003 ; Chorover et al., 2004).

KARLY SOLDNER: UNIVERSITÉ DE DREXEL

Prix : ATMOS 41 stations météorologiques tout-en-un, radiomètres infrarouges, ZL6 enregistreurs de données et ZENTRA Cloud

LUTTE CONTRE LE STRESS THERMIQUE URBAIN GRÂCE À DES INFRASTRUCTURES VERTES DE GESTION DES EAUX PLUVIALES À FAIBLE EMPREINTE DANS LES QUARTIERS DE PHILADELPHIE LES PLUS VULNÉRABLES À LA CHALEUR

À Philadelphie et dans d'autres zones urbaines, l'effet d'îlot de chaleur urbain (ICU) exacerbe les risques liés à la chaleur extrême en raison des surfaces qui absorbent la chaleur et de la végétation limitée. Cet effet n'est pas réparti de manière égale dans le paysage urbain, mais se concentre dans les zones où les matériaux absorbant la chaleur sont plus nombreux et où le couvert végétal est réduit. Les cartes des températures de surface indiquent que certains quartiers sont en moyenne plus chauds que d'autres, l'écart pouvant parfois atteindre 8 °F. Ces quartiers les plus chauds sont habités de manière disproportionnée par des personnes de couleur et des personnes en situation de pauvreté.

Le climat de Philadelphie devrait se réchauffer régulièrement au cours du siècle à venir, avec quatre à dix fois plus de jours de plus de 95 °F prévus par an d'ici 2100. Cette augmentation des épisodes de chaleur extrême devrait entraîner six fois plus de décès liés à la chaleur.

L'infrastructure verte est l'une des ressources utilisées pour lutter contre l'effet d'îlot de chaleur urbain. Philadelphie dispose d'un plan d'infrastructure verte à long terme qui utilise des actifs environnementaux décentralisés imitant l'écologie du paysage avant le développement, dans le but de réduire la pollution des eaux pluviales urbaines. La restauration des processus écologiques naturels de la couverture terrestre comprend la réduction des surfaces imperméables qui retiennent également la chaleur et la réintroduction d'espaces végétalisés, ce qui permet de réduire davantage les températures grâce au refroidissement par évaporation.

Le plan d'infrastructure verte de Philadelphie, intitulé Green City, Clean Waters (Ville verte, eaux propres), relève du département de l'eau et vise principalement à réduire les débordements des égouts unitaires. Cette focalisation sur un seul objectif sous-utilise le réseau d'infrastructures vertes, en négligeant de prendre en compte les impacts sur la chaleur urbaine. Les avantages connexes de l'utilisation d'infrastructures vertes conçues principalement pour réduire la pollution des eaux pluviales afin d'atténuer l'effet d'îlot de chaleur urbain ne sont pas bien compris. En détectant les différences de température à l'intérieur et autour d'un site d'infrastructure verte, cette étude cherche à mieux quantifier l'impact d'une infrastructure verte à faible empreinte conçue pour réduire la pollution des eaux de ruissellement sur la surface urbaine et les températures de l'air.

BÉNÉFICIAIRES 2019

KELLEY DRECHSLER: UC DAVIS

GESTION DE L'IRRIGATION DE DIFFÉRENTES VARIÉTÉS D'AMANDES DANS UN MÊME VERGER PENDANT LA SAISON ET APRÈS LA RÉCOLTE

La production d'amandes en Californie présente des problèmes d'eau uniques, notamment la nécessité d'irriguer après la récolte et la présence de rangées alternées de différentes variétés dans le même verger pour assurer une pollinisation efficace. De nombreux vergers d'amandiers sont disposés en rangées alternant une variété à haut rendement (par exemple, Nonpareil) et une ou deux variétés pollinisatrices (par exemple, Butte, Aldrich).

Traditionnellement, les agriculteurs ont configuré leurs systèmes d'irrigation de manière à ce que l'ensemble du verger soit irrigué de la même manière et qu'il ne soit pas possible d'irriguer indépendamment les différentes variétés d'amandes. Au lieu de cela, les décisions d'irrigation sont basées sur la variété à plus haut rendement (généralement Nonpareil). Étant donné que chaque variété d'amandier connaît des stades de croissance critiques (par exemple, la séparation de la coque, la récolte, la différenciation des bourgeons) à des moments différents, elles peuvent également avoir des besoins en eau différents à un moment donné et bénéficier d'une gestion indépendante de l'irrigation. Ce projet étudie comment irriguer indépendamment différentes variétés sans interférer avec leurs stades de croissance décalés et leurs activités de récolte.

Objectif : Évaluer la croissance, le rendement, la qualité des fruits à coque et la productivité de l'eau des vergers d'amandiers en fonction de la gestion indépendante de l'irrigation déficitaire régulée par variété pendant la saison et l'intersaison. La surveillance de l'eau du sol à l'aide des capteurs TEROS 12 et TEROS 21 fournira un retour d'information sur l'adéquation de l'irrigation. Des courbes de rétention d'eau in situ seront produites en utilisant la teneur en eau volumétrique et le potentiel hydrique du sol pour comprendre les caractéristiques de rétention d'eau du sol dans chaque traitement.

EMEKA NDULUE: UNIVERSITÉ DU MANITOBA

GESTION DE L'EAU DU CANOLA ET DU SOJA SOUS DRAINAGE PAR TUYAUX DANS LES PRAIRIES CANADIENNES

Pour faire face à la pénurie alimentaire mondiale, au manque d'eau, à la salinisation et à l'augmentation des extrêmes climatiques, il est nécessaire de mettre en place un système de gestion de l'eau efficace permettant d'accroître la production végétale sans compromettre la durabilité environnementale. Le sud du Manitoba est une zone de production agricole importante, dotée de sols fertiles et d'une topographie plane. Cependant, les principaux problèmes qui limitent la production maximale dans la région sont l'engorgement causé par l'infiltration de la fonte des neiges et l'irrégularité des précipitations.

Une bonne gestion des nappes phréatiques (WTM) permet d'assurer la double fonction d'irrigation et/ou de drainage. Cependant, comme la plupart des systèmes naturels impliquant des processus complexes et interdépendants, la gestion de l'eau a nécessité l'utilisation de modèles de systèmes agricoles. Les objectifs de cette proposition sont (i) d'évaluer différentes techniques de gestion de la nappe phréatique en utilisant la sub-irrigation et le drainage sur le rendement du canola et du soja (ii) d'étalonner et de valider le modèle HYDRUS (2/3D) en utilisant la teneur en eau du sol mesurée dans la zone racinaire, dans l'espace et dans le temps.

Des parcelles de terrain avec trois traitements répliqués (drainage contrôlé (CD), drainage libre (FD) et pas de drainage (ND)) déjà installées dans un plan de parcelles en bandes dans le sud du Manitoba seront utilisées pendant trois saisons de croissance (2019-2021). Chaque traitement est répliqué trois fois, ce qui donne un total de 18 parcelles pour les deux cultures en rotation. Le rendement du canola et du soja sera mesuré et comparé entre les rangs récoltés dans chaque traitement. Les quantités de phosphates et de nitrates seront mesurées dans le sol et les eaux de drainage. La profondeur des nappes phréatiques sera mesurée à l'aide de puits d'observation installés avec des enregistreurs de niveau (possédés).

Objectif : étudier les techniques de gestion de la nappe phréatique pour accroître la production de canola et de soja dans les Prairies canadiennes. Les produits récompensés comprennent l'outil d'installation de puits de forage TEROS 10, ZL6 et TEROS (location).

AMMARA TALIB: UNIVERSITÉ DU WISCONSIN

AMÉLIORATION DE LA PLANIFICATION DE L'IRRIGATION ET DE LA PRÉVISION PRÉCOCE DE LA SÉCHERESSE AGRICOLE DANS LE WISCONSIN

Les risques d'extrêmes climatiques tels que les vagues de chaleur et les sécheresses augmentent et ont menacé le système agricole du nord de l'Amérique centrale sous la forme d'une augmentation de la durée et de l'intensité des sécheresses et d'une réduction du rendement des cultures. Les prévisions de sécheresse actuelles couvrent de vastes régions et ne sont pas spécifiques aux exploitations agricoles individuelles. Les capacités de prévision de la sécheresse ont besoin d'être améliorées de manière significative. Nous proposons ici d'améliorer la prévision de la manière dont le stress des cultures évolue dans le temps au cours des différents stades de croissance grâce à une cartographie avancée de l'évapotranspiration (ET) à l'aide de nouveaux capteurs spatiaux de la NASA. Cet objectif sera atteint par la cartographie à haute résolution (30 m) de la température de surface et de la perte d'eau par les cultures dans les sables centraux du Wisconsin avec la mission ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment (ECOSTRESS) récemment lancée par la NASA et le satellite en orbite polaire SMAP (Soil Moisture Active Passive) de la NASA et le satellite à micro-ondes Sentinel de l'ESA.

À partir de ces deux produits, nous développerons, calibrerons et évaluerons un nouveau produit ET par rapport aux mesures sur le terrain de l'ET provenant d'un réseau de tours de flux à covariance d'eddy et de capteurs d'humidité du sol. Ces tours fonctionnent actuellement dans une ferme irriguée exploitée par Heartland Farms (où les pommes de terre, le maïs et le soja sont cultivés en rotation) et dans une plantation de pins de la Tri-county School Forest du WI. Les nouvelles cartes hebdomadaires d'ET à l'échelle du champ indiqueront quand les plantes sont stressées et les agriculteurs pourront prendre des mesures et utiliser efficacement les ressources en eau limitées pour maintenir la productivité.

Objectif : utiliser des mesures au sol pour valider l'évapotranspiration modélisée à partir de l'expérience ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS) de la NASA tout en examinant l'utilisation de l'eau par les cultures de pommes de terre, de maïs et de soja. Les produits récompensés sont les suivants : TEROS 12, ZL6 et ATMOS 41.

DALYN MCCAULEY: UNIVERSITÉ DE L'IDAHO

DÉVELOPPEMENT D'UN SYSTÈME D'ALERTE AUX MALADIES BASÉ SUR LES CONDITIONS MÉTÉOROLOGIQUES POUR LES VIGNOBLES DE L'IDAHO

Les producteurs ont besoin d'une détection en temps réel des événements dommageables pour les cultures afin de mieux optimiser la gestion des ressources sur l'exploitation. Une étude est proposée pour développer un outil d'aide à la décision spécifique à un site pour la gestion à la ferme des événements météorologiques dommageables pour les cultures. Des stations météorologiques seront réparties sur deux champs de paysages différents dans un vignoble de l'Idaho afin d'identifier les facteurs environnementaux associés à la maladie du mildiou (Plasmopara viticola). Les canopées des vignobles seront étudiées pour détecter la réponse physiologique des plantes au stress hydrique et au stress induit par la maladie. Les cartes de la réflectance spectrale des vignes seront comparées aux données météorologiques distribuées. La capacité des algorithmes d'apprentissage automatique à faire progresser la prédiction des maladies sera évaluée.

Objectif : collecter des données environnementales pour développer des modèles prédictifs et détecter l'apparition précoce du mildiou dans les vignobles pour la gestion des maladies et des risques. Les produits récompensés sont les suivants : PHYTOS 31, ATMOS 41, TEROS 21 et TEROS 12.

EUREKA JOSHI: UNIVERSITÉ DE L'IDAHO

VARIABILITÉ SPATIO-TEMPORELLE DU DRAINAGE ET DU FLUX DE NUTRIMENTS DANS LES FORÊTS DE RÉCUPÉRATION D'EAU

L'épandage d'eau recyclée sur des forêts établies est une solution d'élimination rentable et respectueuse de l'environnement, en particulier dans l'Idaho, où la croissance des arbres est limitée par la disponibilité de l'eau et des nutriments dans le sol. Cependant, un risque élevé de saturation et de lixiviation des nutriments a été attribué à l'augmentation de la charge en constituants due à l'épandage prolongé d'eau recyclée (Barton et al., 2005 ; Hook et Kardos, 1978). Le point de saturation est révélateur de la durée de vie des sites forestiers d'épandage d'eau recyclée.

L'Idaho compte un grand nombre d'installations autorisées pour la réutilisation de l'eau recyclée. Ces installations comprennent des unités de gestion qui ont reçu de l'eau recyclée pendant des périodes allant jusqu'à 50 ans. Ces périodes variables de fonctionnement offrent la possibilité de comparer la variabilité spatio-temporelle des flux de drainage et de nutriments, ce qui permettrait de déterminer leur longévité. Pour la recherche proposée, les METER G3 seront utilisés pour mesurer la variation du drainage des nutriments dans le cadre d'une série d'autres mesures.

Objectif : étudier l'effet de l'épandage d'eau recyclée sur les forêts établies et leur efficacité en tant que "puits" pour l'élimination prolongée de l'eau recyclée. Les produits récompensés sont la jauge de drainage G3 lysimeter , le capteur de profondeur G3 et l'auto-pompeG3 .

JOSEPH GALEN KORNOWSKE: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DE WASHINGTON

CHARGE EN NUTRIMENTS DES EAUX SOUTERRAINES PROVENANT DE L'IRRIGATION D'EFFLUENTS D'EAUX USÉES DANS UN LAC DU NORD DE L'IDAHO

La qualité de l'eau des lacs est continuellement affectée par des sources anthropogéniques dans les zones nouvellement développées. La limitation de la charge en nutriments des lacs peut réduire les effets de l'eutrophisation, et l'identification de la source des nutriments est donc une étape vers l'amélioration de la qualité de l'eau.

Ce projet vise à identifier les principales voies empruntées par l'eau depuis les sources à forte concentration de nutriments jusqu'au lac. Les instruments utilisés dans le cadre de cette bourse permettront de quantifier le lessivage des nutriments à travers les sols jusqu'aux eaux souterraines, afin de fournir une base de chargement et un point de départ pour un modèle de transport réactif. Les résultats complémentaires comprendront l'identification du taux de transport de l'eau et des temps de séjour des nutriments à l'aide d'une signature isotopique.

Objectif : examiner la charge en nutriments d'azote et de phosphore dans les systèmes lacustres locaux en tant que résultat du transport souterrain (drainage profond). Les produits attribués comprennent la jauge de drainage G3 lysimeter , la profondeur CTD+DG, l'EC et le capteur de température pour les sites G3, ATMOS 41, ZL6 et ZENTRA Cloud.

BÉNÉFICIAIRES 2018

CHRISTOPHER L. DUTTON: UNIVERSITÉ DE YALE

DYNAMIQUE SPATIALE ET TEMPORELLE DES INONDATIONS HYPOXIQUES ET DES MORTALITÉS DE POISSONS DANS UNE RIVIÈRE TROPICALE

L'hypoxie dans les rivières est peu fréquente en raison des taux élevés de réaération dans les eaux courantes, et lorsqu'elle se produit, elle est généralement associée à une forte charge en nutriments d'origine anthropique. Les inondations hypoxiques peuvent être catastrophiques pour le biote des rivières, entraînant souvent une mortalité massive des poissons ou d'autres altérations de la composition et du comportement des communautés de poissons.

J'ai documenté de fréquentes inondations hypoxiques (13 en 3 ans) et des mortalités de poissons (5 en 9 ans) dans la rivière Mara, en Afrique de l'Est, et mes recherches ont montré qu'elles sont causées par le rinçage des bassins d'hippopotames. Il y a plus de 4 000 hippopotames dans la partie kenyane de la rivière Mara, qui introduisent chaque jour plus de 3 500 kg de carbone organique dans l'écosystème aquatique. J'ai montré que les bassins d'hippopotames dans les trois affluents de la Mara deviennent anoxiques lorsque le débit est faible, et que les augmentations de débit chassent les bassins d'hippopotames et transportent une impulsion d'eau hypoxique à travers la rivière en aval. Cependant, la dynamique spatiale et temporelle de ces inondations hypoxiques reste inconnue.

Mes recherches visent à comprendre les facteurs de variabilité de ces inondations hypoxiques et la manière dont elles se propagent en aval. Cette compréhension sera essentielle pour prédire comment la fréquence et l'intensité de ces événements seront influencées par les changements climatiques et d'utilisation des sols. Les différences de degré d'hypoxie entre les différentes crues sont probablement dues aux différences de temps écoulé depuis que les mares à hippopotames d'une zone donnée ont été vidées et à l'importance de l'événement pluviométrique à l'origine de la crue. Comme les précipitations dans la région de Mara sont très localisées à l'intérieur et entre les bassins versants, et que la biogéochimie qui cause l'hypoxie peut varier entre les bassins et les affluents, la compréhension de cette dynamique nécessite des données spatiales et temporelles à fine échelle sur les schémas de précipitations à travers le bassin versant. Pour documenter l'origine des inondations hypoxiques, nous devons comprendre les facteurs de leur variabilité et la manière dont elles se propagent dans le réseau fluvial. Je documenterai la biogéochimie des bassins d'hippopotames et la réponse du débit et de l'oxygène dissous (DO) des affluents et du bras principal de la rivière Mara en réponse à l'intensité et à la fréquence des précipitations de chaque sous-bassin versant de la Mara.

