グラント A. ハリス・フェローシップ
過去の受賞者
2026年の受賞者
マフディ・タレビ
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ラトガース大学
受賞内容： HYPROP 土壌水分放出曲線測定装置PARIO 土壌粒度分析装置
研究テーマ：部分飽和がセメント安定化地盤材料の工学的な解釈に及ぼす影響
ドーカス・カヨデ
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テネシー州立大学
受賞内容： SATURO 浸透計およびMINI DISK浸透計
テーマ：長期にわたる落葉の堆積が見られる森林土壌における、マトリックス疎水性と大孔隙流の分離
ディネシュ・グラティ
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アイダホ大学
受賞内容： TEROS 土壌水分プロファイルプローブ、NDVI 、ZL6 ロガー、およびZENTRA Cloudのサブスクリプション
テーマ：フラックスタワーを超えて：土壌水分減少を検証指標として用いた灌漑判断のための蒸散量モデルの評価
アヴィナシュ・ゴンナバトゥラ
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テキサスA&M大学
受賞内容： TEROS 水分センサー、TEROS ポテンシャルセンサー、ZL6 ロガー、ZENTRA Cloudサブスクリプション
テーマ：計測機器を用いた橋台アプローチスラブの性能評価
アレックス・クルックシャンクス
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コロンビア大学
受賞内容： TEROS 水分センサー、TEROS ポテンシャルセンサー、ZL6 ロガー、Cloudサブスクリプション
テーマ：現地土壌水分モニタリングを用いた北東部森林の土壌水理特性の空間変動の解明
シャイアン・コリンズ
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ケンタッキー大学
受賞内容： TEROS 水分センサー、ATMOS 気象観測ステーション、ZL6 ロガー、Cloudサブスクリプション
テーマ：墓地の地球物理学的探査：模擬された秘密埋葬地の探査における複数の地球物理学的技術の経時的な評価
ドミニク・グロマン
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バージニア工科大学
受賞内容： TEROS 水ポテンシャルセンサー、ZL6 データロガー、ZENTRA Cloudサブスクリプション
研究テーマ：土壌マトリックスポテンシャルの変化は、ブドウ樹の根元被覆作物に対する反応を説明できるか？
ヴィクトリア・ヴォヤーン
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コロラド州立大学
受賞内容：SOLYX 14土壌水分センサー、ZL6 ロガー、ZENTRA Cloudサブスクリプション
テーマ：統合された樹木・土壌センサーネットワークによる森林の水循環のモニタリング
ケイティ・ジャンゼン
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カンザス州立大学
受賞品： ACCUPAR LP-80 成長・光遮蔽センサー
テーマ：気象パターン、土壌特性、および飼料管理が秋軍虫による被害に与える影響
サチン・カニヤ
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ワシントン州立大学
受賞内容： TEROS ラボ用張力計、SO-431 酸素センサー、HYPROP 土壌水分放出曲線測定装置、ZSC センサーインターフェース、ZL6 ロガー、およびZENTRA Cloudのサブスクリプション
研究テーマ：月および火星のレゴリスにおける水理学的特性と根圏の酸素化ダイナミクス
2025年の受給者
イーリン・ジェン
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コネチカット大学
受賞内容： PARIO 土壌粒度分析装置
テーマ：土壌粒度分析の統合による肥料推奨支援ツールの改善
ファザイ・ジバナイ
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ポートランド州立大学
受賞内容： TEROS センサー、HYDROS 導電率・温度・深度センサー、ZL6 ロガー、Cloudサブスクリプション
テーマ：液状化しやすいシルト質土壌の対策としての微生物誘発脱飽和（MID）
マジヤール・ルードバリ
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ユタ州立大学
受賞内容： TEROS センサー、HYDROS 導電率・温度・深度センサー、ZL6 ロガー、ZENTRA Cloudサブスクリプション
テーマ：グリッドベースの土壌水分含有量分析を用いたホイールライン式スプリンクラー灌漑の性能評価
シーラ・シェフェル
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イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校
賞品： ATMOS 気象観測ステーション、TEROS センサー、ZL6 ロガー、ZENTRA Cloudサブスクリプション
テーマ：中西部地域向けの気候変動に強いオート麦品種を開発するための、圃場ベースの表現型解析システムの最適化
ASBIN B K
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ミズーリ大学コロンビア校
受賞内容： TEROS 、leaf porometer、ZL6 ロガー、ZENTRA Cloudサブスクリプション
テーマ：ミズーリ州コロンビアにおける特産作物へのセンサーを活用した灌漑
シャブナム・シャブナム
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カリフォルニア大学デービス校
受賞内容： ATMOS 気象観測ステーション、TEROS センサー、ZL6 ロガー、ZENTRA Cloudサブスクリプション
テーマ：アグロボルタイクス・ソリューションを活用した野菜作物の経済的・農学的持続可能性の向上
2024年の受給者
ダニエル・タッカー
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ビクトリア大学
賞 ATMOS ウェザーステーション、PHYTOS 31 葉濡れセンサー、日射計、TEROS 54 土壌水分プロファイルプローブ、ZL6 データロガー、および以下のサブスクリプション。ZENTRA Cloud
トピック熱帯雨林と干ばつストレス：ブリティッシュ・コロンビア州沿岸部の老齢樹と二次樹冠樹への影響
オラニイ・アフォラヤン
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オーバーン大学
賞 TEROS 土壌水分センサー複数種類、HYDROS 21 水深センサー、ATMOS 41W ワイヤレスウェザーステーション、ZL6 データロガー、および以下へのサブスクリプション。ZENTRA Cloud
テーマ浅層地すべりの水力力学的応答に及ぼす土壌パイピングの影響
ジャック・キャンベリオ
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ラトガース大学
賞： TEROS 12 土壌水分センサー、TEROS 21 土壌水ポテンシャルセンサー、ZL6 データロガー、および以下のサブスクリプション。ZENTRA Cloud
テーマペルー・アンデス山脈のボフェダレスにおける水資源を定量化するための地球物理学と水センサーの応用
ジェイコブ・ムーセン
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ワシントン州立大学
賞複数種類の土壌水分センサー（TEROS ）、ZL6 データロガー、および以下のサブスクリプション。ZENTRA Cloud
テーマジャガイモの水利用効率を改善し、暑さと水ストレス時の生産者収益を向上させる革新的な生産方法
キャサリン・マクール
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オレゴン州立大学
受賞： TEROS 土壌水分量センサー12個、TEROS 土壌水ポテンシャルセンサー21個、ZL6 データロガー、および以下のサブスクリプション。ZENTRA Cloud
テーマ山火事の再現間隔と土壌の燃焼度合いが火災後の土壌水文学に及ぼす相互影響の調査
チャールズ・サウシー
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ミネソタ大学
受賞： HYDROS 21個の水深センサー、ZL6 データロガー、および以下の購読料ZENTRA Cloud
テーマ三重多孔質カルストシステムにおける塩と硝酸塩の運命と輸送の理解
シェルビー・ウィリフォード
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ノースカロライナ大学
受賞： TEROS 11土壌水分センサー、ATMOS 41Wワイヤレスウェザーステーション、ZL6 データロガー、および以下のサブスクリプション。ZENTRA Cloud
テーマサバンナ構造の原動力：LLPにおける樹木-草の共存に対する気候変動の影響
チャーリー・チェン
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カリフォルニア大学デイビス校
受賞： TEROS 54土壌水分プロファイルプローブ、ZL6 データロガー、および以下の購読料。ZENTRA Cloud
テーマ若いピスタチオ果樹園における被覆作物が土壌水分収支に及ぼす影響の調査
アンドリュー・ウォーカー
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アイダホ大学
受賞： ATMOS 41Wワイヤレス気象観測ステーションと以下の契約ZENTRA Cloud
