Borsa di studio G.A. Harris

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Borsa di studio Grant A. Harris
Destinatari passati

DESTINATARI 2024

DANIEL TUCKER: UNIVERSITÀ DI VICTORIA

Premio: Diversi tipi di ATMOS stazioni meteorologiche, PHYTOS 31 sensori di umidità fogliare, piranometro, TEROS 54 sonda per il profilo di umidità del suolo, ZL6 registratori di dati e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Foreste pluviali e stress da siccità: effetti sugli alberi di vecchia crescita e sulle chiome secondarie nella Columbia Britannica costiera

OLANIYI AFOLAYAN: UNIVERSITÀ DI AUBURN

Premio: Diversi tipi di TEROS sensori di umidità del suolo, HYDROS 21 sensori di profondità dell'acqua, ATMOS 41W stazione meteorologica wireless, ZL6 registratori di dati e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Influenza delle tubazioni del terreno sulla risposta idromeccanica di frane poco profonde

JACK CAMBERIO: UNIVERSITÀ RUTGERS

Premio: TEROS 12 sensori di contenuto idrico del suolo, TEROS 21 sensori di potenziale idrico del suolo, ZL6 data logger e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Applicazione della geofisica e dei sensori idrici per quantificare le risorse idriche nelle bofedales delle Ande peruviane

JACOB MEEUWSEN: UNIVERSITÀ STATALE DI WASHINGTON

Premio: Diversi tipi di sensori di umidità del suolo TEROS , registratori di dati ZL6 e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Pratiche di produzione innovative per migliorare l'efficienza dell'uso dell'acqua nella patata e il rendimento dei coltivatori durante gli eventi di stress idrico e termico.

KATHERINE MCCOOL: UNIVERSITÀ STATALE DELL'OREGON

Premio: TEROS 12 sensori di contenuto idrico del suolo, TEROS 21 sensori di potenziale idrico del suolo, ZL6 registratori di dati e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Studio degli effetti interattivi dell'intervallo di ritorno degli incendi selvaggi e della gravità della bruciatura del suolo sull'idrologia del suolo dopo l'incendio

CHARLES SOUCEY: UNIVERSITÀ DEL MINNESOTA

Premio: HYDROS 21 sensori di profondità dell'acqua, ZL6 data logger e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Comprendere il destino e il trasporto di sale e nitrato in sistemi carsici a tripla porosità

SHELBY WILLIFORD: UNIVERSITÀ DELLA CAROLINA DEL NORD

Premio: TEROS 11 sensori di umidità del suolo, ATMOS stazione meteorologica wireless 41W, ZL6 data logger e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Driver della struttura della savana: effetti del cambiamento climatico sulla coesistenza tra alberi e prati nell'LLP

CHARLIE CHEN: UC DAVIS

Premio: TEROS 54 sonda per il profilo di umidità del suolo, ZL6 data logger e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Indagine sull'influenza delle colture di copertura sul bilancio idrico del suolo in giovani pistacchieti

ANDREW WALKER: UNIVERSITÀ DELL'IDAHO

Premio: ATMOS 41 W stazioni meteorologiche wireless e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Efficienza nell'uso dell'acqua in diverse varietà di patate

DESTINATARI 2023

GREGORY VERKAIK: UNIVERSITÀ MCMASTER

Premio: TEROS sensori di umidità del suolo, ZL6 data logger e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Controlli meteorologici degli incendi e soglie di vulnerabilità alla combustione della torba in torbiere naturali e gestite

CHIHIRO DIXON: UNIVERSITÀ STATALE DELLO UTAH

Premio: HYPROP e KSAT strumentazione per il laboratorio di idrologia

Argomento: Progettazione e caratterizzazione delle proprietà idrauliche di substrati per la crescita di piante radicate per applicazioni a gravità ridotta utilizzando misure all'avanguardia

ROBIN KIM: UNIVERSITÀ DELLA VIRGINIA

Premio: TEROS sensori di umidità del suolo, ATMOS 41 stazioni meteorologiche, ZL6 registratori di dati e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Modellazione del permafrost e dei profili di temperatura del suolo stagionalmente ghiacciati nell'Himalaya

ARIA DUNCAN: UNIVERSITÀ DI STANFORD

Premio: TEROS sensori di umidità del suolo, ATMOS 41 stazioni meteorologiche, ZL6 registratori di dati e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Proteggere il riso dalle minacce accoppiate di clima e contaminazione del suolo

EMMANUEL ADEYANJU: L'UNIVERSITÀ DELLA CAROLINA DEL NORD

Premio: HYDROS sensori di profondità dell'acqua, TEROS sensori di umidità del suolo, ATMOS 41 stazioni meteorologiche, ZL6 data logger e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Attenuazione dell'azione del gelo nelle strade granulari attraverso l'idrorepellenza ingegnerizzata a MnROAD

JACOB STID: UNIVERSITÀ STATALE DEL MICHIGAN

Premio: HYPROP strumentazione per l'idrologia di laboratorio

Argomento: Verso la comprensione degli impatti degli impianti solari a terra sull'idrologia locale e sulle condizioni del suolo

DESTINATARI 2022

LAUREN TUCKER: UNIVERSITÀ STATALE DELL'IDAHO

Premio: TEROS sensori di umidità del suolo, ZL6 registratori di dati e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Indagine sull'accumulo di acqua a lungo termine negli alberi e sulla sua importanza per le relazioni idriche dell'intero albero

CECILIA R. HELLER: UNIVERSITÀ DELLA FLORIDA

Premio: TEROS sensori di umidità del suolo, ZL6 data logger e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Le radici del cambiamento: la produzione di mirtilli per un clima che cambia

MD ILIAS MAHMUD: UNIVERSITÀ DEL MISSISSIPPI

Premio: TEROS sensori di umidità del suolo, ZL6 registratori di dati e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Modellazione dell'influenza delle proprietà idrauliche dei terreni naturali sulla loro risposta acustica per il rilevamento delle mine antiuomo

SCOTT CARPENTER: UNIVERSITÀ DI YALE

Premio: PHYTOS 31 sensori di umidità fogliare, ZL6 registratori di dati e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Esame degli effetti interattivi del cambiamento climatico e del pascolo sulla stabilità delle comunità vegetali di Big Sagebrush

SADIE KELLER: UNIVERSITÀ STATALE DELL'OREGON

Premio: TEROS sensori di umidità del suolo, ZL6 registratori di dati e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Sviluppo di un indice di stress idrico delle colture per l'acero rosso

NINA FERRARI: UNIVERSITÀ STATALE DELL'OREGON

Premio: ATMOS 41 stazioni meteorologiche all-in-one, ZL6 registratori di dati e abbonamenti a ZENTRA Cloud

Argomento: Variabilità verticale del microclima e occupazione degli uccelli nelle foreste temperate

2021 DESTINATARI

AASHISH KHANDELWAL E JUSTIN NICHOLS: UNIVERSITÀ DEL NUOVO MESSICO

Premio: Sensori PAR (radiazione fotosinteticamente attiva), HYDROS 21 sensori di monitoraggio del livello dell'acqua, ZL6 data logger e abbonamenti a ZENTRA Cloud

COMPRENSIONE DEL TRASPORTO DI SOLUTI ATTRAVERSO IL MONITORAGGIO EULERIANO E LAGRANGIANO

La ricerca sul trasporto dei soluti all'interno dei sistemi fluviali ha portato a notevoli progressi nella comprensione fondamentale delle interazioni tra acque superficiali e sotterranee, dei percorsi di flusso, dei tempi di residenza e delle zone o condizioni di reattività biochimica ottimale dei soluti. Ad esempio, i passati programmi di monitoraggio dei soluti hanno quantificato 956.500 tonnellate all'anno di carichi di nitrati antropogenici nel Mississippi, che determinano l'eutrofizzazione annuale del Golfo del Messico (Val et al, 2006; Heisler et al., 2008; Sobota et al., 2015).

Sebbene le ricerche condotte in passato siano state molto approfondite, esse hanno utilizzato principalmente regimi di campionamento euleriani e sono state spesso limitate alle acque superficiali. Questi metodi di campionamento spesso non affrontano l'eterogeneità spaziale che è intrinsecamente presente nei bacini idrografici (Blaen et al., 2016; Krause et al., 2017). Pertanto, intendiamo integrare il sensore HYDROS 21 di METER con il nuovo Navigator, una sonda multiparametrica galleggiante, per poter utilizzare approcci lagrangiani per tracciare i soluti, la quantità di sorgenti diffuse e puntiformi, e identificare le aree di elaborazione accelerata all'interno dei sistemi fluviali. Inoltre, dispiegheremo i sensori Hydros 21 a profondità basse e profonde all'interno della zona iporica, adiacenti alle sonde di qualità delle acque superficiali preesistenti, per quantificare il flusso di acqua dal suolo alla superficie durante gli esperimenti sul campo di Navigator (Boano et al., 2014). Accoppiando il monitoraggio lagrangiano, euleriano e quello delle acque superficiali e sotterranee, ci proponiamo di affrontare le incertezze associate all'eterogeneità del bacino idrografico e il conseguente effetto sul trasporto dei soluti.

ALESSANDRO FOX: UNIVERSITÀ DEL WYOMING

Premio: ATMOS 22 anemometri a ultrasuoni, TEROS 11 sensori di umidità e temperatura del suolo e ATMOS 14 stazioni di temperatura/RH/pressione barometrica/pressione di vapore quattro in uno.

MODELLAZIONE DEL CICLO ACQUA/NUTRIENTI E DELLA RESA DI UN CEREALE PERENNE

Kernza®, la prima coltura perenne mai sviluppata, ha il potenziale per rivitalizzare l'agricoltura nelle High Plains, ma non si sa come questa nuova coltura si adatterà a un ambiente così secco. Nell'ambito di un progetto finanziato dall'Università del Wyoming (UW), la Kernza sarà piantata in sette aziende agricole del Wyoming orientale per studiarne la redditività a lungo termine, la sostenibilità e gli effetti sulla salute del suolo, sul ciclo dei nutrienti e sulla disponibilità idrica. Questa sovvenzione contribuirà a questo progetto consentendoci di misurare le condizioni del suolo e il microclima nei campi di Kernza, di grano annuale e di prateria ripristinata per tre anni.

Confronteremo un modello biofisico di primo principio, il Terrestrial Regional Ecosystem Exchange Simulator (TREES), con i dati di Kernza e del grano per migliorare la comprensione predittiva di come le differenze nell'uso dell'acqua e dei nutrienti influenzino la loro vitalità a lungo termine. L'approccio biofisico è particolarmente adatto a testare le nostre ipotesi secondo le quali una stretta ciclicità dei nutrienti e radici perenni profonde permetteranno alla Kernza di avere successo come coltura sostenibile nel Wyoming orientale e nell'ecoregione delle High Plains. Collaboreremo con gli agricoltori per consentire loro di prendere decisioni informate dalla scienza sull'uso della Kernza in sostituzione del grano.

KAI LEPLEY: UNIVERSITÀ DELL'ARIZONA

Premio: TEROS 12 sensori di umidità, temperatura e conducibilità elettrica del suolo e ZL6 data logger

UTILIZZARE L'AGRIVOLTAICO PER CREARE SOSTENIBILITÀ ALIMENTARE, ENERGETICA E IDRICA IN UN MONDO CHE CAMBIA

I nostri sistemi alimentari, idrici ed energetici sono fortemente vulnerabili a causa della crescita demografica e dei cambiamenti climatici. Qui esploriamo una soluzione ibrida agricola-fotovoltaica (PV) "agrivoltaica". Stiamo creando il più grande sito agrovoltaico degli Stati Uniti: una fattoria solare comunitaria di 1,2 MW e 6 acri a Longmont, in Colorado, chiamata Jack's Solar Garden. L'agricoltore coltiverà colture per il mercato producendo al contempo energia fotovoltaica e ha invitato il nostro team a studiare diversi aspetti dell'agrivoltaico.

In particolare, il nostro team intende studiare l'ottimizzazione della crescita delle colture e dell'uso dell'irrigazione attraverso il monitoraggio di precisione dell'umidità del suolo e della conduttività elettrica, nonché della fotosintesi, della biomassa e della resa delle piante. Lavoreremo insieme a partner del National Renewable Energy Laboratory, della Colorado State University, di Audubon Rockies, di Sprouts City Farms e del governo locale. I tour pubblici delle fattorie, che inizieranno nella primavera del 2021, attraverseranno l'area di ricerca del nostro gruppo, fornendo un'esposizione diretta alla scienza. L'agrovoltaico è un mezzo innovativo per adattarsi e mitigare i cambiamenti climatici e speriamo di continuare a guidare le scoperte scientifiche in questo campo.

JENNIFER ALVAREZ: UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA

Premio: HYPROP 2 strumentazione per la curva di rilascio dell'umidità del suolo

LA CURVA DI RITENZIONE IDRICA DEL SUOLO È LA CHIAVE PER COMPRENDERE LE DINAMICHE DI C DEL SUOLO IN CONDIZIONI DI UMIDITÀ E TEMPERATURA VARIABILI

La riduzione delle emissioni di carbonio atmosferico (C) è probabilmente uno dei problemi più urgenti che dobbiamo affrontare a livello globale. La riduzione delle emissioni di carbonio nell'atmosfera è probabilmente uno dei problemi più urgenti che ci troviamo ad affrontare a livello globale e ha provocato condizioni climatiche instabili, causando la perdita di risorse vitali e sconvolgendo le società. I suoli si regolano immagazzinando il C e possono trasformarsi da massicci pozzi di assorbimento a fonti significative di C quando il tasso di mineralizzazione del C supera gli apporti di C. Pertanto, la comprensione dei fattori principali che determinano i tassi di mineralizzazione del C è indispensabile per sviluppare modelli accurati che aiutino i piani di mitigazione e adattamento ai cambiamenti climatici. L'ambiente fisico del suolo è particolarmente critico nel regolare il tasso di mineralizzazione del C, ma rimane poco conosciuto [4].

La ricerca proposta mira a fornire un collegamento quantitativo tra la variabilità spazio-temporale dell'acqua e della temperatura del suolo e il tasso di respirazione microbica. In particolare, intendiamo sviluppare nuove tecniche di misurazione per spiegare come la struttura del suolo influenzi l'accoppiamento tra processi idrologici, termici e biogeochimici.

ADAM SIBLEY: UNIVERSITÀ STATALE DELL'OREGON

Premio: PHYTOS 31 sensori di umidità fogliare, termometri a infrarossi IRT, ATMOS 41 stazioni meteorologiche, TEROS 21 sensori di potenziale matriciale e ZL6 data logger

PREVEDERE LA VULNERABILITÀ ALLA SICCITÀ IN UN PAESAGGIO MONTANO: COLLEGARE LA RUGIADA, L'ASSORBIMENTO DELL'ACQUA FOGLIARE E L'ACQUA DEL SUOLO ALLO STRESS DA SICCITÀ NELLE FORESTE SECOLARI

Il benessere delle specie vegetali e animali che popolano le foreste vetuste del Pacifico nordoccidentale è inestricabilmente legato al benessere degli alberi ad alto fusto. Gli alberi ad alto fusto creano rifugi microclimatici e ridistribuiscono l'acqua profonda del suolo in superficie durante la stagione secca estiva, quando lo stress idrico e termico aumenta e il rischio di incendi si intensifica. In questi periodi, l'accesso (o la mancanza) all'acqua profonda del suolo può avere un forte impatto sullo stress da umidità degli alberi e l'apporto di umidità alla chioma tramite eventi di rugiada notturna non solo migliora lo stress da siccità attraverso l'assorbimento fogliare dell'acqua, ma contribuisce a mantenere i rifugi microclimatici tramite il raffreddamento evaporativo, modula il rischio di incendi dovuti all'essiccazione dei combustibili e sostiene i bilanci idrici e di carbonio degli epifiti.

A queste realtà si aggiunge un crescente numero di prove che suggeriscono che le foreste non gestite e più vecchie sono più resistenti agli incendi boschivi rispetto alle piantagioni gestite. Nel complesso, è chiaro che i piani di gestione che mirano a massimizzare la resilienza delle foreste e i servizi ecosistemici devono considerare i modelli di vulnerabilità degli alberi secolari ai cambiamenti climatici.

Un recente lavoro presso la foresta sperimentale H.J. Andrews, utilizzando i sensori PHYTOS 31, ha dimostrato che la cima (56 m di altezza) del Discovery Tree, un abete Douglas di vecchia crescita che cresce a 450 m di altitudine in una valle stretta, ha ricevuto la rugiada in circa il 30% delle notti estive, un modello che è stato scarsamente catturato utilizzando l'approccio tradizionale di Penman, anche con i dati metrologici co-localizzati (Fig. 1), illustrando la grande utilità dei dati del sensore di umidità fogliare. Abbiamo anche condotto un esperimento di bagnatura della rugiada alla fine di agosto 2020 sul Discovery Tree, che ha mostrato l'assorbimento dell'acqua spruzzata da parte degli aghi dell'albero, anche se l'assorbimento non ha influenzato in modo significativo le relazioni idriche del tessuto degli aghi, poiché l'albero studiato non stava vivendo uno stress idrico eccessivo. Questo è probabilmente dovuto alla posizione dell'albero sull'altopiano alluvionale di un corso d'acqua perenne - i popolamenti di vecchia crescita a quote più elevate, con una maggiore esposizione all'aria più secca della bassa troposfera e radicati in terreni più rocciosi, potrebbero aver subito uno stress idrico significativamente maggiore al momento del nostro esperimento. Tuttavia, non è chiaro se questi fattori possano essere compensati da temperature massime estive generalmente più fresche o dalla persistenza del manto nevoso fino a primavera inoltrata a quote più elevate, e merita ulteriori indagini.

La nostra proposta di ricerca prevede la creazione di una rete di sensori METER in posizioni strategiche nella nostra area di studio montuosa che, insieme alle campagne estive sul campo, ci permetterebbe di quantificare come le differenze nella frequenza della rugiada, nell'assorbimento dell'acqua da parte delle foglie e nei deficit di umidità del suolo culminino in diversi livelli di stress da siccità nel paesaggio.

NEILL PROHASKA: UNIVERSITÀ DELL'ARIZONA

Premio: PHYTOS 31 (5) sensori di umidità fogliare e ATMOS 41 stazioni meteorologiche all-in-one

CAPIRE COME IL CAMBIAMENTO CLIMATICO PUÒ INFLUIRE SUL CICLO DELL'ACQUA DELLA FORESTA AMAZZONICA UTILIZZANDO SENSORI DI MISURAZIONE PER RIVELARE I FATTORI CHE DETERMINANO I FLUSSI D'ACQUA A LIVELLO DI RAMO

Le foreste tropicali producono più carbonio e acqua di qualsiasi altro ecosistema terrestre. La ricerca attuale non ha affrontato adeguatamente il modo in cui il microclima e la biologia interagiscono per determinare la ripartizione dell'energia tra il flusso di calore latente (LHF, cioè l'evapotraspirazione) e il flusso di calore sensibile (SHF, cioè il calore convettivo) all'interno delle chiome delle foreste. Questo è fondamentale per comprendere e prevedere la direzione e l'entità futura dei flussi d'acqua nelle foreste tropicali in presenza di cambiamenti climatici. I sensori ATMOS-41 e PHYTOS-31 di METER mi permetteranno di creare un insieme unico di dati a lungo termine sulle caratteristiche delle foglie a livello di ramo, sull'umidità, sulla temperatura e sul microclima. Questo set di dati mostrerà come il bilancio energetico fogliare sia influenzato dal microclima e come il microclima influisca sulla variazione del bilancio energetico fogliare attraverso gradienti di altezza e luce della chioma.

DESTINATARI 2020

PETER A. TERESZKIEWICZ: UNIVERSITÀ DELLA CAROLINA DEL SUD

Premio: NDVI e sensori SRS PRI, ZL6 data logger e ZENTRA Cloud

QUANTIFICAZIONE DEI CONTROLLI STAGIONALI DELLA VEGETAZIONE SUL CAMBIAMENTO VOLUMETRICO DELLE DUNE COSTIERE

Le dune costiere, situate sulla spiaggia subaerea, costituiscono una formidabile barriera contro le mareggiate e le inondazioni che proteggono le comunità costiere da perdite economiche. Le interazioni tra vegetazione e sedimenti rappresentano una componente fondamentale per comprendere la crescita delle dune costiere e il recupero dopo le tempeste. Nonostante questa importanza, i metodi tradizionali di monitoraggio della vegetazione hanno dato luogo a incongruenze nei dati e a ipotesi qualitative. Lo studio sul campo della durata di un anno qui proposto utilizzerà i sensoriNDVI e PRI SRS per monitorare spettralmente la vegetazione delle dune in concomitanza con le spine di erosione digitali (DEP) in situ. Per la prima volta le dinamiche della vegetazione e dell'erosione saranno misurate alla stessa risoluzione di campionamento, segnando un progresso epocale nella geomorfologia costiera.