J'installerai une station météorologique METER ATMOS 41 dans chacun des trois sous-bassins versants de la rivière Mara pour surveiller l'intensité, la fréquence et la durée des précipitations. Je continuerai à documenter l'occurrence des inondations hypoxiques dans la rivière Mara à l'aide d'une sonde de qualité de l'eau installée en aval de tous les bassins d'hippopotames. Je continuerai également à cartographier et à étudier la biogéochimie de toutes les mares d'hippopotames (~ 20-30) dans les 3 sous-bassins versants de la Mara. Je modéliserai le degré d'hypoxie lors de chaque inondation en fonction de la biogéochimie des bassins d'hippopotames, du temps écoulé depuis le dernier rinçage et du moment et de la quantité des précipitations dans chaque sous-bassin versant.

LEENA SHEVADE: UNIVERSITÉ DE DREXEL

EFFET DE LA CONFIGURATION DES RACINES DES PLANTES SUR LA PERFORMANCE DES INSTALLATIONS DE GESTION DES EAUX PLUVIALES URBAINES DÉCENTRALISÉES EN RAISON DE LA VARIATION SPATIO-TEMPORELLE DES MESURES SUR LE TERRAIN DE LA CONDUCTIVITÉ HYDRAULIQUE SATURÉE EFFECTIVE

Lors de la conception de sites d'infrastructures vertes (IG), on part souvent du principe que le taux d'infiltration est constant. Cependant, plusieurs études suggèrent que le taux d'infiltration est dynamique et qu'il varie dans l'espace et dans le temps lors d'événements pluvieux. Cette étude évaluera l'effet de la configuration de la zone racinaire (à la fois le type et la densité) sur la variabilité spatiale des valeurs de conductivité hydraulique saturée sur le terrain (Kfsat) en utilisant l'infiltromètre METER's SATURO à l'intérieur du site. L'étude comparera également le Kfsat et la conductivité hydraulique non saturée (Kfs) mesurée avec les valeurs de l'infiltromètre MiniDisk de METER dans différentes conditions hydrologiques et sur trois saisons de croissance.

La recherche sera effectuée sur quatre sites d'IG urbains entièrement surveillés et dotés d'une végétation établie. Les résultats seront analysés de manière statique afin de dériver des règles généralisables réduisant les besoins de surveillance in situ des IG, et de calibrer les modèles 2D/3D.

La recherche proposée vise à évaluer l'effet de la configuration de la zone racinaire (à la fois le type et la densité), et l'effet des profondeurs de bassin et d'écoulement sur la performance d'infiltration de l'IG urbaine.

KATIE MARCACCI: UNIVERSITÉ DU TENNESSEE - KNOXVILLE

INFLUENCE DES RACINES DES PLANTES ET DES HYPHES MYCORHIZIENS SUR LES PARAMÈTRES HYDRAULIQUES DU SOL

La recherche proposée se concentrera sur l'influence des racines des plantes et des hyphes mycorhiziens sur les propriétés hydrauliques du sol. Des expériences en laboratoire seront réalisées pour mesurer la conductivité hydraulique saturée (KSAT) et la rétention d'eau dans le sol (HYPROP), en présence et en l'absence de racines, avec et sans mycorhizes. L'imagerie neutronique sera utilisée pour visualiser et quantifier la densité et la morphologie des racines et des mycorhizes. Les ensembles de données résultants seront paramétrés pour être inclus dans les modèles utilisés pour prédire l'écoulement et le transport dans la zone vadose. Ce travail abordera une incertitude clé de la recherche dans notre capacité à modéliser de manière adéquate les relations hydrauliques entre les plantes et le sol.

Le but de cette recherche est d'évaluer l'impact des racines des plantes et des hyphes mycorhiziens sur les propriétés hydrauliques du sol. Les objectifs sont de mesurer la courbe de rétention d'eau du sol et la conductivité hydraulique saturée dans un sol contenant des racines (avec et sans mycorhizes) par rapport à un sol sans racines, et de visualiser et quantifier les distributions spatiales des racines et des hyphes. Sur la base d'une revue de la littérature, j'émets l'hypothèse que les racines et les hyphes changeront en augmentant la quantité d'eau retenue à un potentiel matriciel donné, en particulier près de la saturation. J'émets également l'hypothèse que les racines et les hyphes augmenteront par rapport à un sol dans lequel ils sont absents.

ELIZABETH MCNAMEE: UNIVERSITÉ DU WISCONSIN

QUANTIFICATION DE L'EFFICACITE DE LA PROGRAMMATION DE L'IRRIGATION POUR AUGMENTER L'EFFICACITE DE L'UTILISATION DE L'EAU DANS LES SABLES CENTRAUX DU WI

Les eaux souterraines d'un aquifère peu profond et non confiné des Wisconsin Central Sands (WCS) réalimentent des écosystèmes aquatiques précieux et fournissent simultanément de l'eau d'irrigation pour soutenir une industrie agricole d'une valeur de 450 millions de dollars. Pour réussir à équilibrer ces précieux services écosystémiques, il est impératif de quantifier l'efficacité des stratégies de gestion de l'irrigation pour réduire la consommation d'eau souterraine tout en maintenant des rendements acceptables.

La recherche que je propose testera formellement la capacité du Wisconsin Irrigation Scheduling Program (WISP) - un outil à la disposition des agriculteurs mais gravement sous-utilisé - à augmenter l'efficacité de l'utilisation de l'eau par les cultures (WUE) et à réduire la consommation d'eau souterraine à la ferme.

Les cultures de pommes de terre et de maïs doux seront examinées dans quatre champs au cours des saisons de croissance 2018 et 2019. Dans le cadre d'une expérience en binôme, la moitié des champs sera irriguée à l'aide du WISP disponible gratuitement (https://wisp.cals.wisc.edu/), et Isherwood Farms irriguera les champs restants en fonction de son intuition et de son expérience.

Les données de l'utilisateur seront mesurées comme suit : pourcentage de couverture du couvert végétal avec l'application téléphonique Canopeo, humidité du sol avec les capteurs METER 5TM/ProCheck, et irrigation/précipitation avec le METER ECRN-100. Les jauges de drainage METER G3 (3-5 par champ) et des mesures quotidiennes de l'ET (ET = précipitations + précipitations - Δ stockage dans le sol - drainage) valideront les calculs du drainage profond et de l'ET du WISP. Un METER EM60G par champ enregistrera les données d'irrigation/précipitation(ECRN-100), d'humidité du sol (10, 20, 40, 80 cm avec 5TM ; propriété), et de drainage profond (G3 drain gauge ; propriété). La collecte automatisée des données par l'EM60G est essentielle pour suivre de manière cohérente les apports quotidiens de précipitations/irrigation et pour faire fonctionner le WISP avec précision. Les EM50 collecteront des données à partir de lysimètres et de capteurs d'humidité du sol supplémentaires (2 ou 3 en fonction du champ) afin d'obtenir une gamme complète de variabilité. Le rendement sera déterminé en récoltant 6 mètres de rangées dans 15 champs à la fin d'un cycle de croissance des cultures. Les différences de drainage profond, de rendement, d'ET et d'humidité du sol seront comparées entre les régimes d'irrigation WISP-intuition et les modèles WISP-Agro-IBIS afin d'évaluer les économies d'eau potentielles et les possibilités d'amélioration du WISP.

BÉNÉFICIAIRES 2016

CHRISTOPHER BELTZ: UNIVERSITÉ DU WYOMING

LES EFFETS DES CHANGEMENTS ENVIRONNEMENTAUX SUR LE CYCLE DU CARBONE DANS L'OUEST SEMI-ARIDE

L'augmentation de la disponibilité de l'azote (N) est susceptible de modifier de nombreuses fonctions des écosystèmes, et c'est déjà le cas. Cela est dû en grande partie à la réaction généralisée de la productivité primaire nette (PPN) et de la respiration du sol à l'azote. La fixation anthropique de l'azote a augmenté les apports dans la biosphère de 0,5 kg N ^ha-1 ^an-1 à plus de 10 kg N ^ha-1 ^an-1. Dans les environnements semi-arides, les relations entre l'azote disponible et les processus écosystémiques sont particulièrement complexes en raison d'une forte limitation par des précipitations faibles et très variables. En outre, on sait que la température a des effets importants sur la respiration du sol. Compte tenu des projections du GIEC, qui modifient à la fois l'azote et les précipitations, le développement actuel des ressources énergétiques dans l'ouest des États-Unis offre l'occasion de poser des questions de recherche fondamentale et appliquée liées aux effets de l'augmentation de la disponibilité de l'azote et de l'eau sur le cycle du carbone. Pour mieux comprendre ces effets, j'examinerai les effets interactifs de l'azote et de l'eau sur le cycle du carbone et j'évaluerai les effets relatifs des communautés végétales et microbiennes sur le cycle du carbone et le bilan carbone. La mise en place d'une station météorologique METER me permettra de surveiller les conditions du site (c'est-à-dire les précipitations, la température de l'air, l'humidité et la température du sol) avec une résolution temporelle élevée, ce qui augmentera le champ d'inférence de cette étude.

DANIEL ADAMSON: UNIVERSITÉ DU WYOMING

DÉGRADATION DES HERBICIDES APPLIQUÉS AU SOL EN CAS D'IRRIGATION LIMITÉE

Les herbicides appliqués au sol sont importants pour lutter contre les mauvaises herbes dans de nombreuses cultures, car ils offrent un spectre de contrôle élargi et une diversité chimique, en particulier lorsqu'il y a moins d'herbicides appliqués POST. Toutefois, si les herbicides appliqués au sol persistent trop longtemps dans le sol, ils risquent d'endommager les cultures de rotation sensibles les années suivantes. Comme la dégradation des herbicides dans le sol dépend fortement de l'eau, les besoins imminents de réduction de l'utilisation de l'eau agricole à l'avenir pourraient conduire à une dégradation limitée des herbicides et à un risque accru de rémanence. Ce projet vise à comprendre comment une irrigation limitée affecte l'efficacité et la rémanence des herbicides appliqués au sol dans les rotations de cultures irriguées du Wyoming. Une étude de terrain en deux parties est actuellement en cours, avec l'application de quatre herbicides appliqués au sol sur des haricots secs et de quatre herbicides appliqués au sol sur du maïs. En 2015, trois traitements d'irrigation (100 %, 80 %, 69 % de l'évapotranspiration de la culture) ont été appliqués aux deux cultures, et l'humidité du sol a été surveillée à l'aide de dix enregistreurs de données METER Em50 dotés chacun de quatre capteurs d'humidité du sol GS-1. La teneur en eau volumétrique du sol des trois traitements d'irrigation a été en moyenne de 22 %, 18 % et 17 % pendant toute la période de croissance. Le rendement des cultures a diminué au fur et à mesure que l'irrigation diminuait. Des échantillons de sol prélevés à intervalles réguliers après l'application d'herbicides seront analysés en 2016 pour déterminer la teneur en herbicides et utilisés pour effectuer un essai biologique en serre afin de déterminer la réponse des cultures à l'herbicide résiduel. La réponse des cultures sera également évaluée sur le terrain au cours de la deuxième année, lorsque la betterave sucrière, le tournesol et les haricots secs ou le maïs seront plantés sur les parcelles d'origine et évalués pour les dommages causés par l'herbicide.

DAVID SULLIVAN: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DE WASHINGTON

TRAVAIL DU SOL EN BANDES ET CULTURES DE COUVERTURE POUR UNE MEILLEURE EFFICACITÉ DE L'UTILISATION DE L'EAU DANS LES EXPLOITATIONS MARAÎCHÈRES BIOLOGIQUES DE L'OUEST DE L'ÉTAT DE WASHINGTON

Les préoccupations croissantes concernant la santé des sols et l'utilisation de l'eau dans les systèmes de travail du sol conventionnels ont suscité un intérêt accru pour les pratiques de travail du sol réduit en raison de l'amélioration de la qualité des sols, de la rétention de l'humidité et de la diminution de l'érosion. Une approche équilibrée utilisant le travail du sol par bandes et des cultures de couverture à haute teneur en résidus peut réduire ces effets négatifs tout en protégeant la santé du sol et en conservant l'eau. Il a été démontré que les paillis végétaux à haute teneur en résidus créés par les cultures de couverture terminées au printemps suppriment les mauvaises herbes dans les systèmes biologiques et augmentent l'humidité du sol par rapport aux systèmes conventionnels de travail du sol. Ce projet étudiera comment ces systèmes de culture de couverture à haute teneur en résidus peuvent améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'eau en examinant la dynamique de l'eau de la couche de paillis battu en comparaison avec les systèmes de sol nu.

Une culture de couverture de seigle céréalier plantée à l'automne et interrompue à la mi-anthèse par un fauchage au fléau sera soumise à un travail du sol en bandes ou à un travail du sol intégral avant le repiquage des courges. Des programmes d'application d'irrigation au goutte-à-goutte distincts seront maintenus pour chaque traitement en utilisant la plateforme de programmation d'irrigation WSU AgWeathernet, associée à des capteurs d'humidité volumétrique METER 5TM et surveillée en temps réel avec des enregistreurs sans fil Em50G. Les données de température et d'humidité seront prises à deux profondeurs de sol et à deux endroits du lit. Une fois achevé, ce projet contribuera à traiter le lien entre l'alimentation, l'énergie et l'eau, avec la possibilité d'accroître la résilience des systèmes agricoles face au changement climatique en préservant les ressources en eau dans l'État de Washington.

ELISE CONNOR: UNIVERSITÉ DU TEXAS À AUSTIN

REPENSER LES MESURES DE L'ÉTAT HYDRIQUE DES PLANTES EN RÉPONSE À LA SÉCHERESSE

La sécheresse est l'un des principaux facteurs limitant la productivité des plantes. Elle affecte les plantes du niveau moléculaire au niveau physiologique. De nombreuses études ont examiné les effets de la sécheresse, mais peu d'entre elles incluent les effets des symbiotes fongiques. Pourtant, les champignons endophytes qui colonisent les feuilles peuvent améliorer la tolérance à la sécheresse des plantes d'un ordre de grandeur ou plus. Par exemple, les champignons endophytes peuvent réduire la perte d'eau des plantes en fermant les stomates et empêcher la dessiccation cellulaire en accumulant des solutés dans les cellules des plantes. Dans certains cas, la présence d'un champignon endophyte annule complètement les effets de la sécheresse sur la croissance et la transpiration des plantes. Ainsi, les symbiotes fongiques peuvent conduire les chercheurs à identifier incorrectement les mécanismes de tolérance à la sécheresse chez les plantes. En outre, les effets fongiques peuvent expliquer pourquoi les modèles de conductance actuels n'ont pas été en mesure de prédire les réponses stomatiques observées au stress hydrique. Par conséquent, pour mieux comprendre la dynamique de la sécheresse chez les plantes, je propose d'utiliser le site SC-1 Leaf Porometer de METER pour répartir les effets de l'humidité du sol et des endophytes sur la conductance stomatique des plantes.

ELIZABETH ERNST: UNIVERSITÉ TECHNOLOGIQUE DU MICHIGAN

COMPRENDRE LES CONDITIONS DU SOL DANS LES ÉCOSYSTÈMES DE LA TAÏGA BORÉALE ET LEUR INFLUENCE SUR L'ÉTENDUE, LA GRAVITÉ ET LA RÉPARTITION DES INCENDIES DE FORÊT

La région arctique et boréale connaît un changement climatique important, avec des étés plus chauds et plus longs. Cette hausse des températures devrait assécher les combustibles et les rendre plus susceptibles de s'enflammer et de brûler pendant les saisons prolongées des incendies de forêt. Les incendies de forêt sont la principale perturbation dans les Territoires du Nord-Ouest (T.N.-O.), et le dégel du pergélisol est le deuxième facteur de perturbation le plus important. Il est important de comprendre la relation entre ces deux perturbations, car elles s'influencent mutuellement dans une boucle de rétroaction positive. Ces processus sont déterminés par plusieurs facteurs, notamment le temps et le climat, la topographie et la composition du sol. Afin de comprendre comment les effets des incendies de forêt varient selon les zones écologiques et les conditions du pergélisol, les modèles d'humidité du sol et des combustibles sont étudiés sur le terrain et à l'aide de la technologie de télédétection. Les tendances à long terme de l'humidité du sol avant la saison des feux de 2014 près de Yellowknife, dans les Territoires du Nord-Ouest, seront comparées aux mesures prises sur le terrain au cours de l'été 2016. Les capteurs 5TM de METER et les appareils portables Procheck seront utilisés pour mesurer les conditions du sol, y compris l'humidité et la matière organique. SATURO La conductivité hydraulique saturée sur le terrain sera testée afin d'estimer la quantité d'eau disponible pour le ruissellement et la régénération de la végétation. Les mesures seront prises dans différentes conditions après le feu (non brûlé ou brûlé très sévèrement) et dans différentes interactions avec le pergélisol (continu, discontinu et sporadique). Ces résultats contribueront à l'effort continu de compréhension de la vulnérabilité des écosystèmes de la forêt boréale et de la taïga face à l'augmentation des incendies de forêt dans un climat changeant.