テーマ異なるジャガイモ品種における水利用効率
2023年の受給者
グレゴリー・ベルカイック
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マンチェスター大学
賞： TEROS 土壌水分センサー、ZL6 データロガー、および以下の購読料ZENTRA Cloud
テーマ自然および管理された北方泥炭地における泥炭くすぶり脆弱性の火災気象制御と閾値
チヒロ・ディクソン
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ユタ州立大学
受賞： HYPROP およびKSAT 研究所の水文学装置
テーマ最先端の測定法を用いた、減重力用途の根付き植物生育基盤の水理特性の設計と特性評価
ロビン・キム
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バージニア大学
賞: TEROS 土壌水分センサー、ATMOS 41ウェザーステーション、ZL6 データロガー、および以下のサブスクリプション。ZENTRA Cloud
テーマヒマラヤにおける永久凍土と季節的に凍結する地温分布のモデル化
アリア・ダンカン
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スタンフォード大学
受賞： TEROS 土壌水分センサー、ATMOS 41 ウェザーステーション、ZL6 データロガー、および以下の購読料。ZENTRA Cloud
テーマ気候と土壌汚染の連鎖的脅威から稲を守る
エマニュエル・アデヤンジュ
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ノースカロライナ大学
受賞： HYDROS 水深センサー、TEROS 土壌水分センサー、ATMOS 41のウェザーステーション、ZL6 データロガー、および以下のサブスクリプション。ZENTRA Cloud
テーマMnROADにおける人工撥水による粒状道路の凍結作用緩和
ジェイコブ・スティッド
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ミシガン州立大学
受賞： HYPROP 水文学実験室
テーマ地上設置型太陽光発電設備が地域の水文学および土壌条件に及ぼす影響の理解に向けて
2022年の受給者
ローレン・タッカー
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アイダホ州立大学
受賞： TEROS 土壌水分センサー、ZL6 データロガー、および以下の購読料ZENTRA Cloud
テーマ樹木の長期的貯水量と、樹木全体の水関係におけるその重要性の調査
セシリア・R・ヘラー
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フロリダ大学
受賞： TEROS 土壌水分センサー、ZL6 データロガー、および以下の購読料ZENTRA Cloud
テーマ変化の根：変化する気候に対応したブルーベリー生産
イリアス・マハムド
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ミシシッピ大学
受賞： TEROS 土壌水分センサー、ZL6 データロガー、および以下の購読料ZENTRA Cloud
テーマ地雷探知を目的とした、自然土壌の水理特性が音響応答に及ぼす影響のモデリング
スコット・カーペンター
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イェール大学
受賞： PHYTOS 31葉濡れセンサー、ZL6 データロガー、および以下の購読料ZENTRA Cloud
テーマビッグセージブラシの植物群落の安定性に対する気候変動と放牧の相互影響の検証
サディ・ケラー
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オレゴン州立大学
賞： TEROS 土壌水分センサー、ZL6 データロガー、および以下の購読料ZENTRA Cloud
テーマレッドメープルの作物水ストレス指標の開発
ニナ・フェラーリ
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オレゴン州立大学
受賞： ATMOS 41台のオールインワン 気象計測ユニット、ZL6 データロガー、および以下の定期購読。ZENTRA Cloud
テーマ温帯林における垂直微気候変動と鳥類の占有率
2021年の受給者
アーシシュ・カンデルワル＆ジャスティン・ニコルズ
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ニューメキシコ大学
賞PAR（光合成活性放射）センサー、HYDROS 21 水位モニターセンサー、ZL6 データロガー、および以下の購読料。ZENTRA Cloud
オイラー型およびラグランジュ型モニタリングによる溶質輸送の理解
河川システムにおける溶質輸送の研究は、地表水と地下水の相互作用、流路、滞留時間、溶質の生物化学的反応性が最適なゾーンや条件についての基本的な理解を大幅に進展させた。 例えば、過去の溶質モニタリングプログラムによって、ミシシッピ川における人為的な硝酸塩の年間負荷量956,500トンが定量化され、メキシコ湾の富栄養化を毎年引き起こしている（Val et al, 2006; Heisler et at., 2008; Sobota et al.）
過去の研究からは大きな洞察が得られているが、それらは主にオイラー型サンプリング法を用いており、表層水域に限定されていることが多い。このようなサンプリング手法では、流域に本質的に存在する空間的不均一性に対処できないことが多い（Blaen et al.）したがって、我々はMETERのHYDROS 21センサーと浮遊式マルチパラメーターゾンデである新しいNavigatorを統合し、ラグランジアンアプローチを利用して溶質、拡散源と点源を追跡し、河川システム内で処理が加速される領域を特定できるようにすることを目的としている。また、Hydros 21 センサーをハイポレイックゾーン内の浅いところから深いところまで、既存の表層水質ゾンデに隣接して配置し、ナビゲーターのフィールド実験中に地下水から表層水へのフラックスを定量化する（Boano et al.）ラグランジュ型、オイラー型、および地表から地下水へのモニタリングを組み合わせることで、流域の不均質性に関連する不確実性と、その結果として生じる溶質輸送への影響に対処することを目指しています。
アレキサンダー・フォックス
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ワイオミング大学
受賞：ATMOS 超音波風速計22台、TEROS 土壌水分・温度センサー11台、ATMOS 温度／RH／気圧／蒸気圧の4in1ステーション14台。
多年生穀物の水／養分循環と収量のモデリング
史上初の多年生穀物作物として開発されたカーンザは、ハイプレインズの農業を活性化する可能性を秘めているが、この新しい作物がこのような乾燥した環境にどのように適応するかは未知数である。ワイオミング大学（UW）が資金提供するプロジェクトでは、カーンザをワイオミング州東部の7つの農場で栽培し、長期的な収益性、持続可能性、土壌の健全性、栄養循環、水利用性への影響を調査する。この助成金は、カーンザ、一年生小麦、および復元された草原地帯の土壌状態と微気候を3年間測定することで、このプロジェクトに貢献するものである。
私たちは、第一原理生物物理学モデルである陸域生態系交換シミュレーター（TREES）とカーンザと小麦のデータを比較し、水と養分の利用の違いが長期的な生存にどのような影響を与えるかについての予測的理解を深める。生物物理学的アプローチは、栄養循環と深い多年生根によって、カーンザがワイオミング州東部とハイプレインズ・エコリージョンで持続可能な作物として成功できるという仮説を検証するのに特に適している。私たちは農家と協力し、農家が小麦に代わる作物としてカーンザを使用する際に、科学的情報に基づいた決断ができるようにする。
カイ・レプリー
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アリゾナ大学
受賞：TEROS 12 個の土壌水分、温度、電気伝導率センサーとZL6 データロガー
変化する世界における食糧、エネルギー、水の持続可能性を創出するための農業用太陽光発電の利用
人口増加と気候変動により、食糧、水、エネルギーの各システムに大きな脆弱性が生じている。ここでは、農業と太陽光発電のハイブリッド「アグリボルタイクス」ソリューションを紹介する。私たちは、コロラド州ロングモントに1.2MW、6エーカーのコミュニティ・ソーラー農場「Jack's Solar Garden（ジャックのソーラー・ガーデン）」を建設し、米国最大のアグリボルタイクス・サイトを作ろうとしている。この農家は、PVエネルギーを生産しながら、市場向けの作物を栽培する予定であり、アグリボルタイクスの多様な側面を研究するために私たちのチームを招待してくれました。
具体的には、土壌の水分や電気伝導率、植物の光合成、バイオマス、収量などを精密にモニタリングすることで、作物の成長と灌漑利用の最適化を研究する予定だ。私たちは、国立再生可能エネルギー研究所、コロラド州立大学、オーデュボン・ロッキーズ、スプラウツ・シティ・ファームズ、地方自治体のパートナーとともに研究を進める。2021年春から始まる一般向け農場見学ツアーでは、私たちのグループの研究エリアを通り、科学に直接触れることができる。アグリボルタイクスは、気候変動に適応し緩和するための斬新な手段であり、私たちはこの分野を牽引する科学的発見をリードし続けたいと願っている。
ジェニファー・アルバレス
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カリフォルニア大学
受賞：HYPROP 2 土壌水分放出曲線測定装置
土壌水分保持曲線は、水分や温度が変化する条件下での土壌の水分動態を理解する鍵を握っている。