L'interazione tra vento, sedimenti e vegetazione scolpisce le dune attraverso processi eolici (soffiati dal vento) (Sherman, 1995). La vegetazione induce turbolenza nel campo del vento disturbando il trasporto dei sedimenti e, spesso, facilitando la deposizione e la crescita delle dune (Hesp, 1981). I metodi tradizionali per la valutazione della vegetazione dunale si sono basati sulla stima qualitativa dei quadrat di vegetazione (Stalter, 1974; Kim e Yu, 2009) o hanno catturato esclusivamente le proprietà spaziali della densità della vegetazione tramite fotografie (Gillies et al., 2002; Renkin, 2015). Questi metodi rendono difficile sviluppare una serie temporale continua di dati sulla vegetazione e spesso lasciano ai ricercatori delle istantanee temporali della variabilità della vegetazione.

L'obiettivo primario di questo studio è quantificare l'influenza della densità e della salute della vegetazione stagionale sul cambiamento volumetrico delle dune.

Questo studio introdurrà una nuova metodologia nella geomorfologia costiera utilizzando i sensori NDVI e PRI SRS per quantificare la densità e lo stress della vegetazione. La creazione di un set di dati continui sulla vegetazione, abbinato a misure di erosione-accrezione in situ, aiuterà a comprendere l'interconnessione tra vegetazione e sedimenti e la formazione delle dune.

JACLYN FIOLA: VIRGINIA TECH

Premio: SATURO infiltrometro, TEROS sensori di umidità del suolo, ECRN-100 rain gauge, ZL6 data logger e ZENTRA Cloud

SOSPENDERE LE PRECIPITAZIONI: METODI INNOVATIVI PER LIMITARE L'INFILTRAZIONE DELLA PIOGGIA NEI SUOLI DEI VIGNETI

L'industria vinicola della Virginia soffre spesso di un eccesso di disponibilità idrica nel suolo, che può avere un impatto negativo sulla qualità del vino. Proponiamo di utilizzare gli strumenti METER per testare diversi composti che riducono l'infiltrazione e la loro capacità di ridurre la quantità di acqua che entra nei terreni dei vigneti. La limitazione dell'infiltrazione dovrebbe migliorare la crescita della vite e la qualità dei frutti per la vinificazione e potrebbe trasformare la viticoltura nelle regioni vinicole ad alta precipitazione del mondo.

Importanza della ricerca: Nel 2015, la Virginia era all'ottavo posto negli Stati Uniti per superficie vitata e aveva un impatto economico di 1,37 miliardi di dollari.

1 La Virginia riceve una media di 108,4 cm di precipitazioni all'anno, con le maggiori precipitazioni nei mesi di maggio, luglio e agosto.

2 Questa elevata piovosità si traduce in un eccesso di disponibilità idrica in molti terreni dei vigneti della Virginia, che può produrre una crescita vigorosa della vite (ad esempio, destabilizzare l'equilibrio tra crescita vegetativa e sviluppo della coltura) ed essere dannosa per la qualità dei frutti. La qualità dell'uva da vino ha un impatto positivo quando lievi deficit idrici limitano la crescita della vite, soprattutto in climi umidi come quello della Virginia. I viticoltori di questa regione sono desiderosi di ridurre l'acqua nel suolo, soprattutto durante le annate eccessivamente piovose, ma attualmente non esistono metodi economici e sostenibili.

Sono state sperimentate molte strategie per ridurre l'acqua nel suolo dei vigneti, come il drenaggio delle tegole, le colture di copertura (per competere per l'acqua) e le coperture in plastica del suolo. Tuttavia, questi interventi presentano tutti dei limiti che vanno dagli alti costi di installazione dei drenaggi per le tegole, all'uso netto di acqua spesso trascurabile da parte delle colture di copertura, fino all'impatto ambientale negativo dei rifiuti di plastica. È stata proposta anche la compattazione del suolo per limitare l'infiltrazione della pioggia, ma potrebbe impedire l'evaporazione dal suolo e creare problemi di drenaggio, respirazione radicale/scambio di gas ed erosione.

Obiettivi: L'intervento idrico ideale per il vigneto limiterebbe l'infiltrazione nel terreno, riducendo al minimo l'erosione e consentendo lo scambio di vapore e gas. Per ottenere questo intervento ideale, proponiamo di testare diversi composti polimerici ecologici sviluppati dall'industria dei trasporti per ridurre l'infiltrazione nel suolo: DirtGlue (Salem NH) e Soiltac (Soilworks, Scottsdale AZ). Verrà inoltre testato l'acido stearico, un acido grasso idrofobo presente in natura, che può ridurre l'infiltrazione aumentando le perdite di vapore acqueo dal suolo.4 Tali composti non sono stati testati come metodo per controllare l'acqua del suolo nei vigneti. Il nostro obiettivo è confrontare l'efficacia dei composti applicati al suolo per ridurre l'infiltrazione nel terreno e quantificare l'impatto sulla crescita della vite e sulla qualità dei frutti.

DANIEL HASTINGS: UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA, SANTA CRUZ

Premio: TEMPOS analizzatore di proprietà termiche, SC-1 leaf porometer, TEROS 21 sensori di potenziale idrico, TEROS 10 sensori di umidità del suolo, ZL6 data logger e ZENTRA Cloud.

L'ACCUMULO DI ACQUA NEL SOTTOSUOLO È LA CHIAVE DELLA SOPRAVVIVENZA DELL'ALBERO DI JOSHUA?

L'albero di Joshua, un'icona dell'Ovest americano, è minacciato dai cambiamenti climatici. Mentre alcuni aspetti degli alberi di Joshua sono stati ben studiati, abbiamo una comprensione limitata della loro gestione idrica in periodi di stress idrico estremo. Gli obiettivi di questa ricerca sono

1) valutare il ruolo dell'immagazzinamento dell'acqua nei bilanci idrici degli alberi di Joshua,

2) documentare le fluttuazioni annuali dell'immagazzinamento idrico nei tessuti degli alberi di Joshua e

3) sviluppare un modello integrato dell'anatomia e delle relazioni idriche del Joshua tree per simulare le risposte idrauliche dell'intera pianta a diverse condizioni climatiche.

Questi dati possono essere utilizzati per modellare le future distribuzioni degli alberi di Joshua, informare la pianificazione della conservazione e gli sforzi di migrazione assistita e migliorare la nostra comprensione dell'ecoidrologia nel deserto del Mojave.

L'albero di Joshua è una specie carismatica e una forza economica vitale che attrae i visitatori del suo famoso parco nazionale omonimo. È anche una specie fondamentale che fornisce servizi agli ecosistemi del deserto del Mojave. Si prevede che i cambiamenti climatici ridurranno gli alberi di Joshua al 10% del loro areale attuale a causa dell'aumento delle temperature e della siccità più frequente1. Sebbene si conosca molto della storia naturale degli alberi di Joshua, non si sa molto del loro bilancio idrico. La comprensione dell'immagazzinamento dell'acqua e delle sue fluttuazioni negli alberi di Joshua, sia su scala giornaliera che annuale, ci fornirà nuove conoscenze sul modo in cui essi possono rispondere a singole e successive siccità.

Risultati iniziali: Le osservazioni e la microTC delle radici degli alberi di Joshua e uno studio sulla siccità indicano che l'immagazzinamento dell'acqua non avviene nel fusto come ci si aspetterebbe, ma può avvenire in tessuti radicali specializzati.

Ipotesi:(H1): Il contenuto idrico, il potenziale idrico e la traspirazione dei tessuti dell'albero di Joshua fluttuano quotidianamente e annualmente in modo da riflettere l'utilizzo dell'acqua del suolo e l'immagazzinamento idrico della pianta.(H2): La traspirazione degli alberi di Joshua include l'acqua immagazzinata in tessuti specializzati nelle radici.(H3): Gli alberi di Giosuè avranno bisogno di diversi impulsi di precipitazioni dopo lunghi periodi di siccità per reintegrare l'acqua nei tessuti di stoccaggio alla massima capacità.

NATALIE M. AGUIRRE: UNIVERSITÀ TEXAS A&M

Premio: SC-1 porometri fogliari, sensori PAR, un ZL6 data logger e ZENTRA Cloud

INDAGARE LA RELAZIONE TRA L'ADESCAMENTO DELLE PIANTE E LA CONDUTTANZA STOMATICA

Gli erbivori invadono spesso i campi agricoli e possono causare devastanti perdite di raccolto. In seguito a un attacco, le piante emettono miscele caratteristiche di volatili vegetali indotti dagli erbivori (HIPV), che svolgono un ruolo importante nella difesa delle piante. Recentemente si è scoperto che le piante percepiscono e rispondono anche agli HIPV. Alcune piante rilevano gli HIPV emessi dai loro vicini danneggiati e rispondono potenziando le proprie difese in vista di un futuro attacco, il cosiddetto priming. Il priming difensivo è stato documentato in un'ampia gamma di specie vegetali, tra cui diverse colture importanti per l'agricoltura come il mais e il cotone. Tuttavia, è stata prestata poca attenzione alle basi fisiologiche di questo processo.

In generale, lo scambio di gas nelle piante avviene attraverso gli stomi e i calcoli indicano che i composti volatili possono entrare nella pianta attraverso gli stomi in condizioni di luce4. Le due principali domande senza risposta sul priming di difesa delle piante sono:

1) come le piante assumono i composti volatili per il priming?

2) in che modo l'esposizione delle piante ai composti volatili influenza i processi fisiologici come gli scambi gassosi?

Nessuna ricerca precedente ha considerato le implicazioni fisiologiche dell'innesco della difesa delle piante. Una migliore comprensione delle risposte delle piante potrebbe rivelare nuove strategie per aumentarne la resistenza ai parassiti.

Obiettivi e finalità

L'obiettivo di questo progetto è quello di utilizzare il sito SC-1 Leaf Porometer per

1) determinare se le aperture stomatiche sono necessarie per l'adescamento delle piante da parte di HIPV e

2) determinare se l'adescamento delle piante attraverso gli HIPV influenza la conduttanza stomatica. Prevediamo che gli HIPV entrino nelle foglie delle piante attraverso gli stomi e che il successo dell'adescamento sia positivamente correlato alla conduttanza stomatica.

Inoltre, se i segnali di adescamento vengono recepiti attraverso gli stomi, le piante potrebbero aumentare la conduttanza stomatica per incrementare l'accesso alle informazioni durante la fase di massima allerta. Un precedente lavoro del nostro laboratorio ha trovato una correlazione positiva tra il priming e la dose di esposizione5. Inoltre, poiché l'investimento delle piante nelle difese richiede riserve di carbonio ed energia, prevediamo che l'esposizione delle piante agli HIPV influenzi la regolazione della conduttanza stomatica per migliorare gli scambi gassosi e la fotosintesi.

RYAN C. HODGES: UNIVERSITÀ STATALE DELLO UTAH

Premio: PARIO analizzatore di tessitura del suolo e uno strumento di WP4C strumento di laboratorio per il potenziale idrico

GENESI DEL SUOLO IN UNA LITOSQUADRA CLIMATICA DELL'HALEAKALĀ OCCIDENTALE

Sulle pendici settentrionali e occidentali del vulcano Haleakala, sull'isola hawaiana di Maui, si registra un'enorme variabilità climatica (da 200 a >2000 mm di precipitazioni) e diversità pedologica (sette ordini di suoli della Soil Taxonomy). Quest'area poco studiata rappresenta un luogo ideale per indagare l'influenza del clima e delle ceneri vulcaniche sullo sviluppo del suolo sulle colate laviche di basalto. Inoltre, con il passaggio dalle monocolture di canna da zucchero ai pascoli e all'ecoturismo, cresce l'interesse per il sequestro del carbonio nel suolo e per lo sviluppo di mercati per colture speciali di nicchia. I siti di campionamento (19) sono stati selezionati in base a geologia e rilievo simili e sono stati scavati manualmente, descritti e campionati per orizzonte genetico per una serie completa di analisi di laboratorio. Ci aspettiamo un'elevata variabilità nella capacità di trattenere i nutrienti e l'acqua, nella perdita di elementi e nel contenuto di carbonio, a causa della presenza di coni di cenere in tutto il sito di studio. I risultati contribuiranno a determinare la distribuzione di questi suoli influenzati dalle ceneri e potranno far progredire la nostra comprensione dello sviluppo del suolo, fornendo al contempo informazioni utili per la gestione del territorio.

Obiettivi primari: Il nostro obiettivo è quello di determinare l'influenza delle precipitazioni e delle ceneri vulcaniche sulla morfologia, la mineralogia e la composizione dei suoli attraverso un gradiente climatico dell'Haleakalā occidentale. Questo ci permetterà di modellare le relazioni tra precipitazioni, temperatura, stadio di erosione, mineralogia e perdita di elementi di questi suoli vulcanici (Chadwick et al., 2003; Chorover et al., 2004).

KARLY SOLDNER: UNIVERSITÀ DREXEL

Premio: ATMOS 41 stazioni meteorologiche all-in-one, radiometri a infrarossi, ZL6 data logger e ZENTRA Cloud

COMBATTERE LO STRESS DA CALORE URBANO CON INFRASTRUTTURE VERDI PER LE ACQUE PIOVANE A BASSO IMPATTO AMBIENTALE NEI QUARTIERI PIÙ VULNERABILI DI PHILADELPHIA

A Philadelphia e in altre aree urbane, l'effetto isola di calore urbana (UHI) aggrava i rischi associati al caldo estremo a causa delle superfici che assorbono il calore e della vegetazione limitata. Questo impatto non è equamente distribuito nel paesaggio urbano, ma si concentra nelle aree con livelli più elevati di materiali che assorbono il calore e una copertura arborea ridotta. Le mappe delle temperature di superficie indicano che alcuni quartieri sono mediamente più caldi di altri, con differenze talvolta anche di 8 °F. Questi quartieri più caldi sono abitati in modo sproporzionato da persone di colore e da persone in condizioni di povertà.

Si prevede che il clima di Filadelfia si riscalderà costantemente nel corso del prossimo secolo, con un numero da quattro a dieci volte superiore di giorni con temperature superiori a 95° all'anno entro il 2100. Si prevede che questo aumento di eventi di calore estremo provocherà un numero sei volte maggiore di decessi legati al caldo.

Una risorsa utilizzata per combattere l'effetto isola di calore urbana è l'infrastruttura verde. Philadelphia ha un piano di infrastrutture verdi a lungo termine che utilizza risorse ambientali decentralizzate che imitano l'ecologia del paesaggio precedente allo sviluppo, con l'obiettivo di ridurre l'inquinamento delle acque meteoriche urbane. Il ripristino dei processi ecologici naturali della copertura del suolo comprende la riduzione delle superfici impermeabili che trattengono il calore e la reintroduzione di spazi vegetati, che riducono ulteriormente le temperature grazie al raffreddamento per evaporazione.

Il piano per le infrastrutture verdi di Filadelfia, chiamato Green City, Clean Waters, è ospitato all'interno del Dipartimento delle Acque e serve principalmente a ridurre i deflussi di acque reflue combinate. Questa stretta concentrazione su un unico obiettivo sottoutilizza la rete di infrastrutture verdi, trascurando di considerare gli impatti sul calore urbano. I co-benefici dell'utilizzo delle infrastrutture verdi, progettate principalmente per ridurre l'inquinamento da acque meteoriche, per mitigare l'effetto dell'isola di calore urbana non sono ben compresi. Rilevando le differenze di temperatura all'interno e intorno a un sito di infrastrutture verdi, questo studio cerca di quantificare meglio l'impatto delle infrastrutture verdi a piccola impronta progettate per ridurre l'inquinamento da acque meteoriche sulle temperature della superficie urbana e dell'aria.

DESTINATARI 2019

KELLEY DRECHSLER: UC DAVIS

GESTIONE DELL'IRRIGAZIONE DI DIVERSE VARIETÀ DI MANDORLO ALL'INTERNO DELLO STESSO FRUTTETO DURANTE I PERIODI DI IN-STAGIONE E POST-RACCOLTA

La produzione di mandorle in California presenta problemi idrici unici, tra cui la necessità di irrigare in post-raccolta e la presenza di file alternate di varietà diverse all'interno dello stesso frutteto per stabilire un'impollinazione efficace. Molti mandorleti sono disposti in filari che alternano una varietà ad alto rendimento (ad esempio, Nonpareil) e una o due varietà impollinatrici (ad esempio, Butte, Aldrich).

Tradizionalmente, gli agricoltori hanno impostato i loro sistemi di irrigazione in modo da irrigare l'intero frutteto allo stesso modo e non possono irrigare in modo indipendente le diverse varietà di mandorle. Le decisioni sull'irrigazione si basano invece sulla varietà a più alto rendimento (di solito Nonpareil). Poiché ogni varietà di mandorlo attraversa le fasi critiche della crescita (ad esempio, la divisione del mallo, la raccolta, la differenziazione delle gemme) in tempi diversi, esse possono anche avere esigenze idriche diverse e beneficiare di una gestione dell'irrigazione indipendente. Questo progetto sta studiando come irrigare in modo indipendente diverse varietà senza interferire con le loro fasi di crescita e le attività di raccolta.

Obiettivo: valutare la crescita dei mandorleti, la resa, la qualità delle noci e la risposta della produttività idrica alla gestione indipendente dell'irrigazione in deficit regolata per varietà durante la stagione e la bassa stagione. Il monitoraggio dell'acqua del suolo con i sensori TEROS 12 e TEROS 21 fornirà un feedback sull'adeguatezza dell'irrigazione. Le curve di ritenzione idrica in situ saranno prodotte utilizzando il contenuto volumetrico di acqua e il potenziale idrico del suolo per comprendere le caratteristiche di ritenzione idrica del suolo in ciascun trattamento.

EMEKA NDULUE: UNIVERSITÀ DI MANITOBA

GESTIONE IDRICA DELLA COLZA E DELLA SOIA IN CONDIZIONI DI DRENAGGIO CON TEGOLE NELLE PRATERIE CANADESI

Per far fronte alla carenza alimentare globale, alla scarsità d'acqua, alla salinizzazione e all'aumento degli estremi climatici, è necessario un sistema di gestione dell'acqua efficiente che consenta di aumentare la produzione di colture senza compromettere la sostenibilità ambientale. Il Manitoba meridionale è un'importante area di produzione di colture, dotata di terreni fertili e di una topografia pianeggiante. Tuttavia, i principali problemi che limitano la produzione massima nella regione sono i ristagni d'acqua causati dall'infiltrazione del disgelo della neve e da un andamento irregolare delle precipitazioni.

Una corretta gestione delle falde acquifere (WTM) offre la duplice funzione di irrigazione e/o drenaggio. Tuttavia, come la maggior parte dei sistemi naturali che coinvolgono processi complessi e interrelati, la gestione dell'acqua ha richiesto l'uso di modelli di sistemi agricoli. Gli obiettivi di questa proposta sono: (i) valutare diverse tecniche di gestione della falda freatica utilizzando la subirrigazione e il drenaggio delle tegole sulla resa di colza e soia (ii) calibrare e convalidare il modello HYDRUS (2/3D) utilizzando il contenuto idrico del suolo misurato all'interno della zona radicale, in senso spaziale e temporale.

Le parcelle con tre trattamenti replicati (drenaggio controllato (CD), drenaggio libero (FD) e assenza di drenaggio (ND)) già installate in un disegno a strisce nel sud del Manitoba saranno utilizzate per tre stagioni di crescita (2019-2021). Ogni trattamento è replicato tre volte, per un totale di 18 parcelle per le due colture in rotazione. La resa di colza e soia sarà misurata e confrontata tra le file raccolte in ciascun trattamento. Le quantità di fosfati e nitrati saranno misurate nel suolo e nelle acque di drenaggio. La profondità della falda freatica sarà misurata utilizzando pozzi di osservazione installati con registratori di livello (di proprietà).

Obiettivo: esaminare le tecniche di gestione delle falde acquifere per aumentare la produzione di colza e soia nelle praterie canadesi. I prodotti assegnati comprendono lo strumento di installazione di pozzi di trivellazioneTEROS 10, ZL6 e lo strumento per l'installazione di pozziTEROS (a noleggio).

AMMARA TALIB: UNIVERSITÀ DEL WISCONSIN

MIGLIORARE LA PIANIFICAZIONE DELL'IRRIGAZIONE E LA PREVISIONE PRECOCE DELLA SICCITÀ AGRICOLA IN WISCONSIN

I rischi di eventi climatici estremi, come ondate di calore e siccità, sono in aumento e hanno minacciato il sistema agricolo dell'America centro-settentrionale sotto forma di aumento della durata e dell'intensità della siccità e di riduzione della resa dei raccolti. Le attuali previsioni di siccità coprono vaste regioni e non sono specifiche per le singole aziende agricole. Le capacità di previsione della siccità necessitano di un miglioramento significativo. In questa sede, proponiamo di migliorare la previsione di come lo stress delle colture cambia nel tempo durante le diverse fasi di crescita attraverso una mappatura avanzata dell'evapotraspirazione (ET) con i nuovi sensori spaziali della NASA. Questo obiettivo sarà raggiunto attraverso la mappatura ad alta risoluzione (30 m) della temperatura superficiale e della perdita di acqua da parte delle colture nelle sabbie centrali del Wisconsin con la missione ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment (ECOSTRESS) della NASA, lanciata di recente, e con il satellite a microonde in orbita polare Soil Moisture Active Passive (SMAP) della NASA e Sentinel dell'ESA.