LEANDER ANDEREGG: UNIVERSITÉ DE WASHINGTON

LA RECHERCHE DE LA FERTILISATION AU CO2

Les arbres sont des marchands : ils vendent de l'eau à l'atmosphère en échange du_CO2dont_ilsont besoin pour la photosynthèse des sucres. Le taux d'échange, ou "efficacité d'utilisation de l'eau", qui régit le marché carbone-eau des plantes, est fonction des concentrations de_CO2 dans l'atmosphère. Ainsi, en théorie, les émissions humaines de carbone, qui ont augmenté le_CO2 atmosphérique de 40 % depuis 1850, devraient accroître l'efficacité de l'utilisation de l'eau par les plantes, ce qui entraînerait une "fertilisation par_{le CO2} " de nos forêts et de nos cultures. Cependant, les preuves de la fertilisation par_{le CO2} sont extrêmement mitigées. Je cherche à comprendre quand, où et pourquoi les arbres subissent une fertilisation par_{le CO2} en utilisant un équipement METER pour quantifier les contraintes environnementales (par exemple, la disponibilité de l'eau, de la lumière, de la température, de l'humidité relative) subies par deux espèces d'arbres, Abies lasiocarpa et Populus tremuloides, dans leurs zones d'altitude dans le sud-ouest du Colorado. En combinant ces données environnementales avec les données existantes sur la croissance des arbres et l'efficacité de l'utilisation de l'eau provenant des carottes d'arbres, j'utiliserai un modèle paramétré de croissance forestière (3-PG) pour déterminer comment les contraintes environnementales déterminent si et dans quelle mesure les arbres bénéficient de l'augmentation des concentrations de dioxyde de carbone.

JESSICA STEVENS: UNIVERSITÉ DU TENNESSEE KNOXVILLE

LES POINTS CHAUDS DE LA DÉCOMPOSITION DES CADAVRES : SURVEILLANCE DES CHANGEMENTS DANS LES SOLS DES TOMBES

La décomposition des cadavres ou des carcasses a suscité l'intérêt de la médecine légale et de l'écologie. Nos recherches se concentrent sur l'écologie microbienne des événements de décomposition de la mortalité des vertébrés terrestres, en mettant l'accent sur les changements dans la biologie et la chimie du sol. Nous prévoyons d'utiliser les capteurs d'humidité du sol METER pour prédire à la fois l'humidité du sol et la teneur en graisses/lipides dans ces sols en décomposition lors d'expériences en laboratoire et sur le terrain. Cela permettra d'acquérir de nouvelles connaissances sur ces capteurs et leurs applications potentielles dans le domaine de la criminalistique.

REBECCA SHERIDAN: UNIVERSITÉ DE L'IDAHO

PHYSIOLOGIE HYDRAULIQUE DES SEMIS DE DOUGLAS PLANTÉS EN RÉPONSE À DES CONDITIONS DE LIMITATION DE L'EAU

Ce projet vise à mesurer la conductivité hydraulique des semis de douglas et à déterminer comment la conductivité hydraulique des semis évolue dans des conditions de limitation de l'eau du sol. Des centaines de milliers de plants de douglas sont plantés chaque année dans l'État de l'Idaho et sont soumis à une grande variété de conditions environnementales. Les observations sur le terrain montrent que les semis de douglas plantés ne survivent pas ; le manque d'humidité du sol sur les sites de plantation est l'une des causes présumées de la mort des semis. Le projet abordera un problème forestier, l'incapacité des semis plantés à survivre, à l'aide d'outils et de mécanismes issus de la physiologie hydraulique des plantes, notamment un débitmètre à haute pression, un appareil Sperry et des instruments METER. Nous mesurerons les caractéristiques morphologiques et physiologiques des plants avant et après la plantation. Les plants témoins seront bien arrosés tout au long de l'expérience, et les plants traités seront soumis à des conditions de sécheresse modérée ou extrême. Les résultats seront analysés à l'aide de l'analyse de la variance. Les résultats élucideront la façon dont la physiologie hydraulique des semis réagit à la plantation, ce qui contribuera à améliorer la survie des semis et à garantir que les objectifs de reboisement et de restauration sont atteints.

THOMAS GREEN: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DU MICHIGAN

EFFETS DE LA TAILLE DES PARTICULES DE LA COUCHE DE GRAVIER ET DE LA PENTE DU SOUS-SOL SUR L'AMPLEUR DE LA CONFIGURATION SPATIALE DE L'EAU DU SOL DANS UN PUTTING GREEN À PROFONDEUR VARIABLE SELON LES SPÉCIFICATIONS DE L'USGA

La distribution uniforme de l'eau du sol dans les putting greens à forte teneur en sable est une préoccupation majeure pour les surintendants des terrains de golf. Bien que le gravier soit couramment utilisé comme composant d'une zone racinaire à base de sable afin d'augmenter la rétention d'eau, le contour et la pente des putting greens affectent de manière significative la rétention d'eau en raison de la gravité. En conséquence, les sols à texture grossière s'assèchent prématurément en altitude et s'humidifient excessivement en contrebas. Cette humidification non uniforme du sol peut non seulement entraver les performances du putting green, mais aussi augmenter les besoins en eau et en main-d'œuvre. L'objectif de cette étude est d'évaluer l'impact de la taille des particules de la couche de gravier et de la pente sur la teneur en eau du sol dans une zone racinaire à profondeur variable (moins profonde au sommet de la pente, mais plus profonde à la base de la pente) et à forte teneur en sable. En raison du manque de recherches publiées et de la spécification très large de la United States Golf Association (USGA) pour la sélection d'un gravier basé sur le matériau de la zone racinaire, il est essentiel de déterminer les facteurs optimaux de pontage, de filtrage, de perméabilité et d'uniformité capables d'augmenter l'uniformité de l'humidité du sol de la zone racinaire à travers les ondulations d'un green d'exercice à profondeur variable et à forte teneur en sable. Notre objectif est d'évaluer les effets de la taille des particules de la couche de gravier et de la pente du sous-sol sur l'ampleur et la répartition spatiale de l'eau dans le sol d'un putting green de profondeur variable et répondant aux spécifications de l'USGA. Notre hypothèse est la suivante : l'augmentation de la différence de taille des particules entre les couches de gravier et la zone racinaire, combinée à une zone racinaire de profondeur variable, améliorera l'uniformité de l'humidité du sol dans un putting green vallonné.

BÉNÉFICIAIRES 2015

ANDREW GREEN: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DU KANSAS

CRIBLAGE REPRODUCTIBLE DU BLÉ ET DE SES PARENTS SAUVAGES POUR LA TOLÉRANCE AU STRESS HYDRIQUE

Des études antérieures ont permis d'identifier des accessions "tolérantes à la sécheresse" de l'espèce de blé sauvage Aegilops geniculata Roth et du blé commun (Triticum aestivum, L.) dans des environnements contrôlés. Le criblage en environnement contrôlé est nécessaire pour cultiver du matériel génétique non adapté et pour isoler le stress hydrique des stress supplémentaires sur le terrain. De nombreux criblages de la sécheresse en serre souffrent de problèmes confondants tels que le type de sol et la teneur en eau du sol qui en résulte, la densité apparente et les différences génétiques pour des caractéristiques telles que la masse racinaire, la profondeur d'enracinement et la taille de la plante. Le contrôle du potentiel hydrique du sol et de la plante est le seul moyen quantifiable d'imposer un traitement cohérent et reproductible. Avec le développement d'une courbe de rétention de l'humidité du sol pour un milieu de croissance homogène, le traitement de l'humidité pourrait être maintenu à un potentiel matriciel biologiquement pertinent, et les potentiels hydriques correspondants des plantes pourraient être enregistrés. Les capteurs de teneur en eau volumétrique METER EC-5 , les capteurs de potentiel matrique METER MPS-6, ainsi que les tensiomètres à colonne sont utilisés pour surveiller les conditions d'humidité du sol dans une expérience en serre utilisant des tubes de croissance en chlorure de polyvinyle (PVC) de 182 cm de haut utilisant le milieu de croissance homogène Profile Greens Grade. Des variétés de blé déjà caractérisées sont cultivées dans le cadre d'une étude pilote, et une collection avancée d'Aegilops geniculata sera criblée dans le cadre d'un système plus large. On mesurera le nombre de jours avant la sénescence, la biomasse, le rapport pousses/racines, les caractéristiques d'enracinement, les composantes du rendement, le potentiel hydrique des feuilles, la teneur en eau relative des feuilles et d'autres observations physiologiques entre les traitements à humidité limitée et les traitements de contrôle. Ces données pourraient constituer un moyen quantifiable de classer les génotypes en fonction de leur réaction au stress hydrique.

Attribution de 13 capteurs de potentiel hydrique et de température MPS-6 et de 26 capteurs d'humidité du sol . EC-5 capteurs d'humidité du sol

BENJAMIN CARR: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'IOWA

PROPRIÉTÉS THERMIQUES ET HYDRAULIQUES DU SOL POUR LA DENSITÉ APPARENTE DYNAMIQUE PENDANT LES CYCLES D'HUMIDIFICATION ET DE SÉCHAGE APRÈS LE TRAVAIL DU SOL

Le sol de surface est une interface complexe et dynamique qui détermine le transfert de masse et d'énergie entre la terre et l'atmosphère, ainsi que l'écoulement et la répartition de l'eau dans le cycle hydrologique. Ses propriétés sont considérées comme dynamiques parce qu'elles sont contrôlées en partie par la teneur en eau du sol, qui peut changer rapidement lors d'épisodes d'humidification ou lentement au cours de périodes prolongées de drainage, d'absorption par les plantes et de séchage par évaporation. Dans les études hydrologiques portant sur les propriétés dynamiques de la surface du sol, on part souvent du principe que la densité apparente du sol est statique. Les processus naturels (par exemple, le gel et le dégel) et les modifications anthropiques (par exemple, le travail du sol) ont un impact sur la densité apparente du sol. Par conséquent, si la densité apparente transitoire peut être quantifiée, l'impact sur les propriétés thermiques et hydrauliques du sol peut être mesuré. Afin de surveiller en permanence les changements des propriétés thermiques et hydrauliques du sol dans un champ labouré, je propose d'utiliser des capteurs thermo-TDR pour déterminer in situ la teneur en eau du sol et les propriétés thermiques, les flux de chaleur latente et sensible, en plus de l'évaluation de l'état de la densité apparente et de la porosité du sol. Je demande des capteurs de potentiel hydrique et de teneur en eau pour permettre la détermination des caractéristiques de rétention d'eau du champ et des conductivités hydrauliques.

Nous avons reçu 18 capteurs de potentiel hydrique et de température MPS-6, neuf capteurs d'humidité du sol MPS-6. EC-5 capteurs d'humidité du sol

RACHEL RUBIN: UNIVERSITÉ DE L'ARIZONA DU NORD

LES MICROBES DU SOL INFLUENCENT-ILS LA RÉPONSE DES PLANTES AUX VAGUES DE CHALEUR ?

Les vagues de chaleur et les sécheresses perturbent les écosystèmes et augmentent en fréquence et en intensité, mais elles font l'objet de beaucoup moins d'attention de la part des chercheurs que le réchauffement progressif à long terme. Les effets aigus de ces événements sont profonds, réduisant la productivité aérienne de 30 % sur l'ensemble du continent européen en 2003. Bien que peu étudiées, les vagues de chaleur et les sécheresses produisent probablement des effets hérités médiés par la communauté microbienne du sol. Je manipulerai les communautés rhizosphériques in vivo et j'évaluerai la performance des herbes indigènes transplantées sous l'effet d'une vague de chaleur appliquée sur le terrain, un scénario de plus en plus fréquent dans le sud-ouest et un défi croissant dans la restauration écologique. Je m'attends à ce que les vagues de chaleur modifient la structure de la communauté microbienne du sol, en réduisant l'abondance des bactéries mais en préservant celle des champignons. Deuxièmement, je m'attends à ce que la culture de graminées avec un inoculum soumis à des vagues de chaleur "prépare" les plantes à la tolérance à la chaleur, grâce à l'acclimatation des microbes de la rhizosphère. L'instrumentation METER permettra de mieux comprendre les facteurs abiotiques associés aux vagues de chaleur, y compris les impacts sur l'eau disponible pour les microbes et les plantes.

Huit capteurs de température et de potentiel hydrique MPS-6, huit capteurs d'humidité du sol GS1 et quatre enregistreurs de données Em50 ont été attribués .

STEPHANIE FULTON: UNIVERSITÉ DE GÉORGIE

SURVEILLANCE CONTINUE POUR DÉTERMINER COMMENT LES VOIES D'ÉCOULEMENT HYDRAULIQUES MAINTIENNENT LA QUALITÉ ET LA QUANTITÉ DE L'EAU PENDANT LES OPÉRATIONS D'EXTRACTION DE CHARBON À CIEL OUVERT ET DE REMBLAYAGE DES VALLÉES

Les chercheurs ont constaté que les niveaux de salinité - mesurés par la conductivité, un indicateur des charges totales de solides dissous (TDS) - sont le meilleur indicateur de la dégradation des cours d'eau sous les mines de charbon à ciel ouvert et les opérations de remblayage des vallées (SCM/VF) dans les Appalaches centrales. Nous étudions actuellement l'efficacité d'une méthode expérimentale de remise en état des mines par "isolement hydrologique", conçue pour préserver la qualité et la quantité de l'eau en aval des opérations de SCM/VF en minimisant le contact des eaux souterraines avec les morts-terrains à forte teneur en sel. L'identification et la caractérisation des contributions des sources d'eau au débit des cours d'eau à l'aide de la conductivité nous aideront à déterminer comment la méthode d'isolation hydrologique affecte la nature et la durée des interactions entre les eaux de surface et les eaux souterraines et à mieux comprendre les voies d'écoulement hydrologiques dominantes qui contribuent au débit des cours d'eau dans les bassins hydrographiques minés. Les données de surveillance continue offrent une résolution temporelle beaucoup plus grande que les données de surveillance trimestrielles ou mensuelles et sont essentielles pour comprendre comment la conductivité varie selon les saisons et les conditions de précipitations antécédentes. Le but de notre étude est d'évaluer comment les pratiques d'ingénierie hydrologique qui contrôlent le mouvement de l'écoulement des eaux souterraines à travers les sites miniers SCM/VF peuvent avoir un impact sur les mécanismes de génération de l'écoulement et la chimie de l'eau. Nos objectifs de recherche comprennent l'évaluation de l'effet de l'ingénierie hydrologique sur la réduction des charges de solutés et des niveaux de conductivité dans les cours d'eau récepteurs, ainsi que les mécanismes contrôlant les processus de génération de flux et la chimie de l'eau en dessous de SCM/VF.

La collecte de données hydrologiques et chimiques en continu à l'aide du système d'enregistrement de données à distance Em50R de METER couplé à des capteurs CTD-10 nous aidera à comprendre la dynamique hydrologique sur un site SCM/VF éloigné situé dans le comté de Magoffin, dans les champs de charbon de l'est du Kentucky.

Attribution de quatre capteurs CTD-10, de trois enregistreurs de données Em50, d'une station de données.

BENJAMIN WALLEN: ÉCOLE DES MINES DU COLORADO

ÉTUDE EXPÉRIMENTALE ET MODÉLISATION DES PROCESSUS SOUTERRAINS PEU PROFONDS INFLUENCÉS PAR LES INTERACTIONS TERRE-ATMOSPHÈRE/APPLICATIONS À LA DÉTECTION DES MINES TERRESTRES

Les mines terrestres antipersonnel constituent l'un des risques environnementaux les plus prolifiques à l'échelle mondiale. Le succès des technologies de détection des mines terrestres dépend de nombreux facteurs, dont la composition physique de la mine et le temps passé dans le sol depuis sa mise en place. Cependant, les conditions environnementales dans lesquelles la mine est placée sont souvent négligées. En comprenant mieux les conditions environnementales à proximité d'une mine terrestre, nous pouvons mieux calibrer les modèles numériques utilisés pour développer des algorithmes qui s'interfacent avec les différentes technologies de détection. La caractérisation des conditions environnementales à proximité de l'emplacement d'une mine terrestre est au cœur de cette recherche. De nombreux modèles numériques et analytiques ont été développés pour prédire les propriétés physiques du sous-sol peu profond. La connaissance fondamentale des caractéristiques du terrain et des processus dynamiques qui modifient les propriétés du terrain est essentielle pour ces modèles. L'objectif de cette recherche est d'améliorer notre compréhension des processus d'écoulement multiphasique non isotherme de l'eau, de la vapeur d'eau et de l'air dans le sous-sol peu profond afin de mieux prédire la distribution spatiale et temporelle de l'humidité du sol. Cela permettra en fin de compte d'affiner les prévisions de distribution de l'humidité et de la température du sol dans l'espace et de mieux comprendre la modélisation, la simulation et la prévision des conditions environnementales les plus dynamiques pour la performance de la détection des mines.