大気中の炭素（C）排出量の削減は、間違いなく私たちが地球規模で直面している最も差し迫った問題のひとつである。その結果、気候条件が不安定になり、重要な資源が失われ、社会が混乱している。土壌はCを貯蔵することで調節しており、Cの無機化率がCの投入量を上回ると、大規模な吸収源から重要なCの供給源に変わる可能性がある。したがって、気候変動の緩和と適応計画に役立つ正確なモデルを開発するためには、Cの無機化速度の主要因を理解することが不可欠である。土壌の物理的環境は、Cの無機化速度を制御する上で特に重要であるが、まだ十分に理解されていない[4]。
今回提案する研究は、土壌水と温度の時空間変動と微生物呼吸速度との間に定量的な関連性を与えることを目的としている。具体的には、土壌構造が水文学的、熱学的、生物地球化学的プロセスの結合にどのような影響を与えるかを説明するための、新しい測定技術を開発することを目指している。
アダム・シブリー
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オレゴン州立大学
受賞：PHYTOS 31 葉濡れセンサー、IRT 赤外線温度計、ATMOS 41 ウェザーステーション、TEROS 21 マトリックポテンシャルセンサー、ZL6 データロガー
山岳地帯における干ばつ脆弱性の予測：原生林における降水量、葉面水分摂取量、土壌水分量と干ばつストレスの関連性
太平洋岸北西部の原生林に生息する動植物種の福祉は、高木の福祉と切っても切れない関係にある。高木は微気候のリフュージアを形成し、水と熱のストレスが増大し、火災の危険性が高まる夏の乾季に、土壌深部の水を地表に再分配する。このような時期には、土壌深層水へのアクセス（またはその欠如）が樹木の水分ストレスに大きな影響を与える可能性がある。夜間降雨によって樹冠に水分が供給されると、葉面からの水分吸収によって乾燥ストレスが改善されるだけでなく、蒸発冷却によって微気候リフュージアを維持し、燃料の乾燥による火災リスクを緩和し、着生植物の水分と炭素のバランスを維持するのに役立つ。
このような現実の上に、管理されていない古い森林の方が管理された植林地よりも森林火災に強いことを示す証拠が増えつつある。これらを総合すると、森林の回復力と生態系サービスの最大化を目指す管理計画では、気候変動に対する老齢林の脆弱性のパターンを考慮する必要があることは明らかである。
H.J.アンドリュース実験林でのPHYTOS 31センサーを用いた最近の研究により、狭い谷の標高450mに生育するダグラスファーの老木であるディスカバリーツリーの頂部（高さ56m）では、夏の夜の約30%に露が降り注いでいることが示された。このパターンは、従来のペンマンアプローチでは、同位置の気象データを用いても十分に捉えることができなかったものであり（図1）、葉濡れセンサーデータの有用性を示している。また、2020年8月下旬にディスカバリーツリーで露湿実験を行ったところ、樹木の針に散布された水が取り込まれた。これは、この木が多年生河川の沖積台地に位置していたためと思われる。対流圏下部のより乾燥した空気にさらされ、岩の多い土壌に根を張った標高の高い場所にある古い樹齢の樹木は、実験当時、かなり大きな水分ストレスを経験していた可能性がある。しかし、これらの要因が、標高の高い場所では一般的に夏の最高気温が低いことや、春遅くまで積雪があることによって相殺されるかどうかは明らかではなく、さらなる調査が必要である。
私たちが提案する研究では、山間部の調査地域全体の戦略的な位置にMETERセンサーのネットワークを構築し、夏のフィールド・キャンペーンと組み合わせることで、露の頻度、葉の水分摂取量、土壌の水分不足の違いが、景観全体でどのように異なるレベルの干ばつストレスに至るかを定量化することができる。
ニール・プロハスカ
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アリゾナ大学
受賞：PHYTOS 31 (5) 葉濡れセンサーおよびATMOS 41 複合型気象計測ユニット
気候変動がアマゾンの森林の水循環にどのような影響を与えうるかを、メーターセンサーを使用して枝レベルの水フラックスの要因を明らかにすることにより理解する。
熱帯林は、他のどの陸上生態系よりも多くの炭素と水を循環させている。現在の研究では、微気候と生物学がどのように相互作用して、森林キャノピー内の潜熱フラックス（LHF、すなわち蒸発散）と顕熱フラックス（SHF、すなわち対流熱）の間のエネルギー分配を決定するのかについては、十分に取り組まれていない。これは、気候変動下における熱帯林の水フラックスの将来の方向性と大きさを理解し、予測するための鍵となる。METERのATMOS-41、PHYTOS-31センサーにより、枝レベルの葉の形質、湿潤、温度、微気候に関するユニークな長期データセットを作成することができる。このデータセットによって、葉のエネルギー収支が微気候によってどのような影響を受けるか、また微気候が樹冠の高さと光の勾配を越えて葉のエネルギー収支の変化にどのような影響を及ぼすかが明らかになるだろう。
2020年の受賞者
ピーター A．テレスキヴィチ
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南カロライナ大学
受賞：NDVI と PRI SRS センサー、ZL6 データロガーとZENTRA Cloud
海岸砂丘の体積変化に対する季節的植生制御の定量化
海岸砂丘は、海面下の砂浜に位置し、高潮や洪水に対する強力なバリアとなり、沿岸地域を経済的損失から守っている。植生と堆積物の相互作用は、海岸砂丘の成長と嵐後の回復を理解するための重要な要素である。この重要性にもかかわらず、植生をモニタリングする従来の方法では、データに一貫性がなく、定性的な仮定にとどまっていた。今回提案する1年間の現地調査では、NDVI 、PRI SRSセンサーを使用し、砂丘の植生をその場のデジタル侵食ピン（DEP）と同時に分光観測する。植生と侵食-堆積の動態が同じサンプリング分解能で測定されるのは初めてのことであり、海岸地形学にとって画期的な進歩である。
風、土砂、植生の相互作用は、エオリアン（風による）プロセスによって砂丘の特徴を形成する（Sherman, 1995）。植生は風場に乱流を引き起こし、土砂の輸送を妨げ、多くの場合、堆積と砂丘の成長を促進する（Hesp, 1981）。砂丘植生を評価する伝統的な方法は、植生クアドラットの定性的な推定に頼るか（Stalter, 1974; Kim and Yu, 2009）、写真によって植生密度の空間的特性を捉えるのみであった（Gillies et al.）これらの方法では、植生データの連続的な時系列を作成することが難しく、研究者は植生変動の時間的スナップショットしか得られないことが多い。
本研究の主な目的は、季節的な植生密度と健全性が砂丘の体積変化に及ぼす影響を定量化することである。
この研究では、NDVI 、PRI SRSセンサーを使用して、植生密度とストレスを定量化する新しい手法を海岸地形学に導入する。連続的な植生データセットとその場での侵食・堆積の測定値を組み合わせることで、植生と土砂の相互関連性と砂丘形成の理解に役立つであろう。
ジャクリン・フィオラ
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バージニア・テック
受賞：SATURO 浸潤計、TEROS 土壌水分センサー、 ECRN-100 rain gaugeZL6 データロガーZENTRA Cloud
降雨の一時停止：ブドウ園の土壌への雨の浸透を制限する革新的な方法
ヴァージニア州のワイン産業は、しばしば土壌の水分過剰に悩まされ、それがワインの品質に悪影響を及ぼすことがある。我々は、METER装置を用いて、ブドウ畑の土壌に流入する水の量を減少させる能力について、浸透を減少させる化合物をいくつか試験することを提案する。浸透を制限することで、ブドウの木の成長とワイン醸造用の果実の品質が改善されるはずであり、世界の降水量の多いワイン醸造地域のブドウ栽培を変える可能性がある。
研究の意義2015年現在、バージニア州のブドウ畑のヘクタール数は全米8位であり、13億7000万ドルの経済効果があった。
1 バージニア州の年間降水量は平均108.4cmで、5月、7月、8月の降水量が最も多い。
2 この降雨量の多さは、多くのブドウ園の土壌に過剰な水分を供給することになり、ブドウの木の生育を旺盛にし（例：生長と作物の生育のバランスを不安定にする）、果実の品質に悪影響を及ぼす可能性がある。特にヴァージニア州のような湿潤な気候では、軽度の水不足がブドウの木の成長を制限する場合、ブドウの品質に良い影響を与える。この地域のブドウ栽培者は、特に過湿の年には土壌水を減らすことを切望しているが、現在のところ経済的で持続可能な方法はない。
ブドウ園の土壌水を減らすために、タイル排水、被覆作物（水を奪い合う）、プラスチック土壌被覆など、多くの戦略がテストされてきた。しかし、これらの方法には、タイルドレンの設置にかかる高いコストや、被覆作物による正味の水使用量が無視できない場合が多いこと、プラスチック廃棄物が環境に与える悪影響など、いずれも限界がある。雨の浸透を制限するために土壌を圧縮することも提案されているが、土壌からの蒸発を妨げ、排水、根の呼吸／ガス交換、浸食の問題を引き起こす可能性がある。
目標と目的理想的なブドウ園の土壌水管理は、浸食を最小限に抑え、水蒸気とガスの交換を可能にしながら、土壌への浸透を制限することである。この理想的な介入を実現するため、土壌への浸透を減少させる、輸送業界で開発されたいくつかの環境に優しい高分子化合物を試験することを提案する：DirtGlue（SalemNH）とSoilac（Soilworks、Scottsdale AZ）である。また、自然界に存在する疎水性脂肪酸であるステアリン酸も試験する予定である。ステアリン酸は、土壌からの水蒸気損失を増加させながら浸透を減少させることができる4。このような化合物は、ブドウ園内の土壌水を制御する方法として試験されていない。私たちの目標は、土壌への浸透を減少させるために土壌に適用される化合物の効果を比較し、ブドウの木の成長と果実の品質への影響を定量化することである。
ダニエル・ヘイスティングス
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カリフォルニア大学サンタクルーズ校
受賞：TEMPOS 熱特性アナライザー、 SC-1リーフポロメーターTEROS 21 水ポテンシャルセンサー、TEROS 10 土壌水分センサー、ZL6 データロガーおよび ZENTRA Cloud.