A partire da questi due prodotti, svilupperemo, calibreremo e valuteremo un nuovo prodotto di ET rispetto alle misurazioni sul campo di ET provenienti da una rete di torri di flusso eddy covariance per colture e sensori di umidità del suolo. Queste torri sono attualmente in funzione in un'azienda agricola irrigua gestita da Heartland Farms (dove si coltivano a rotazione patate, mais e soia) e in una piantagione di pini nella Tri-county School Forest del WI. Le nuove mappe settimanali dell'ET su scala di campo indicheranno quando le piante sono sotto stress e gli agricoltori potranno intervenire e utilizzare in modo efficiente le limitate risorse idriche per mantenere la produttività.

Obiettivo: utilizzare le misurazioni a terra per convalidare i modelli di evapotraspirazione (ET) dell'ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS) della NASA, analizzando l'utilizzo idrico delle colture di patate, mais e soia. I prodotti premiati sono TEROS 12, ZL6 e ATMOS 41.

DALYN MCCAULEY: UNIVERSITÀ DELL'IDAHO

SVILUPPO DI UN SISTEMA DI ALLARME METEO PER I VIGNETI DELL'IDAHO

I produttori hanno bisogno di rilevare in tempo reale gli eventi dannosi per le colture per ottimizzare la gestione delle risorse aziendali. È stato proposto uno studio per sviluppare uno strumento di supporto decisionale specifico per la gestione in azienda di eventi meteorologici dannosi per le colture. Le stazioni meteorologiche saranno distribuite su due campi di paesaggi diversi in un vigneto dell'Idaho per identificare i fattori ambientali associati alla malattia della peronospora (Plasmopara viticola). Le chiome dei vigneti saranno rilevate per individuare la risposta fisiologica delle piante allo stress idrico e a quello indotto dalla malattia. Le mappe della riflettanza spettrale delle chiome dei vigneti saranno confrontate con i dati meteorologici distribuiti. Verrà valutata la capacità degli algoritmi di apprendimento automatico di anticipare la previsione della malattia.

Obiettivo: raccogliere dati ambientali per sviluppare modelli predittivi e rilevare l'insorgenza precoce della peronospora nei vigneti per la gestione della malattia e del rischio. I prodotti premiati includono PHYTOS 31, ATMOS 41, TEROS 21 e TEROS 12.

EUREKA JOSHI: UNIVERSITÀ DELL'IDAHO

VARIABILITÀ SPAZIO-TEMPORALE DEL DRENAGGIO E DEL FLUSSO DI NUTRIENTI NELLE FORESTE DI BONIFICA DELLE ACQUE

L'applicazione al suolo di acque di bonifica su foreste consolidate è un'alternativa di smaltimento economica e rispettosa dell'ambiente, in particolare nell'Idaho, dove la crescita degli alberi è limitata dalla disponibilità di acqua e nutrienti nel suolo. Tuttavia, l'elevato rischio di saturazione e lisciviazione dei nutrienti è stato attribuito all'aumento del carico di costituenti dovuto all'applicazione prolungata di acque di bonifica (Barton et al., 2005; Hook e Kardos, 1978). Il punto di saturazione è indicativo della durata di vita dei siti forestali di applicazione al suolo delle acque di bonifica.

In Idaho sono presenti numerosi impianti autorizzati per il riutilizzo delle acque di recupero. Questi impianti comprendono unità di gestione che hanno ricevuto acqua di recupero per vari periodi di tempo, fino a 50 anni. Questi periodi variabili di funzionamento offrono l'opportunità di confrontare la variabilità spazio-temporale del drenaggio e dei flussi di nutrienti che, in ultima analisi, contribuirebbero a determinarne la longevità. Per la ricerca proposta, i METER G3 saranno utilizzati per misurare la variazione del drenaggio dei nutrienti nell'ambito di una serie di altre misurazioni.

Obiettivo: studiare l'effetto dell'applicazione al suolo di acqua riciclata sulle foreste consolidate e la loro efficacia come "pozzi" per lo smaltimento prolungato dell'acqua riciclata. I prodotti premiati includono il misuratore di drenaggio G3 lysimeter , il sensore di profondità G3 e l'autopompaG3 .

JOSEPH GALEN KORNOWSKE: UNIVERSITÀ STATALE DI WASHINGTON

CARICO DI NUTRIENTI NELLE ACQUE SOTTERRANEE DOVUTO ALL'IRRIGAZIONE CON EFFLUENTI DI ACQUE REFLUE IN UN LAGO DELL'IDAHO SETTENTRIONALE

La qualità dell'acqua dei laghi è continuamente ostacolata da fonti antropiche nelle zone di recente sviluppo. Limitare il carico di nutrienti nei laghi può ridurre gli effetti dell'eutrofizzazione, quindi identificare la fonte dei nutrienti è un passo avanti per migliorare la qualità dell'acqua.

Questo progetto mira a identificare i principali percorsi che l'acqua percorre per arrivare al lago da fonti con elevate concentrazioni di nutrienti. La strumentazione di questa borsa di studio consentirà di quantificare la lisciviazione dei nutrienti attraverso il suolo fino alle acque sotterranee, per fornire una base di carico e un punto di partenza per un modello di trasporto reattivo. I risultati complementari includeranno l'identificazione del tasso di trasporto dell'acqua e dei tempi di permanenza dei nutrienti utilizzando una firma isotopica.

Obiettivo: esaminare il carico di nutrienti di azoto e fosforo nei sistemi lacustri locali come risultato del trasporto sottosuperficiale (drenaggio profondo). I prodotti assegnati includono il misuratore di drenaggio G3 lysimeter , il sensore CTD+DG di profondità, EC e temperatura per i laghi G3, ATMOS 41, ZL6 e ZENTRA Cloud.

DESTINATARI 2018

CHRISTOPHER L. DUTTON: UNIVERSITÀ DI YALE

DINAMICHE SPAZIALI E TEMPORALI DELLE INONDAZIONI IPOSSICHE E DELLE MORIE DI PESCI IN UN FIUME TROPICALE

L'ipossia nei fiumi è rara a causa degli alti tassi di reaerazione delle acque correnti e, quando si verifica, è tipicamente associata a un elevato carico di nutrienti antropogenici. Le inondazioni ipossiche possono essere catastrofiche per il biota fluviale, portando spesso a diffuse morie di pesci o ad altre alterazioni nella composizione e nel comportamento delle comunità ittiche.

Ho documentato frequenti inondazioni ipossiche (13 in 3 anni) e morie di pesci (5 in 9 anni) nel fiume Mara, in Africa orientale, e le mie ricerche hanno dimostrato che sono causate dal lavaggio delle piscine degli ippopotami. Nella porzione keniota del fiume Mara ci sono oltre 4000 ippopotami che ogni giorno immettono nell'ecosistema acquatico oltre 3500 kg di carbonio organico. Ho dimostrato che le pozze degli ippopotami all'interno dei tre affluenti del Mara diventano anossiche in condizioni di bassa portata, mentre l'aumento della portata fa uscire le pozze degli ippopotami e porta un impulso ipossico di acqua attraverso il fiume a valle. Tuttavia, le dinamiche spaziali e temporali di queste inondazioni ipossiche rimangono sconosciute.

La mia ricerca mira a comprendere i fattori che determinano la variabilità di queste inondazioni ipossiche e come queste si propagano a valle. Questa comprensione sarà fondamentale per prevedere come la frequenza e l'intensità di questi eventi saranno influenzati dai cambiamenti climatici e di uso del suolo. Le differenze nel grado di ipossia tra i diversi eventi di inondazione sono probabilmente determinate dalle differenze nel tempo trascorso da quando le pozze degli ippopotami in una determinata area sono state prosciugate e dalle dimensioni dell'evento pluviometrico che ha determinato l'inondazione. Poiché le precipitazioni nella regione del Mara sono altamente localizzate all'interno dei bacini idrografici e tra di essi, e la biogeochimica che causa l'ipossia può variare tra le pozze e gli affluenti, la comprensione di queste dinamiche richiede dati a scala fine, spaziale e temporale, sui modelli di precipitazione in tutto il bacino idrografico. Per documentare l'origine delle inondazioni ipossiche, dobbiamo comprendere i fattori che ne determinano la variabilità e come si propagano attraverso la rete fluviale. Documenterò la biogeochimica delle pozze di ippopotamo e la risposta della portata e dell'ossigeno disciolto (DO) degli affluenti e del tronco principale del fiume Mara in risposta all'intensità e alla frequenza delle precipitazioni di ciascun sotto-categoria del Mara.

Installerò una stazione meteorologica METER ATMOS 41 in ciascuno dei tre sottobacini del fiume Mara per monitorare l'intensità, la frequenza e la durata delle precipitazioni. Continuerò a documentare il verificarsi di eventi ipossici di piena nel fiume Mara con una sonda per la qualità dell'acqua installata a valle di tutte le pozze degli ippopotami. Continuerò inoltre a mappare e rilevare la biogeochimica di tutte le pozze per ippopotami (circa 20-30) all'interno dei 3 sottobacini del Mara. Modellerò il grado di ipossia in ogni evento di piena in funzione della biogeochimica delle pozze per ippopotami, del tempo trascorso dall'ultimo lavaggio e della tempistica e quantità delle precipitazioni in ogni sotto-catchment.

LEENA SHEVADE: UNIVERSITÀ DREXEL

EFFETTO DELLA CONFIGURAZIONE DELLE RADICI DELLE PIANTE SULLE PRESTAZIONI DELLE STRUTTURE DECENTRALIZZATE URBANE PER LA GESTIONE DELLE ACQUE PIOVANE VERDI A CAUSA DELLA VARIAZIONE SPAZIO-TEMPORALE DELLE MISURE DI CAMPO DELLA CONDUTTIVITÀ IDRAULICA SATURA EFFETTIVA

Spesso nella progettazione delle infrastrutture verdi (GI) si assume un tasso di infiltrazione costante. Tuttavia, diversi studi suggeriscono che il tasso di infiltrazione è dinamico e varia spazialmente e temporalmente durante gli eventi di pioggia. Questa ricerca valuterà l'effetto della configurazione della zona radicale (sia il tipo che la densità) sulla variabilità spaziale dei valori di conducibilità idraulica satura (Kfsat) utilizzando l'infiltrometro di METER all'interno del sito. SATURO METER all'interno del sito. Lo studio confronterà anche i valori di Kfsat e di conducibilità idraulica insatura (Kfs) misurati con l'infiltrometro MiniDisk di METER in diverse condizioni idrologiche e nel corso di tre stagioni di crescita.

La ricerca sarà condotta su quattro siti di GI urbani completamente monitorati e con vegetazione consolidata. I risultati saranno analizzati staticamente per ricavare regole generalizzabili che riducano le esigenze di monitoraggio in situ delle GI e per calibrare i modelli 2D/3D.

La ricerca proposta mira a valutare l'effetto della configurazione della zona radicale (sia il tipo che la densità) e l'effetto delle profondità di stagnazione e afflusso sulle prestazioni di infiltrazione delle GI urbane.

KATIE MARCACCI: UNIVERSITÀ DEL TENNESSEE - KNOXVILLE

INFLUENZA DELLE RADICI DELLE PIANTE E DELLE IFE MICORRIZICHE SUI PARAMETRI IDRAULICI DEL SUOLO

La ricerca proposta si concentra sull'impatto delle radici delle piante e delle ife micorriziche sulle proprietà idrauliche del suolo. Saranno eseguiti esperimenti di laboratorio per misurare la conducibilità idraulica satura (KSAT) e la ritenzione idrica del suolo (HYPROP), in presenza e in assenza di radici, con e senza micorrize. Le immagini neutroniche saranno utilizzate per visualizzare e quantificare la densità e la morfologia delle radici e delle micorrize. I dati ottenuti saranno parametrizzati per essere inclusi nei modelli utilizzati per prevedere il flusso e il trasporto all'interno della zona vadosa. Questo lavoro affronterà un'incertezza chiave della ricerca nella nostra capacità di modellare adeguatamente le relazioni idrauliche tra piante e suolo.

L'obiettivo di questa ricerca è valutare l'impatto delle radici delle piante e delle ife micorriziche sulle proprietà idrauliche del suolo. L'obiettivo è quello di misurare la curva di ritenzione idrica del suolo e la conducibilità idraulica satura in un suolo contenente radici (con e senza micorrize) rispetto a un suolo privo di radici e di visualizzare e quantificare la distribuzione spaziale di radici e ife. Sulla base di una revisione della letteratura, ipotizzo che le radici e le ife si modifichino aumentando la quantità di acqua trattenuta a un determinato potenziale matriciale, soprattutto in prossimità della saturazione. Ipotizzo inoltre che le radici e le ife aumentino rispetto a un terreno in cui sono assenti.

ELIZABETH MCNAMEE: UNIVERSITÀ DEL WISCONSIN

QUANTIFICAZIONE DELL'EFFICACIA DELLA PROGRAMMAZIONE DELL'IRRIGAZIONE PER AUMENTARE L'EFFICIENZA DELL'USO DELL'ACQUA NELLE SABBIE CENTRALI DEL WI

Le acque sotterranee provenienti da un acquifero poco profondo e non confinato nelle Wisconsin Central Sands (WCS) riforniscono preziosi ecosistemi acquatici e contemporaneamente forniscono acqua per l'irrigazione a sostegno di un'industria agricola da 450 milioni di dollari. Per bilanciare con successo questi preziosi servizi ecosistemici, è indispensabile quantificare l'efficacia delle strategie di gestione dell'irrigazione per ridurre l'uso consumistico delle acque sotterranee, mantenendo al contempo rese accettabili.

La ricerca da me proposta intende testare formalmente la capacità del Wisconsin Irrigation Scheduling Program (WISP) - uno strumento a disposizione degli agricoltori ma fortemente sottoutilizzato - di aumentare l'efficienza nell'uso dell'acqua da parte delle colture (WUE) e di ridurre il consumo di acqua freatica nell'azienda agricola.

Le colture di patate e mais dolce saranno esaminate in quattro campi durante le stagioni di crescita 2018 e 2019. In un esperimento di campo accoppiato, metà dei campi sarà irrigata utilizzando il WISP (https://wisp.cals.wisc.edu/), disponibile gratuitamente, mentre le Fattorie Isherwood irrigheranno i restanti campi secondo l'intuizione e l'esperienza.

Gli input dell'utente saranno misurati come segue: percentuale di copertura della chioma con l'applicazione telefonica Canopeo, umidità del suolo con i sensori METER 5TM/ProCheck e irrigazione/precipitazione con METER ECRN-100. I misuratori di drenaggio METER G3 (3-5 per campo) e misurazioni giornaliere dell'ET (ET = pioggia + precipitazioni - Δ immagazzinamento del suolo - drenaggio) convalideranno i calcoli del drenaggio profondo e dell'ET del WISP. Un METER EM60G per campo registrerà i dati di irrigazione/precipitazione(ECRN-100), umidità del suolo (10, 20, 40, 80 cm con 5TM; di proprietà) e drenaggio profondo (G3 drain gauge; di proprietà). La raccolta automatica dei dati dell'EM60G è fondamentale per tracciare in modo coerente gli apporti giornalieri di precipitazione/irrigazione e per far funzionare con precisione il WISP. Gli EM50 raccoglieranno i dati da altri lisimetri e sensori di umidità del suolo (2-3 a seconda del campo) per catturare una gamma completa di variabilità. La resa sarà determinata raccogliendo 6 metri di fila da 15 località del campo alla fine di un ciclo di crescita della coltura. Le differenze nel drenaggio profondo, nella resa, nell'ET e nell'umidità del suolo saranno confrontate tra i regimi di irrigazione WISP-intuition e i modelli WISP-Agro-IBIS per valutare il potenziale risparmio idrico e le opportunità di miglioramento del WISP.

DESTINATARI 2016

CHRISTOPHER BELTZ: UNIVERSITÀ DEL WYOMING

GLI EFFETTI DEI CAMBIAMENTI AMBIENTALI SUL CICLO DEL CARBONIO NELL'OVEST SEMI-ARIDO

L'aumento della disponibilità di azoto (N) può potenzialmente alterare molte funzioni dell'ecosistema e lo sta già facendo. Ciò è dovuto in gran parte alla risposta diffusa della produttività primaria netta (NPP) e della respirazione del suolo all'azoto. La fissazione antropogenica dell'azoto ha aumentato gli apporti nella biosfera da 0,5 kg N ^ha-1 anno ^a 10 kg N ^ha-1 ^anno. Negli ambienti semi-aridi, le relazioni tra l'N disponibile e i processi ecosistemici sono particolarmente complesse a causa della forte limitazione dovuta alla bassa e altamente variabile precipitazione. Ciò causa una co-limitazione temporalmente complessa da parte di acqua e N. Inoltre, è noto che la temperatura ha effetti significativi sulla respirazione del suolo. Alla luce delle proiezioni dell'IPCC, che prevedono un'alterazione sia dell'azoto che delle precipitazioni, l'attuale sviluppo delle risorse energetiche negli Stati Uniti occidentali offre l'opportunità di porre domande di ricerca di base e applicata sugli effetti dell'aumento della disponibilità di azoto e acqua sul ciclo del carbonio. Per comprendere meglio questi effetti, esaminerò gli effetti interattivi dell'applicazione di azoto e acqua sul ciclo del carbonio e valuterò gli effetti relativi delle comunità vegetali e microbiche sul ciclo del carbonio e sul bilancio del carbonio. L'implementazione della stazione meteorologica METER mi consentirà di monitorare le condizioni del sito (cioè precipitazioni, temperatura dell'aria, umidità del suolo e temperatura del suolo) con un'alta risoluzione temporale, aumentando il campo di inferenza di questo studio.

DANIEL ADAMSON: UNIVERSITÀ DEL WYOMING

DEGRADAZIONE DEGLI ERBICIDI APPLICATI AL SUOLO IN CONDIZIONI DI IRRIGAZIONE LIMITATA

Gli erbicidi applicati al suolo sono importanti per il controllo delle erbe infestanti in molte colture, in quanto offrono un ampio spettro di controllo e una diversità chimica, soprattutto quando sono disponibili meno erbicidi post-applicazione. Tuttavia, se gli erbicidi applicati al terreno persistono troppo a lungo, c'è il rischio di danneggiare le colture a rotazione sensibili negli anni successivi. Poiché la degradazione degli erbicidi nel suolo dipende fortemente dall'acqua, l'imminente necessità di ridurre l'uso dell'acqua in agricoltura in futuro potrebbe portare a una degradazione limitata degli erbicidi e a un maggiore rischio di carryover. Questo progetto cerca di capire come l'irrigazione limitata influisca sull'efficacia e sul carryover degli erbicidi applicati al suolo nelle rotazioni di colture irrigue del Wyoming. Attualmente è in corso uno studio sul campo in due parti, con l'applicazione di quattro erbicidi applicati al suolo ai fagioli secchi e di quattro erbicidi applicati al suolo al mais. Nel 2015, ad entrambe le colture sono stati applicati tre trattamenti di irrigazione (100%, 80%, 69% dell'evapotraspirazione delle colture) e l'umidità del suolo è stata monitorata con dieci data logger METER Em50, ciascuno con quattro sensori di umidità del suolo GS-1. Il contenuto volumetrico di acqua nel suolo dei tre trattamenti di irrigazione è stato in media del 22%, 18% e 17% durante la stagione di crescita. La resa delle colture è diminuita con la riduzione dell'irrigazione. I campioni di terreno raccolti a intervalli regolari dopo l'applicazione dell'erbicida saranno analizzati nel 2016 per verificare il livello di erbicida e utilizzati per eseguire un biotest in serra per determinare la risposta delle colture all'erbicida residuo. La risposta delle colture sarà valutata anche in campo durante il secondo anno, quando barbabietola da zucchero, girasole e fagioli secchi o mais saranno piantati sopra le parcelle originali e valutati per i danni da erbicida.