Attribution de cinq capteurs de température et d'humidité relative VP-3, dix capteurs de température de l'air ECT capteurs de température de l'air, dix EC-5 capteurs d'humidité du sol

HENRY SINTIM: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DE WASHINGTON

PAILLIS DE PLASTIQUE BIODÉGRADABLE : DÉGRADATION ET IMPACTS SUR LA QUALITÉ DU SOL

L'application de paillis plastique conventionnel (CPM) en agriculture est une pratique courante chez la plupart des producteurs de cultures spécialisées dans le monde. Elle offre les avantages d'une utilisation plus efficace de l'eau et d'un contrôle des mauvaises herbes, des ravageurs et des maladies. Le rendement et la qualité des cultures s'en trouvent améliorés. Néanmoins, les producteurs doivent récupérer et éliminer en toute sécurité le CPM après utilisation, ce qui augmente le coût total de production. Le remplacement du CPM par des films de paillage en plastique biodégradable (BPM) réduira les besoins en matière d'élimination. Cependant, l'impact potentiel sur les écosystèmes des sols agricoles doit être évalué avant l'adoption du BPM. Les objectifs de ma recherche sont les suivants

Examiner la dégradation de différents types de BPM au fil du temps Évaluer les effets du BPM sur la qualité du sol

J'évaluerai la qualité des sols à l'aide du kit de test de qualité des sols de l'USDA, disponible auprès de Gempler. Comme la température et la teneur en eau du sol sont des paramètres importants qui régissent les taux de réaction chimique et l'activité microbienne et qu'elles sont susceptibles de varier entre les différents traitements au MPB, elles seront surveillées à l'aide de capteurs d'humidité et de température du sol METER's 5TM installés à des profondeurs de 10 cm et 20 cm. J'installerai également des jauges de drainage METER's G3 à une profondeur de 30 cm afin de collecter des échantillons de lixiviat pour l'analyse des particules de BPM. La dégradation du BPM au fil du temps sera examinée en évaluant les propriétés du matériau et en mesurant la taille et la surface des particules par le biais de photographies, de la numérisation des photographies et de l'analyse des images à l'aide du logiciel Image J.

A reçu une jauge de drainage, six jauges de sol 5TM et une jauge d'eau. G3 jauge de drainage, six capteurs d'humidité et de température du sol 5TM, un enregistreur de données à distance Em50G.

Évaluer la lixiviation des produits de dégradation du BPM dans le sol

SHUYANG ZHEN: UNIVERSITÉ DE GÉORGIE

UTILISATION DE L'INDICE DE VÉGÉTATION PAR DIFFÉRENCE NORMALISÉE (NDVI) COMME INDICATEUR DE LA TAILLE DES PLANTES DANS LES MODÈLES PRÉDICTIFS D'UTILISATION DE L'EAU POUR FACILITER L'IRRIGATION DE PRÉCISION

Une irrigation précise basée sur les besoins en eau des plantes permet non seulement une croissance optimale des plantes, mais aussi de conserver l'eau et d'atténuer la pollution de l'environnement due au ruissellement des engrais et des pesticides. Une compréhension approfondie des besoins en eau spécifiques aux cultures est essentielle pour une irrigation plus efficace. Cependant, l'utilisation de l'eau par les plantes change quotidiennement, sous l'effet des variations des conditions environnementales et de l'évolution de la taille des plantes au fil du temps. Alors que les conditions environnementales sont relativement faciles à mesurer, la détermination directe de la taille des plantes est souvent destructive et prend du temps. La télédétection des indices de végétation, tels que l'indice de végétation par différence normalisée (NDVI), fournit une méthode continue et non destructive pour estimer la taille de la canopée et l'utiliser dans les modèles d'utilisation de l'eau. Mes travaux actuels, qui utilisent les capteurs METER NDVI , permettront de développer des modèles quantitatifs qui prédisent l'utilisation quotidienne de l'eau (DWU) des espèces de plantes à massif sur la base de facteurs environnementaux et de NDVI, un indicateur de la taille des plantes. L'objectif est d'utiliser NDVI à la place des "coefficients de culture" qui sont couramment utilisés dans les applications agronomiques.

Nos données préliminaires montrent que NDVI est fortement corrélé à la croissance des plantes, et un modèle de régression linéaire multiple développé en utilisant uniquement le rayonnement et NDVI explique plus de 85% des variations de DWU. L'inclusion de variables environnementales supplémentaires ou d'une évapotranspiration de référence peut affiner ces modèles. Par conséquent, nous réaliserons une étude supplémentaire à des fins de validation du modèle et nous passerons à l'échelle supérieure en collaborant avec des producteurs commerciaux et en développant des sites d'étude dans les pépinières.

Attribution de six capteurs SRS NDVI, deux capteurs SRS PRI, un ProCheck, un capteur PAR, un pyranomètre, un capteur de température et d'humidité VP3.

JEB FIELDS: VIRGINIA TECH

CONSERVATION DE L'EAU DANS LA PRODUCTION EN CONTENEUR GRÂCE À L'INGÉNIERIE DES SUBSTRATS SANS SOL POUR AUGMENTER LA QUANTITÉ D'EAU DISPONIBLE

On se rend de plus en plus compte que l'eau est une ressource limitée dont l'agriculture, y compris la production de cultures en conteneurs, est l'une des principales consommatrices. Près des deux tiers de toutes les cultures ornementales produites aux États-Unis sont cultivées dans des conteneurs utilisant la culture hors-sol, dans laquelle plus de 20 000 gallons d'eau par acre et par jour peuvent être appliqués pour produire des cultures commercialisables. Les substrats de culture hors-sol ont été développés pour offrir une grande porosité remplie d'air, garantissant un drainage suffisant, ce qui permet aux producteurs d'arroser en excès pour éviter les risques associés au stress hydrique. Toutefois, face à la crise de l'eau qui se profile à l'horizon, il est nécessaire d'adopter des pratiques de production plus durables.

Ma recherche consiste à manipuler les propriétés hydrophysiques des substrats sans sol afin de mieux comprendre comment l'eau se déplace à travers les pores et les particules du substrat et interagit avec eux. En outre, cette recherche déterminera comment les variations des propriétés hydrophysiques des substrats sans sol affectent la croissance et le développement des cultures en conteneurs. L'optimisation des propriétés hydrauliques des substrats non terreux conventionnels permettra d'augmenter la distribution de l'eau et sa disponibilité dans les substrats en conteneur. En permettant à l'eau de se mobiliser plus facilement à l'intérieur d'un conteneur, les racines auront accès à des pourcentages plus élevés d'eau contenue dans le substrat, ce qui augmentera la quantité d'eau disponible. Avec des pourcentages plus élevés d'eau disponible, les producteurs peuvent produire plus de biomasse tout en appliquant moins d'eau, ce qui permet d'utiliser l'eau de manière plus efficace pendant la production.

L'objectif global de mes recherches est de réduire la consommation d'eau dans la production en conteneurs en concevant des substrats non terreux utilisant des composants traditionnels (par exemple, la tourbe de sphaigne et l'écorce) sans modifier d'autres pratiques de production ou investir dans de nouvelles technologies.

Récompensé 1 WP4C point de rosée compteur de potentiel hydrique

MITCHELL HUNTER: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DE PENN

DÉTECTION DE LA SÉCHERESSE PAR LE COUVERT VÉGÉTAL EN VUE D'UNE ADAPTATION ÉCOLOGIQUE AU CLIMAT

Je déploierai des capteurs de réflectance spectrale METER (SRS) et des radiomètres infrarouges (IR) pour caractériser les impacts des cultures de couverture sur les réponses au stress de la sécheresse du maïs. Ces instruments permettront de mesurer le développement de la canopée du maïs, l'efficacité de l'utilisation de la lumière et la température de la canopée. J'utiliserai des abris contre la pluie pour imposer un stress de sécheresse au maïs après cinq traitements de cultures de couverture. Les instruments METER seront installés sur deux unités d'observation mobiles. Chaque unité comprendra des capteurs SRS calibrés pour lire l'indice de végétation différentiel normalisé (NDVI) et l'indice de réflectance photochimique (PRI), avec des capteurs de référence pointés vers le ciel, ainsi qu'un capteur IR.

Ce système mobile s'appuiera sur l'ensemble des méthodes écophysiologiques répétées utilisées dans le cadre de cette étude. Celles-ci comprennent : la hauteur du maïs, leaf area index (LAI ; METER AccuPAR LP-80), la conductance stomatique (METER SC-1), le potentiel hydrique des feuilles avant l'aube (chambre à pression de PMS Instruments) et la verdeur des feuilles (Konica Minolta SPAD).

NDVI Les lectures fourniront un indicateur plus précoce, plus précis et plus reproductible du développement de la canopée que l'indice LAI. Après la fermeture de la canopée, les relevés couplés PRI-NDVI donneront une idée de l'efficacité de l'utilisation de la lumière ; les relevés IR de la température de la canopée fourniront un indicateur du stress hydrique. Ensemble, ils permettront de mesurer le stress du maïs tout au long de la saison.

Ces instruments amélioreront la résolution temporelle et la spécificité mécaniste de mon étude sur le terrain, permettront le développement de méthodes et contribueront à la validation d'un modèle de culture. De manière plus générale, cela permettra de mieux comprendre comment les pratiques de gestion écologique (cultures de couverture) peuvent faciliter l'adaptation aux conditions futures prévues dans le cadre du changement climatique (sécheresse).

Deux enregistreurs de données Em50, deux capteurs SRS NDVI, deux capteurs SRS PRI, deux radiomètres infrarouges Apogee.

LANCE STOTT: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'UTAH

TECHNIQUES DE PRÉCISION DU STRESS HYDRIQUE DANS LES VERGERS

Les cultures fruitières à haute valeur ajoutée nécessitent une gestion attentive de l'irrigation afin de préserver les ressources en eau. Un stress hydrique modéré de ces cultures se traduit par une teneur en sucre plus élevée dans les fruits, mais un indicateur fiable de l'état hydrique des arbres est nécessaire avant de pouvoir utiliser un stress hydrique de précision. Les mesures de l'humidité du sol ne sont pas fiables en raison des systèmes racinaires profonds et étendus des arbres. Les mesures à la bombe à pression du potentiel hydrique de la tige sont fiables, mais nécessitent beaucoup de travail et ne peuvent pas être automatisées. Les mesures infrarouges des différences de température entre les feuilles et l'air ne sont que partiellement efficaces. L'utilisation de capteurs d'humidité du sol par réflectométrie dans le domaine des fréquences, insérés dans les troncs des arbres fruitiers, promet d'être une méthode efficace de surveillance continue de l'état hydrique des arbres. La mise en relation des mesures de la teneur en eau du tronc avec les mesures de la bombe à pression et les différences de température entre les feuilles et l'air pourrait fournir un indicateur fiable de l'état hydrique de l'arbre. Cette méthode pourrait alors être utilisée pour programmer avec précision l'irrigation et/ou automatiser les systèmes d'irrigation de précision dans les vergers du monde entier, ce qui permettrait de réaliser des économies d'eau, d'améliorer la qualité des cultures et de réduire le lessivage et le ruissellement des éléments nutritifs.

Attribution de 13 capteurs de potentiel hydrique et de température MPS-6 et de 26 capteurs d'humidité du sol . EC-5 capteurs d'humidité du sol

CLINTON STEKETEE: UNIVERSITÉ DE GÉORGIE

AMÉLIORATION DE LA TOLÉRANCE À LA SÉCHERESSE CHEZ LE SOJA GRÂCE À L'UTILISATION DE STATIONS MICROCLIMATIQUES POUR SURVEILLER LES CONDITIONS ENVIRONNEMENTALES ET PRÉVOIR LE STRESS HYDRIQUE EN VUE D'UN PHÉNOTYPAGE PRÉCIS

Avec le changement climatique, on s'attend à ce que des événements tels que la sécheresse soient plus fréquents et plus extrêmes à l'avenir. Le stress dû à la sécheresse est un problème important qui menace la productivité agricole du soja (Glycine max L. Merrill) et peut réduire les rendements de 40 %. Des variétés plus tolérantes sont nécessaires pour maintenir et augmenter la production de soja afin de nourrir une population humaine mondiale en constante augmentation.

Les progrès de la recherche sur la tolérance à la sécheresse du soja ont été limités jusqu'à présent, principalement parce que les conditions de sécheresse sont imprévisibles à la fois dans l'espace et dans le temps. Pour faciliter la sélection de lignées tolérantes à la sécheresse et la rendre plus prévisible, il est essentiel de connaître les conditions environnementales sur le terrain. À partir de ces informations, des techniques améliorées de criblage de la tolérance à la sécheresse peuvent être utilisées pour collecter des données phénotypiques précises et identifier des génotypes tolérants à la sécheresse. Les marqueurs moléculaires et autres outils génomiques développés à partir de ces données phénotypiques sont plus fiables si les données sont collectées à des moments où les différences entre les lignées de soja évaluées reflètent avec précision le véritable phénotype d'un génotype particulier.

Pour mener une étude sur la tolérance à la sécheresse, nous avons sélectionné 211 lignées de soja pour former le panel d'une étude d'association à l'échelle du génome afin d'identifier les régions génomiques responsables de la tolérance à la sécheresse et de développer de nouveaux outils génomiques en évaluant les caractères liés à la sécheresse sur le terrain à deux endroits pendant deux ans. Ces 211 lignées proviennent de 30 pays et ont été sélectionnées dans des zones géographiques connues du monde sujettes à la sécheresse, des zones à faibles précipitations annuelles et des lignées de soja récemment développées avec des caractéristiques améliorées liées à la sécheresse. Les stations microclimatiques METER équipées de capteurs pour surveiller les conditions environnementales sur les sites de recherche sur le terrain nous aideront grandement à prévoir le stress hydrique et à déterminer les périodes idéales pour le phénotypage de ces caractères liés à la sécheresse.

Mention honorable : deux moniteurs de microenvironnement, deux enregistreurs de données à distance Em50G, deux capteurs d'humidité du sol GS-1, le logiciel DataTrac 3.

KATHERINE EAST: WASHINGTON STATE UNIVERSITY

DEVELOPING A LIFE-CYCLE DEGREE DAY MODEL FOR MELOIDOGYNE HALPA (NORTHERN ROOT KNOT NEMATODE) TO IMPROVE WASHINGTON WINE GRAPE MANAGEMENT STATE

Root-knot nematodes are endoparasitic organisms that infest plant roots and form galls that disrupt normal translocation of sugars and water. Declines in vigor in older vineyards and poor establishment or death of young vines in replant situations have been attributed to nematodes. The northern root-knot nematode, Meloidogyne hapla, is the most prevalent species of root-knot nematode found in Washington wine grape vineyards. Knowing when the different life stages of M. hapla are present in the soil will allow growers to target those stages that are more susceptible to management intervention.

We know that the rate of M. hapla development and infectivity is most dependent on soil temperature and moisture. As such, we foresee the ability to develop a life-cycle model based on the temperature proxy of growing degree days. Over the next two years, I will intensively sample both soil and roots for life stages of M. hapla in two vineyards, and compare that to various environmental parameters such as air-based growing degree-days, soil temperature, and soil moisture. I plan on collecting the soil parameters using the METER 5TM soil moisture and temperature sensors and Em50 data loggers.

Honorable Mention: awarded four Em50 data loggers, 12 5TM sensors, 12 MPS-6 sensors

BÉNÉFICIAIRES 2014

TROY MAGNEY: UNIVERSITÉ DE L'IDAHO

RÉPONSE DE L'INDICE DE RÉFLECTANCE PHOTOCHIMIQUE (PRI) AUX CONDITIONS DE STRESS ENVIRONNEMENTAL POUR UNE MEILLEURE PRÉDICTION DU RENDEMENT EN GRAIN DU BLÉ

Les techniques de télédétection au sol ont récemment suscité un grand intérêt de la part de la communauté agricole en tant qu'outil permettant de suivre les performances des cultures avec une résolution temporelle (quotidienne) et spatiale élevée. Pour faire face à l'augmentation prévue des températures et aux périodes de sécheresse dans le monde entier, les agriculteurs et les scientifiques pourraient bénéficier d'informations plus facilement accessibles sur les performances quotidiennes des cultures. Une meilleure compréhension de la réponse des cultures aux conditions de stress environnemental à l'aide de plates-formes de télédétection au sol qui collectent et traitent les données en temps réel pourrait conduire à une méthode plus rapide et plus efficace pour cibler les pratiques de gestion spécifiques au site à l'échelle locale ; et en outre, fournir des informations précieuses pour la mise à l'échelle des spectres de réflectance des plantes de la parcelle à l'échelle du paysage par le biais de capteurs aéroportés et satellitaires.