地下貯水はジョシュアツリー生存の鍵か？
アメリカ西部の象徴であるジョシュアツリーは、気候変動によって危機に瀕している。ジョシュアツリーについてはよく研究されている面もあるが、極度の水ストレス下での水管理については、まだ理解が不十分である。この研究の目的は以下の通りである。
1) ジョシュアツリーの水収支における貯水の役割を評価する、
2) ジョシュアツリーの組織における貯水量の年次変動を記録する。
3）ジョシュアツリーの解剖学と水関係の統合モデルを開発し、異なる気候条件に対する植物全体の水力応答をシミュレートする。
これらのデータは、将来のジョシュアツリー分布のモデル化、保護計画や移動支援活動への情報提供、モハベ砂漠における生態水文学の理解向上に利用できる。
ジョシュアツリーはカリスマ的な存在であり、その名を冠した人気の国立公園を訪れる観光客を惹きつける重要な経済力でもある。また、モハーベ砂漠の生態系にサービスを提供する基盤的な種でもある。気候変動により、気温の上昇と干ばつの頻発により、ジョシュアツリーは現在の生息範囲の10％まで減少すると予想されている1。ジョシュアツリーの自然史については多くのことが知られているが、その水収支についてはあまり知られていない。ジョシュアツリーの貯水量とその変動を、日単位と年単位で理解することで、個々の干ばつや連続的な干ばつに対するジョシュアツリーの対応について、新たな知見が得られるだろう。
最初の成果ジョシュアツリーの根の観察とマイクロCT、および干ばつ調査から、貯水は予想通り茎では起こらず、特殊な根の組織で起こる可能性があることが示唆された。
仮説：（H1）：H1：ジョシュアツリーの組織水分量、水ポテンシャル、蒸散量は、土壌水と植物貯水量の両方の利用状況を反映する形で、日毎および年毎に変動する。(H2):H2）：ジョシュアツリーの蒸散量には、根の特殊組織に貯蔵された水分が含まれる。(H3):H3）：ジョシュアツリーは、長期間の乾燥状態の後、貯蔵組織の水を完全に補充するために、数回の降水パルスを必要とする。
ナタリー・M・アギーレ
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テキサスA&M大学
受賞：SC-1 リーフポロメーター、PARセンサー、ZL6 データロガーおよび ZENTRA Cloud
植物のプライミングと気孔コンダクタンスの関係を調査する。
草食動物はしばしば農地に侵入し、壊滅的な収量損失をもたらすことがある。攻撃後、植物は特徴的なブレンドの草食動物誘導植物揮発性物質（HIPVs）を放出し、これは植物防御において重要な役割を果たす。最近、植物もHIPVを感知して反応することが発見された。一部の植物は、被害を受けた隣人から放出されるHIPVを感知し、プライミングと呼ばれる、将来の攻撃に備えて自らの防御を強化することで応答する。防御のプライミングは、トウモロコシや綿のような農業的に重要な作物を含む、広範な植物種で記録されている。しかし、このプロセスの生理学的基盤については、ほとんど注目されてこなかった。
一般に、植物のガス交換は気孔を通して行われ、明るい条件下では揮発性化合物が気孔から植物に侵入することが計算上示されている4。植物の防御プライミングに関する未解決の主要な疑問は2つある：
1）植物はプライミングのためにどのように揮発性化合物を取り込むのか？
2) 植物が揮発性化合物に暴露されると、ガス交換のような生理学的プロセスにどのような影響を与えるのか？
これまでの研究では、植物の防御プライミングの生理学的な意味を考察したものはない。植物の反応に関する理解を深めることで、害虫に対する植物の抵抗性を高めるための新たな戦略が明らかになるかもしれない。
目標と目的
このプロジェクトの目標は、SC-1 リーフポロメーター 。
1) HIPVによる植物のプライミングに気孔の開放が必要かどうかを判断する。
2) HIPVを介した植物のプライミングが気孔コンダクタンスに影響するかどうかを決定すること。HIPVは気孔から植物の葉に入り、プライミングの成功は気孔コンダクタンスと正の相関があると予測する。
さらに、もしプライミングの合図が気孔を通して取り込まれるなら、植物は厳戒態勢の間、情報へのアクセスを増やすために気孔コンダクタンスを増加させるかもしれない。我々の研究室では、プライミングと曝露量との間に正の相関関係があることを発見した5。さらに、植物が防御に投資するには炭素貯蔵とエネルギーが必要であることから、HIPVへの曝露が気孔コンダクタンスの調節に影響を与え、植物のガス交換と光合成を促進することも予測される。
ライアン・C・ホッジス
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ユタ州立大学
受賞：PARIO 土壌組織分析装置とWP4C水ポテンシャルラボ装置
ハレアカラ西部の気候-岩石系列にわたる土壌形成
ハワイ・マウイ島のハレアカラ火山の北側と西側斜面には、気候の変動（降水量200mmから2000mm以上）と土壌の多様性（土壌分類学の7つの土壌目）が非常に大きい。ほとんど研究されていないこの地域は、気候や火山灰が玄武岩溶岩流上の土壌の発達に及ぼす影響を調査するのに理想的な場所である。また、マウイ島の土地利用がサトウキビの単一栽培から家畜の放牧やエコツーリズムに移行するにつれて、土壌の炭素固定やニッチな特殊作物の市場開発に対する関心が高まっている。サンプリング地点（19カ所）は、地質と地形が類似していることから選択され、手作業で掘削、記載、遺伝的ホライズンごとのサンプリングが行われ、ラボでの一連の分析が行われた。調査地全体に噴石丘が存在するため、養分や保水力、元素損失、炭素含有量には大きなばらつきがあると予想される。調査結果は、灰の影響を受けた土壌の分布を明らかにするのに役立ち、土壌の発達に関する理解を深めるとともに、土地管理者に有用な土壌情報を提供することができる。
主な目標と目的私たちの目標は、ハレアカラ西部の気候勾配にわたる土壌の形態、鉱物学、組成に対する降水と火山灰の影響を明らかにすることである。これにより、これらの火山性土壌の降水量、温度、風化段階、鉱物学、元素損失の関係をモデル化できるようになる（Chadwick et al.）
カーリー・ソルダー
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ドレクセル大学
受賞：ATMOS 41 台のオールインワン 気象計測ユニット、赤外線放射計、ZL6 データロガーおよびZENTRA Cloud
フィラデルフィアの最も暑さに脆弱な地区における、小さな設置面積の緑化雨水インフラによる都市熱ストレスとの闘い
フィラデルフィアをはじめとする都市部では、熱を吸収しやすい地表面や限られた植生により、都市のヒートアイランド（UHI）効果が猛暑に伴うリスクを悪化させている。この影響は、都市景観に均等に分布しているわけではなく、熱を吸収する物質のレベルが高く、樹木の被覆が減少している地域に集中している。地表温度マップを見ると、ある地域は他の地域よりも平均気温が高く、時には8°Fもの差がある。このような最も気温の高い地域には、有色人種や貧困層が偏って住んでいる。
フィラデルフィアの気候は、今後100年の間に着実に温暖化し、2100年には年間95°F以上の日が4倍から10倍になると予想されている。このような猛暑日の増加により、暑さに関連した死亡者数は6倍になると予測されている。
都市のヒートアイランド現象に対抗するために利用される資源のひとつが、緑のインフラである。フィラデルフィアは、都市の雨水による汚染を減らすことを目標に、開発前の景観の生態系を模倣した分散型の環境資産を活用する長期的なグリーンインフラ計画を策定している。土地被覆の自然な生態学的プロセスを回復させるには、熱を保持する不浸透面の削減と植生空間の再導入が含まれ、蒸発冷却によって気温をさらに下げる。
フィラデルフィアのグリーン・インフラ計画は、「グリーン・シティ、クリーン・ウォーターズ（緑の都市、きれいな水）」と呼ばれ、水道局内に設置され、主に合流式下水道のオーバーフローの削減を目的としている。この単一の目標に焦点を絞った計画では、グリーンインフラのネットワークが十分に活用されておらず、都市の熱への影響を考慮することがおろそかになっている。主に雨水汚染の軽減を目的として設計された緑化インフラを、都市のヒートアイランド現象の緩和に利用することの共同利益は、あまり理解されていない。本研究では、雨水汚染を軽減するために設計された小さなフットプリントのグリーンインフラが、都市の地表温度と気温に与える影響を定量化することを目的としている。
2019年の受賞者
ケリー・ドレクスラー
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カリフォルニア大学デイビス校
同一果樹園内における異なるアーモンド品種のシーズン中および収穫後の灌漑管理