DAVID SULLIVAN: UNIVERSITÀ STATALE DI WASHINGTON

STRIP TILLAGE E COVER CROPPING PER UNA MAGGIORE EFFICIENZA NELL'USO DELL'ACQUA NELLE AZIENDE ORTICOLE BIOLOGICHE DEL WASHINGTON OCCIDENTALE

Le crescenti preoccupazioni per la salute del suolo e per l'uso dell'acqua nei sistemi di lavorazione convenzionali hanno portato a un maggiore interesse per le pratiche di lavorazione ridotta del terreno, grazie al miglioramento della qualità del suolo, alla ritenzione dell'umidità e alla riduzione dell'erosione. Un approccio equilibrato che utilizzi la lavorazione a strisce e le colture di copertura ad alto residuo ha il potenziale per ridurre questi effetti negativi, proteggendo la salute del suolo e conservando l'acqua. È stato dimostrato che le pacciamature vegetali ad alto residuo create dalle colture di copertura a ciclo primaverile sopprimono le erbe infestanti nei sistemi biologici e aumentano l'umidità del suolo rispetto ai sistemi di lavorazione convenzionali. Questo progetto intende studiare come questi sistemi di copertura ad alto residuo basati sulle colture a strisciamento possano migliorare l'efficienza dell'uso dell'acqua, analizzando le dinamiche idriche dello strato di pacciamatura sventagliato rispetto ai sistemi a terreno nudo.

Una coltura di copertura a base di segale cerealicola piantata in autunno e terminata a metà dell'antesi con una falciatura a strisce sarà sottoposta a lavorazione a strisce o a lavorazione completa prima del trapianto di zucche. I programmi di irrigazione a goccia separati saranno mantenuti per ogni trattamento utilizzando la piattaforma di programmazione dell'irrigazione WSU AgWeathernet, abbinata ai sensori di umidità volumetrica METER 5TM e monitorata in tempo reale con i logger wireless Em50G. I dati di temperatura e umidità saranno rilevati a due profondità del suolo e in due punti del letto. Una volta completato, questo progetto contribuirà ad affrontare il nesso tra cibo, energia e acqua, con il potenziale di aumentare la resilienza del sistema agricolo ai cambiamenti climatici e di conservare le risorse idriche nello Stato di Washington.

ELISE CONNOR: UNIVERSITÀ DEL TEXAS DI AUSTIN

RIPENSARE LE MISURE DELLO STATO IDRICO DELLE PIANTE IN RISPOSTA ALLA SICCITÀ

La siccità è un fattore primario che limita la produttività delle piante, influenzando negativamente le piante dal livello molecolare a quello fisiologico. Molti studi hanno esaminato gli effetti della siccità, ma pochi includono gli effetti dei simbionti fungini. Tuttavia, i funghi endofiti che colonizzano le foglie possono migliorare la tolleranza alla siccità delle piante di un ordine di grandezza o più. Per esempio, gli endofiti fungini possono ridurre la perdita d'acqua delle piante chiudendo gli stomi e prevenire il disseccamento cellulare accumulando soluti nelle cellule vegetali. In alcuni casi, la presenza di un endofita fungino annulla completamente gli effetti della siccità sulla crescita e sull'efficienza della traspirazione delle piante. Pertanto, i simbionti fungini possono indurre i ricercatori a identificare in modo errato i meccanismi di tolleranza alla siccità nelle piante. Inoltre, gli effetti fungini possono spiegare perché gli attuali modelli di conduttanza non sono stati in grado di prevedere le risposte stomatiche osservate allo stress idrico. Pertanto, per comprendere meglio le dinamiche della siccità delle piante, propongo di utilizzare SC-1 Leaf Porometer di METER per suddividere gli effetti dell'umidità del suolo e degli endofiti sulla conduttanza stomatica delle piante.

ELIZABETH ERNST: UNIVERSITÀ TECNOLOGICA DEL MICHIGAN

COMPRENDERE LE CONDIZIONI DEL SUOLO NEGLI ECOSISTEMI BOREALI-TAIGA E COME INFLUENZANO L'ESTENSIONE, LA GRAVITÀ E LA DISTRIBUZIONE DEGLI INCENDI SELVATICI

La regione boreale-artica sta vivendo un significativo cambiamento climatico, con la tendenza a estati più calde e più lunghe. Si prevede che l'aumento delle temperature inaridisca i combustibili, rendendoli più suscettibili di incendiarsi e bruciare durante le estese stagioni degli incendi boschivi. Gli incendi boschivi sono il primo fattore di disturbo nei Territori del Nord-Ovest del Canada (NWT), mentre il disgelo del permafrost è il secondo fattore di disturbo. È importante comprendere la relazione tra questi due disturbi, poiché si guidano e si influenzano a vicenda in un ciclo di feedback positivo. Questi processi sono determinati da diversi fattori, tra cui il tempo e il clima, la topografia e la composizione del suolo. Per capire come gli effetti degli incendi variano nelle diverse zone ecologiche e nelle condizioni del permafrost, si stanno studiando i modelli di umidità del suolo e del combustibile sia sul terreno che con la tecnologia del telerilevamento. Le tendenze a lungo termine dei modelli di umidità del suolo che hanno preceduto la stagione degli incendi del 2014 vicino a Yellowknife, NWT, saranno confrontate con le misurazioni sul campo effettuate durante l'estate 2016. I sensori 5TM di METER e i dispositivi portatili Procheck saranno utilizzati per misurare le condizioni del suolo, tra cui l'umidità e la materia organica. SATURO testeranno la conducibilità idraulica satura del campo per stimare quanta acqua è disponibile per il deflusso e la rigenerazione della vegetazione. Le misurazioni saranno effettuate in diverse condizioni post-incendio (da incombusti ad alta gravità) e interazioni con il permafrost (continue, discontinue e sporadiche). Questi risultati contribuiranno a comprendere la vulnerabilità degli ecosistemi della Taiga boreale all'aumento dell'attività degli incendi in un clima in evoluzione.

LEANDER ANDEREGG: UNIVERSITÀ DI WASHINGTON

LA RICERCA DELLA FERTILIZZAZIONE CON CO2

Gli alberi sono mercanti: vendono acqua all'atmosfera in cambio della_CO2di cui_hannobisogno per fotosintetizzare gli zuccheri. Il tasso di scambio, o "efficienza dell'uso dell'acqua", che guida il mercato del carbonio e dell'acqua delle piante, è una funzione delle concentrazioni di_CO2 atmosferica. Quindi, teoricamente, le emissioni di carbonio dell'uomo, che hanno aumentato la_CO2 atmosferica del 40% dal 1850, dovrebbero aumentare l'efficienza di utilizzo dell'acqua da parte delle piante, con conseguente "fertilizzazione_{da CO2} " delle nostre foreste e colture. Tuttavia, le prove della fertilizzazione da_CO2 sono estremamente contrastanti. Cerco di capire quando, dove e perché gli alberi sperimentano la fertilizzazione_{da CO2} utilizzando un'apparecchiatura METER per quantificare i vincoli ambientali (ad esempio, la disponibilità di acqua, luce, temperatura, umidità relativa) sperimentati da due specie arboree, Abies lasiocarpa e Populus tremuloides, attraverso le loro fasce altimetriche nel sud-ovest del Colorado. Combinando questi dati ambientali con le registrazioni esistenti sulla crescita degli alberi e sull'efficienza dell'uso dell'acqua provenienti da carote di alberi, utilizzerò un modello di crescita forestale parametrizzato (3-PG) per determinare come i vincoli ambientali determinino se e quanto gli alberi beneficino dell'aumento delle concentrazioni di anidride carbonica.

JESSICA STEVENS: UNIVERSITÀ DEL TENNESSEE KNOXVILLE

PUNTI CALDI DI DECOMPOSIZIONE DEI CADAVERI: MONITORAGGIO DEI CAMBIAMENTI NEI SUOLI DELLE TOMBE

La decomposizione di cadaveri o carcasse ha suscitato interesse sia dal punto di vista forense che ecologico. La nostra ricerca si concentra sull'ecologia microbica degli eventi di decomposizione di vertebrati terrestri, con particolare attenzione ai cambiamenti nella biologia e nella chimica del suolo. Abbiamo in programma di utilizzare i sensori di umidità del suolo METER per prevedere l'umidità del suolo e il contenuto di grassi/lipidi in questi terreni di decomposizione in esperimenti di laboratorio e sul campo. Ciò fornirà nuove conoscenze su questi sensori e sulle loro potenziali applicazioni nella scienza forense.

REBECCA SHERIDAN: UNIVERSITÀ DELL'IDAHO

FISIOLOGIA IDRAULICA DI PIANTINE DI DOUGLAS-FIR IN RISPOSTA A CONDIZIONI DI LIMITAZIONE IDRICA

Questo progetto misurerà la conducibilità idraulica delle piantine di Douglas-fir e determinerà come cambia la conducibilità idraulica delle piantine in condizioni di limitazione idrica del suolo. Ogni anno, nello Stato dell'Idaho, vengono piantate centinaia di migliaia di piantine di Douglas, sottoposte a un'ampia varietà di condizioni ambientali. Le osservazioni sul campo mostrano che le piantine di Douglas-fir non sopravvivono; la scarsa umidità del suolo nei siti di impianto è una delle cause sospette della morte delle piantine. Il progetto affronterà un problema forestale, la mancata sopravvivenza delle piantine piantate, con gli strumenti e i meccanismi della disciplina della fisiologia idraulica delle piante, tra cui un misuratore di portata ad alta pressione, un apparecchio Sperry e strumenti METER. Misureremo le caratteristiche morfologiche e fisiologiche delle piantine prima e dopo la semina. Le piantine di controllo saranno ben irrigate per tutta la durata dell'esperimento, mentre le piantine trattate saranno sottoposte a condizioni di siccità moderata o estrema. I risultati saranno analizzati con l'analisi della varianza. I risultati chiariranno come la fisiologia idraulica delle piantine risponde all'impianto, contribuendo a migliorare la sopravvivenza delle piantine e a garantire il raggiungimento degli obiettivi di riforestazione e restauro.

THOMAS VERDE: UNIVERSITÀ STATALE DEL MICHIGAN

EFFETTI DELLA GRANULOMETRIA DELLO STRATO DI GHIAIA E DELLA PENDENZA DEL SOTTOFONDO SULL'ENTITÀ DELL'ANDAMENTO SPAZIALE DELL'ACQUA DEL SUOLO IN UN PUTTING GREEN A PROFONDITÀ VARIABILE SECONDO LE SPECIFICHE USGA

La distribuzione uniforme dell'acqua nel terreno nei putting green ad alto contenuto di sabbia è una delle principali preoccupazioni dei sovrintendenti dei campi da golf. Sebbene la ghiaia sia comunemente utilizzata come componente di una zona radicale a base di sabbia per aumentare la ritenzione di umidità, il contorno e la pendenza dei putting green influenzano in modo significativo la ritenzione di umidità a causa della gravità. Di conseguenza, i terreni a tessitura grossolana si asciugano prematuramente nelle zone più alte e si bagnano eccessivamente nelle zone più basse. Questa bagnatura non uniforme del terreno non solo potrebbe ostacolare le prestazioni del putting green, ma potrebbe anche aumentare il consumo di acqua e di manodopera. L'obiettivo di questo studio è valutare l'impatto delle dimensioni delle particelle dello strato di ghiaia e della pendenza sul contenuto idrico del suolo in una zona radicale a profondità variabile (meno profonda all'apice del pendio, ma più profonda alla base del pendio) e ad alto contenuto di sabbia. A causa della mancanza di ricerche pubblicate e delle ampie specifiche della United States Golf Association (USGA) per la selezione di una ghiaia basata sul materiale della zona radicale, è fondamentale determinare i fattori ottimali di ponte, filtraggio, permeabilità e uniformità in grado di aumentare l'uniformità dell'umidità del suolo della zona radicale attraverso le ondulazioni di un putting green a profondità variabile e ad alto contenuto di sabbia. Il nostro obiettivo è quello di valutare gli effetti della granulometria dello strato di ghiaia e della pendenza del sottofondo sull'entità e sull'andamento spaziale dell'acqua del suolo in un putting green a profondità variabile, conforme alle specifiche USGA. La nostra ipotesi è la seguente: aumentando la differenza di dimensione delle particelle tra gli strati di ghiaia e la zona radicale, in combinazione con una zona radicale a profondità variabile, si migliorerà l'uniformità dell'umidità del suolo in un putting green ondulato.

DESTINATARI 2015

ANDREW VERDE: UNIVERSITÀ STATALE DEL KANSAS

UNO SCREENING RIPETIBILE DEL GRANO E DEI SUOI PARENTI SELVATICI PER LA TOLLERANZA ALLO STRESS DA UMIDITÀ

Studi precedenti hanno identificato le accessioni "tolleranti alla siccità" delle specie di grano selvatico Aegilops geniculata Roth e del grano tenero (Triticum aestivum, L.) in ambienti controllati. Lo screening in ambiente controllato è necessario per coltivare germoplasma non adattato e per isolare lo stress da umidità da ulteriori stress in campo. Molti screening della siccità in serra soffrono di problemi di confondimento, come il tipo di terreno e il conseguente contenuto di umidità del suolo, la densità apparente e le differenze genetiche per tratti come la massa radicale, la profondità di radicazione e le dimensioni della pianta. Il monitoraggio del potenziale idrico nel terreno e nella pianta è l'unico modo quantificabile per imporre un trattamento coerente e ripetibile. Con lo sviluppo di una curva di ritenzione idrica del suolo per un substrato di crescita omogeneo, è possibile mantenere il trattamento idrico a un potenziale matrico biologicamente rilevante e registrare i corrispondenti potenziali idrici delle piante. I sensori di contenuto volumetrico d'acqua METER EC-5 , i sensori di potenziale matriciale METER MPS-6 e i tensiometri a colonna vengono utilizzati per monitorare le condizioni di umidità del suolo in un esperimento in serra con tubi di crescita in cloruro di polivinile (PVC) alti 182 cm che utilizzano il substrato di crescita omogeneo Profile Greens Grade. Le varietà di grano precedentemente caratterizzate sono state coltivate in uno studio pilota, mentre una collezione avanzata di Aegilops geniculata sarà sottoposta a screening nel sistema più ampio. Saranno misurati i giorni di senescenza, la biomassa, il rapporto germoglio/radice, le caratteristiche di radicamento, le componenti della resa, il potenziale idrico delle foglie, il contenuto idrico relativo delle foglie e altre osservazioni fisiologiche tra i trattamenti a umidità limitata e quelli di controllo. Questi dati potrebbero essere un modo quantificabile per classificare i genotipi in base alla risposta allo stress da umidità.

Assegnati 13 sensori di potenziale idrico e temperatura MPS-6 e 26 sensori di umidità del suolo. EC-5 sensori di umidità del suolo

BENJAMIN CARR: UNIVERSITÀ STATALE DELL'IOWA

PROPRIETÀ TERMICHE E IDRAULICHE DEL SUOLO PER LA DENSITÀ DI MASSA DINAMICA DURANTE I CICLI DI BAGNATURA E ASCIUGATURA DOPO LA LAVORAZIONE DEL TERRENO

Il suolo superficiale è un'interfaccia complessa e dinamica che determina il trasferimento di massa ed energia tra il terreno e l'atmosfera e determina il flusso e la ripartizione dell'acqua nel ciclo idrologico. Le sue proprietà sono considerate dinamiche perché sono controllate in parte dal contenuto idrico del suolo, che può cambiare rapidamente con eventi di bagnatura o lentamente durante periodi prolungati di drenaggio, assorbimento da parte delle piante e asciugatura per evaporazione. Un presupposto comune negli studi idrologici che considerano le proprietà dinamiche della superficie del suolo è che la densità apparente del suolo sia statica. I processi naturali (ad esempio, il gelo e il disgelo) e le modifiche antropiche (ad esempio, la lavorazione del terreno) hanno un impatto sulla densità apparente del suolo. Pertanto, se è possibile quantificare la densità apparente transitoria, è possibile misurare l'impatto sulle proprietà termiche e idrauliche del suolo. Per monitorare costantemente i cambiamenti delle proprietà termiche e idrauliche del suolo in un campo lavorato, propongo di utilizzare sensori termo-TDR per determinare il contenuto idrico del suolo in situ e le proprietà termiche, i flussi di calore latente e sensibile, oltre a valutare lo stato della densità apparente e della porosità del suolo. Richiedo sensori di potenziale idrico e di contenuto idrico per consentire la determinazione delle caratteristiche di ritenzione idrica del campo e della conduttività idraulica.

Assegnati 18 sensori di potenziale idrico e temperatura MPS-6, nove sensori di umidità del suolo EC-5 sensori di umidità del suolo

RACHEL RUBIN: UNIVERSITÀ DELL'ARIZONA SETTENTRIONALE

I MICROBI DEL SUOLO INFLUENZANO LA RISPOSTA DELLE PIANTE ALLE ONDATE DI CALORE?

Le ondate di calore e la siccità sconvolgono gli ecosistemi e sono in aumento per frequenza e intensità, ma ricevono molta meno attenzione da parte della ricerca rispetto al riscaldamento graduale a lungo termine. Gli effetti acuti di questi eventi sono profondi e nel 2003 hanno ridotto la produttività in superficie del 30% in tutto il continente europeo. Anche se poco studiate, le ondate di calore e la siccità producono probabilmente effetti ereditari mediati dalla comunità microbica del suolo. Manipolerò le comunità della rizosfera in vivo e valuterò le prestazioni di erbe autoctone trapiantate sotto un'ondata di calore applicata sul campo, uno scenario in aumento nel sud-ovest e una sfida crescente nell'ambito del restauro ecologico. Mi aspetto che le ondate di calore alterino la struttura della comunità microbica del suolo, riducendo l'abbondanza batterica ma preservando quella fungina. In secondo luogo, mi aspetto che la coltivazione di piante erbacee con inoculo da ondate di calore "prepari" le piante alla tolleranza al calore, grazie all'acclimatazione dei microbi della rizosfera. La strumentazione METER fornirà nuove informazioni sui fattori abiotici associati alle ondate di calore, compresi gli impatti associati all'acqua disponibile per i microbi e per le piante.

Assegnati otto sensori di potenziale idrico e temperatura MPS-6, otto sensori di umidità del suolo GS1, quattro data logger Em50

STEPHANIE FULTON: UNIVERSITÀ DELLA GEORGIA

MONITORAGGIO CONTINUO PER DETERMINARE COME I PERCORSI IDRAULICI INGEGNERISTICI MANTENGONO LA QUALITÀ E LA QUANTITÀ DELL'ACQUA DURANTE LE OPERAZIONI DI ESTRAZIONE DEL CARBONE DI SUPERFICIE E DI RIEMPIMENTO DELLE VALLI

I ricercatori hanno scoperto che i livelli di salinità - misurati dalla conducibilità, un indicatore del carico di solidi totali disciolti (TDS) - sono il più forte indicatore del degrado dei corsi d'acqua al di sotto delle operazioni di estrazione superficiale del carbone e di riempimento delle valli (SCM/VF) nell'Appalachia centrale. Attualmente stiamo studiando l'efficacia di un metodo sperimentale di "isolamento idrologico" per la bonifica delle miniere, progettato per mantenere la qualità e la quantità dell'acqua a valle delle operazioni SCM/VF, riducendo al minimo il contatto delle acque sotterranee con lo strato di copertura ad alta produzione di sale. L'identificazione e la caratterizzazione dei contributi delle acque di sorgente al flusso di corrente utilizzando la conducibilità ci aiuterà a determinare come il metodo di isolamento idrologico influisce sulla natura e sulla durata delle interazioni tra acque superficiali e sotterranee e ad aumentare la nostra comprensione dei percorsi idrologici dominanti che contribuiscono al flusso di corrente nei bacini idrografici minerari. I dati di monitoraggio continuo forniscono una risoluzione temporale molto maggiore rispetto ai dati di monitoraggio trimestrali o mensili e sono fondamentali per comprendere come la conducibilità varia stagionalmente e con le diverse condizioni di precipitazioni antecedenti. L'obiettivo del nostro studio è valutare come le pratiche di ingegneria idrologica che controllano il movimento delle acque sotterranee attraverso i siti minerari SCM/VF possano avere un impatto sui meccanismi di generazione dei flussi e sulla chimica dell'acqua. I nostri obiettivi di ricerca includono la valutazione dell'effetto dell'ingegneria idrologica sulla riduzione dei carichi di soluti e dei livelli di conducibilità nei corsi d'acqua riceventi e dei meccanismi che controllano i processi di generazione dei flussi e la chimica dell'acqua al di sotto di SCM/VF.

La raccolta di dati idrologici e chimici dell'acqua in continuo utilizzando il sistema di registrazione dati a distanza Em50R di METER accoppiato a sensori CTD-10 ci aiuterà a comprendere le dinamiche idrologiche in un sito remoto di SCM/VF situato nella contea di Magoffin nei campi di carbone orientali del Kentucky.