Les indices de végétation (VI) télédétectés, tels que l'indice de réflectance photochimique (PRI), constituent l'une des techniques permettant de recueillir des informations spécifiques à un site sur les performances des cultures. Mon travail vise à faire progresser la compréhension et l'interprétation de l'indice de réflectance photochimique en tant qu'indicateur à distance du stress des plantes, avec une application spécifique pour améliorer notre compréhension de la façon dont différentes conditions de stress environnemental peuvent avoir un impact sur la qualité et la quantité des grains.

MICHAEL SANTIAGO: CORNELL UNIVERSITY

MICROTENSIOMETER TO CONTINUOUSLY MONITOR WATER POTENTIAL IN PLANTS

Water potential (Ψ) is the best measure of a plant’s hydration relative to growth and product yield/quality. Unfortunately, directly measuring Ψ in plant tissue is only possible through labor-intensive, destructive methods such as the leaf pressure bomb and stem psychrometer. A common alternative is to use ‘set-and-forget’ soil tensiometers to measure soil water potential (Ψ_soil) as a proxy for plant water potential (Ψ_plant), but this method is unreliable for plants with high hydraulic resistance (e.g., vines and woody species) where often Ψ_plant << Ψ_soil.

Although very accurate and simple to use, tensiometers also have two drawbacks: they are large and bulky, and tend to cavitate in even slightly dry soils. My project involves using MEMS technology to develop a miniature tensiometer (microtensiometer) that overcomes these drawbacks and thus can be embedded in plant stems to directly measure Ψ_plant, is easily mass-manufactured, is stable for months, and communicates digitally.

Now that we have a functional prototype, I will use the AquaLab 4TE dew point water activity meter to produce solutions of specific activity to test, calibrate, and characterize the microtensiometer. My intent is to improve the design of this sensor so it can be used in the field to, for instance, continuously monitor and control Ψ_plant in vineyards, and consistently produce high-quality wine grapes with an exact flavor/aroma profile.

MELISSA STEWART: UNIVERSITÉ DU COLORADO À BOULDER

MODÉLISATION PHYSIQUE DE LA RÉPONSE THERMO-HYDRO-MÉCANIQUE DE L'INTERACTION SOL-GÉOSYNTHÉTIQUE DANS LES SYSTÈMES DE SOL RENFORCÉ THERMIQUEMENT ACTIFS

Les structures en sol renforcé telles que les murs en terre stabilisée mécaniquement (MSE) sont une méthode largement acceptée pour la séparation des niveaux dans le génie civil, non seulement pour laisser plus de place aux routes le long des autoroutes, mais aussi pour être plus efficace dans l'utilisation de l'espace sur les sites de construction privés. La conception traditionnelle de ces structures exige un type de remblai sélectionné, à drainage libre, pour empêcher les pressions d'eau interstitielles de se développer dans le système. Ce type de remblai n'est généralement pas disponible sur place ou facilement accessible et peut donc s'avérer prohibitif pour certains projets. Des remblais marginaux, peu drainants, tels que des limons et des argiles, que l'on peut trouver sur place, ont été utilisés dans certains projets, bien que l'on s'inquiète toujours de l'apparition d'une pression d'eau interstitielle dans la zone renforcée, puisque les sols ne sont pas à drainage libre.

Une nouvelle méthode de contrôle de la pression de l'eau interstitielle consiste à incorporer des échangeurs de chaleur pour provoquer un écoulement de vapeur d'eau sous l'effet de la chaleur hors de la zone renforcée. Bien qu'il ait été démontré que cette méthode augmente la résistance des sols, elle pourrait avoir un effet négatif sur les géosynthétiques, qui sont généralement constitués de polymères sensibles aux changements thermiques. L'objectif de cette recherche est de quantifier les effets des changements de température sur l'interaction complexe entre les sols non saturés et compactés et les géosynthétiques. En particulier, le flux d'eau induit thermiquement et s'éloignant des échangeurs de chaleur conduira à des changements dans l'interaction sol-géosynthétique. Une meilleure compréhension des changements de propriétés thermiques et du fonctionnement de ces systèmes est essentielle pour déterminer la faisabilité de structures en terre renforcée thermiquement actives.

Pour ce projet, des sondes d'humidité METER 5TM seront utilisées pour évaluer les changements de teneur en eau volumétrique et de température à des endroits discrets d'une couche de sol renforcée par un géosynthétique pendant l'injection de chaleur. En outre, un système METER KD2 Pro sera utilisé pour déterminer les relations non isothermes entre les propriétés thermiques du sol et le degré de saturation. Cet ensemble d'instruments sera utilisé pour évaluer la quantification des processus couplés de transfert de chaleur et d'écoulement de l'eau et les effets connexes sur l'efficacité de la chaleur géothermique dans les dépôts de sol non saturés au fil du temps.

KATHLEEN QUIGLEY: UNIVERSITÉ DE LA FORÊT VIERGE

MODÉLISATION DES RÉTROACTIONS SOL-PLANTE-ANIMAL POUR COMPRENDRE LA PERSISTANCE DES "POINTS CHAUDS" DANS LE PARC NATIONAL DU SERENGETI

Les propriétés physiques et chimiques des sols jouent un rôle clé dans la médiation des interactions entre les plantes et les herbivores, mais sont souvent négligées par les écologistes. Les "points chauds" du Serengeti sont des étendues temporellement stables d'herbes à croissance rapide, riches en nutriments, qui attirent les populations d'herbivores résidents (zèbres, gazelles) et génèrent une hétérogénéité au sein de l'écosystème. Les chercheurs sont depuis longtemps fascinés par les hotspots, mais ne parviennent pas à expliquer la création, le maintien et la distribution spatiale de ces microhabitats uniques.

Je comparerai les hotspots fortement pâturés aux sites voisins qui ne le sont pas et j'observerai comment les caractéristiques spécifiques du sol varient en fonction de l'intensité du pâturage. Je m'intéresse particulièrement à la manière dont la présence de brouteurs influence le potentiel hydrique du sol et, en fin de compte, la composition de la communauté végétale et la dynamique des herbivores. L'installation de capteurs METER MPS-6 et d'enregistreurs de données Em50 me permettra de suivre les variations spatio-temporelles du potentiel hydrique en fonction de l'intensité du pâturage. Ces données feront partie intégrante d'un modèle d'équation structurelle (SEM) qui fournira une explication mécaniste complète de la persistance des points chauds du Serengeti.

MANUEL HELBIG: UNIVERSITÉ DE MONTRÉAL

IMPACTS DE LA DÉGRADATION DU PERGÉLISOL SUR LA PRODUCTIVITÉ DE LA VÉGÉTATION ET LES RÉGIMES THERMIQUES ET HYDRIQUES DES SOLS DANS LES PAYSAGES DE LA FORÊT BORÉALE

La forêt boréale située à la limite sud de la zone de pergélisol est particulièrement vulnérable au réchauffement climatique prévu. La disparition généralisée du pergélisol a été observée dans le nord-ouest du Canada, entraînant un affaissement de la surface du sol et un déclin de la couverture forestière. Le paysage fragmenté qui en résulte se caractérise par une grande hétérogénéité spatiale des conditions thermiques et hydriques du sol ainsi que des types de végétation.

Les forêts boréales de la taïga des plaines du nord-ouest du Canada stockent une grande quantité de carbone organique gelé dans le sol. Le dégel actuel du sol expose ce carbone organique à la décomposition microbienne, mais pourrait également accroître l'absorption du carbone par l'augmentation de la productivité des plantes. Une meilleure compréhension de l'ampleur et de la dynamique de ces flux de carbone est importante pour évaluer les rétroactions potentielles sur le climat mondial.

Dans le cadre de ma recherche doctorale, j'utilise la technique de covariance des tourbillons et des modèles d'empreinte de flux pour étudier comment les échanges nets de carbone, d'eau et de chaleur entre la surface terrestre et l'atmosphère sont influencés par la dégradation rapide du pergélisol. L'instrumentation METER permet une surveillance continue de l'état de la végétation des types de couverture terrestre dominants et une surveillance simultanée de la dynamique thermique et de l'humidité, spécifique à chaque type de couverture terrestre. Ces informations sont essentielles pour analyser les échanges nets intégrés de dioxyde de carbone dans les écosystèmes et les flux qui les composent, la productivité brute des écosystèmes et la respiration des écosystèmes, et pour faire passer ces flux à l'échelle régionale.

REBECCA LLOYD: UNIVERSITÉ DU MONTANA

RÉCUPÉRATION HYDROLOGIQUE ET ÉCOLOGIQUE APRÈS L'ENLÈVEMENT D'UNE ROUTE : INFLUENCE DE LA CONCEPTION DU TRAITEMENT SUR LES SERVICES ÉCOSYSTÉMIQUES

Malgré les millions de dollars investis dans l'enlèvement et la restauration des anciennes routes forestières sur les terres publiques, il existe une incertitude considérable parmi les gestionnaires quant à la méthode de déclassement des routes la plus efficace - en particulier pour promouvoir le rétablissement des services écosystémiques de grande valeur tels que la quantité et la qualité de l'eau, le cycle des nutriments et la productivité forestière. Au cœur de l'incertitude des gestionnaires se trouve une pénurie de recherche liée à la compréhension des mécanismes de rétablissement des processus hydrologiques et écologiques couplés au-dessus et au-dessous du sol.

En raison des vastes efforts de déclassement et de restauration des routes en cours dans la Nez Perce-Clearwater National Forest, dans le centre-nord de l'Idaho, j'ai l'occasion de.. :

Mieux comprendre le rôle des sols, de la végétation et des propriétés écohydrologiques dans le rétablissement des fonctions de l'écosystème Évaluer si le rétablissement des sols, de la végétation et des propriétés et fonctions écohydrologiques varie en fonction de la méthode de démantèlement des routes

Lieu de la recherche : Drainage de Lochsa, forêt nationale de Nez Perce-Clearwater, comté d'Idaho, ID.

Développer des fonctions de production intégrées pour quantifier la manière dont la suppression des routes peut améliorer les services écosystémiques, en particulier la quantité et la qualité de l'eau et la productivité primaire nette.

MELANIE STOCK: UNIVERSITÉ DU WISCONSIN-MADISON

UN BILAN HYDRIQUE HIVERNAL POUR ÉTUDIER LE TRANSPORT D'ÉLÉMENTS NUTRITIFS À PARTIR DU FUMIER LORS D'ÉPISODES DE GEL/DÉGEL

Les pertes de phosphore dans les eaux de ruissellement agricoles constituent une préoccupation environnementale majeure et sont donc un élément clé de la gestion du fumier. Le transport des éléments nutritifs est sensible aux conditions climatiques hivernales et aux conditions complexes des sols gelés, mais comme la génération de ruissellement hivernal et les informations sur les processus sont limitées, les modèles et les directives de gestion qui en découlent ne sont souvent pas étayés par des données.

Pour étudier le transport hivernal d'éléments nutritifs dans les champs fertilisés, mes objectifs comprennent la quantification d'un bilan hydrique afin d'élucider les mécanismes sous-jacents de gel/dégel qui contrôlent le potentiel d'infiltration du sol. La perméabilité du sol sera testée dans des champs de maïs labourés ou non labourés, avec des applications de fumier à l'automne ou à la fin de l'hiver, ainsi que dans des champs témoins non labourés. Je surveillerai le volume de ruissellement et la charge en nutriments, la neige, le gel, l'humidité du sol et la température.

La sublimation sera mesurée à l'aide de capteurs VP-3 et DS-2 et les flux verticaux d'eau du sol seront mesurés à l'aide de capteurs de potentiel hydrique MPS-2. Les données serviront de base aux outils de prévision qui évaluent la perte de nutriments dans les agroécosystèmes et améliorent la durabilité de l'agriculture en conciliant viabilité environnementale et économique.

BÉNÉFICIAIRES 2013

LAUREN HALLETT: UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE À BERKELEY

PRÉDIRE LA STABILITÉ DE LA PRODUCTIVITÉ DES PÂTURAGES FACE AU CHANGEMENT CLIMATIQUE

L'augmentation de la variabilité des précipitations devrait être une conséquence du changement climatique anthropique dans les systèmes de pâturages. Les précipitations s'écartant plus fréquemment de la plage de variabilité historique, le maintien d'une production fourragère stable malgré la variabilité accrue du climat sera une priorité de gestion essentielle dans les agroécosystèmes de parcours.

Un mécanisme clé qui peut conduire à la stabilité de la production fourragère est la dynamique compensatoire, dans laquelle les différentes réponses des espèces aux fluctuations climatiques entraînent des compromis entre les groupes fonctionnels au fil du temps. Ces compromis devraient permettre d'amortir la production fourragère globale face à la variabilité du climat. Ma thèse teste l'importance de la dynamique compensatoire pour la stabilité du fourrage dans un cadre expérimental de terrain dans lequel je manipule la disponibilité des précipitations et les interactions entre les espèces.

Les sondes d'humidité du sol METER et les enregistreurs de données me permettront de caractériser les effets de traitement de cette expérience et de paramétrer les modèles qui prédisent la réponse des pâturages au changement climatique.

MALLIKA NOCCO: UNIVERSITÉ DU WISCONSIN

IRRIGATION ET IMPACTS CLIMATIQUES SUR L'ÉQUILIBRE EAU-ÉNERGIE DES SABLES CENTRAUX DU WI

Le pompage pour l'irrigation dans les régions où la connectivité entre les eaux souterraines et les eaux de surface est forte peut avoir un impact sur les ressources aquatiques, ce qui entraîne des dilemmes en matière de gouvernance des eaux souterraines. Les ressources aquatiques récemment mises à l'épreuve ont créé un dilemme entre les parties prenantes agricoles et aquatiques dans les sables centraux du Wisconsin, une région écologique dotée d'une forte connectivité entre les eaux souterraines et les eaux de surface, qui a connu des changements dans l'utilisation des terres agricoles et dans le climat au cours des 60 dernières années. L'objectif de mes recherches est de déterminer l'impact de l'utilisation des terres agricoles et du changement climatique sur l'équilibre eau-énergie régional des Wisconsin Central Sands, en réponse aux incertitudes scientifiques identifiées par les parties prenantes.

Mes objectifs spécifiques sur le terrain sont les suivants

Estimer la recharge des eaux souterraines à l'aide de jauges de drainage METER G3 pour capturer le flux de la zone vadose sous les systèmes de culture de la pomme de terre et du maïs Surveiller le flux de l'eau et de la température du sol en stratifiant les capteurs METER 5TM de la surface du sol à une profondeur d'un mètre (sommet du monolithe G3 ) sous les systèmes de culture de la pomme de terre et du maïs.

Les estimations de la recharge des eaux souterraines et de l'évapotranspiration obtenues sur le terrain permettront de paramétrer et de valider un modèle dynamique d'agroécosystème, Agro-IBIS, qui simule les réponses hydrologiques aux changements climatiques et d'utilisation des sols survenus au cours des 60 dernières années. Les bilans eau-énergie et les simulations de quantité d'eau/climat seront partagés avec les parties prenantes des sables centraux du Wisconsin et les futures questions de recherche seront générées par ce forum.

Estimer l'évapotranspiration (ET) en utilisant le poromètre METER SC-1 pour mesurer la conductance stomatique ainsi que la micrométéorologie, leaf area index, et les mesures d'échange de gaz.

WHITNEY GACHES: UNIVERSITÉ DU MARYLAND

MODÉLISATION À L'ÉCHELLE DU TOIT DU MÉLANGE DE SUBSTRATS DE TOITS VERTS SUR LA RÉTENTION DES EAUX PLUVIALES ET LE CYCLE DE L'EAU PAR LES PLANTES

Les toits verts gagnent en popularité en tant qu'outils de gestion des eaux pluviales ; cependant, les rapports concernant la performance des toits verts sont principalement basés sur des études de plate-forme à petite échelle (généralement moins de 20 pieds carrés). Le manque de données sur les performances des toits réels peut être attribué principalement au coût et aux problèmes logistiques (c'est-à-dire qu'il est difficile ou dangereux d'accéder régulièrement à certains toits).

J'ai établi une relation avec une entreprise locale d'installation et de gestion de toits verts qui a obtenu un contrat pour l'installation d'un grand toit vert pour une entité gouvernementale locale. Le client souhaite collecter des données et contrôler la performance des toits verts. Mon projet consistera à équiper un toit vert de 30 000 pieds carrés pour le contrôle des performances, tout en contrôlant simultanément les performances de systèmes identiques à l'échelle de la plate-forme à l'aide de capteurs d'humidité METER appropriés et d'instruments de station météorologique. Les données de performance des toits réels seront comparées aux données de performance des plates-formes afin de déterminer si les études à petite échelle permettent de prédire avec précision la performance des toits réels.