カリフォルニアにおけるアーモンド生産には、ポストハーベスト灌漑の必要性や、効果的な受粉を確立するために同一果樹園内で異なる品種の畝が交互に存在することなど、独特の水問題がある。多くのアーモンド園では、高収量品種（例：ノンパレル）と受粉媒介品種（例：ビュート、アルドリッチ）を交互に畝に植えている。
伝統的に、農家は果樹園全体を同じように灌漑するよう灌漑システムを設定しており、異なるアーモンド品種を独立して灌漑することはできない。その代わり、灌漑は最も収量の多い品種（通常はノンパレル）に基づいて決定される。アーモンドの木は、品種ごとに重要な成長段階（殻割り、収穫、芽の分化など）を異なる時期に経験するため、一度に必要とする水量も異なり、独立した灌漑管理が有益な場合もある。このプロジェクトでは、異なる品種がシフトする成長段階や収穫活動を妨げることなく、独立した灌漑を行う方法を研究している。
目標：アーモンド果樹園の成長、収量、ナッツの品質、およびシーズン中とシーズンオフに品種ごとに独立した調節された赤字灌漑管理に対する水生産性の反応を評価する。TEROS 12とTEROS 21センサーを使用した土壌水モニタリングにより、灌漑の適切性をフィードバックする。体積含水量と土壌水ポテンシャルを用いて原位置保水曲線を作成し、各処理における土壌保水特性を把握する。
エメカ・ニュルー
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マニトバ大学
カナダ大草原におけるタイル排水下での菜種および大豆の水管理
世界的な食糧不足、水不足、塩類化、気候の極端化に対処するためには、環境の持続可能性を損なうことなく作物生産を増やすための効率的な水管理システムが必要である。マニトバ州南部は、肥沃な土壌と平坦な地形に恵まれた主要な作物生産地域である。しかし、この地域の最大生産量を制限している主な問題は、雪解け水の浸透による湛水と、降雨パターンの不均等である。
適切な水位管理（WTM）は、灌漑と排水の2つの機能を提供する。しかし、複雑で相互に関連するプロセスを含む多くの自然システムと同様に、水管理には農業システムモデルの使用が必要である。本提案の目的は、(i) サブ灌漑とタイル排水を用いた様々な水位管理技術を、カノーラとダイズの収量に評価すること、(ii) 根域内の土壌水分量の測定値を用いて、HYDRUS (2/3D)モデルを空間的・時間的に較正・検証することである。
マニトバ州南部のストリップ・プロット・デザインに既に設置されている3つの反復処理（管理排水（CD）、自由排水（FD）、無排水（ND））の圃場プロットを3栽培期間（2019～2021年）にわたって使用する。各処理は 3 回反復され、輪作 2 作物で合計 18 圃場となる。カノーラとダイズの収量を測定し、各処理区の収穫畝で比較する。土壌と排水中のリン酸塩と硝酸塩の量を測定する。水位深度は、レベルロガー（所有）を設置した観測井戸を用いて測定する。
目標：カナダ大草原におけるカノーラと大豆の作物増産のための水位管理技術を調べる。受賞製品には、TEROS 10、 ZL6およびTEROS ボアホール設置ツール（レンタル）。
アンマラ・タリブ
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ウィスコンシン大学
ウィスコンシン州における農業干ばつに対する灌漑計画と早期予測の改善
熱波や干ばつといった極端な気候のリスクは増加しており、干ばつの期間や強度の増加、作物収量の減少といった形で、中米北部の農業システムを脅かしている。現在の干ばつ予測は広い地域を対象としており、個々の農場に特化したものではない。干ばつ予測能力は大幅な改善が必要である。ここでは、NASAの新しい宇宙センサーを用いた蒸発散量（ET）の高度なマッピングを通じて、作物のストレスが成長段階によってどのように変化するかについての予測を改善することを提案する。この目標は、最近打ち上げられたNASA ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment (ECOSTRESS)ミッションと、極軌道を周回するNASA Soil Moisture Active Passive (SMAP)およびESA Sentinelマイクロ波衛星を用いて、ウィスコンシン州中央部の砂地における作物の表面温度と水分損失の高解像度（30 m）マッピングを行うことで達成される。
これら2つのプロダクトから、我々は新しいETプロダクトを開発し、作物渦共分散フラックスタワーと土壌水分センサーのネットワークからのETのフィールド測定に対して校正し、評価する。これらのタワーは現在、ハートランド・ファームが運営する灌漑農場（ジャガイモ、トウモロコシ、大豆の輪作が行われている）と、ウィスコンシン州トライカウンティ・スクールフォレストの松のプランテーションで稼働している。新しい圃場スケールの週間ETマップは、植物がいつストレス下にあるかを示し、農家は生産性を維持するために行動を起こし、限られた水資源を効率的に使うことができる。
目標：ジャガイモ、トウモロコシ、大豆の作物水利用を調べながら、NASAの宇宙ステーション搭載ECOシステム熱放射計実験（ECOSTRESS）によるモデル蒸発散（ET）を検証するため、地上ベースの測定値を使用する。受賞製品には、TEROS 12、 ZL6およびATMOS 41。
ダリン・マッコーリー
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アイダホ大学
アイダホ州ブドウ園の天候に基づく病害警告システムの開発
生産者は、農場での資源管理をより最適化するために、作物に損害を与える事象をリアルタイムで検知する必要がある。本研究では、農作物に被害を与える気象現象を農場内で管理するための、現場に特化した意思決定支援ツールを開発することを提案する。アイダホ州のブドウ園の景観の異なる2つの圃場に気象観測ステーショステーションを配置し、べと病（Plasmopara viticola）に関連する環境要因を特定する。ブドウ園のキャノピーを調査し、水と病害によるストレスに対する植物の生理学的反応を検出する。ブドウ園のキャノピーの分光反射率のマップを、分散した気象データと比較する。病害予測を進める機械学習アルゴリズムの能力を評価する。
目標：予測モデルを開発するための環境データを収集し、ブドウ園におけるべと病の早期発病を検出して、病害とリスク管理に役立てる。受賞製品には、PHYTOS 31 、ATMOS 41 、TEROS 21 、TEROS 12 が含まれる。
エウレカ・ジョシ
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アイダホ大学
水再生林における排水と栄養塩フラックスの時空間変動性
特にアイダホ州では、樹木の成長が土壌水と栄養塩の利用可能性によって制限される。しかし、養分の飽和と溶出のリスクが高まるのは、再生水の長期施用による成分負荷の増加が原因であるとされている（Barton et al., 2005; Hook and Kardos, 1978）。飽和点は、再生水施用林地の寿命を示している。
アイダホ州には、多数の再生水再利用施設が許可されている。これらの施設には、最大50年という様々な期間にわたって再生水を受け入れた管理ユニットが含まれている。これらの様々な運転期間は、排水と栄養塩フラックスの時空間変動を比較する機会を提供し、最終的に施設の寿命を決定するのに役立つであろう。提案された研究では、METER G3が他の一連の測定の中で栄養塩排水の変動を測定するために利用される。
目標：再生水の陸上散布が定着した森林に及ぼす影響と、再生水の長期的な廃棄のための「吸収源」としての森林の有効性を研究する。受賞製品には、ドレンゲージG3 lysimeter 、 G3 深度センサー、G3 自動ポンプが含まれる。
ジョセフ・ガレン・コルノウスケ
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ワシントン州立大学
アイダホ州北部の湖における廃水灌漑による地下水への栄養塩負荷
湖沼の水質は、新しく開発された地域の人為的な発生源によって絶えず阻害されている。湖沼への栄養塩の流入を制限することで富栄養化の影響を軽減できるため、栄養塩の発生源を特定することが水質改善の一歩となる。
このプロジェクトは、高濃度の栄養塩を含む水源から湖に至る主な経路を特定することを目的としている。このフェローシップの計測機器により、土壌から地下水への栄養塩の溶出を定量化し、負荷の基礎と反応性輸送モデルの出発点を提供する。また、同位体比を利用した水輸送速度の同定や栄養塩の滞留時間など、補足的な知見も得られる予定である。
目標：地下輸送（深層排水）の結果として、地域の湖沼系に窒素とリンの栄養塩類が流入することを調べる。受賞製品には、ドレンゲージG3 lysimeter 、CTD+DG の深度、EC、温度センサー G3 、ATMOS 41、 ZL6および ZENTRA Cloud.