Assegnati quattro sensori CTD-10, tre data logger Em50, una stazione dati

BENJAMIN WALLEN: SCUOLA DELLE MINIERE DEL COLORADO

INDAGINE SPERIMENTALE E MODELLISTICA DEI PROCESSI DEL SOTTOSUOLO A BASSA PROFONDITÀ INFLUENZATI DALLE INTERAZIONI TERRA-ATMOSFERA/APPLICAZIONI ALLA RILEVAZIONE DELLE MINE TERRESTRI

Uno dei pericoli ambientali più prolifici a livello mondiale sono le mine antiuomo. Il successo delle tecnologie di rilevamento delle mine dipende da molti fattori, tra cui la composizione fisica della mina e il tempo trascorso nel terreno dalla sua collocazione. Tuttavia, un aspetto comunemente trascurato è quello delle condizioni ambientali in cui la mina viene collocata. Grazie a una maggiore comprensione delle condizioni ambientali in prossimità di una mina, possiamo calibrare meglio i modelli numerici utilizzati per sviluppare algoritmi che si interfacciano con le diverse tecnologie di rilevamento. La caratterizzazione delle condizioni ambientali in prossimità del luogo di collocazione di una mina è l'obiettivo di questa ricerca. Sono stati sviluppati numerosi modelli numerici e analitici per prevedere le proprietà fisiche del sottosuolo poco profondo. La conoscenza fondamentale delle caratteristiche del terreno e dei processi dinamici che ne alterano le proprietà è la chiave di questi modelli. L'obiettivo di questa ricerca è quello di migliorare la comprensione dei processi di flusso multifase non isotermico di acqua, vapore acqueo e aria nel sottosuolo poco profondo, al fine di prevedere meglio la distribuzione spaziale e temporale dell'umidità del suolo. Ciò consentirà di ottenere previsioni più precise sulla distribuzione spaziale dell'umidità e della temperatura del suolo, permettendo una migliore comprensione per modellare, simulare e prevedere le condizioni ambientali più dinamiche per le prestazioni di rilevamento delle mine.

Assegnati cinque sensori di temperatura e umidità relativa VP-3, dieci sensori di temperatura dell'aria e dieci sensori di umidità relativa. ECT sensori di temperatura dell'aria, dieci EC-5 sensori di umidità del suolo

HENRY SINTIM: UNIVERSITÀ STATALE DI WASHINGTON

PACCIAME PLASTICO BIODEGRADABILE: DEGRADAZIONE E IMPATTI SULLA QUALITÀ DEL SUOLO

L'applicazione di pacciame plastico convenzionale (CPM) in agricoltura è una pratica comune alla maggior parte dei produttori di colture speciali in tutto il mondo. Offre i vantaggi di una maggiore efficienza nell'uso dell'acqua e del controllo di erbe infestanti, parassiti e malattie. Di conseguenza, migliora la resa e la qualità delle colture. Tuttavia, i produttori devono recuperare e smaltire in sicurezza il CPM dopo l'uso, il che aumenta il costo totale di produzione. La sostituzione del CPM con film plastici pacciamanti biodegradabili (BPM) allevierà le esigenze di smaltimento. Tuttavia, il potenziale impatto sugli ecosistemi del suolo agricolo deve essere valutato prima dell'adozione del BPM. Gli obiettivi della mia ricerca sono

Esaminare il degrado dei diversi tipi di BPM nel tempo Valutare gli effetti del BPM sulla qualità del suolo

Valuterò la qualità del suolo utilizzando il kit per il test della qualità del suolo dell'USDA, disponibile presso Gempler. Poiché la temperatura e il contenuto di umidità del suolo sono parametri importanti che regolano i tassi di reazione chimica e l'attività microbica e possono variare tra i diversi trattamenti di BPM, saranno monitorati utilizzando i sensori di umidità e temperatura del suolo METER 5TM installati a 10 cm e 20 cm di profondità. Inoltre, installerò i misuratori di drenaggio METER G3 a 30 cm di profondità per raccogliere campioni di percolato per l'analisi del particolato di BPM. Il degrado del BPM nel tempo sarà esaminato valutando le proprietà del materiale e misurando anche le dimensioni delle particelle e l'area superficiale attraverso la fotografia, la digitalizzazione delle fotografie e l'analisi delle immagini con il software Image J.

Sono stati assegnati un G3 un drenometro, sei sensori di umidità e temperatura del suolo 5TM, un data logger remoto Em50G.

Valutazione della lisciviazione dei prodotti di degradazione del BPM attraverso il suolo

SHUYANG ZHEN: UNIVERSITÀ DELLA GEORGIA

UTILIZZO DELL'INDICE DI VEGETAZIONE NORMALIZZATO (NDVI) COME INDICATORE DELLE DIMENSIONI DELLE PIANTE NEI MODELLI PREDITTIVI DI UTILIZZO DELL'ACQUA PER FACILITARE L'IRRIGAZIONE DI PRECISIONE

Un'irrigazione precisa, basata sul fabbisogno idrico delle piante, non solo consente una crescita ottimale delle stesse, ma conserva anche l'acqua e riduce l'inquinamento ambientale dovuto al dilavamento di fertilizzanti e pesticidi. Una conoscenza approfondita dei requisiti idrici specifici delle colture è essenziale per un'irrigazione più efficiente. Tuttavia, l'uso dell'acqua da parte delle piante cambia su base giornaliera, a causa delle variazioni delle condizioni ambientali e dei cambiamenti delle dimensioni delle piante nel tempo. Mentre le condizioni ambientali sono relativamente facili da misurare, la determinazione diretta delle dimensioni delle piante è spesso distruttiva e richiede tempo. Il telerilevamento degli indici di vegetazione, come l'indice di vegetazione differenziale normalizzato (NDVI), fornisce un metodo continuo e non distruttivo per stimare le dimensioni delle chiome da utilizzare nei modelli di utilizzo dell'acqua. Il mio lavoro attuale, che utilizza i sensori di METER NDVI , svilupperà modelli quantitativi che prevedono l'uso giornaliero di acqua (DWU) delle specie di piante da aiuola in base a fattori ambientali e a NDVI, un indicatore delle dimensioni delle piante. L'obiettivo è quello di utilizzare NDVI al posto dei "coefficienti colturali", comunemente utilizzati nelle applicazioni agronomiche.

I nostri dati preliminari mostrano che NDVI è altamente correlato con la crescita delle piante e un modello di regressione lineare multipla sviluppato utilizzando solo la radiazione e NDVI ha spiegato oltre l'85% delle variazioni di DWU. L'inclusione di ulteriori variabili ambientali o dell'evapotraspirazione di riferimento può perfezionare questi modelli. Per questo motivo, condurremo un ulteriore studio per la validazione del modello e per l'aumento di scala attraverso la collaborazione con coltivatori commerciali e lo sviluppo di siti di studio in vivaio.

Assegnati sei sensori SRS NDVI, due sensori SRS PRI, un ProCheck, un sensore PAR, un piranometro, un sensore di temperatura e umidità VP3.

JEB FIELDS: VIRGINIA TECH

CONSERVAZIONE DELL'ACQUA NELLA PRODUZIONE IN CONTENITORE ATTRAVERSO L'INGEGNERIZZAZIONE DI SUBSTRATI SENZA SUOLO PER AUMENTARE L'ACQUA DISPONIBILE

È sempre più evidente che l'acqua è una risorsa limitata di cui l'agricoltura, compresa la produzione di colture in contenitore, è uno dei principali consumatori. Quasi due terzi di tutte le colture ornamentali prodotte negli Stati Uniti sono coltivate in contenitori che utilizzano colture senza suolo, in cui possono essere applicati fino a 20.000 galloni di acqua per acro al giorno per produrre colture commerciabili. I substrati senza suolo sono stati sviluppati per fornire un'ampia porosità piena d'aria, garantendo un drenaggio sufficiente e permettendo così ai coltivatori di irrigare in eccesso per evitare i rischi associati allo stress idrico. Tuttavia, con l'incombente crisi idrica, sono necessarie pratiche di produzione più sostenibili dal punto di vista idrico.

La mia ricerca prevede la manipolazione delle proprietà idrofisiche dei substrati senza suolo, nel tentativo di capire meglio come l'acqua si muove attraverso i pori e le particelle del substrato e come interagisce con essi. Inoltre, questa ricerca determinerà in che modo le variazioni delle proprietà idrofisiche dei substrati di terreno influenzano la crescita e lo sviluppo delle colture in contenitore. Modificando i substrati senza suolo usati convenzionalmente in modo da avere proprietà idrauliche ottimizzate, si potrà aumentare la distribuzione dell'acqua e la sua conseguente disponibilità nei substrati in contenitore. Consentendo all'acqua di mobilitarsi più facilmente all'interno di un contenitore, le radici avranno accesso a percentuali più elevate di acqua contenuta nel substrato, aumentando così l'acqua disponibile. Con percentuali più elevate di acqua disponibile, i coltivatori possono produrre più biomassa applicando meno acqua, utilizzando così l'acqua in modo più efficiente durante la produzione.

L'obiettivo generale della mia ricerca è quello di ridurre il consumo d'acqua nella produzione in contenitore, progettando substrati privi di suolo che utilizzino componenti tradizionali (ad esempio, torba di sfagno e corteccia) senza alterare altre pratiche di produzione o investire in nuove tecnologie.

Premiato 1 WP4C misuratore del potenziale idrico del punto di rugiada

MITCHELL HUNTER: UNIVERSITÀ STATALE DI PENN

RILEVAMENTO A BALDACCHINO DELLO STRESS DA SICCITÀ PER UN ADATTAMENTO ECOLOGICO AL CLIMA

Impiegherò i sensori di riflettanza spettrale (SRS) e i radiometri a infrarossi (IR) METER per caratterizzare l'impatto delle colture di copertura sulla risposta del mais allo stress da siccità. Gli strumenti consentiranno di misurare lo sviluppo della chioma del mais, l'efficienza di utilizzo della luce e la temperatura della chioma. Utilizzerò ripari di esclusione dalla pioggia per imporre al mais uno stress da siccità in seguito a cinque trattamenti con colture di copertura. Gli strumenti METER saranno installati su due unità di osservazione mobili. Ogni unità comprenderà sensori SRS calibrati per leggere l'indice di vegetazione differenziale normalizzato (NDVI) e l'indice di riflettanza fotochimica (PRI), con sensori di riferimento puntati verso il cielo, oltre a un sensore IR.

Questo sistema mobile si baserà sull'attuale serie di metodi ecofisiologici ripetuti utilizzati in questo studio. Questi includono: altezza del mais, leaf area index (LAI; METER AccuPAR LP-80), la conduttanza stomatica (METER SC-1), il potenziale idrico fogliare prima dell'alba (camera a pressione PMS Instruments) e il verde fogliare (Konica Minolta SPAD).

NDVI Le letture forniranno un indicatore più precoce, più accurato e più ripetibile dello sviluppo della chioma rispetto al LAI. Dopo la chiusura della chioma, le letture accoppiate PRI-NDVI forniranno informazioni sull'efficienza dell'uso della luce; le letture IR della temperatura della chioma forniranno un indicatore dello stress da umidità. Insieme, consentiranno di misurare lo stress del mais per tutta la stagione.

Questi strumenti miglioreranno la risoluzione temporale e la specificità meccanicistica del mio studio sul campo, consentiranno lo sviluppo di metodi e contribuiranno a convalidare un modello di coltura. Più in generale, questo migliorerà la comprensione di come le pratiche di gestione ecologica (colture di copertura) possano favorire l'adattamento alle condizioni future previste dal cambiamento climatico (siccità).

Assegnati due data logger Em50, due sensori SRS NDVI, due sensori SRS PRI, due radiometri a infrarossi Apogee.

LANCE STOTT: UNIVERSITÀ STATALE DELLO UTAH

TECNICHE PER OTTENERE UNO STRESS IDRICO DI PRECISIONE NEI FRUTTETI

Le colture arboree da frutto di alto valore richiedono un'attenta gestione dell'irrigazione per conservare le risorse idriche. Uno stress idrico moderato di queste colture determina un maggiore contenuto zuccherino dei frutti, ma prima di poter utilizzare uno stress idrico di precisione è necessario un indicatore affidabile dello stato idrico degli alberi. Le misurazioni dell'umidità del suolo sono inaffidabili a causa degli apparati radicali profondi ed estesi degli alberi. Le misurazioni con bombe a pressione del potenziale idrico del fusto sono affidabili, ma richiedono molto lavoro e non possono essere automatizzate. Le misurazioni a infrarossi delle differenze di temperatura tra foglia e aria sono solo parzialmente efficaci. L'uso di sensori di umidità del suolo a riflettanza nel dominio della frequenza inseriti nei tronchi degli alberi da frutto promette di essere un metodo efficace per monitorare continuamente lo stato idrico degli alberi. Se si riuscisse a mettere in relazione le misurazioni del contenuto d'acqua del tronco con le misurazioni delle bombe di pressione e le differenze di temperatura tra foglie e aria, si potrebbe ottenere un indicatore affidabile dello stato idrico degli alberi. Questo metodo potrebbe essere utilizzato per programmare con precisione l'irrigazione e/o automatizzare i sistemi di irrigazione di precisione nei frutteti di tutto il mondo, con un conseguente potenziale risparmio idrico, una migliore qualità delle colture e una riduzione della lisciviazione e del ruscellamento dei nutrienti.

Premiati 13 sensori di potenziale idrico e temperatura MPS-6 e 26 sensori di umidità del suolo EC-5 sensori di umidità del suolo

CLINTON STEKETEE: UNIVERSITÀ DELLA GEORGIA

MIGLIORARE LA TOLLERANZA ALLA SICCITÀ NELLA SOIA CON L'USO DI STAZIONI MICROCLIMATICHE PER MONITORARE LE CONDIZIONI AMBIENTALI E PREVEDERE LO STRESS IDRICO PER UNA FENOTIPIZZAZIONE ACCURATA

Con il cambiamento climatico, si prevede che in futuro eventi come la siccità saranno più frequenti ed estremi. Lo stress da siccità è un problema significativo che minaccia la produttività agricola della soia (Glycine max L. Merrill) e può ridurre le rese fino al 40%. Le varietà con una migliore tolleranza sono necessarie per sostenere e aumentare la produzione di soia per nutrire una popolazione umana mondiale in continua crescita.

I progressi della ricerca sulla tolleranza alla siccità nella soia sono stati finora limitati, soprattutto perché le condizioni di siccità sono imprevedibili sia a livello spaziale che temporale. Per rendere più facile e prevedibile la selezione di linee tolleranti alla siccità, è fondamentale conoscere le condizioni ambientali del campo. Con queste informazioni, è possibile utilizzare tecniche di screening della tolleranza alla siccità migliorate per raccogliere dati fenotipici accurati e identificare genotipi tolleranti alla siccità. I marcatori molecolari e gli altri strumenti genomici sviluppati con questi dati fenotipici sono più affidabili se i dati vengono raccolti in momenti in cui le differenze tra le linee di soia valutate riflettono accuratamente il vero fenotipo di un particolare genotipo.

Per condurre uno studio sulla tolleranza alla siccità, abbiamo selezionato 211 linee di soia per formare il panel di uno studio di associazione genomica per identificare le regioni genomiche responsabili della tolleranza alla siccità e per sviluppare nuovi strumenti genomici valutando i tratti legati alla siccità in campo in due località per due anni. Queste 211 linee provengono da 30 Paesi e sono state selezionate da aree geografiche note del mondo inclini alla siccità - aree con scarse precipitazioni annue - e da linee di soia di recente sviluppo con caratteristiche potenziate legate alla siccità. Le stazioni microclimatiche METER, dotate di sensori per monitorare le condizioni ambientali nei siti di ricerca sul campo, ci aiuteranno notevolmente a prevedere lo stress idrico e a determinare i periodi ideali per la fenotipizzazione di questi caratteri legati alla siccità.

Menzione d'onore: premiati con due monitor microambientali, due data logger remoti Em50G, due sensori di umidità del suolo GS-1, il software DataTrac 3.

KATHERINE EST: 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

DESTINATARI 2014

TROY MAGNEY: UNIVERSITÀ DELL'IDAHO

RISPOSTA DELL'INDICE DI RIFLETTANZA FOTOCHIMICA (PRI) ALLE CONDIZIONI DI STRESS AMBIENTALE PER UNA MIGLIORE PREVISIONE DELLA RESA IN GRANELLA DEL GRANO

Le tecniche di telerilevamento a terra hanno recentemente raccolto un ampio interesse da parte della comunità agricola come strumento per monitorare le prestazioni delle colture con un'alta risoluzione temporale (giornaliera) e spaziale. Per far fronte al previsto aumento delle temperature e ai periodi di siccità in tutto il mondo, i coltivatori e gli scienziati potrebbero trarre vantaggio da informazioni più prontamente disponibili sulle prestazioni giornaliere delle colture. Una migliore comprensione della risposta delle colture alle condizioni di stress ambientale, utilizzando piattaforme di telerilevamento a terra che raccolgono ed elaborano i dati in tempo reale, potrebbe portare a un metodo più rapido ed efficiente per indirizzare le pratiche di gestione specifiche del sito su scala locale; inoltre, fornirebbe informazioni preziose per scalare gli spettri di riflettanza delle piante dall'appezzamento alla scala del paesaggio tramite sensori aerei e satellitari.

Una tecnica per raccogliere informazioni specifiche sulle prestazioni delle colture è rappresentata dagli indici di vegetazione (VI) rilevati a distanza, come l'indice di riflettanza fotochimica (PRI). Il mio lavoro mira a far progredire la comprensione e l'interpretazione dell'indice PRI come indicatore remoto dello stress delle piante, con un'applicazione specifica per migliorare la nostra comprensione di come le diverse condizioni di stress ambientale possano influire sulla qualità e sulla quantità dei cereali.

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: UNIVERSITÀ DEL COLORADO A BOULDER

MODELLAZIONE FISICA DELLA RISPOSTA TERMO-IDRO-MECCANICA DELL'INTERAZIONE SUOLO-GEOSINTETICO IN SISTEMI DI TERRE RINFORZATE TERMICAMENTE ATTIVE

Le strutture in terra rinforzata, come i muri in terra stabilizzata meccanicamente (MSE), sono un metodo ampiamente accettato per la separazione dei livelli nell'ingegneria civile, non solo per lasciare più spazio alle strade lungo le autostrade, ma anche per rendere più efficiente l'uso dello spazio nei cantieri privati. La progettazione tradizionale di queste strutture richiede un tipo di riempimento selezionato che sia libero di drenare per contrastare la formazione di pressioni d'acqua nel sistema. Questi tipi di riempimento selezionati non sono solitamente reperibili in loco o facilmente disponibili e possono quindi risultare costosi per alcuni progetti. In alcuni progetti sono stati utilizzati anche materiali di riporto marginali e scarsamente drenanti, come i limi e le argille, che possono essere reperiti in loco, anche se si teme che la pressione dell'acqua dei pori si sviluppi nella zona rinforzata, dato che i terreni non sono liberamente drenanti.

Un metodo innovativo per controllare la pressione dell'acqua dei pori consiste nell'incorporare scambiatori di calore per provocare un flusso di vapore acqueo termicamente guidato fuori dalla zona rinforzata. Se da un lato questo metodo ha dimostrato di aumentare la resistenza dei terreni, dall'altro potrebbe avere un effetto negativo sui geosintetici, che sono tipicamente costituiti da polimeri suscettibili alle variazioni termiche. L'obiettivo di questa ricerca è quantificare gli effetti delle variazioni di temperatura sulla complessa interazione tra terreni insaturi e compattati e geosintetici. In particolare, il flusso d'acqua indotto termicamente, che si allontana dagli scambiatori di calore, porterà a cambiamenti nell'interazione suolo-geosintetico. Una migliore comprensione dei cambiamenti delle proprietà termiche e del funzionamento di questi sistemi è fondamentale per determinare la fattibilità di strutture in terra rinforzata termicamente attive.

Per questo progetto, verranno utilizzate sonde di umidità METER 5TM per valutare i cambiamenti nel contenuto volumetrico di acqua e nella temperatura in punti discreti all'interno di uno strato di terreno rinforzato con geosintetici durante l'iniezione di calore. Inoltre, verrà utilizzato un sistema METER KD2 Pro per determinare le relazioni non isotermiche tra le proprietà termiche del terreno e il grado di saturazione. Questa strumentazione sarà utilizzata per valutare la quantificazione dei processi accoppiati di trasferimento di calore e flusso d'acqua e i relativi effetti sull'efficienza del calore geotermico nei depositi di terreno insaturo nel tempo.

KATHLEEN QUIGLEY: UNIVERSITÀ DI WAKE FOREST

MODELLAZIONE DEI FEEDBACK SUOLO-PIANTA-ANIMALE PER COMPRENDERE LA PERSISTENZA DI "HOTSPOT" NEL PARCO NAZIONALE DEL SERENGETI

Le proprietà fisiche e chimiche del suolo svolgono un ruolo chiave nel mediare le interazioni tra piante ed erbivori, ma sono spesso completamente trascurate dagli ecologi. Gli "hotspot" del Serengeti sono macchie temporalmente stabili di erbe a crescita rapida e ricche di nutrienti che attraggono popolazioni di erbivori stanziali (zebre, gazzelle) e generano eterogeneità all'interno dell'ecosistema. I ricercatori sono da tempo affascinati dagli hotspot, ma non riescono a spiegare la creazione, il mantenimento e la distribuzione spaziale di questi microhabitat unici.