JENS STEVENS: UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE À DAVIS

EFFETS DE L'ÉVOLUTION DU MANTEAU NEIGEUX SUR LES PLANTES INVASIVES DANS LES FORÊTS DE MONTAGNE DE CALIFORNIE

Les forêts de montagne sont des écosystèmes essentiels à comprendre dans le contexte du changement climatique car elles représentent des compressions spatiales de gradients climatiques importants et de la végétation correspondante dans une petite zone géographique. La diminution de l'épaisseur et de la durée du manteau neigeux hivernal attendue dans les forêts de montagne sous l'effet du changement climatique pourrait faciliter la propagation de plantes envahissantes tolérantes à la sécheresse provenant de plus basses altitudes en allongeant la saison de croissance.

Mes recherches visent à déterminer si les changements dans l'accumulation de neige peuvent influencer les taux de croissance de la population de deux arbustes exotiques (le genêt à balais et le genêt d'Espagne) dans la Sierra Nevada de Californie. Ces deux espèces peuvent être sensibles à des saisons de croissance plus précoces provoquées par une diminution de la couverture neigeuse au printemps, car la croissance peut se faire par l'intermédiaire de tiges vertes photosynthétiquement actives à des températures du sol aussi basses que 4 °C . Cependant, il existe un compromis possible entre la fonte précoce des neiges et l'épuisement précoce de l'humidité du sol, qui pourrait conduire à un stress prolongé dû à la sécheresse et à une réduction du gain de carbone. Des données préliminaires suggèrent que l'arbuste le plus tolérant à la sécheresse, le genêt d'Espagne, réagit plus positivement que le genêt à balais à la réduction de l'enneigement hivernal.

L'instrumentation METER recueillera un enregistrement complet de la couverture neigeuse et de l'humidité du sol à travers une gamme de traitements expérimentaux du manteau neigeux et des structures du couvert forestier afin de documenter l'interaction de ces deux facteurs et les mécanismes par lesquels ils peuvent expliquer la performance des plantes invasives.

AMANDA CORDING: UNIVERSITÉ DU VERMONT

ADAPTATION AU CHANGEMENT CLIMATIQUE PAR LA GESTION DES EAUX PLUVIALES DANS LE BASSIN DU LAC CHAMPLAIN GRÂCE AU DÉVELOPPEMENT À FAIBLE IMPACT

L'objectif de cette recherche est d'éclairer la conception future des systèmes de biorétention des eaux pluviales à faible impact (LID) afin d'optimiser le temps de séjour, l'adsorption du phosphore et la dénitrification dans le contexte de l'augmentation prévue des précipitations dans le Vermont à la suite du changement climatique. Cette recherche étudiera les mécanismes influençant les émissions de gaz à effet de serre et les transformations des nutriments à différentes profondeurs dans les sols artificiels de huit cellules de biorétention dans le nouveau laboratoire de biorétention en plein air de l'Université du Vermont. Ces systèmes seront également évalués en vue d'une éventuelle mise en œuvre dans les pays en développement, qui ne disposent pas d'infrastructures souterraines pour les eaux pluviales.

NEAL MITCHELL: UNIVERSITÉ DE L'ILLINOIS À URBANA-CHAMPAIGN

PENTES ALGIQUES BOISÉES DE LA RÉGION DE DRIFTLESS : ÉVALUATION ET SURVEILLANCE DU SOL ET DU MICROCLIMAT

Les pentes algifères sont des écosystèmes microclimatiques naturels qui sont répartis dans la zone Driftless du Midwest (Cottrell et Strode 2005). Les pentes algifères sont décrites comme des pentes colluviales à air froid, orientées vers le nord. Leurs propriétés microclimatologiques uniques sont dues aux caractéristiques géologiques fondamentales de la formation des pentes algifères. Essentiellement, l'air circule à travers la glace piégée dans le substrat géologique fracturé, ce qui provoque l'évacuation de l'air frais et humide sur les pentes pendant les mois chauds, façonnant ainsi efficacement la flore et la faune locales.

SCOTT PITZ: UNIVERSITÉ JOHNS HOPKINS

ÉMISSIONS CRYPTIQUES DE MÉTHANE DES FORÊTS DE MONTAGNE

Le méthane est le deuxième gaz à effet de serre le plus important après le_CO2, mais il est beaucoup moins bien compris. Au cours des dix dernières années, des expériences en laboratoire et des données satellitaires ont montré que les plantes ligneuses et les forêts émettent du méthane dans l'atmosphère. Malgré ces nouvelles découvertes, les forêts d'altitude sont toujours considérées comme des puits, car les organismes présents dans leurs sols de surface consomment du méthane. Il est également possible que le méthane s'échappe du sol profond par les arbres. Cela pourrait se traduire par une source nette de méthane pour un écosystème qui est actuellement considéré comme un puits. Les forêts d'altitude couvrent de vastes zones du globe. Il est donc urgent de résoudre ces questions et d'obtenir des estimations précises des flux afin de les intégrer dans les modèles climatiques mondiaux. En l'absence de nouvelles mesures précises, les prévisions climatiques continueront à comporter des erreurs systématiques.

DIANNE PATER: UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE À SAN DIEGO

ÉTUDE DES RÉPONSES À LA SÉCHERESSE CHEZ LA PLANTE CULTIVÉE BRASSICA NAPUS

La sécheresse est un stress majeur qui réduit le rendement des cultures et continuera à poser un problème croissant dans les années à venir, car le changement climatique et les réserves limitées d'eau douce entraînent une hausse des températures, une désertification et une augmentation de la salinité du sol. Les stress abiotiques, dont la sécheresse, provoquent la production d'une hormone végétale, l'acide abscissique (ABA), qui ferme les stomates par le biais d'une voie de signalisation complexe, réduisant ainsi la perte d'eau par transpiration dans les plantes.

J'utilise la technologie ARNi pour inhiber l'expression des protéines régulatrices négatives de cette voie afin d'évaluer si les réponses à la sécheresse chez la plante cultivée Brassica napus (canola) peuvent être améliorées sans nuire à la croissance. Les plantes transformées seront cultivées dans des conditions de sécheresse contrôlées, la teneur en eau du sol et la conductance stomatique étant surveillées à l'aide d'instruments METER.

D. COREY NOYES: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DU MICHIGAN

AMÉLIORATION DE LA RENTABILITÉ DE LA CAROTTE PAR L'INTÉGRATION D'UN ENGRAIS AZOTÉ À LIBÉRATION LENTE

L'amélioration de l'efficacité de l'utilisation de l'azote (N) dans la production maraîchère ne sera pas seulement bénéfique sur le plan financier, mais elle améliorera également la qualité de l'environnement. Dans le Michigan, les carottes sont généralement cultivées sur des sols très sablonneux et nécessitent une irrigation fréquente et de multiples applications d'engrais azotés au cours de la saison de croissance.

Mes recherches portent sur l'optimisation de la synchronisation entre les besoins en azote des cultures et l'azote fourni par la fertilisation, grâce à l'utilisation de matières fertilisantes à libération lente d'azote (SRN). Mes principales hypothèses sont que l'utilisation d'un matériau SRN à base d'urée enrobée de polymère (PCU), dans la production de carottes du Michigan, permettra de

permettra de réduire le nombre d'applications d'azote en surface réduira les besoins totaux en engrais azotés maximisera l'efficacité de l'utilisation de l'azote.

Les avantages potentiels de l'utilisation de l'UCP dans ce système comprennent la réduction des coûts des intrants, la diminution de la consommation de ressources non renouvelables et la minimisation des impacts environnementaux causés par la lixiviation des nitrates. Les enregistreurs de données METER et les capteurs qui mesurent la teneur en eau volumétrique du sol, la température et la conductivité électrique en vrac nous aideront à mieux comprendre les conditions qui régulent la libération d'azote par l'UCP.

En utilisant les données METER en combinaison avec les extractions d'azote des échantillons de sol, nous espérons modéliser la libération d'azote en fonction de l'humidité et de la température et quantifier la relation entre la conductivité électrique et la libération d'azote. Ces informations seront utiles pour concevoir des programmes de gestion des nutriments pour les producteurs de légumes qui soient à la fois rentables et respectueux de l'environnement.

BÉNÉFICIAIRES 2012

KRISTINA HOPKINS: UNIVERSITÉ DE PITTSBURGH

ÉVALUATION DE L'IMPACT DES INFRASTRUCTURES VERTES DE GESTION DES EAUX PLUVIALES SUR L'HYDROLOGIE URBAINE

La clarification des bilans hydrologiques urbains est nécessaire pour améliorer la gestion de l'eau dans les systèmes urbains complexes. L'objectif de cette recherche est de clarifier les changements dans les entrées et sorties d'eau dans un bassin versant urbanisé et d'évaluer l'efficacité de l'infrastructure verte dans le réacheminement de l'eau vers des voies d'écoulement plus lentes et souterraines.

L'infrastructure verte utilise la végétation et les amendements du sol pour réduire le ruissellement des eaux pluviales à la source et favoriser l'infiltration et le stockage de l'eau. Des capteurs d'humidité du sol et des enregistreurs de profondeur d'eau seront installés dans deux jardins de pluie et un site de contrôle au Phipps Conservancy, situé à Pittsburgh, en Pennsylvanie. Les capteurs surveilleront en permanence l'humidité du sol, la profondeur de l'eau, la température et la conductivité sur chaque site. Les données recueillies seront utilisées pour caractériser la dynamique de l'eau dans le sol et le stockage de l'eau dans les jardins de pluie. Les résultats de cette étude permettront de clarifier les avantages de l'infrastructure verte en tant que pratique de gestion des eaux pluviales.

ALISON DONIGER: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'OREGON

ÉTABLISSEMENT DE CRITÈRES D'IRRIGATION POUR LE LIS DE MAÏS

Ces dernières années, le lys (Veratrum californicum) a suscité un intérêt accru de la part de la communauté médicale en raison de ses propriétés anticancéreuses. Les essais préliminaires du médicament IPI-926 (Infinity Pharmaceutical), à base de lys de maïs, sur des sujets humains ont donné des résultats très prometteurs dans le traitement du carcinome basocellulaire et du cancer du pancréas. L'établissement de critères de culture pour le lys de maïs sera crucial pour garantir un approvisionnement régulier en IPI-926.

La Malheur Experiment Station (MES) de l'université d'État de l'Oregon a mené des essais d'irrigation au goutte-à-goutte sur le lys de maïs au cours des deux dernières saisons de croissance, dans le but de caractériser la plage de tension hydrique du sol qui produit une croissance maximale du lys de maïs. L'instrumentation METER sera utilisée pour mesurer la tension de l'eau du sol et la teneur en eau du sol dans chacun des cinq traitements des parcelles d'essai d'irrigation.

ELISE WYGANT: UNIVERSITÉ DE GÉORGIE

ÉTUDE DE L'ABSENCE DE COMPROMIS ENTRE LA RÉSISTANCE À LA SÉCHERESSE ET LA PRODUCTIVITÉ MAXIMALE

On prévoit que les changements dans le régime des précipitations mondiales affecteront la productivité des plantes dans les systèmes naturels et agricoles du monde entier. L'une des principales préoccupations liées à ces changements de précipitations est que certaines espèces seront confrontées à des limitations d'eau accrues, ce qui entraînera une diminution de la productivité des plantes.

Il a été démontré que les espèces qui sont plus résistantes à la sécheresse ont tendance à avoir une faible productivité maximale lorsqu'elles sont cultivées dans des conditions bien arrosées. Cependant, des preuves préliminaires suggèrent que Helianthus porteri, une espèce que l'on trouve sur les affleurements granitiques chauds et secs du sud-est des États-Unis, ne présente pas ce compromis. La comparaison des réactions de résistance à la sécheresse de H. porteri avec celles de ses deux plus proches parents, H. agrestis et H. carnosus, qui vivent dans des sols humides, peut fournir des informations utiles pour l'agriculture future.

Mon évaluation de ces espèces, en particulier H. porteri, permettra d'étendre les efforts d'exploitation des espèces sauvages d'Helianthus pour les caractéristiques de résistance à la sécheresse à des fins agricoles. Mon objectif est de donner un aperçu des caractéristiques qui peuvent être utiles pour améliorer la productivité agricole dans les zones où la limitation de l'eau devrait devenir problématique à l'avenir.

KATE CASSITY: UNIVERSITÉ DE GÉORGIE

ÉTALONNAGE DES CAPTEURS D'HUMIDITÉ DES FEUILLES POUR MESURER LA QUANTITÉ DE ROSÉE DANS LE CADRE D'UNE ÉTUDE SUR LA VOLATILISATION DE L'AMMONIAC À PARTIR DE LA LITIÈRE DE POULETS DE CHAIR APPLIQUÉE EN SURFACE

De grandes quantités de litière de poulets de chair sont produites chaque année par l'élevage commercial de poulets. Elle est couramment utilisée comme engrais et constitue une bonne source d'azote assimilable par les plantes dans les pâturages et les cultures. La quantité d'azote disponible pour les plantes et la perte d'azote dans l'atmosphère par volatilisation de l'ammoniac dépendent des caractéristiques du sol, des taux d'application et des facteurs environnementaux. Comprendre l'importance de la pluie, de l' humidité relative, de la température, de l'humidité du sol et du dépôt de rosée sur la volatilisation et les autres transformations de l'azote dans la litière permettra de mieux comprendre l'azote appliqué aux pâturages et de modéliser des taux d'application plus précis.

En savoir plus sur les capteurs d'humidité des feuilles et les dépôts de rosée

CORNELIUS ADEWALE: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DE WASHINGTON

SUIVI DE LA LIXIVIATION DANS LE CADRE D'UNE EXPLOITATION AGRICOLE BIOLOGIQUE

L'azote est l'élément nutritif le plus important utilisé dans les systèmes agricoles et contribue grandement à la viabilité économique, à la durabilité et à l'amélioration des systèmes de culture dans le monde entier. Sa gestion a toutefois été associée à une myriade de problèmes mondiaux allant de la pollution des eaux souterraines en raison du lessivage de l'azote au-delà des zones racinaires, à l'eutrophisation résultant de ses pertes dans le ruissellement de surface/l'érosion et à son énorme contribution au changement climatique mondial sous la forme d'émissions de N20.

L'optimisation de la gestion de l'azote dans les systèmes biologiques est un défi en raison de la grande sensibilité à l'azote et de l'imprévisibilité de la minéralisation de l'azote à partir des engrais organiques et de la matière organique du sol. En outre, l'application de compost et d'engrais organiques pour accroître la fertilité du sol, qui est courante dans les systèmes biologiques, peut augmenter le risque de contamination involontaire des eaux souterraines par la lixiviation des nitrates. Il est donc nécessaire d'évaluer l'impact des pratiques agricoles biologiques sur la matière organique du sol, les émissions de gaz à effet de serre et le devenir des nutriments.

À l'aide du METER Drain Gauge G3je surveillerai le flux d'eau et d'azote s'écoulant de la zone vadose pour aider à déterminer la disponibilité des nutriments et les effets des intrants, des cultures et des pratiques courantes sur le lessivage de l'azote dans cinq fermes biologiques situées dans différentes parties de l'État de Washington. Les données issues de cette recherche nous aideront à paramétrer et à évaluer des modèles prédictifs en vue d'améliorer la gestion des engrais organiques.

TIM ASTON: UNIVERSITÉ DU WYOMING

AMÉLIORER LA CROISSANCE DES CULTURES EN CAS DE SÉCHERESSE : UNE APPROCHE UTILISANT LA GÉNÉTIQUE ET LA MESURE ET LE CONTRÔLE PRÉCIS DE L'HUMIDITÉ DU SOL

Il existe un potentiel et un élan pour développer des cultures, par le biais de la sélection ou du génie génétique, qui présentent des caractéristiques permettant une meilleure croissance dans des conditions de sécheresse. Lorsqu'elle se déplace dans une plante, l'eau subit une grande partie de la résistance due au passage à travers les membranes des feuilles et des racines. Les plantes peuvent réduire leur résistance globale à l'écoulement de l'eau en créant des protéines, appelées aquaporines, qui s'insèrent dans ces membranes et agissent comme des canaux d'écoulement de l'eau. Les génotypes de cultures qui ont une plus grande capacité à utiliser ces protéines pour réduire leur résistance globale au flux d'eau peuvent être en mesure d'assimiler le carbone pendant une plus longue période chaque jour avant que leur potentiel hydrique n'atteigne le point où leurs stomates doivent se fermer.

Des génotypes d'une culture importante, le colza (Brassica rapa), ont été identifiés avec différents niveaux de fonction des aquaporines. Ces génotypes seront cultivés dans des combinaisons soigneusement contrôlées de sécheresse du sol et de l'atmosphère dans un système automatisé sur mesure utilisant des sondes d'humidité du sol METER, afin de déterminer si ce trait permet aux cultures subissant une sécheresse de fixer de plus grandes quantités de carbone et donc de croître plus rapidement.