2018年の受賞者
クリストファー・L・ダットン
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イェール大学
熱帯河川における低酸素洪水と魚の死滅の時空間ダイナミクス
河川における低酸素状態は、流水中の再曝気速度が速いためにまれであり、低酸素状態が発生する場合は、通常、人為的な栄養塩類の大量投入と関連している。低酸素洪水は河川生物相に壊滅的な打撃を与える可能性があり、多くの場合、広範な魚の死滅や、魚類群集の組成や行動におけるその他の変化を引き起こす。
私は東アフリカのマラ・リバーで、低酸素洪水（3年間で13回）と魚の死滅（9年間で5回）が頻繁に起こっていることを記録してきた。マラ川のケニア側には4000頭以上のカバが生息しており、毎日3500kg以上の有機炭素を水生生態系に持ち込んでいる。マラ川の3つの支流にあるカバのプールは、流出量が少ないと無酸素状態になり、流出量が増えるとカバのプールが洗い流され、下流に低酸素状態の水のパルスが流れることを私は明らかにしてきた。しかし、このような低酸素洪水の空間的・時間的動態は未知のままである。
私の研究は、このような低酸素洪水の変動要因と、低酸素洪水がどのように下流に伝播するかを理解することを目的としている。この理解は、このような現象の頻度や強度が気候や土地利用の変化によってどのような影響を受けるかを予測する上で非常に重要である。さまざまな洪水事象における低酸素状態の程度の違いは、ある地域のカバのプールが洗い流されてからの時間や、洪水を引き起こした降雨の規模の違いによってもたらされると考えられる。マラ地域の降雨は集水域内でも集水域間でも非常に局所的であり、低酸素症を引き起こす生物地球化学はプールや支流によって異なる可能性があるため、このような動態を理解するには、集水域全体の降雨パターンに関する細かいスケールの空間的・時間的データが必要である。低酸素洪水の発生源を記録するためには、その変動要因や、低酸素洪水が河川ネットワークを通じてどのように伝播するかを理解する必要がある。私は、マラ川の各集水域からの降雨の強度と頻度に反応して、カバプールの生物地球化学、マラ川の支流と本流の流出量と溶存酸素（DO）の反応を記録する予定である。
マラ川の3つの小集水域それぞれにMETERATMOS 41測候所を設置し、降雨強度、頻度、継続時間をモニターする。すべてのカバのプールの下流に水質ゾンデを設置し、マラ川の低酸素洪水現象の発生を記録し続ける。また、マラ川の3つの小集水域内のすべてのカバのプール（〜20〜30）の生物地球化学のマッピングと調査を続ける。私は、カバプールの生物地球化学、最後の水洗からの時間、各小集区内の降雨のタイミングと量の関数として、各洪水事象における低酸素症の程度をモデル化する予定である。
リーナ・シュヴァード
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ドレクセル大学
有効飽和透水係数のフィールド測定の時空間変動による都市分散型雨水緑地管理施設の性能に及ぼす植物の根の配置の影響
多くの場合、グリーンインフラ（GI）サイトを設計する際には、一定の浸透速度が仮定される。しかし、様々な研究から、浸透速度は動的であり、雨天時に空間的・時間的に変化することが示唆されている。本研究では、根域の構成（種類と密度の両方）が圃場の飽和透水係数（Kfsat）の空間的変動に及ぼす影響を、METERの浸透流計を用いて評価する。 SATURO浸透流計を使用する。この研究ではまた、異なる水文学的条件下で、3つの生育期にわたって、KfsatとMETERのミニディスク浸透計で測定した不飽和透水係数（Kfs）を比較する。
調査は、植生が確立された、完全に監視された4つの都市GIサイトで実施される。結果は静的に分析され、現場でのGIモニタリングの必要性を減らす一般化可能な規則を導き出し、2D/3Dモデルを較正する。
提案されている研究の目的は、根域の構成（種類と密度の両方）の影響、および都市型GIの浸透性能に対する池の深さと流入深さの影響を評価することである。
ケイティ・マルカッチ
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テネシー大学ノックスビル校
植物の根と菌根菌が土壌水理パラメータに及ぼす影響
提案された研究では、植物の根と菌根菌が土壌の透水特性にどのような影響を与えるかに焦点を当てる。実験室実験を行い、飽和透水係数(KSAT)と土壌保水率(HYPROP)を測定する。中性子イメージングを用いて、根と菌根の長さ密度と形態を可視化・定量化する。得られたデータセットは、バドーズゾーン内の流動と輸送を予測するためのモデルに組み込むためのパラメータ化を行う。この研究は、植物と土壌の水理学的関係を適切にモデル化する能力における重要な研究上の不確実性に対処するものである。
この研究の目的は、植物の根と菌根菌糸が土壌の透水特性に与える影響を評価することである。その目的は、根を含む土壌（菌根を含む土壌と含まない土壌）と根を含まない土壌の土壌保水曲線と飽和透水係数を測定し、根と菌根の空間分布を可視化・定量化することである。文献のレビューに基づき、私は、根と菌糸は、与えられたマトリックポテンシャル、特に飽和に近い状態で保持される水の量を増加させることによって変化するという仮説を立てた。また、根や菌糸は、それらが存在しない土壌に比べて増加するという仮説も立てた。
エリザベス・マクナリー
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ウィスコンシン大学
ウィスコンシン州セントラルサンドにおける水利用効率向上のための灌漑スケジューリング効果の定量化
ウィスコンシン・セントラル・サンズ（WCS）の浅い不圧帯水層からの地下水は、貴重な水生生態系に水を補給すると同時に、4億5,000万ドルの農業産業を支える灌漑用水を供給している。これらの貴重な生態系サービスのバランスをうまくとるためには、許容可能な収量を維持しながら地下水の消費量を削減する灌漑管理戦略の有効性を定量化することが不可欠である。
私が提案する研究では、農家が利用可能でありながら十分に活用されていないウィスコンシン灌漑スケジューリング・プログラム（WISP）が、農作物の水利用効率（WUE）を向上させ、農場での地下水消費量を削減できるかどうかを正式に検証する。
ジャガイモとスイートコーンの作物を、2018年と2019年の生育期に4つの圃場で調査する。ペア圃場実験では、圃場の半分は自由に利用できるWISP（https://wisp.cals.wisc.edu/）を使って灌漑し、残りの圃場はイシャーウッド農場が直感と経験に従って灌漑する。
ユーザーインプットは以下のように測定される：Canopeo電話アプリケーションによる樹冠被覆率、METER 5TMセンサー/ProCheckによる土壌水分、METERECRN-100による灌漑/降水量。以前に設置されたMETER G3ドレインゲージ（圃場あたり3～5個）と毎日のET測定（ET = 降雨 + 降水 - Δ土壌貯留 - 排水）により、WISPの深い排水とETの計算を検証する。圃場あたり1台のメターEM60Gが、灌漑／降水量（ECRN-100）、土壌水分（5TMを使用した10、20、40、80cm；所有）、深層排水（G3 ドレンゲージ；所有）のデータを記録する。EM60Gの自動データ収集は、毎日の降水量／灌漑投入量を一貫して追跡し、WISPを正確に運用するために不可欠である。EM50sは、変動範囲を完全に把握するため、追加のライシメータと土壌水分センサーセット（圃場により2～3）からデータを収集する。収量は、作物の生育サイクルの終わりに、15カ所の圃場から6メートルの畝を収穫して決定する。深層排水、収量、ET、土壌水分の違いを、WISP-直観灌漑レジームとWISP-Agro-IBISモデルの間で比較し、潜在的な節水効果とWISP改善の機会を評価する。
2016年の受賞者