Confronterò gli hotspot fortemente pascolati con i siti vicini non hotspot e osserverò come le caratteristiche specifiche del suolo variano con l'intensità del pascolo. Sono particolarmente interessato a capire come la presenza di pascoli influenzi il potenziale idrico del suolo e, in ultima analisi, la composizione della comunità vegetale e la dinamica degli erbivori. L'installazione di sensori METER MPS-6 e di registratori di dati Em50 mi permetterà di monitorare la variazione spazio-temporale del potenziale idrico in relazione all'intensità del pascolo. Questi dati saranno parte integrante di un modello di equazione strutturale (SEM) per fornire una spiegazione meccanicistica completa della persistenza degli hotspot del Serengeti.

MANUEL HELBIG: UNIVERSITÀ DI MONTRÉAL

IMPATTI DEL DEGRADO DEL PERMAFROST SULLA PRODUTTIVITÀ DELLA VEGETAZIONE E SUI REGIMI TERMICI E DI UMIDITÀ DEI SUOLI NEI PAESAGGI FORESTALI BOREALI

La foresta boreale che si trova al limite meridionale della zona del permafrost è particolarmente vulnerabile alle proiezioni di un clima più caldo. Nel Canada nordoccidentale è stata osservata una diffusa scomparsa del permafrost che ha causato un abbassamento della superficie del suolo e una diminuzione della copertura forestale. Il paesaggio frammentato che ne risulta è caratterizzato da un elevato grado di eterogeneità spaziale delle condizioni termiche e di umidità del suolo e dei tipi di vegetazione.

Le foreste boreali delle pianure della Taiga, nel Canada nord-occidentale, immagazzinano una grande quantità di carbonio organico congelato nel suolo. L'attuale disgelo del suolo espone questo carbonio organico alla decomposizione microbica, ma potrebbe anche aumentare l'assorbimento di carbonio attraverso una maggiore produttività delle piante. Una migliore comprensione dell'entità e della dinamica di questi flussi di carbonio è importante per valutare le potenziali ripercussioni sul clima globale.

Nella mia ricerca di dottorato, sto utilizzando la tecnica dell'eddy covariance e modelli di impronta di flusso per studiare come gli scambi netti di carbonio, acqua e calore tra la superficie terrestre e l'atmosfera siano influenzati dal rapido degrado del permafrost. La strumentazione METER consente il monitoraggio continuo dello stato della vegetazione dei tipi di copertura del suolo dominanti e il contemporaneo monitoraggio delle dinamiche termiche e di umidità specifiche per ogni tipo di copertura del suolo. Queste informazioni sono essenziali per analizzare lo scambio netto integrato di anidride carbonica nell'ecosistema e i flussi che lo compongono, la produttività lorda dell'ecosistema e la respirazione dell'ecosistema, e per scalare questi flussi su scala regionale.

REBECCA LLOYD: UNIVERSITÀ DEL MONTANA

RECUPERO IDROLOGICO ED ECOLOGICO DOPO LA RIMOZIONE DI UNA STRADA: INFLUENZA DELLA PROGETTAZIONE DEL TRATTAMENTO SUI SERVIZI ECOSISTEMICI

Nonostante i milioni di dollari investiti per la rimozione e il ripristino delle strade forestali esistenti nelle terre pubbliche, c'è una notevole incertezza tra i gestori sul metodo più efficace di smantellamento delle strade, in particolare per promuovere il recupero di servizi ecosistemici di alto valore come la quantità e la qualità dell'acqua, il ciclo dei nutrienti e la produttività delle foreste. Alla base dell'incertezza gestionale c'è la scarsità di ricerche relative alla comprensione dei meccanismi di recupero dei processi idrologici ed ecologici accoppiati sopra e sotto il suolo.

Grazie agli ampi sforzi di smantellamento e ripristino delle strade in corso nella Nez Perce-Clearwater National Forest, nell'Idaho centro-settentrionale, ho l'opportunità di:

Aumentare la comprensione del ruolo del suolo, della vegetazione e delle proprietà ecoidrologiche per il ripristino delle funzioni dell'ecosistema Valutare se il recupero del suolo, della vegetazione e delle proprietà e funzioni ecoidrologiche varia a seconda del metodo di rimozione della strada

Ubicazione della ricerca: Lochsa Drainage, Nez Perce-Clearwater National Forest, Idaho County, ID.

Sviluppare funzioni di produzione integrate per quantificare come la rimozione delle strade possa migliorare i servizi ecosistemici, in particolare la quantità e la qualità dell'acqua e la produttività primaria netta.

MELANIE STOCK: UNIVERSITÀ DEL WISCONSIN-MADISON

UN BILANCIO IDRICO INVERNALE PER STUDIARE IL TRASPORTO DI NUTRIENTI DAL LETAME DURANTE GLI EVENTI DI GELO/DISGELO

Le perdite di fosforo nel ruscellamento agricolo sono una delle principali preoccupazioni per l'ambiente e quindi sono un punto chiave nella gestione del letame. Il trasporto dei nutrienti è sensibile alle condizioni climatiche invernali e alle complesse condizioni dei suoli ghiacciati, ma poiché le informazioni sulla generazione del deflusso invernale e sui processi sono limitate, i modelli e le conseguenti linee guida di gestione spesso non sono supportati dai dati.

Per studiare il trasporto invernale dei nutrienti nei campi concimati, i miei obiettivi includono la quantificazione del bilancio idrico per chiarire i meccanismi di base del gelo/disgelo che controllano il potenziale di infiltrazione del suolo. La permeabilità del suolo sarà testata in campi di mais dissodati rispetto a quelli non dissodati, con applicazioni di concime in autunno e in tardo inverno e controlli non concimati. Monitorerò il volume del deflusso e il carico di nutrienti, la neve, il gelo, l'umidità del suolo e la temperatura.

La sublimazione sarà misurata con i sensori VP-3 e DS-2 e i flussi idrici verticali del suolo saranno misurati con i sensori di potenziale idrico MPS-2. I dati informeranno gli strumenti di previsione che valutano la perdita di nutrienti dagli agroecosistemi e migliorano la sostenibilità agricola bilanciando la redditività ambientale ed economica.

DESTINATARI 2013

LAUREN HALLETT: UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA A BERKELEY

PREVEDERE LA STABILITÀ DELLA PRODUTTIVITÀ DEI PASCOLI RISPETTO AI CAMBIAMENTI CLIMATICI

Si prevede che l'aumento della variabilità delle precipitazioni sia una conseguenza dei cambiamenti climatici di origine antropica nei sistemi rurali. Poiché le precipitazioni si discostano più frequentemente dall'intervallo storico di variabilità, il mantenimento di una produzione foraggera stabile nonostante l'aumento della variabilità climatica sarà una priorità gestionale fondamentale negli agroecosistemi di pascolo.

Un meccanismo chiave che può portare alla stabilità della produzione di foraggio è la dinamica di compensazione, in cui le diverse risposte delle specie alle fluttuazioni climatiche portano a compromessi tra gruppi funzionali nel tempo. Questi compromessi dovrebbero tamponare la produzione complessiva di foraggio alla variabilità del clima. La mia tesi verifica l'importanza delle dinamiche di compensazione per la stabilità del foraggio in un campo sperimentale in cui manipolo la disponibilità di precipitazioni e le interazioni tra le specie.

Le sonde di umidità del suolo e i data logger METER mi permetteranno di caratterizzare gli effetti del trattamento di questo esperimento e di parametrizzare i modelli che prevedono la risposta dei ranghi ai cambiamenti climatici.

MALLIKA NOCCO: UNIVERSITÀ DEL WISCONSIN

IMPATTI DELL'IRRIGAZIONE E DEL CLIMA SUL BILANCIO IDRICO-ENERGETICO DELLE SABBIE CENTRALI DEL WI

Il pompaggio per l'irrigazione in regioni con una forte connettività acqua-superficie può avere un impatto sulle risorse acquatiche, portando a dilemmi nella gestione delle acque sotterranee. Le risorse acquatiche recentemente sottoposte a stress hanno creato un dilemma tra gli stakeholder agricoli e acquatici nelle Wisconsin Central Sands, una regione ecologica con una forte connettività acqua-suolo che ha subito cambiamenti nell'uso del suolo agricolo e nel clima negli ultimi 60 anni. Il mio obiettivo di ricerca è quello di determinare come l'uso del suolo agricolo e il cambiamento climatico influiscano sul bilancio idrico-energetico regionale del Wisconsin Central Sands, in risposta alle incertezze scientifiche identificate dagli stakeholder.

I miei obiettivi specifici sul campo sono

Stimare la ricarica delle acque sotterranee usando i misuratori di drenaggio METER G3 per catturare il flusso della zona vadosa nei sistemi di coltivazione della patata e del mais Monitorare il flusso di acqua/temperatura del suolo stratificando i sensori METER 5TM dalla superficie del suolo a un metro di profondità (cima del monolite G3 ) nei sistemi di coltivazione della patata e del mais

Le stime generate sul campo della ricarica delle acque sotterranee e dell'ET parametrizzeranno e convalideranno un modello dinamico di agroecosistema, Agro-IBIS, che simula le risposte idrologiche ai cambiamenti climatici e di uso del suolo degli ultimi 60 anni. I bilanci idrico-energetici e le simulazioni della quantità d'acqua e del clima saranno condivisi con le parti interessate del Wisconsin Central Sands e le future domande di ricerca saranno generate attraverso questo forum.

Stimare l'evapotraspirazione (ET) utilizzando il porometro METER SC-1 per misurare la conduttanza stomatica insieme a misure di micrometeorologia, leaf area index e scambio di gas.

WHITNEY GACHES: UNIVERSITÀ DEL MARYLAND

MODELLAZIONE A SCALA DI TETTO DELLA MISCELA DI SUBSTRATI PER TETTI VERDI SULLA RITENZIONE DELLE ACQUE PIOVANE E SUL CICLO DELL'ACQUA BASATO SULLE PIANTE

I tetti verdi stanno guadagnando popolarità come strumenti per la gestione delle acque meteoriche; tuttavia, i rapporti sulle prestazioni dei tetti verdi si basano principalmente su studi su piattaforme di piccole dimensioni (in genere meno di 6 metri quadrati). La mancanza di dati sulle prestazioni dei tetti reali può essere attribuita principalmente alle spese e alle preoccupazioni logistiche (ad esempio, alcuni tetti sono difficili o non sicuri da raggiungere regolarmente).

Ho instaurato un rapporto con una società locale di installazione e gestione di tetti verdi che si è aggiudicata l'appalto per un'installazione di tetti verdi di grandi dimensioni per un ente governativo locale. Il cliente desidera raccogliere dati e monitorare le prestazioni del tetto verde. Il mio progetto prevede l'equipaggiamento di un tetto verde di 30.000 piedi quadrati per il monitoraggio delle prestazioni e il monitoraggio simultaneo di sistemi identici su scala di piattaforma utilizzando sensori di umidità METER e strumenti di stazioni meteorologiche. I dati sulle prestazioni del tetto reale saranno confrontati con quelli della piattaforma per determinare se gli studi su piccola scala predicono accuratamente le prestazioni del tetto reale.

JENS STEVENS: UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA A DAVIS

EFFETTI DEL CAMBIAMENTO DEL MANTO NEVOSO SULLE PIANTE INVASIVE NELLE FORESTE MONTANE DELLA CALIFORNIA

Le foreste montane sono ecosistemi critici da comprendere nel contesto dei cambiamenti climatici perché rappresentano compressioni spaziali di importanti gradienti climatici e della corrispondente vegetazione in una piccola area geografica. La diminuzione della profondità e della durata del manto nevoso invernale prevista nelle foreste montane in seguito ai cambiamenti climatici potrebbe facilitare la diffusione di piante invasive tolleranti alla siccità provenienti da altitudini inferiori, allungando la stagione di crescita.

Il mio lavoro di ricerca si propone di verificare se le variazioni del manto nevoso possano influenzare i tassi di crescita della popolazione di due arbusti esotici (Scotch broom e Spanish broom) nella Sierra Nevada della California. Entrambe le specie possono essere sensibili all'anticipo della stagione di crescita causato dalla diminuzione della copertura nevosa primaverile, perché la crescita può avvenire attraverso steli verdi attivi dal punto di vista fotosintetico a temperature del suolo fino a 4 °C . Tuttavia, esiste un possibile compromesso tra lo scioglimento anticipato delle nevi e l'esaurimento anticipato dell'umidità del suolo, che potrebbe portare a un prolungato stress da siccità e a un ridotto guadagno di carbonio. I dati preliminari suggeriscono che l'arbusto più tollerante alla siccità, la ginestra spagnola, risponde più positivamente della ginestra scozzese alla riduzione del manto nevoso invernale.

La strumentazione METER raccoglierà una registrazione completa della copertura nevosa e dell'umidità del suolo in una serie di trattamenti sperimentali del manto nevoso e delle strutture delle chiome forestali, per documentare l'interazione di questi due fattori e i meccanismi che possono spiegare le prestazioni delle piante invasive.

AMANDA CORDING: UNIVERSITÀ DEL VERMONT

ADATTAMENTO AI CAMBIAMENTI CLIMATICI CON LA GESTIONE DELLE ACQUE METEORICHE A BASSO IMPATTO (LID) NEL BACINO DEL LAGO CHAMPLAIN

L'obiettivo di questa ricerca è quello di informare la futura progettazione dei sistemi di bio-ritenzione delle acque piovane a basso impatto (LID) per fornire un tempo di residenza ottimale, l'adsorbimento del fosforo e la denitrificazione nel contesto degli aumenti previsti delle precipitazioni nel Vermont come risultato del cambiamento climatico. Questa ricerca studierà i meccanismi che influenzano le emissioni di gas serra e le trasformazioni dei nutrienti a varie profondità nei terreni ingegnerizzati all'interno di otto celle di bio-ritenzione nel nuovo laboratorio di bio-ritenzione all'aperto dell'Università del Vermont. Questi sistemi saranno valutati anche per la loro possibile implementazione nei Paesi in via di sviluppo, che non dispongono di infrastrutture sotterranee per le acque meteoriche.

NEAL MITCHELL: UNIVERSITÀ DELL'ILLINOIS A URBANA-CHAMPAIGN

PENDII BOSCHIVI ALGICI DELL'AREA DRIFTLESS: VALUTAZIONE E MONITORAGGIO DEL SUOLO E DEL MICROCLIMA

I pendii algifici sono ecosistemi microclimatici naturali distribuiti nella Driftless Area del Midwest (Cottrell e Strode 2005). I pendii algifici sono descritti come pendii colluviali esposti a nord e ad aria fredda. Le loro proprietà microclimatiche uniche sono dovute a caratteristiche geologiche fondamentali per la formazione dei pendii algifici. In sostanza, l'aria circola attraverso il ghiaccio intrappolato nel substrato geologico fratturato, il che fa sì che l'aria fredda e umida venga espulsa sui pendii durante i mesi caldi, modellando in modo efficace la flora e la fauna locali.

SCOTT PITZ: UNIVERSITÀ JOHNS HOPKINS

EMISSIONI CRIPTICHE DI METANO DALLE FORESTE DI MONTAGNA

Il metano è il secondo gas serra più importante dopo la_CO2, ma è molto meno conosciuto. Negli ultimi 10 anni, sia gli esperimenti di laboratorio che i dati satellitari hanno raccolto prove che le piante legnose e le foreste emettono metano nell'atmosfera. Nonostante queste nuove scoperte, le foreste di montagna sono ancora considerate dei pozzi di assorbimento perché gli organismi presenti nei loro suoli superficiali consumano il metano. È anche possibile che il metano fuoriesca dal suolo profondo attraverso gli alberi. Questo potrebbe risultare una fonte netta di metano per un ecosistema che attualmente è considerato un pozzo. Le foreste montane coprono enormi aree del globo, per cui è urgente risolvere questi problemi e ottenere stime accurate dei flussi da integrare nei modelli climatici globali. Senza nuove e accurate misurazioni, le previsioni climatiche continueranno a presentare difetti sistematici.

DIANNE PATER: UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA A SAN DIEGO

STUDIO DELLE RISPOSTE ALLA SICCITÀ NELLA PIANTA COLTIVATA BRASSICA NAPUS

La siccità è uno stress importante che riduce la resa delle colture e continuerà a essere un problema crescente nei prossimi anni, poiché i cambiamenti climatici e le limitate riserve di acqua dolce portano a temperature più elevate, desertificazione e aumento della salinità del suolo. Gli stress abiotici, tra cui la siccità, stimolano la produzione dell'ormone vegetale acido abscisico (ABA), che chiude gli stomi attraverso un complesso percorso di segnalazione, riducendo la perdita di acqua per traspirazione nelle piante.

Sto usando la tecnologia RNAi per abbattere l'espressione di proteine regolatrici negative in questa via per valutare se le risposte alla siccità nella pianta coltivata Brassica napus (canola) possono essere potenziate senza influire negativamente sulla crescita. Le piante trasformate saranno coltivate in condizioni controllate di siccità, con il monitoraggio del contenuto di umidità del suolo e della conduttanza stomatica mediante strumentazione METER.

D. COREY NOYES: UNIVERSITÀ STATALE DEL MICHIGAN

MIGLIORAMENTO DELLA REDDITIVITÀ DELLA CAROTA ATTRAVERSO L'INTEGRAZIONE DI FERTILIZZANTI AZOTATI A LENTO RILASCIO

Migliorare l'efficienza d'uso dell'azoto (N) nella produzione di ortaggi non sarà solo vantaggioso dal punto di vista economico, ma migliorerà anche la qualità dell'ambiente. In Michigan, le carote sono tipicamente coltivate su terreni molto sabbiosi e richiedono irrigazioni frequenti e applicazioni multiple di fertilizzanti azotati nel corso della stagione di crescita.

La mia ricerca si concentra sull'ottimizzazione della sincronia tra la domanda di azoto delle colture e l'azoto fornito dalla concimazione attraverso l'uso di materiali fertilizzanti a lento rilascio di azoto (SRN). Le mie ipotesi generali sono che l'uso di un materiale SRN a base di urea rivestita di polimeri (PCU), nella produzione di carote del Michigan, possa

Consentirà un minor numero di applicazioni di N top-dress Ridurrà il fabbisogno totale di fertilizzanti N Massimizzerà l'efficienza d'uso di N

I potenziali vantaggi offerti dall'uso del PCU in questo sistema includono la riduzione dei costi degli input, la diminuzione del consumo di risorse non rinnovabili e la minimizzazione dell'impatto ambientale causato dalla lisciviazione dei nitrati. I data logger e i sensori METER che misurano il contenuto volumetrico d'acqua del suolo, la temperatura e la conduttività elettrica di massa contribuiranno a migliorare la comprensione delle condizioni che regolano il rilascio di N dal PCU.

Utilizzando i dati METER in combinazione con le estrazioni di N da campioni di terreno, speriamo di modellare il rilascio di N in funzione dell'umidità e della temperatura e di quantificare la relazione tra la conduttività elettrica e il rilascio di N. Queste informazioni saranno utili per progettare programmi di gestione dei nutrienti per i coltivatori di ortaggi che siano redditizi e rispettosi dell'ambiente.

DESTINATARI 2012

KRISTINA HOPKINS: UNIVERSITÀ DI PITTSBURGH

VALUTAZIONE DEGLI IMPATTI DELLE INFRASTRUTTURE VERDI PER LE ACQUE METEORICHE SULL'IDROLOGIA URBANA

È necessario chiarire i bilanci idrologici urbani per migliorare la gestione delle acque in sistemi urbani complicati. Lo scopo di questa ricerca è quello di chiarire i cambiamenti negli apporti e nelle uscite di acqua in un bacino idrografico urbanizzato e di valutare l'efficacia delle infrastrutture verdi nel reindirizzare l'acqua verso percorsi di flusso più lenti e sotterranei.

Le infrastrutture verdi utilizzano la vegetazione e le modifiche del suolo per ridurre il deflusso delle acque meteoriche alla fonte e promuovere l'infiltrazione e lo stoccaggio dell'acqua. Sensori di umidità del suolo e registratori di profondità dell'acqua saranno installati in due giardini pluviali e in un sito di controllo presso la Phipps Conservancy, a Pittsburgh, PA. I sensori monitoreranno continuamente l'umidità del suolo, la profondità dell'acqua, la temperatura e la conducibilità in ogni sito. I dati raccolti saranno utilizzati per caratterizzare le dinamiche idriche del suolo e l'immagazzinamento dell'acqua nei giardini pluviali. I risultati di questo studio chiariranno i benefici delle infrastrutture verdi come pratica di gestione delle acque meteoriche.