IAIN HAWTHORNE: UNIVERSITÉ DE LA COLOMBIE-BRITANNIQUE

IMPACTS DU BIOCHAR SUR LA DYNAMIQUE DE L'EAU DU SOL ET LE LESSIVAGE DANS UN SOL DE FORÊT DE DOUGLAS

Le biochar est une forme très stable de carbone organique (C) produite par pyrolyse de la biomasse. Son utilisation dans les sols agricoles a été suggérée comme moyen de réduire les pertes par lessivage des nutriments et les émissions de gaz à effet de serre, tout en augmentant le rendement des cultures et le stockage du carbone dans le sol.

Je cherche à évaluer l'utilisation potentielle du biochar dérivé du Douglas et appliqué aux sols des forêts de Douglas pour améliorer la dynamique de l'eau et le stockage du carbone dans le sol. Des capteurs de potentiel hydrique METER et des capteurs GS3 seront installés sur un site de recherche bien établi afin de mesurer les caractéristiques hydriques du sol pour quatre traitements :

5 t ha-1 de biochar, 200 kg N ha-1 d'engrais à base d'urée,

Des carottes de sol prélevées dans les champs traités au biochar seront apportées aux laboratoires METER (Pullman, WA) où les courbes des caractéristiques hydriques du sol seront déterminées à l'aide des capteurs METER Hyprop et WP4C. En nous concentrant sur le sapin de Douglas, nous représentons le type de forêt dont l'aire de répartition latitudinale est la plus étendue de toutes les forêts de conifères commerciales d'Amérique du Nord. Les résultats de cette étude devraient permettre d'orienter l'exploitation forestière vers des zones de forêts anciennes en diminution, en évaluant des stratégies visant à améliorer la durabilité de la production de douglas dans les zones forestières gérées existantes.

Biochar plus engrais, chacun aux taux d'application susmentionnés

Contrôle

THAIR B. PATROS: UNIVERSITÉ DE GUELPH

ANALYSE ET AMÉLIORATION DE LA MÉTHODE DE FLUCTUATION DE LA NAPPE PHRÉATIQUE POUR L'ESTIMATION DE LA RECHARGE DES EAUX SOUTERRAINES

Les mesures de la recharge des nappes phréatiques dans les zones urbaines et rurales sont cruciales pour de nombreuses applications, notamment pour comprendre la dynamique spatiale et temporelle de la disponibilité des eaux souterraines et pour élaborer des lignes directrices pour la protection des sources d'approvisionnement en eau. Notre connaissance de la recharge des eaux souterraines est très lacunaire et des estimations précises sont essentielles pour la caractérisation du bilan hydrologique.

Une nouvelle technique est en cours de développement afin que la recharge (R) puisse être quantifiée avec précision à l'échelle locale sur une base de cinq minutes (moyenne horaire) tout au long de l'année en utilisant la méthode de fluctuation de la nappe phréatique (WTF) en combinaison avec la surveillance du bilan hydrique du sol. La capacité de mesurer fréquemment l'indice R sur l'ensemble de l'année pendant plusieurs années est essentielle, car l'indice R est souvent important sur une courte période de dynamique robuste. Les résultats attendus et l'importance du projet sont les suivants :

L'obtention de mesures du PRP à l'échelle locale tout au long de l'année, qui sont actuellement rares, voire totalement absentes pour de nombreuses régions de l'Ontario, et qui fourniraient donc une base de données précieuse pour guider le développement ou toute politique nécessitant un PRP L'utilisation de cette base de données pour calibrer et tester les estimations de la variabilité spatiale et temporelle du PRP à l'échelle régionale (à l'échelle du bassin versant) à partir de techniques statistiques approximatives ou de moyens déterministes utilisant, par exemple, les précipitations et la texture du sol La fourniture de conseils sur la manière de compléter l'équipement des stations météorologiques préexistantes afin de mesurer le PRP à la station. Ces conseils peuvent porter sur le nombre de puits de nappe, de piézomètres, de capteurs de teneur en eau et de température du sol , de tensiomètres et de jauges de drainage à installer pour estimer le PRP dans un intervalle de confiance donné.

BÉNÉFICIAIRES 2011

MICHELLE NEWCOMER: UNIVERSITÉ DE SAN FRANCISCO

TAUX DE RECHARGE SOUS LES JARDINS DE PLUIE À FAIBLE IMPACT ET INFLUENCE DE L'OSCILLATION AUSTRALE EL NIÑO SUR LES RESSOURCES EN EAUX SOUTERRAINES DES ZONES CÔTIÈRES URBAINES

Les ressources mondiales en eaux souterraines dans les environnements urbains et côtiers sont très vulnérables aux pressions humaines accrues et à la variabilité du climat. Les surfaces imperméables, telles que les bâtiments, les routes et les parkings, empêchent l'infiltration, réduisent la recharge des aquifères sous-jacents et augmentent les contaminants dans les eaux de ruissellement qui débordent souvent des systèmes d'égouts.

Pour atténuer ces effets, les villes du monde entier adoptent des approches de conception à faible impact (LID) qui dirigent les eaux de ruissellement vers des systèmes naturels végétalisés, tels que les jardins de pluie, qui réduisent, filtrent et ralentissent le ruissellement des eaux pluviales et sont supposés augmenter les taux d'infiltration et de recharge des aquifères. Les effets de la conception à faible impact sur les taux de recharge et la qualité sont inconnus, en particulier lors de précipitations intenses dans les villes situées le long de la côte pacifique, en réponse à la variabilité interannuelle de l'oscillation australe El Niño (ENSO).

En utilisant les capteurs METER de potentiel hydrique et d'humidité du sol, je collecterai et contrôlerai les données pédologiques, hydrauliques et géochimiques afin de quantifier les taux et la qualité de l'infiltration et de la recharge du système aquifère côtier californien sous un jardin pluvial LID et une pelouse traditionnelle à San Francisco, en Californie.

Les données seront utilisées pour calibrer un modèle HYDRUS-1D afin de simuler les taux de recharge en fonction de la variabilité historique et future de l'ENSO. La compréhension de ces processus a des implications importantes pour la gestion des ressources en eaux souterraines dans les environnements urbains et côtiers.

ERIK LANDRY: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DE WASHINGTON

INFLUENCE DES CULTURES DE COUVERTURE SUR LE LESSIVAGE DES NITRATES EN HIVER

La production de pommes de terre dans la vallée de Skagit, Washington, nécessite l'utilisation d'engrais pour être rentable. Les pluies hivernales peuvent entraîner le lessivage des éléments nutritifs labiles, ce qui pose des problèmes environnementaux. Les cultures de couverture sont prometteuses dans leur capacité à réduire le lessivage des nutriments en augmentant les éléments organiquement liés.

Cette recherche utilisera des capteurs d'humidité, de température et d'EC du sol 5TE en conjonction avec des détecteurs de front de mouillage FullStop pour mesurer les flux d'eau et de solutés pour les sols ensemencés avec ou sans mélanges de cultures de couverture hivernales. Notre mission est de fournir aux producteurs biologiques et conventionnels locaux des options de production durables et spécifiques à leur site. La caractérisation des cultures de couverture qui conviennent le mieux en tant que cultures dérobées répondra aux appréhensions des producteurs et facilitera une utilisation efficace.

SARA BAGUSKAS: UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE, SANTA BARBARA

COMPRENDRE LES PROCESSUS SOUS-JACENTS À LA MORTALITÉ DES ARBRES DANS UNE FORÊT DE PINS CÔTIÈRE CALIFORNIENNE

Les forêts situées le long du littoral brumeux de la Californie sont susceptibles de connaître un avenir plus chaud et peut-être moins brumeux. Étant donné que le brouillard estival augmente l'approvisionnement en eau des forêts pendant une période de l'année où les conditions sont par ailleurs chaudes et sèches, la diminution de l'apport en eau du brouillard exposera probablement les arbres à un risque plus élevé de stress hydrique et de mortalité induite par la sécheresse.

Cette étude cherche à comprendre comment la variation des apports d'eau de brouillard affecte l'état physiologique des arbres dans un peuplement de pin de Bishop (Pinus muricata D.Don) situé sur l'île de Santa Cruz dans le parc national des îles Anglo-Normandes. Sara mènera une expérience sur le terrain au cours de laquelle elle modifiera l'eau du sol disponible pour ces arbres en manipulant les gouttes de brouillard à la surface du sol. L'objectif de cette étude est de mieux comprendre comment les apports d'eau de brouillard influencent le bilan hydrique des forêts côtières et donc d'améliorer notre capacité à prédire comment les forêts côtières peuvent réagir au changement climatique.

CARRIE WOODS: UNIVERSITÉ DE CLEMSON

RÉPONSES PHYSIOLOGIQUES ET MORPHOLOGIQUES D'UNE FOUGÈRE ÉPIPHYTE À L'APPORT DE NUTRIMENTS

La disponibilité des nutriments et de l'eau peut déterminer dans une large mesure la répartition des plantes. Les plantes qui peuvent prospérer dans une variété de niveaux de nutriments et d'eau ont une plus grande plasticité morphologique et physiologique et donc une distribution plus large que les plantes qui sont plus spécialisées dans des conditions particulières. Pleopeltis polypodioides est une fougère épiphyte (c'est-à-dire une plante qui vit de manière non parasitaire dans la canopée des arbres) dont l'aire de répartition comprend les forêts de feuillus du sud-est des États-Unis et les forêts tropicales humides d'Amérique centrale et d'Amérique du Sud. La capacité de cette plante à s'étendre sur une si vaste distribution peut résider dans sa capacité à tolérer des niveaux variables de nutriments et d'approvisionnement en eau.

Je propose d'examiner les caractéristiques morphologiques et physiologiques de P. polypodioides à différents niveaux de nutriments et d'humidité en Caroline du Sud et au Costa Rica. Lors d'expériences précédentes, j'ai constaté que lorsque P. polypodioides était cultivé en eau haute sans ajout de nutriments, les plantes montraient des signes de photo-inhibition, ce qui entraînait une baisse de la croissance et des taux de photosynthèse. Lorsque des nutriments étaient ajoutés, il n'y avait pas de signe de photoinhibition, mais plutôt une augmentation des taux de photosynthèse et de croissance.

Je propose de tester l'hypothèse selon laquelle, dans les environnements humides, P. plypodioides se limite aux habitats de la canopée à forte teneur en nutriments, tels que le sol de la canopée, afin d'atténuer les effets de la photoinhibition. Je mesurerai les caractéristiques morphologiques et physiologiques de P. plypodioides en fonction de l'apport en eau et en nutriments, telles que la conductance stomatique, la surface foliaire spécifique et la concentration d'azote et de phosphore dans les tissus foliaires. Le fait que P. polypodioides puisse habiter une diversité d'habitats, des chênes de Caroline du Sud aux arbres émergents de la canopée au Costa Rica, suggère une capacité potentiellement unique parmi les fougères à tolérer une grande variété de conditions environnementales.

PETER BUMPUS: UNIVERSITÉ DE FLORIDE DU SUD

ÉVALUATION DE L'ÉCOULEMENT INTERMITTENT DANS LES DOLINES ET DES SCHÉMAS DE RECHARGE EN TERRAIN KARSTIQUE COUVERT

Une meilleure compréhension de l'écoulement des eaux souterraines est essentielle pour améliorer la gestion des ressources en eau dans les environnements complexes de karst couvert. Le volume d'écoulement dans les colonnes d'effondrement verticales remplies de sable peut déterminer si une zone humide va se drainer ou si le niveau des lacs et des nappes phréatiques va baisser, en particulier lorsque les aquifères sont fortement pompés. La concurrence pour les ressources en eau fait rage, et il est donc extrêmement souhaitable de mieux comprendre le comportement des dolines et de disposer de méthodes efficaces de surveillance de l'écoulement des eaux souterraines à proximité de la surface. On suppose que les mesures de potentiel propre reflètent les transitions entre trois régimes d'écoulement : écoulement rapide, profondément bouché à faible profondeur qui se comporte comme s'il n'y avait pas de colonne de sable.

Pour vérifier l'hypothèse d'un écoulement intermittent, il faut mesurer les mouvements d'humidité et les variations du potentiel matriciel pendant les fluctuations du PS. Un protocole efficace d'utilisation de capteurs hydrologiques et de SP pour surveiller l'écoulement associé aux dolines sera établi. En outre, des capteurs d'humidité du sol placés dans les conduits et à des endroits clés sur le plan hydrologique, topographique, végétatif et de l'insolation permettront de séparer les signaux dus au potentiel d'écoulement de l'ET, de la succion des racines et des effets anisotropes du terrain et de confirmer ou d'infirmer l'utilité de la PS pour l'analyse du mouvement des eaux souterraines.

Comprendre les mouvements de l'eau est aussi important au XXIe siècle que la recherche de pétrole l'était au XXe siècle. Il ne s'agit pas seulement de protéger les zones humides, les lacs et les cours d'eau, mais de gérer une ressource qui sera utilisée de manière compétitive pour le transport (pile à combustible), l'alimentation et les loisirs. Ce travail porte également sur la localisation des champs de drainage et des puits et peut aider à distinguer les dolines des sols de retrait-gonflement en tant que sources d'affaissement. Cette étude permettra d'évaluer concrètement la SP en tant qu'outil de cartographie de l'écoulement dans la zone vadose.

ADAM HOWARD: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DE CAROLINE DU NORD

RÉPONSES ENVIRONNEMENTALES ET PHYSIOLOGIQUES À L'INDUCTION D'UN STRESS CHEZ DEUX CULTIVARS DE V. VINIFERA EN CAROLINE DU NORD

L'intensification de la production de raisin de cuve en Caroline du Nord nécessite de prendre en compte l'importance de la gestion de l'eau. Le rendement et la composition du raisin, et par conséquent la qualité du vin, sont profondément influencés par le régime hydrique dans lequel les raisins ont été produits.

Malgré l'importance de la gestion de l'eau, peu de recherches ont été menées sur ce sujet dans la principale région viticole de Caroline du Nord, l'appellation Yadkin Valley. Cette région possède des sols et un climat uniques et peut différer considérablement des autres régions viticoles établies où des recherches sur la gestion de l'eau ont été menées. Bien que les résultats préliminaires suggèrent que les précipitations dépassent la demande évapotranspiratoire dans cette région, un certain stress hydrique est souhaitable pour obtenir des raisins de qualité, car l'excès d'eau disponible affecte négativement la qualité du raisin.

L'objectif principal de cette recherche est de déterminer l'état des variables environnementales et physiologiques clés pour lesquelles des niveaux de stress souhaitables sont atteints dans deux cultivars de v. vinifera hydrauliquement dissemblables, Grenach et Syrah. Nous exclurons l'eau des vignes de ces deux cultivars et utiliserons les capteurs de teneur en eau, les enregistreurs de données et le poromètre en régime permanent de METER pour surveiller les paramètres du sol et de la plante lorsqu'un stress hydrique est induit. Ces informations aideront les producteurs à prendre des décisions en matière de gestion de l'eau et seront utilisées pour évaluer la possibilité d'atteindre des niveaux de stress adéquats pour la production de raisins de qualité dans cette région.

NATALIE LOUNSBURY: UNIVERSITÉ DU MARYLAND COLLEGE PARK

CULTURES DE COUVERTURE À FAIBLE TENEUR EN RÉSIDUS ET DÉTRUITES PAR L'HIVER POUR LA PLANTATION DE LÉGUMES EN SEMIS DIRECT

Malgré les avantages connus des cultures de couverture et de la réduction du travail du sol en termes de qualité du sol et d'environnement, l'intégration des cultures de couverture et l'élimination du travail du sol pour les légumes de printemps les plus précoces restent problématiques dans le nord-est et le centre du littoral atlantique des États-Unis. De nombreuses cultures de couverture traditionnelles à forte teneur en résidus exacerbent le problème des sols frais et humides au printemps et peuvent immobiliser l'azote pour la culture suivante. D'autres cultures d'hiver à faible teneur en résidus ont le potentiel de fournir des avantages environnementaux et de qualité du sol tels que la capture des nutriments, la prévention de l'érosion et l'ajout de matière organique tout en facilitant les semis précoces au printemps sans nécessiter de travail du sol.

Cette recherche étudiera l'utilisation de cultures de couverture alternatives telles que le radis fourrager, la phacélie, l'avoine noire et le lablab pour la plantation de légumes au printemps sans travail du sol. À l'aide de capteurs METER 5TE, nous surveillerons l'humidité et la température du sol afin de déterminer les dates de plantation appropriées et nous nous efforcerons d'établir une relation entre la CE de l'eau interstitielle et les concentrations de nitrates afin de surveiller la décomposition des cultures de couverture et leur capacité à fournir de l'azote à la culture subséquente.