クリストファー・ベルツ
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ワイオミング大学
西部の半乾燥地帯における環境変化が炭素循環に及ぼす影響
窒素（N）の利用可能性の増加は、多くの生態系機能を変化させる可能性があり、すでにそうなっている。これは主に、窒素に対する純一次生産力（NPP）と土壌呼吸の広範な反応によるものである。人為的な窒素固定によって、生物圏への窒素投入量は0.5 kg N ha-1 yr-1から10 kg N ha-1 yr-1以上に増加した。半乾燥環境では、利用可能なNと生態系プロセスとの関係は、低い降水量と非常に変動しやすい降水量によって強く制限されるため、特に複雑である。さらに、気温は土壌呼吸に大きな影響を与えることが知られている。IPCCの予測では、窒素と降水量の両方が変化するとされており、米国西部における現在のエネルギー資源開発は、窒素と水の利用可能性の増加が炭素循環に及ぼす影響について、基礎的および応用的な研究を行う機会を提供している。これらの影響をよりよく理解するために、私は炭素循環に対する窒素と水の相互作用を調べ、炭素循環と炭素収支に対する植物と微生物群集の相対的影響を評価する。METERウェザーステーションを導入することで、現場の状況（降水量、気温、土壌水分、土壌温度など）を高い時間分解能でモニターできるようになり、この研究の推論の幅が広がる。
ダニエル・アダムソン
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ワイオミング大学
限定灌漑下における土壌施用除草剤の劣化
土壌施用除草剤は、多くの作物で雑草を防除するために重要である。土壌施用除草剤は、防除スペクトラムと化学的多様性が広がるため、特に後施用除草剤が少ない場合に有効である。しかし、土壌施用除草剤が土壌中に長く残留すると、次年度に影響を受けやすい輪作作物に被害を与えるリスクがある。土壌中での除草剤の分解は水に大きく依存するため、将来的に農業用水の使用量を削減する必要性が迫られている場合、除草剤の分解が制限され、キャリーオーバーのリスクが高まる可能性がある。このプロジェクトは、ワイオミング州の灌漑輪作において、限られた灌漑が土壌施用除草剤の効力とキャリーオーバーにどのような影響を与えるかを理解しようとするものである。現在、4 種類の土壌施用除草剤をドライビーンに、4 種類の土壌施用除草剤をコーンに施用する 2 部構成の圃場研究が実施されている。2015年には、3つの灌漑処理（作物蒸発散量の100%、80%、69%）を両方の作物に適用し、土壌水分は、4つのGS-1土壌水分センサーを備えた10台のMETEREm50データロガーを用いてモニタリングした。3つの灌漑処理における土壌水分量は、生育期を通じて平均22％、18％、17％であった。作物の収量は、灌漑が減少するにつれて減少した。除草剤散布後に一定間隔で採取した土壌サンプルは、2016年に除草剤レベルを分析し、残留除草剤に対する作物の反応を調べる温室バイオアッセイに使用する予定である。また、2 年目には圃場でも作物の反応を評価する予定で、テンサイ、ヒマワリ、ドライビーンまたはトウモロコシを元の圃場の上に植え、除草剤の被害を評価する。
デビッド・スリバン
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ワシントン州立大学
ワシントン州西部の有機野菜農場における水利用効率向上のための条播耕起と被覆作物栽培
慣行耕作体系における土壌の健全性と水使用量に対する懸念の高まりから、土壌の質、保湿性、浸食の減少を高める減耕栽培への関心が高まっている。ストリップ耕起と高残渣被覆作物を利用したバランスの取れたアプローチは、土壌の健康を守り、水を節約しながら、これらの悪影響を軽減する可能性がある。春に終了する被覆作物によって形成される高残渣植物マルチは、慣行耕作システムと比較して、有機栽培システムにおいて雑草を抑制し、土壌水分を増加させることが示されている。このプロジェクトでは、高残渣カバークロップをベースとするストリップティルシステムが、裸地システムと比較して、フレイルマルチ層の水の動態を調査することにより、水利用効率をどのように改善できるかを調査する。
カボチャの移植に先立ち、秋植えのライ麦のカバークロップをフレール刈りによって発情期半ばに終了させ、ストリップ耕または完全耕起を行う。WSU AgWeathernet 灌漑スケジューラプラットフォームを利用し、METER 5TM 容積水分センサーと組み合わせ、Em50Gワイヤレスロガーでリアルタイムにモニターしながら、処理ごとに別々の点滴灌漑散布スケジュールを維持する。温度と水分のデータは、土壌の2つの深さとベッドを横切る2つの場所で取得される。完成すれば、このプロジェクトは、ワシントン州の水資源を節約することによって、気候変動に対する農業システムの回復力を高める可能性を持つ、食糧、エネルギー、水の結びつきに取り組む一助となるだろう。
エリス・コナー
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テキサス大学オースティン校
干ばつに対する植物の水分状態測定の再考
干ばつは植物の生産性を制限する主な要因であり、分子レベルから生理学レベルまで植物に悪影響を及ぼす。多くの研究が干ばつの影響を調べているが、菌類共生体の影響を含む研究はほとんどない。しかし、葉に共生する真菌類は、植物の乾燥耐性を1桁以上向上させる可能性がある。例えば、真菌内生菌は植物の気孔を閉じることで植物の水分損失を減らし、植物細胞内に溶質を蓄積させることで細胞の乾燥を防ぐことができる。場合によっては、真菌内生菌の存在によって、植物の成長や蒸散効率に対する干ばつの影響が完全に否定されることもある。このように、真菌の共生によって、研究者は植物における乾燥耐性のメカニズムを誤って認識してしまう可能性がある。さらに、真菌の影響は、現在のコンダクタンス・モデルが、水ストレスに対する気孔の応答を予測できない理由を説明するかもしれない。したがって、植物の干ばつ動態をよりよく理解するために、私はMETERのSC-1 リーフポロメーター 、植物の気孔コンダクタンスに対する土壌水分とエンドファイトの影響を分割することを提案する。
エリザベス・エルンスト
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ミシガン工科大学
北方タイガ生態系における土壌条件と、それらが山火事の範囲、深刻度、分布にどのように影響するかを理解する。
北極圏-北方領土地域は気候が大きく変化しており、夏が暖かく長くなる傾向にある。このような気温の上昇は、燃料を乾燥させ、山火事の季節が長くなる間に着火しやすく、燃えやすくすることが予想される。カナダのノースウエスト準州（NWT）では、山火事が1番の攪乱要因であり、永久凍土の融解は2番目に大きな攪乱要因である。この2つの攪乱は、正のフィードバックループの中で互いに影響し合っているため、その関係を理解することが重要である。これらのプロセスは、天候や気候、地形、土壌組成など、いくつかの要因によって引き起こされる。山火事の影響が生態学的ゾーンや永久凍土の条件によってどのように異なるかを理解するために、プレシーズン土壌と燃料の水分パターンが、地上とリモートセンシング技術の両方で研究されている。NWT州イエローナイフ近郊の2014年火災シーズンに至るまでの土壌水分パターンの長期的傾向は、2016年夏に測定された現地測定と比較される。METERの5TMセンサーとProcheckハンドヘルドデバイスを使用して、水分や有機物を含む土壌の状態を測定する。 SATUROMETERの5TMセンサーとProcheckハンドヘルドデバイスは、水分や有機物を含む土壌の状態を測定するために使用される。測定は、様々な火災後の状態（未燃焼から高燃焼度まで）と永久凍土との相互作用（連続、不連続、散発的）で行われる。これらの結果は、気候変動の中で増加する山火事に対するボレアル・タイガ生態系の脆弱性を理解するための継続的な取り組みに貢献する。