ALISON DONIGER: UNIVERSITÀ STATALE DELL'OREGON

DEFINIZIONE DEI CRITERI DI IRRIGAZIONE PER IL GIGLIO DEL MAIS

Negli ultimi anni, il giglio di mais (Veratrum californicum) ha suscitato un crescente interesse da parte della comunità medica per le sue proprietà antitumorali. Le prove preliminari del farmaco a base di giglio di mais IPI-926 (Infinity Pharmaceutical) su soggetti umani hanno dato risultati molto promettenti nel trattamento del carcinoma basocellulare e del cancro al pancreas. Stabilire i criteri di coltivazione del giglio di mais sarà fondamentale per garantire una fornitura costante di IPI-926.

La Malheur Experiment Station (MES) dell'Oregon State University ha condotto prove di irrigazione a goccia sul giglio di mais nelle ultime due stagioni di crescita con l'obiettivo di caratterizzare l'intervallo di tensione idrica del suolo che produce la massima crescita del giglio di mais. La strumentazione METER sarà utilizzata per misurare la tensione idrica e il contenuto di umidità del suolo in ciascuno dei cinque trattamenti delle parcelle di prova dell'irrigazione.

ELISE WYGANT: UNIVERSITÀ DELLA GEORGIA

STUDIO DELLA MANCANZA DI COMPROMESSO TRA RESISTENZA ALLA SICCITÀ E MASSIMA PRODUTTIVITÀ

Si prevede che i cambiamenti nell'andamento delle precipitazioni globali influenzeranno la produttività delle piante nei sistemi naturali e agricoli di tutto il mondo. Una delle maggiori preoccupazioni legate a questi cambiamenti delle precipitazioni è che alcune specie dovranno affrontare un aumento delle limitazioni idriche, causando una diminuzione della produttività delle piante.

È stato dimostrato che le specie più resistenti alla siccità tendono ad avere una bassa produttività massima quando vengono coltivate in condizioni di buona irrigazione. Tuttavia, prove preliminari suggeriscono che Helianthus porteri, una specie che si trova sugli affioramenti granitici caldi e secchi del sud-est degli Stati Uniti, non presenta questo compromesso. Il confronto tra la resistenza alla siccità di H. porteri e quella dei suoi due parenti più prossimi, H. agrestis e H. carnosus, che vivono in terreni umidi, può fornire informazioni utili per l'agricoltura futura.

La mia valutazione di queste specie, in particolare di H. porteri, amplierà gli sforzi per estrarre le specie selvatiche di Helianthus per i tratti di resistenza alla siccità per scopi agricoli. Il mio obiettivo è quello di fornire indicazioni su quali tratti possono essere utili per migliorare la produttività agricola in aree in cui si prevede che la limitazione dell'acqua diventi problematica in futuro.

KATE CASSITY: UNIVERSITÀ DELLA GEORGIA

CALIBRAZIONE DEI SENSORI DI UMIDITÀ FOGLIARE PER MISURARE LA QUANTITÀ DI RUGIADA IN UNO STUDIO SULLA VOLATILIZZAZIONE DELL'AMMONIACA DALLA LETTIERA DI BROILER APPLICATA IN SUPERFICIE

Grandi quantità di lettiera di pollo vengono prodotte ogni anno dalla produzione commerciale di polli. Viene comunemente utilizzata come fertilizzante ed è una buona fonte di azoto disponibile per le piante nei pascoli e nelle colture. La quantità di azoto disponibile per le piante e la perdita di azoto nell'atmosfera attraverso la volatilizzazione dell'ammoniaca dipendono dalle caratteristiche del suolo, dai tassi di applicazione e dai fattori ambientali. La comprensione dell'importanza della pioggia, dell'umidità relativa, della temperatura, dell'umidità del suolo e della deposizione di rugiada sulla volatilizzazione e sulle altre trasformazioni dell'azoto nella lettiera porterà a una migliore comprensione dell'azoto applicato al pascolo e alla modellazione di tassi di applicazione più precisi.

Per saperne di più sui sensori di umidità fogliare e sulla deposizione di rugiada

CORNELIUS ADEWALE: UNIVERSITÀ STATALE DI WASHINGTON

MONITORAGGIO DELLA LISCIVIAZIONE N NELLA GESTIONE DI UN'AZIENDA AGRICOLA BIOLOGICA

L'azoto è il nutriente più vitale utilizzato nei sistemi agricoli e contribuisce notevolmente alla redditività economica, alla sostenibilità e al miglioramento dei sistemi di coltivazione in tutto il mondo. La sua gestione, tuttavia, è stata collegata a una miriade di problemi globali che vanno dall'inquinamento delle acque sotterranee come risultato della lisciviazione dell'azoto oltre le zone radicali, all'eutrofizzazione come risultato delle sue perdite nel deflusso superficiale/erosione e al suo enorme contributo al cambiamento climatico globale sotto forma di emissioni di N20.

L'ottimizzazione della gestione dell'N nei sistemi biologici è una sfida a causa dell'elevata sensibilità all'N e dell'imprevedibilità della mineralizzazione dell'N da parte dei fertilizzanti organici e della materia organica del suolo. Inoltre, l'applicazione di compost e fertilizzanti organici per aumentare la fertilità del suolo, che è prevalente nei sistemi biologici, può aumentare il potenziale di contaminazione involontaria delle acque sotterranee attraverso la lisciviazione dei nitrati. È quindi necessario valutare l'impatto delle pratiche di agricoltura biologica sulla materia organica del suolo, sulle emissioni di gas serra e sul destino dei nutrienti.

Utilizzando il METER Drain Gauge G3monitorerò il flusso di acqua e azoto drenato dalla zona vadosa per contribuire a determinare la disponibilità di nutrienti e gli effetti degli input, delle colture e delle pratiche comuni utilizzate sulla lisciviazione dell'azoto in cinque aziende agricole biologiche situate in varie parti dello stato di Washington. I dati di questa ricerca ci aiuteranno a parametrizzare e valutare modelli predittivi per migliorare la gestione dei fertilizzanti organici.

TIM ASTON: UNIVERSITÀ DEL WYOMING

MIGLIORARE LA CRESCITA DELLE COLTURE IN CONDIZIONI DI SICCITÀ: UN APPROCCIO CHE UTILIZZA LA GENETICA E LA MISURAZIONE E IL CONTROLLO PRECISI DELL'UMIDITÀ DEL SUOLO

Esiste un potenziale e uno stimolo a sviluppare colture, attraverso l'allevamento o l'ingegneria genetica, che abbiano caratteristiche tali da consentire una maggiore crescita in condizioni di siccità. Quando si muove attraverso una pianta, gran parte della resistenza che l'acqua incontra è dovuta al passaggio attraverso le membrane delle foglie e delle radici. Le piante sono in grado di ridurre la resistenza complessiva al flusso d'acqua creando proteine, chiamate acquaporine, che si inseriscono in queste membrane e fungono da canali per l'acqua. I genotipi di colture che hanno una maggiore capacità di utilizzare queste proteine per diminuire la resistenza complessiva al flusso d'acqua possono essere in grado di assimilare il carbonio per un tempo maggiore ogni giorno prima che il loro potenziale idrico raggiunga il punto in cui gli stomi devono chiudersi.

Sono stati identificati genotipi di un'importante coltura, la colza (Brassica rapa), con diversi livelli di funzione dell'acquaporina. Questi genotipi saranno coltivati in combinazioni accuratamente controllate di siccità del suolo e atmosferica in un sistema automatizzato e personalizzato che utilizza sonde di umidità del suolo METER, per determinare se questo tratto consente alle colture che subiscono la siccità di fissare maggiori quantità di carbonio e quindi di crescere più velocemente.

IAIN HAWTHORNE: UNIVERSITÀ DI BRITISH COLUMBIA

IMPATTO DEL BIOCHAR SULLA DINAMICA DELL'ACQUA NEL SUOLO E SULLA LISCIVIAZIONE IN UN TERRENO DI UNA FORESTA DI ABETI DOUGLAS

Il biochar è una forma molto stabile di carbonio organico (C) prodotto dalla pirolisi della biomassa. Il suo utilizzo nei terreni agricoli è stato proposto come mezzo per ridurre le perdite di lisciviazione dei nutrienti e le emissioni di gas serra, aumentando al contempo la resa delle colture e lo stoccaggio del carbonio nel suolo.

Il mio obiettivo è valutare l'uso potenziale del biochar derivato dall'abete di Douglas e applicato ai terreni delle foreste di abete di Douglas per migliorare la dinamica dell'acqua e lo stoccaggio del C nel suolo. In un sito di ricerca consolidato saranno installati sensori di potenziale idrico METER e sensori GS3 per misurare le caratteristiche idriche del suolo per quattro trattamenti:

5 t ha-1 di biochar, 200 Kg N ha-1 di fertilizzante Urea,

Le carote prelevate dai terreni trattati con biochar saranno portate ai laboratori METER (Pullman, WA) dove le curve delle caratteristiche idriche del suolo saranno determinate utilizzando i sensori METER e GS3. Hyprop e WP4C. Concentrandoci sull'abete di Douglas, rappresentiamo il tipo di foresta con l'intervallo latitudinale più ampio di tutte le foreste di conifere commerciali del Nord America. I risultati di questo studio dovrebbero contribuire a indirizzare il prelievo forestale lontano dalle aree di vecchia crescita in diminuzione, valutando le strategie per migliorare la sostenibilità della produzione di abete Douglas all'interno delle aree forestali gestite esistenti.

Biochar più fertilizzante ciascuno ai tassi di applicazione sopra indicati

Controllo

THAIR B. PATROS: UNIVERSITÀ DI GUELPH

ANALISI E MIGLIORAMENTO DEL METODO DI FLUTTUAZIONE DELLA FALDA PER LA STIMA DELLA RICARICA DELLE ACQUE SOTTERRANEE

Le misurazioni della ricarica delle acque sotterranee (GWR) nelle aree urbane e rurali sono fondamentali per molte applicazioni, tra cui la comprensione delle dinamiche spaziali e temporali della disponibilità di acque sotterranee e lo sviluppo di linee guida per la protezione delle fonti idriche. Esistono lacune sostanziali nella conoscenza della GWR e stime accurate sono fondamentali per la caratterizzazione del bilancio idrologico.

È in fase di sviluppo una tecnica innovativa che consente di quantificare accuratamente la ricarica (R) su scala locale su una base di cinque minuti (media oraria) durante tutto l'anno, utilizzando il metodo della fluttuazione della falda freatica (WTF) in combinazione con il monitoraggio del bilancio idrico del suolo. La capacità di misurare frequentemente R nell'arco dell'intero anno per più anni è fondamentale, poiché spesso R sostanziali si verificano in un breve periodo di tempo di forte dinamicità. I risultati attesi e l'importanza del progetto sono:

Ottenere misure di GWR a scala locale su base annuale, che attualmente sono scarse o addirittura del tutto assenti per molte regioni dell'Ontario e che quindi fornirebbero una preziosa base di dati per guidare lo sviluppo o qualsiasi politica che richieda la GWR Utilizzare questa base di dati per calibrare e testare le stime della variabilità spaziale e temporale della GWR su scala regionale (scala di bacino idrografico) da tecniche statistiche approssimative o da mezzi deterministici che utilizzano, ad esempio, le precipitazioni e la tessitura del suolo Fornire indicazioni su come integrare le attrezzature delle stazioni meteorologiche preesistenti per misurare la GWR nella stazione. Le indicazioni potrebbero includere il numero di pozzi per le falde acquifere, piezometri, sensori di temperatura e contenuto d'acqua nel suolo , tensiometri e Drain Gauges da installare per stimare la GWR entro un intervallo di confidenza desiderato.

DESTINATARI 2011

MICHELLE NEWCOMER: UNIVERSITÀ DI SAN FRANCISCO

TASSI DI RICARICA AL DI SOTTO DI GIARDINI PLUVIALI A BASSO IMPATTO E L'INFLUENZA DELL'OSCILLAZIONE MERIDIONALE DI EL NIÑO SULLE RISORSE IDRICHE SOTTERRANEE URBANE COSTIERE

Le risorse idriche sotterranee globali in ambienti urbani e costieri sono altamente vulnerabili all'aumento delle pressioni umane e alla variabilità del clima. Le superfici impermeabili, come edifici, strade e parcheggi, impediscono l'infiltrazione, riducono la ricarica delle falde acquifere sottostanti e aumentano i contaminanti nel deflusso superficiale che spesso trabocca dai sistemi fognari.

Per mitigare questi effetti, le città di tutto il mondo stanno adottando approcci di progettazione a basso impatto (LID) che indirizzano il deflusso verso sistemi vegetati naturali, come i giardini pluviali, che riducono, filtrano e rallentano il deflusso delle acque meteoriche e si ipotizza aumentino l'infiltrazione e i tassi di ricarica delle falde acquifere. Non si conoscono gli effetti della LID sui tassi di ricarica e sulla qualità delle acque, in particolare durante gli eventi di precipitazione intensa nelle città lungo la costa del Pacifico, in risposta alla variabilità interannuale dell'Oscillazione Meridionale El Niño (ENSO).

Utilizzando i sensori di potenziale idrico e di umidità del suolo METER, raccoglierò e monitorerò i dati pedologici, idraulici e geochimici per quantificare i tassi e la qualità dell'infiltrazione e della ricarica del sistema acquifero costiero californiano al di sotto di un giardino pluviale LID e di un prato a zolle tradizionale a San Francisco, CA.

I dati saranno utilizzati per calibrare un modello HYDRUS-1D per simulare i tassi di ricarica in condizioni di variabilità storica e futura dell'ENSO. La comprensione di questi processi ha importanti implicazioni per la gestione delle risorse idriche sotterranee in ambienti urbani e costieri.

ERIK LANDRY: UNIVERSITÀ STATALE DI WASHINGTON

INFLUENZA DELLE COLTURE DI COPERTURA SULLA LISCIVIAZIONE DEI NITRATI DURANTE L'INVERNO

La produzione di patate nella Skagit Valley, a Washington, richiede l'uso di fertilizzanti per essere redditizia. Le piogge invernali possono far dilavare i nutrienti labili, causando problemi ambientali. Le colture di copertura sono promettenti per la loro capacità di ridurre la lisciviazione dei nutrienti aumentando gli elementi legati organicamente.

Questa ricerca utilizzerà i sensori 5TE di umidità del suolo, temperatura ed EC insieme ai rilevatori FullStop Wetting Front per misurare il flusso di acqua e soluti in terreni seminati con o senza miscele di colture di copertura invernali. La nostra missione è fornire ai produttori locali biologici e convenzionali opzioni di produzione sostenibili e specifiche per il sito. La caratterizzazione di quali colture di copertura sono migliori come colture intercalari affronterà l'apprensione dei coltivatori e ne faciliterà l'utilizzo efficace.

SARA BAGUSKAS: UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA, SANTA BARBARA

COMPRENSIONE DEI PROCESSI ALLA BASE DELLA MORTALITÀ DEGLI ALBERI IN UNA PINETA COSTIERA CALIFORNIANA

Le foreste lungo la costa nebbiosa della California sono destinate a vivere un futuro più caldo e probabilmente meno nebbioso. Poiché la nebbia estiva aumenta l'apporto idrico alle foreste in un periodo dell'anno in cui le condizioni sono altrimenti calde e secche, una riduzione dell'apporto idrico della nebbia metterà probabilmente gli alberi a maggior rischio di stress idrico e di mortalità indotta dalla siccità.

Questo studio cerca di capire come la variazione dell'apporto di acqua nebulizzata influisca sullo stato fisiologico degli alberi in un popolamento di pino Bishop (Pinus muricata D.Don) situato sull'isola di Santa Cruz, nel Parco nazionale delle Isole del Canale. Sara condurrà un esperimento sul campo in cui modificherà l'acqua del suolo disponibile per gli alberi manipolando il gocciolamento della nebbia sulla superficie del suolo. L'obiettivo di questo studio è capire meglio come gli apporti di acqua nebulizzata influenzino il bilancio idrico delle foreste costiere, migliorando così la nostra capacità di prevedere come le foreste costiere possano rispondere ai cambiamenti climatici.

CARRIE WOODS: UNIVERSITÀ DI CLEMSON

RISPOSTE FISIOLOGICHE E MORFOLOGICHE DI UNA FELCE EPIFITA ALL'APPORTO DI NUTRIENTI

La disponibilità di nutrienti e acqua può determinare in larga misura la distribuzione delle piante. Le piante che possono prosperare in una varietà di livelli di nutrienti e acqua hanno una maggiore plasticità morfologica e fisiologica e quindi una distribuzione più ampia rispetto alle piante che sono più specializzate per particolari condizioni. Pleopeltis polypodioides è una felce epifita (cioè una pianta che vive in modo non parassitario sulla chioma degli alberi) la cui distribuzione comprende le foreste di latifoglie degli Stati Uniti sudorientali e le foreste pluviali tropicali dell'America centrale e meridionale. La capacità di questa pianta di avere una distribuzione così ampia potrebbe risiedere nella sua capacità di tollerare livelli diversi di nutrimento e di apporto idrico.

Mi propongo di esaminare le caratteristiche morfologiche e fisiologiche di P. polypodioides a diversi livelli di nutrienti e umidità sia in South Carolina che in Costa Rica. Da esperimenti precedenti, ho scoperto che quando P. polypodioides è stato coltivato in acqua alta senza l'aggiunta di nutrienti, le piante hanno mostrato segni di fotoinibizione con conseguente riduzione della crescita e dei tassi fotosintetici. Quando sono stati aggiunti i nutrienti, non c'è stata alcuna evidenza di fotoinibizione; anzi, c'è stato un aumento dei tassi di fotosintesi e di crescita.

Mi propongo di verificare l'ipotesi che, in ambienti umidi, P. plypodioides si limiti ad habitat della chioma ad alto contenuto di nutrienti, come il suolo della chioma, per mitigare gli effetti della fotoinibizione. Misurerò le caratteristiche morfologiche e fisiologiche di P. plypodioides al variare dell'apporto di nutrienti e acqua, come la conduttanza stomatica, l'area fogliare specifica e la concentrazione di azoto e fosforo nei tessuti fogliari. Il fatto che P. polypodioides possa abitare in una varietà di habitat, dalle querce della Carolina del Sud agli alberi emergenti in Costa Rica, suggerisce una capacità potenzialmente unica tra le felci di tollerare un'ampia varietà di condizioni ambientali.

PETER BUMPUS: UNIVERSITÀ DELLA FLORIDA MERIDIONALE

VALUTAZIONE DEL FLUSSO INTERMITTENTE NELLE DOLINE E DEI MODELLI DI RICARICA IN UN TERRENO CARSICO COPERTO

Una migliore comprensione del flusso delle acque sotterranee è fondamentale per migliorare la gestione delle risorse idriche nei complessi ambienti carsici coperti. Il volume del flusso attraverso le colonne verticali di crollo piene di sabbia può determinare il drenaggio di una zona umida o l'abbassamento dei livelli dei laghi e delle falde acquifere, soprattutto quando le falde acquifere sono fortemente pompate. Il conflitto per la competizione per le risorse idriche è molto acceso, per cui una migliore comprensione del comportamento delle doline e metodi di monitoraggio efficaci del flusso delle acque sotterranee vicino alla superficie sono estremamente auspicabili. Si ipotizza che le misurazioni dell'autopotenziale riflettano le transizioni tra tre regimi di flusso: flusso veloce, profondamente otturato a basse profondità che si comporta come se non fosse presente alcuna colonna di sabbia.

Per verificare questa ipotesi di flusso intermittente è necessario misurare il movimento dell'umidità e le variazioni del potenziale matriciale durante le fluttuazioni di SP. Verrà stabilito un protocollo efficace per l'utilizzo di sensori idrologici e SP per monitorare il flusso associato alle doline. Inoltre, i sensori di umidità del suolo nei condotti e nei punti chiave dell'idrologia, della topografia, della vegetazione e dell'insolazione separeranno i segnali dovuti al potenziale di flusso dall'ET, dall'aspirazione delle radici e dagli effetti anisotropi del terreno, confermando o negando l'utilità dell'SP per analizzare il movimento delle acque sotterranee.

La comprensione del movimento dell'acqua è importante nel 21° secolo come la ricerca del petrolio nel 20°. Non si tratta solo di proteggere le zone umide, i laghi e i corsi d'acqua, ma di gestire una risorsa che sarà utilizzata in modo competitivo per il trasporto (celle a combustibile), il nutrimento e la ricreazione. Questo lavoro riguarda anche la localizzazione dei campi di drenaggio e dei pozzi e può aiutare a distinguere le doline dai terreni che si restringono come fonti di subsidenza. Questo studio valuterà in pratica la SP come strumento per la mappatura del flusso della zona vadosa.