FELIPE BARRIOS MASIAS: UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE, DAVIS

TEST DE MÉTHODES D'IRRIGATION INNOVANTES POUR ACCROÎTRE L'EFFICACITÉ DE L'UTILISATION DE L'EAU

Les méthodes d'irrigation alternatives qui utilisent moins d'eau tout en produisant des rendements élevés contribuent à la durabilité de l'agriculture. Ce projet se concentre sur la technique prometteuse du séchage partiel des racines (PRD) utilisée dans la pratique comme alternative à l'irrigation des sillons pour réduire l'eau appliquée et augmenter l'efficacité de l'utilisation de l'eau (rendement/eau appliquée, WUE) des tomates destinées à la transformation en Californie.

Des informations sont désormais disponibles sur les réponses physiologiques générales des cultures à la technique PRD, mais des stratégies de gestion fiable doivent être testées pour des cultures individuelles. L'irrigation par sillons alternés consiste à n'arroser sélectivement qu'un sillon sur deux. Chaque lit reçoit de l'eau d'un seul côté et alterne les côtés/sillons à chaque irrigation. L'utilisation de la moitié des sillons d'un champ permet de réduire le volume d'eau appliqué, potentiellement sans diminution de rendement.

La surveillance de l'humidité du sol et de l'état hydrique de la plante devient cruciale pour programmer chaque irrigation afin d'éviter un stress hydrique grave et une réduction du rendement, mais elle est limitée par la capacité à prendre des mesures fréquentes de manière non destructive. En utilisant les capteurs d'humidité du sol METER EC-5 dans les champs de différents producteurs, des relevés instantanés seront effectués suffisamment souvent pour surveiller la disponibilité de l'eau dans le sol à deux profondeurs différentes. Ces données seront mises en relation avec les mesures de conductance foliaire effectuées sur le site SC-1 leaf porometer afin de montrer les traitements d'irrigation qui sont efficaces en termes d'utilisation de l'eau et qui permettent d'obtenir des rendements élevés. Nous analyserons également comment l'humidité du sol affecte le lessivage de l'azote, la croissance de la canopée et l'interception de la lumière, le WUE, le rendement et la qualité des fruits dans tous les régimes d'irrigation ou dans les régimes d'irrigation en sillons alternés.

BÉNÉFICIAIRES 2010

GINGER ALLINGTON: UNIVERSITÉ SAINT LOUIS

INFLUENCE DES PROPRIÉTÉS DU SOL SUR L'INVERSION DE LA DÉSERTIFICATION

La désertification des prairies arides dans le monde entier est considérée comme largement irréversible. Cependant, des travaux récents ont permis de constater le rétablissement de graminées vivaces dans des enclos à bétail à long terme sur quatre sites désertifiés. Sur l'un de ces sites, les changements dans la végétation étaient concomitants avec une augmentation de l'infiltration de l'eau et des nutriments du sol.

Sur la base de ces données, j'ai proposé le mécanisme suivant pour inverser la désertification : en l'absence de bétail à long terme, les taux d'infiltration de l'eau augmentent grâce à la libération du compactage, ce qui diminue l'érosion et permet aux nutriments du sol de s'accumuler à un niveau favorable à la réimplantation des graminées vivaces.

Pour tester ce modèle, je suis en train de collecter des données sur d'autres enclos de bétail à long terme sur des sites avec et sans rétablissement de l'herbe. Ces données nous permettront de tirer des conclusions plus complètes sur la dynamique des systèmes désertifiés et sur le potentiel de restauration des terres arides.

KENDALL DEJONG: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DU COLORADO

QUANTIFICATION DE LA CONSOMMATION ET DES FLUX DE RETOUR DANS L'AGRICULTURE IRRIGUÉE

En raison de la croissance rapide des municipalités dans la chaîne frontale du Colorado et dans d'autres régions des États-Unis où l'eau est limitée, les agriculteurs sont de plus en plus contraints de transférer leurs droits d'utilisation de l'eau. Comme alternative aux transferts permanents de droits d'eau, la recherche de Kendall étudie la capacité des producteurs à réduire la consommation saisonnière et à louer l'eau inutilisée aux villes.

M. Kendall utilisera le système METER de caractérisation des bassins versants pour surveiller trois réseaux de capteurs dans un champ de maïs irrigué à la raie. Les données recueillies sur ces sites permettront de calculer toutes les composantes du bilan hydrique. Cette méthode d'échantillonnage pourrait être utilisée par les producteurs individuels comme méthode peu coûteuse pour quantifier l'évapotranspiration et les flux de retour.

MICHAEL WINE: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'OKLAHOMA

EFFETS SUR LE CYCLE DE L'EAU DE LA CONVERSION DE TERRES MARGINALES À LA PRODUCTION DE MATIÈRES PREMIÈRES BIOÉNERGÉTIQUES

Les récents mandats gouvernementaux exigeant une production accrue de biocarburants pour améliorer la durabilité de l'approvisionnement en carburant du pays et réduire les émissions de carbone pourraient affecter le cycle de l'eau à la fois pendant et après l'établissement de la culture énergétique. Le panic érigé, l'un des principaux choix pour la production de biomasse, a des racines plus profondes que les espèces dominantes des prairies mixtes.

Nous utiliserons des bassins versants jumelés à Woodward, Oklahoma, pour déterminer comment l'implantation et la production de panic érigé affecteront chaque composante du cycle de l'eau. La bourse G.A. Harris fournira des lysimètres METER Drain Gauge pour déterminer le drainage profond de chaque bassin versant et améliorer notre compréhension du cycle de l'eau de base de ce paysage et du bilan hydrique associé à une monoculture de panic érigé.

JILL SHERWOOD: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'IOWA

EFFETS DU CHANGEMENT CLIMATIQUE SUR LES INTERACTIONS TROPHIQUES DANS LES SYSTÈMES DE PRAIRIES DE MONTAGNE

Le changement climatique est susceptible d'avoir un impact sur de nombreux systèmes biologiques. Cette étude quantifiera la façon dont la modification du calendrier des événements biologiques clés pourrait affecter l'écosystème d'une prairie de montagne. Dans ce projet, Jill manipulera la couverture neigeuse et la température pour reproduire les effets du changement climatique prévu. Elle testera ensuite les interactions entre l'humidité du sol, la température du sol et la température de l'air sur l'émergence et la survie des papillons Parnassius clodius et de leurs plantes hôtes, Dicentra uniflora. Les résultats permettront de mieux comprendre les interactions entre les papillons et leurs plantes hôtes et serviront d'indicateur pour comprendre les effets du changement climatique sur d'autres systèmes écologiques.

CAMILA TEJO HARISTOY: UNIVERSITÉ DE WASHINGTON

CAPACITÉ DE RÉTENTION D'EAU ET PROFILS DE TEMPÉRATURE DES SOLS DE LA CANOPÉE DANS UNE FORÊT ANCIENNE D'ÉPICÉAS DE SITKA DE L'ÉTAT DE WASHINGTON

Les couronnes des épicéas de Sitka contiennent de grandes accumulations de matière organique appelées "sols de canopée". Ces accumulations fournissent un substrat et un habitat à une large communauté de plantes, d'insectes et d'autres espèces arboricoles. En utilisant des techniques d'escalade, des capteurs d'humidité et de température seront installés dans les sols de la canopée des épicéas d'un vieux peuplement de la péninsule olympique, dans l'État de Washington.

Cette étude caractérisera pour la première fois les conditions environnementales associées aux tapis de sol dans la couronne des épicéas, fournissant un cadre pour comprendre la distribution et l'activité des plantes épiphytes, la dynamique des nutriments et les organismes associés de la canopée.

TRACY ROWLANDSON: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT D'IOWA

ÉTUDE DE LA VARIABILITÉ SPATIALE DE LA ROSÉE À L'ÉCHELLE DU CHAMP

Les recherches sur la variabilité spatiale et temporelle de la rosée ont des implications à la fois pour la gestion des maladies des plantes et pour la télédétection de l'humidité du sol. Dans cette étude, le processus de mise à l'échelle des mesures ponctuelles de la rosée à l'échelle de la canopée sera examiné en déterminant la contribution du LAI pour les régions de la canopée ayant les quantités de rosée les plus élevées et les plus faibles au LAI total de la canopée. Des capteurs d'humidité foliaire seront utilisés pour déterminer où, dans un couvert de soja, la durée (et la quantité) de rosée est la plus importante. L'enquête menée à certains endroits d'un champ sera examinée pour déterminer les variations de la rosée au sein d'un champ.

NIKKI WOODWARD: UNIVERSITÉ DU WISCONSIN

PHÉNOMÈNES DE CONDUCTION THERMIQUE DES REMBLAIS COMPACTÉS POUR LA PRATIQUE DE L'ÉNERGIE DURABLE

Il est nécessaire de maximiser le flux de chaleur autour des câbles à haute tension et à haute intensité dans les tranchées des collecteurs d'énergie éolienne et dans les tranchées d'échange géothermique peu profondes pour que les processus de chauffage et de refroidissement cycliques soient efficaces dans le sol de remblayage compacté des tranchées techniques. La recherche sur la structure physique du remblai compacté et les contraintes théoriques liées au taux d'apport de chaleur et au flux d'humidité induit par la chaleur est limitée à l'état non saturé. Pour passer de l'établissement de valeurs thermiques du sol pour la conception par des règles empiriques à l'utilisation de corrélations empiriques basées sur la science et les mesures thermiques, une base de données des propriétés thermiques mesurées pour une collection complète de types de sol dans des conditions de compactage variables sera compilée et étudiée pour les corrélations des propriétés thermiques du sol avec les propriétés physiques.

LAFE CONNER: BRIGHAM YOUNG UNIVERSITY

MESURE DU DRAINAGE PROFOND DU SOL EN RÉPONSE AU PÂTURAGE ET À LA MANIPULATION DES PRÉCIPITATIONS

Le changement climatique dans l'ouest des États-Unis devrait entraîner un allongement des intervalles entre les précipitations et une augmentation du volume des précipitations en une seule fois. Le pâturage interagira probablement avec le changement climatique pour influencer le bilan hydrique du sol. Les instruments fournis par cette subvention permettront de mesurer les changements dans le drainage en profondeur liés à la manipulation des précipitations dans des traitements appariés avec et sans pâturage. La manipulation des précipitations et le pâturage peuvent entraîner une plus grande perte d'eau par le drainage profond ou améliorer la disponibilité de l'eau dans la zone racinaire. La quantité d'eau disponible pour les plantes et les processus bio-géochimiques du sol au cours d'une année peut changer même si les précipitations annuelles totales restent constantes.

SRUTHI NARAYANAN: UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DU KANSAS

ARCHITECTURE DU COUVERT ET EFFICACITÉ DE L'UTILISATION DU RAYONNEMENT CHEZ LE SORGHO

Cette étude examine l'influence de l'architecture du couvert sur l'efficacité d'utilisation du rayonnement chez le sorgho. L'efficacité d'utilisation du rayonnement a été calculée comme le rapport entre l'accumulation de biomasse aérienne et le rayonnement photosynthétiquement actif intercepté (IPAR). ACCUPAR LP-80 Les mesures par ceptomètre du PAR au-dessus et au-dessous d'un couvert végétal fournissent les mesures IPAR et leaf area index. Les résultats préliminaires ont montré que

Les lignes diffèrent par leur RUE apparente, qui augmente avec la longueur moyenne des entre-nœuds Corrélation positive entre RUE et efficacité de l'utilisation de l'eau (biomasse produite par unité d'eau utilisée par la culture) L'augmentation de la productivité est due à l'efficacité accrue de l'utilisation du rayonnement plutôt qu'à la capture, compte tenu de la similarité entre les lignes en matière d'IPAR.

ANDRES OLIVOS: UNIVERSITÉ DE CALIFORNIE, DAVIS

MODÉLISATION DE LA DISTRIBUTION DES RACINES ET DE L'ABSORPTION DES NUTRIMENTS DANS LES AMANDES

Pour optimiser l'efficacité de l'utilisation des nutriments dans les amandes traitées par fertigation, il est essentiel que les engrais injectés dans le système d'irrigation soient fournis à la concentration et au moment optimaux afin de garantir que les schémas de dépôt coïncident avec l'absorption maximale des nutriments par les racines. L'objectif du projet est d'équiper les amandiers d'appareils de mesure de la teneur en eau 5TE afin de surveiller les mouvements des ions et de l'eau et de fournir des données spécifiques à l'amandier qui seront introduites dans le modèle Hydrus 2D/3D. Les objectifs sont de déterminer la distribution des racines, le mouvement de l'eau et des solutés et la dynamique de l'absorption des nutriments par les plantes. Ces paramètres, et l'optimisation ultérieure des performances d'Hydrus, seront utilisés pour développer les meilleurs outils de gestion de la fertilisation pour les producteurs d'amandes.

RÉCIPIENDAIRES 2009

LAUREN KOLB: UNIVERSITÉ DU MAINE, ORONO

STRATÉGIES ALTERNATIVES DE GESTION DES ADVENTICES POUR LES CÉRÉALES BIOLOGIQUES : AMÉLIORATION DE L'INTERFACE CULTURE-HERBE ET CONTRÔLE PHYSIQUE DES ADVENTICES

Il existe deux stratégies innovantes et opposées pour améliorer la gestion des adventices dans les céréales cultivées avec un minimum d'intrants herbicides ou sans intrants herbicides :

Renforcer la concurrence entre les cultures, en augmentant les populations de plantes et en semant de manière plus uniforme Renforcer le contrôle physique des mauvaises herbes, en semant en rangs plus larges que d'habitude pour permettre le balayage entre les rangs (c'est-à-dire en cultivant des cultures en rangs)

En mesurant le développement du couvert végétal au cours de la saison de croissance, Lauren espère caractériser la manière dont la dynamique de leaf area index (LAI) varie selon les stratégies de plantation et déterminer la corrélation avec la suppression des mauvaises herbes.

KEIR SODERBERG: UNIVERSITÉ DE VIRGINIE

BROUILLARD, AÉROSOLS ET CYCLE DES NUTRIMENTS DANS LE DÉSERT DU NAMIB

Le désert du Namib, situé sur la côte sud-ouest de l'Afrique, est hyperaride en termes de précipitations, mais connaît de fréquents épisodes de brouillard côtier. Il a été suggéré que le brouillard fournit suffisamment d'eau à certaines plantes endémiques du Namib, dont certaines ne poussent que dans la zone de brouillard (jusqu'à 60 km à l'intérieur des terres). La bourse G.A. Harris sera utilisée pour mettre en place cinq stations de surveillance du brouillard le long d'un gradient climatique dans le centre du Namib, en utilisant des mesures de l'humidité des feuilles, de la température de l'air et de l'humidité relative, ainsi que du rayonnement solaire et des paramètres du sol(humidité, température et conductivité électrique). L'analyse des isotopes stables des échantillons sera également utilisée pour aider à quantifier les quantités de brouillard, d'eau souterraine et d'eau du sol utilisées par les plantes.

LYNETTE LAFFEA: UNIVERSITÉ DU COLORADO

MESURE DES PROCESSUS DE SÉQUESTRATION DU CARBONE DANS LA FORÊT SUBALPINE À L'AIDE DE RÉSEAUX DE CAPTEURS SANS FIL

L'échelle est importante dans la modélisation des taux de respiration du sol. Cette étude déploie une série de capteurs de respiration du sol et de capteurs environnementaux sur le site de recherche AmeriFlux de Niwot Ridge afin d'explorer à quelles échelles (temporelles et spatiales) les moteurs de la respiration du sol affectent le flux respiratoire de CO2 depuis le sol de la forêt. Ce projet testera nos capacités à mesurer la dynamique environnementale du sol sur de petites échelles spatiales et à des fréquences temporelles élevées. Nous développerons de nouvelles stratégies pour le déploiement des capteurs et l'utilisation de la technologie sans fil pour soutenir la collecte et l'archivage de données à haute fréquence dans un endroit éloigné.

MENTIONS HONORABLES: SARA BAGUSKAS, UC SANTA BABARA

Interactions écologiques entre le macrolichène épiphyte (Ramalina mensiesii) et le brouillard sur l'île de Santa Cruz, Californie

En savoir plus

JUSTIN BECHNELL, UNIVERSITÉ DU MINNESOTA

Humidité du sol et absorption du carbone dans les forêts tropicales sèches restaurées

ROBERT KEEFE, UNIVERSITÉ DE L'IDAHO

Optimisation basée sur un modèle du calendrier de germination des graines

TONI SMITH, UNIVERSITÉ DE L'ÉTAT DE BOISE

Variations spatio-temporelles de l'eau du sol et leurs effets sur le stockage et le cycle du carbone dans un bassin versant de piémont semi-aride

JAMES PAREJKO, WASHINGTON STATE UNIVERSITY

Détermination de l'écologie et de la biogéographie des Pseudomonas spp. fluorescents producteurs de phénazine dans la rhizosphère du blé

JONGYUN KIM, UNIVERSITÉ DE GÉORGIE

Modélisation de l'utilisation de l'eau et des engrais pour les cultures sous serre en vue d'une irrigation efficace

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