ADAM HOWARD: UNIVERSITÀ STATALE DELLA CAROLINA DEL NORD

RISPOSTE AMBIENTALI E FISIOLOGICHE ALL'INDUZIONE DI STRESS IN DUE CULTIVAR DI V. VINIFERA IN CAROLINA DEL NORD

Con l'intensificarsi della produzione di uva da vino nella Carolina del Nord, è necessario affrontare l'importanza della gestione dell'acqua. La resa e la composizione dell'uva, e di conseguenza la qualità del vino, sono profondamente influenzate dal regime idrico in cui l'uva è stata prodotta.

Nonostante l'importanza della gestione dell'acqua, nella principale regione vinicola della Carolina del Nord, la Yadkin Valley Appellation, sono state condotte poche ricerche su questo tema. Questa regione ha terreni e clima unici e può differire notevolmente da altre regioni vinicole consolidate in cui sono state condotte ricerche sulla gestione dell'acqua. Sebbene i risultati preliminari suggeriscano che le quantità di precipitazioni superano la domanda evapotraspirativa in questa regione, un certo stress idrico è auspicabile per ottenere uve di qualità, poiché l'eccesso di acqua disponibile influisce negativamente sulla qualità dell'uva.

L'obiettivo primario di questa ricerca è determinare lo stato delle variabili ambientali e fisiologiche chiave a cui si raggiungono i livelli di stress desiderabili in due cultivar di V. vinifera idraulicamente dissimili, Grenach e Syrah. Escluderemo l'acqua dalle viti di queste due cultivar e utilizzeremo i sensori di contenuto idrico, i registratori di dati e il porometro a stato stazionario di METER per monitorare i parametri del suolo e della pianta mentre viene indotto lo stress idrico. Queste informazioni aiuteranno i coltivatori nelle decisioni sulla gestione dell'acqua e saranno utilizzate per valutare la fattibilità di raggiungere livelli di stress adeguati per la produzione di uva di qualità in questa regione.

NATALIE LOUNSBURY: UNIVERSITÀ DEL MARYLAND COLLEGE PARK

COLTURE DI COPERTURA A BASSO RESIDUO DI SOSTANZE TOSSICHE PER L'INVERNO PER L'IMPIANTO DI ORTAGGI SENZA LAVORAZIONE DEL TERRENO

Nonostante i noti benefici per la qualità del suolo e per l'ambiente delle colture di copertura e della riduzione della lavorazione del terreno, l'integrazione delle colture di copertura e l'eliminazione della lavorazione del terreno per i primi ortaggi primaverili rimane problematica negli Stati Uniti nord-orientali e medio-atlantici. Molte colture di copertura tradizionali ad alto residuo aggravano il problema dei terreni freschi e umidi in primavera e possono immobilizzare l'azoto per la coltura successiva. Le colture invernali alternative a basso residuo hanno il potenziale per fornire benefici ambientali e sulla qualità del suolo, come la cattura dei nutrienti, la prevenzione dell'erosione e l'aggiunta di materia organica, facilitando al contempo la semina precoce in primavera senza richiedere la lavorazione del terreno.

Questa ricerca analizzerà l'uso di colture di copertura alternative come il ravanello da foraggio, la phacelia, l'avena nera e il fagiolo lablab per la semina primaverile di ortaggi senza lavorazione del terreno. Utilizzando i sensori METER 5TE, monitoreremo l'umidità e la temperatura del suolo per determinare le date di semina appropriate e lavoreremo per stabilire una relazione tra la EC dell'acqua dei pori e le concentrazioni di nitrati per monitorare la decomposizione delle colture di copertura e la loro capacità di fornire N alla coltura successiva.

FELIPE BARRIOS MASIAS: UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA, DAVIS

SPERIMENTAZIONE DI METODI DI IRRIGAZIONE INNOVATIVI PER AUMENTARE L'EFFICIENZA DELL'USO DELL'ACQUA

I metodi di irrigazione alternativi che utilizzano meno acqua ma producono rese elevate contribuiscono alla sostenibilità dell'agricoltura. Questo progetto si concentra sulla promettente tecnica di essiccazione parziale delle radici (PRD), utilizzata in pratica come alternativa all'irrigazione dei solchi per ridurre l'acqua applicata e aumentare l'efficienza di utilizzo dell'acqua da parte delle colture (resa/acqua applicata, WUE) dei pomodori da industria in California.

Sono ora disponibili informazioni sulle risposte fisiologiche generali delle colture alla tecnica PRD, ma le strategie per una gestione affidabile devono essere testate per le singole colture. L'irrigazione a solchi alternati consiste nell'irrigare selettivamente solo ogni due solchi. Ogni aiuola riceve l'acqua su un solo lato e alterna i lati/solchi a ogni irrigazione. Utilizzando la metà dei solchi di un campo è possibile ridurre il volume d'acqua applicato, potenzialmente senza una diminuzione della resa.

Il monitoraggio dell'umidità del suolo e dello stato idrico delle piante diventa fondamentale per programmare le irrigazioni in modo da evitare gravi stress idrici e una riduzione della resa, ma è limitato dalla capacità di effettuare misurazioni frequenti in modo non distruttivo. Utilizzando i sensori di umidità del suolo METER EC-5 nei campi di diversi coltivatori, verranno effettuate letture istantanee con una frequenza tale da monitorare la disponibilità idrica del suolo a due diverse profondità. Questi dati saranno messi in relazione con le misure di conduttanza fogliare del sito SC-1 leaf porometer per mostrare i trattamenti di irrigazione che sono efficienti nell'uso dell'acqua e producono rese elevate. Analizzeremo anche come l'umidità del suolo influisce sulla lisciviazione dell'azoto, sulla crescita della chioma e sull'intercettazione della luce, sulla WUE, sulla resa e sulla qualità dei frutti in regimi di irrigazione a solco unico o alternato.

DESTINATARI 2010

GINGER ALLINGTON: UNIVERSITÀ SAINT LOUIS

INFLUENZA DELLE PROPRIETÀ DEL SUOLO SULL'INVERSIONE DELLA DESERTIFICAZIONE

La desertificazione delle praterie aride di tutto il mondo è considerata in gran parte irreversibile. Tuttavia, un lavoro recente ha documentato il recupero di erbe perenni in recinti per il bestiame a lungo termine in quattro siti desertificati. In uno di questi siti, i cambiamenti nella vegetazione sono stati accompagnati da un aumento dell'infiltrazione dell'acqua e dei nutrienti nel suolo.

Sulla base di questi dati, ho proposto il seguente meccanismo per l'inversione della desertificazione: in assenza di bestiame a lungo termine, i tassi di infiltrazione dell'acqua aumentano grazie alla liberazione dalla compattazione, che riduce l'erosione e permette ai nutrienti del suolo di accumularsi a un livello favorevole alla ricostituzione delle erbe perenni.

Per testare questo modello, sto raccogliendo dati da ulteriori recinti di bestiame a lungo termine in siti con e senza recupero di erba. Questi dati ci permetteranno di trarre conclusioni più complete sulle dinamiche dei sistemi desertificati e sul potenziale di ripristino delle aree aride.

KENDALL DEJONG: UNIVERSITÀ STATALE DEL COLORADO

QUANTIFICAZIONE DELL'USO CONSUMISTICO E DEI FLUSSI DI RITORNO NELL'AGRICOLTURA IRRIGUA

Con la rapida crescita delle città nel Colorado Front Range e in altre aree a limitazione idrica degli Stati Uniti, gli agricoltori sono sempre più costretti a trasferire i diritti d'acqua. Come alternativa al trasferimento permanente dei diritti idrici, la ricerca di Kendall studia la capacità dei produttori di ridurre l'uso consumistico stagionale e di affittare facoltativamente l'acqua non utilizzata alle città.

Kendall utilizzerà il pacchetto di caratterizzazione dei bacini idrografici METER per monitorare tre array di sensori in un campo di mais irrigato a solchi. I dati raccolti in questi siti aiuteranno a calcolare tutti i componenti del bilancio idrico. Questo metodo di campionamento potrebbe essere utilizzato dai singoli produttori come metodo a basso costo per quantificare l'evapotraspirazione e i flussi di ritorno.

MICHAEL VINO: UNIVERSITÀ STATALE DELL'OKLAHOMA

EFFETTI DELLA CONVERSIONE DEI TERRENI MARGINALI ALLA PRODUZIONE DI MATERIE PRIME BIOENERGETICHE SUL CICLO DELL'ACQUA

I recenti mandati governativi che richiedono una maggiore produzione di biocombustibili per migliorare la sostenibilità dell'approvvigionamento di carburante della nazione e ridurre le emissioni di carbonio potrebbero influenzare il ciclo dell'acqua sia durante che dopo l'impianto delle colture energetiche. La Switchgrass, una delle principali scelte per la produzione di biomassa, ha radici più profonde rispetto alle specie dominanti di prateria mista.

Utilizzeremo bacini idrici accoppiati a Woodward, in Oklahoma, per determinare come l'insediamento e la produzione di switchgrass influiranno su ogni componente del ciclo dell'acqua. La borsa di studio G.A. Harris metterà a disposizione i lisimetri METER Drain Gauge per determinare il drenaggio profondo di ogni bacino idrografico e migliorare la comprensione del ciclo idrico di base di questo paesaggio e del bilancio idrico associato a una monocoltura di switchgrass.

JILL SHERWOOD: UNIVERSITÀ STATALE DELL'IOWA

EFFETTI DEL CAMBIAMENTO CLIMATICO SULL'INTERAZIONE TROFICA NEI SISTEMI DI PRATERIE MONTANE

È probabile che i cambiamenti climatici abbiano un impatto su molti sistemi biologici. Questo studio quantificherà il modo in cui la modifica dei tempi di eventi biologici chiave potrebbe influenzare un ecosistema di prateria montana. In questo progetto, Jill manipolerà la copertura nevosa e la temperatura per imitare gli effetti dei cambiamenti climatici previsti. Verificherà quindi le interazioni tra l'umidità del suolo, la temperatura del suolo e la temperatura dell'aria sulla comparsa e la sopravvivenza delle farfalle Parnassius clodius e delle loro piante ospiti, Dicentra uniflora. I risultati forniranno informazioni sulle interazioni tra le farfalle e le loro piante ospiti e saranno utilizzati come proxy per comprendere gli impatti dei cambiamenti climatici in altri sistemi ecologici.

CAMILA TEJO HARISTOY: UNIVERSITÀ DI WASHINGTON

CAPACITÀ DI TRATTENERE L'ACQUA E MODELLI DI TEMPERATURA DEI SUOLI DELLE CHIOME IN UNA FORESTA DI ABETI SITKA DI VECCHIA CRESCITA DELLO STATO DI WASHINGTON

Le chiome degli abeti Sitka contengono grandi accumuli di materia organica noti come "suolo della chioma". Questi accumuli forniscono substrato e habitat per un'ampia comunità di piante, insetti e altre specie arboricole. Utilizzando tecniche di arrampicata sugli alberi, verranno installati sensori di umidità e temperatura nei suoli delle chiome degli abeti rossi di un bosco di vecchia crescita della Penisola Olimpica, a Washington.

Questo studio caratterizzerà per la prima volta le condizioni ambientali associate ai tappeti di terreno all'interno della chioma degli abeti rossi, fornendo un quadro di riferimento per la comprensione della distribuzione e dell'attività delle piante epifite, delle dinamiche dei nutrienti e degli organismi associati alla chioma.

TRACY ROWLANDSON: UNIVERSITÀ STATALE DELL'IOWA

INDAGINE SULLA VARIABILITÀ SPAZIALE DELLA RUGIADA A SCALA DI CAMPO

Le indagini sulla variabilità spaziale e temporale della rugiada hanno implicazioni sia per la gestione delle malattie delle piante sia per il telerilevamento dell'umidità del suolo. In questo studio, il processo di scalatura delle misure puntuali di rugiada alla scala della chioma sarà analizzato determinando il contributo del LAI delle regioni della chioma con le quantità di rugiada più alte e più basse al LAI totale della chioma. I sensori di umidità fogliare saranno utilizzati per determinare in quale punto della chioma di soia si verifica la maggiore durata (e quantità) di rugiada. Le indagini condotte in punti del campo saranno esaminate per verificare la variazione della rugiada all'interno del campo stesso.

NIKKI WOODWARD: UNIVERSITÀ DEL WISCONSIN

FENOMENI DI CONDUZIONE TERMICA DEL RIEMPIMENTO COMPATTATO PER LA PRATICA DELL'ENERGIA SOSTENIBILE

La massimizzazione del flusso di calore intorno ai cavi ad alta tensione e ad alta capacità nelle trincee dei collettori eolici e nelle trincee di scambio geotermico poco profonde è necessaria per ottenere processi ciclici di riscaldamento e raffreddamento efficienti nel terreno di riempimento compattato e ingegnerizzato delle trincee. La ricerca sulla struttura fisica del riempimento compattato e sui vincoli teorici relativi al tasso di ingresso del calore e al flusso di umidità guidato termicamente è limitata allo stato insaturo. Per passare dalla definizione dei valori termici del terreno per la progettazione mediante regole empiriche all'uso di correlazioni empiriche basate sulla scienza e sulle misurazioni termiche, verrà compilato un database delle proprietà termiche misurate per un insieme completo di tipi di terreno a condizioni di compattazione variabili e verranno studiate le correlazioni delle proprietà termiche del terreno con le proprietà fisiche.

LAFE CONNER: UNIVERSITÀ BRIGHAM YOUNG

MISURARE IL DRENAGGIO PROFONDO DEL SUOLO COME RISPOSTA AL PASCOLO E ALLA MANIPOLAZIONE DELLE PRECIPITAZIONI

Si prevede che i cambiamenti climatici negli Stati Uniti occidentali provocheranno intervalli più lunghi tra le precipitazioni e un volume maggiore di precipitazioni in singoli eventi. Il pascolo probabilmente interagirà con il cambiamento climatico per influenzare il bilancio idrico del suolo. Gli strumenti forniti da questa sovvenzione misureranno i cambiamenti nel drenaggio profondo legati alla manipolazione delle precipitazioni in trattamenti accoppiati con e senza pascolo. La manipolazione delle precipitazioni e il pascolo possono determinare una maggiore perdita di acqua attraverso il drenaggio profondo o migliorare la disponibilità di acqua nella zona radicale. La quantità di acqua disponibile per le piante e per i processi biogeochimici del suolo in un singolo anno può cambiare anche se le precipitazioni totali annuali rimangono costanti.

SRUTHI NARAYANAN: UNIVERSITÀ STATALE DEL KANSAS

ARCHITETTURA DELLA CHIOMA ED EFFICIENZA D'USO DELLA RADIAZIONE NEL SORGO

Questo studio analizza l'influenza dell'architettura della chioma sull'efficienza di utilizzo della radiazione nel sorgo. La RUE è stata calcolata come il rapporto tra l'accumulo di biomassa fuori terra e la radiazione fotosinteticamente attiva intercettata (IPAR). ACCUPAR LP-80 Le misure di PAR al di sopra e al di sotto della chioma della coltura forniscono le misure di IPAR e leaf area index. I risultati preliminari hanno mostrato che:

Le linee si differenziavano per la RUE apparente, che aumentava con la lunghezza media degli internodi Correlazione positiva tra la RUE e l'efficienza di utilizzo dell'acqua (biomassa prodotta per unità di utilizzo dell'acqua della coltura) L'aumento della produttività era dovuto a una maggiore efficienza di utilizzo della radiazione piuttosto che alla cattura, considerando la somiglianza tra le linee in IPAR

ANDRES OLIVOS: UNIVERSITÀ DELLA CALIFORNIA, DAVIS

MODELLAZIONE DELLA DISTRIBUZIONE DELLE RADICI E DELL'ASSORBIMENTO DEI NUTRIENTI NEI MANDORLI

Per ottimizzare l'efficienza dell'uso dei nutrienti nel mandorlo fertirrigato è essenziale che i fertilizzanti iniettati nel sistema di irrigazione siano forniti alla concentrazione e al momento ottimali per garantire che i modelli di deposizione coincidano con il massimo assorbimento dei nutrienti da parte delle radici. L'obiettivo del progetto è quello di strumentare i mandorli con dispositivi a contenuto idrico 5TE per monitorare il movimento degli ioni e dell'acqua e fornire dati specifici per il mandorlo da inserire nel modello Hydrus 2D/3D. L'obiettivo è determinare la distribuzione delle radici, il movimento dell'acqua e dei soluti e la dinamica dell'assorbimento dei nutrienti da parte delle piante. Questi parametri e la successiva ottimizzazione delle prestazioni di Hydrus saranno utilizzati per sviluppare i migliori strumenti di gestione della fertilizzazione per i coltivatori di mandorle.

DESTINATARI 2009

LAUREN KOLB: UNIVERSITÀ DEL MAINE, ORONO

STRATEGIE ALTERNATIVE DI GESTIONE DELLE INFESTANTI PER I CEREALI BIOLOGICI: INTERFACCIA COLTURA-ERBA MIGLIORATA E CONTROLLO FISICO DELLE INFESTANTI

Esistono due strategie innovative e opposte per migliorare la gestione delle infestanti nei cereali coltivati con un apporto minimo o nullo di erbicidi:

Migliorare la competizione tra le colture, ottenuta aumentando le popolazioni di piante e seminando in modo più uniforme Migliorare il controllo fisico delle infestanti, ottenuto seminando in file più larghe del solito per consentire l'interfilare con le spazzate (cioè, la coltivazione di colture in fila)

Misurando lo sviluppo della chioma delle colture durante la stagione di crescita, Lauren spera di caratterizzare come le dinamiche di leaf area index (LAI) variano tra le strategie di semina e di determinare come ciò sia correlato alla soppressione delle infestanti.

KEIR SODERBERG: UNIVERSITÀ DELLA VIRGINIA

NEBBIA, AEROSOL E CICLO DEI NUTRIENTI NEL DESERTO DEL NAMIB

Il deserto del Namib, sulla costa sudoccidentale dell'Africa, è iperarido in termini di precipitazioni, ma presenta frequenti eventi di nebbia costiera. È stato suggerito che la nebbia fornisca acqua sufficiente ad alcune piante endemiche del Namib, alcune delle quali sono presenti solo nella zona della nebbia (fino a 60 km nell'entroterra). La borsa di studio G.A. Harris sarà utilizzata per creare cinque stazioni di monitoraggio della nebbia lungo un gradiente climatico nel Namib centrale, utilizzando misure di umidità fogliare, temperatura dell'aria e umidità relativa, oltre alla radiazione solare e ai parametri del suolo(umidità, temperatura e conducibilità elettrica). L'analisi degli isotopi stabili dei campioni sarà utilizzata anche per quantificare le quantità di nebbia, acqua di falda e acqua del suolo utilizzate dalle piante.

LYNETTE LAFFEA: UNIVERSITÀ DEL COLORADO

MISURARE I PROCESSI DI SEQUESTRO DEL CARBONIO NELLA FORESTA SUBALPINA UTILIZZANDO ARRAY DI SENSORI WIRELESS

La scala conta nella modellazione dei tassi di respirazione del suolo. Questo studio utilizza una serie di sensori ambientali e di respirazione del suolo presso il sito di ricerca Niwot Ridge AmeriFlux per esplorare a quali scale (temporali e spaziali) i fattori di respirazione del suolo influenzano il flusso respiratorio di CO2 dal suolo forestale. Questo progetto metterà alla prova le nostre capacità di misurare le dinamiche ambientali del suolo su piccole scale spaziali e ad alte frequenze temporali. Svilupperemo nuove strategie per il dispiegamento dei sensori e l'uso della tecnologia wireless per sostenere la raccolta e l'archiviazione dei dati ad alta frequenza in un luogo remoto.

MENZIONI D'ONORE: SARA BAGUSKAS, UC SANTA BABARA

Interazioni ecologiche tra macrolicheni epifiti (Ramalina mensiesii) e nebbia sull'isola di Santa Cruz, California

Per saperne di più

JUSTIN BECHNELL, UNIVERSITÀ DEL MINNESOTA

Umidità del suolo e assorbimento di carbonio nelle foreste secche tropicali ripristinate

ROBERT KEEFE, UNIVERSITÀ DELL'IDAHO

Ottimizzazione basata su modelli dei tempi di germinazione dei semi

TONI SMITH, UNIVERSITÀ STATALE DI BOISE

Variazioni spazio-temporali dell'acqua nel suolo e loro effetti sullo stoccaggio e sul ciclo del carbonio in un bacino pedemontano semi-arido

JAMES PAREJKO, UNIVERSITÀ DI STATO DI WASHINGTON

Determinazione dell'ecologia e della biogeografia di Pseudomonas spp. flourescenti produttori di fenazina nella rizosfera del grano

JONGYUN KIM, UNIVERSITÀ DELLA GEORGIA

Modellazione dell'uso di acqua e fertilizzanti nelle colture in serra per un'irrigazione efficiente

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