リーンダー・アンデレッグ
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ワシントン大学
CO2受精の探求
樹木は商人であり、糖を光合成するために必要なCO 2と引き換えに、大気中に水を売っている。植物の炭素-水市場を動かす交換レート、すなわち「水利用効率」は、大気中のCO2濃度の関数である。したがって、理論的には、1850年以来大気中のCO2を40％増加させてきた人間の炭素排出は、植物の水利用効率を高め、森林や作物の「CO2肥沃化」をもたらすはずである。しかし、CO2肥沃化の証拠は極めてまちまちである。私は、コロラド州南西部の標高範囲に生息する2種の樹木、トドマツとポピュラス・トレムロイデスが経験する環境的制約（例：水、光、温度、相対湿度の利用可能性）を定量化するためにMETER装置を使用することで、樹木がいつ、どこで、なぜCO2受精を経験するのかを理解しようとしている。これらの環境データと、樹木コアから得られた既存の樹木の成長および水利用効率の記録を組み合わせることで、私はパラメータ化された森林成長モデル（3-PG）を用いて、二酸化炭素濃度の上昇によって樹木が恩恵を受けるかどうか、またどの程度受けるかを、環境制約がどのように決定するかを明らかにする。
ジェシカ・スティーブンス
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テネシー大学ノックスビル校
死体腐敗のホットスポット墓地土壌の変化のモニタリング
死体や死骸の腐敗は、法医学と生態学の両面から注目を集めている。私たちの研究は、陸上脊椎動物の死体腐敗現象の微生物生態学に焦点を当て、土壌生物学と化学の変化に重点を置いています。METER土壌水分センサーを使用して、実験室および野外実験において、これらの分解土壌の土壌水分と脂肪・脂質含量の両方を予測する予定である。これにより、これらのセンサーに関する新たな知識と、法医学への応用の可能性を提供する。
レベッカ・シェリダン
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アイダホ大学
植栽されたダグラスファーの苗木の水理生理と水制限条件への対応
このプロジェクトでは、ダグラスモミの苗木の透水係数を測定し、土壌水制限条件下で苗木の透水係数がどのように変化するかを明らかにする。アイダホ州では毎年数十万本のダグラスモミの苗木が植えられ、様々な環境条件にさらされている。現地観察の結果、植林されたダグラスファーの苗木が生存していないことが判明した。植林地の土壌水分が限られていることが、苗木枯死の原因の1つとして疑われている。このプロジェクトでは、植林した苗木が生き残れないという林業の問題に、高圧流量計、スペリー装置、METER機器など、植物水理学分野のツールとメカニズムを使って取り組む。植え付け前後の苗の形態学的・生理学的特性を測定する。対照区の苗は実験期間中よく水を与え、処理区の苗は中等度または極度の乾燥条件を経験する。結果は分散分析を用いて分析する。この結果は、苗木の水理生理が植栽にどのように反応するかを明らかにするもので、苗木の生存率を向上させ、森林再生と修復の目標を確実に達成するのに役立つ。
トーマス・グリーン
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ミシガン州立大学
砂利層の粒度と下層勾配が深さ可変のウスガ仕様パッティンググリーンにおける土壌水の空間パターンの大きさに及ぼす影響
砂を多く含むパッティンググリーンにおける土壌水の均一な分布は、ゴルフ場の管理者にとって大きな関心事である。砂利は水分保持を高めるために砂ベースのルートゾーンの構成要素として一般的に使用されるが、パッティンググリーンの輪郭と傾斜は重力による水分保持に大きく影響する。その結果、土質の粗い土壌は、標高の高いところでは早期に乾燥し、標高の低いところでは過度に湿潤する。このような土壌の不均一な湿潤は、パッティンググリーンの性能を妨げるだけでなく、水と労働力の投入を増加させる可能性がある。本研究の目的は、深さが変化する（斜面頂点では浅く、斜面底部では深い）高砂含有ルートゾーンにおいて、礫層の粒径と勾配が土壌含水量に及ぼす影響を評価することである。発表された研究が不足していること、および米国ゴルフ協会（USGA）がルートゾーンの材料に基づいて砂利を選択するための広範な仕様を定めていることから、深さが変化し、砂含有量が高いパッティンググリーンの起伏全体にわたってルートゾーンの土壌水分均一性を高めることができる最適な橋渡し、ろ過、透水性および均一性係数を決定することは非常に重要である。我々の目的は、砂利層の粒径と下層勾配が、USGA仕様の深さ可変のパッティンググリーンの土壌水分の大きさと空間パターンに及ぼす影響を評価することである。我々の仮説は以下の通りである：砂利層と根域層の間の粒径差を大きくし、根域の深さを変化させることで、起伏のあるパッティンググリーンにおける土壌水分の均一性が改善される。
2015年の受賞者
アンドリュー・グリーン
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カンザス州立大学
水分ストレス耐性に関するコムギとその野生近縁種の反復可能なスクリーニング
これまでの研究で、野生コムギ属のAegilops geniculata Rothと普通コムギ(Triticum aestivum, L.)の「乾燥耐性」アクセシオンが制御環境下で同定された。管理された環境でのスクリーニングは、適応していない生殖質を栽培し、圃場での追加ストレスから水分ストレスを隔離するために必要である。温室での干ばつスクリーニングの多くは、土壌の種類や、その結果生じる土壌土壌水分、嵩密度、根量、根の深さ、株の大きさなどの形質に関する遺伝的差異などの交絡問題に悩まされている。土壌と植物の水ポテンシャルをモニタリングすることは、一貫した再現性のある処理を行うための唯一の定量化可能な方法である。均質な生育培地の土壌水分保持曲線を開発すれば、水分処理を生物学的に適切なマトリックポテンシャルに維持することができ、対応する植物の水ポテンシャルを記録することができる。METEREC-5 体積土壌水分センサー、METER MPS-6 マトリックポテンシャルセンサー、およびカラムテンシオメーターは、均質生育培地プロファイルグリーングレードを使用した高さ182cmのポリ塩化ビニル（PVC）生育管を用いた温室実験において、土壌水分状態をモニターするために使用されている。パイロット試験では、以前に特徴づけられた小麦品種が栽培され、より大規模なシステムではAegilops geniculataの上級コレクションがスクリーニングされる予定である。水分制限処理と対照処理の間で、老化までの日数、バイオマス、シュート：根の比率、根の形質、収量成分、葉の水ポテンシャル、葉の相対水分含量、その他の生理学的観察を測定する。このデータは、水分ストレスに対する反応について遺伝子型を分類する定量的な方法となりうる。
13台のMPS-6水ポテンシャル＆温度センサーと26台の EC-5土壌水分センサー
ベンジャミン・カー
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アイオワ州立大学
耕起後の湿潤および乾燥サイクルにおける動的嵩密度に関する土壌の熱および水理特性
表層土壌は複雑で動的な界面であり、土地と大気の間の物質とエネルギーの移動を決定し、水循環における水の流れと分配を決定する。その特性は、土壌含水量によって部分的に制御されているため、動的であると考えられている。土壌含水量は、湿潤現象によって急速に変化することもあれば、排水、植物の吸収、蒸発乾燥の持続期間にわたってゆっくりと変化することもある。動的な土壌表面特性を考慮した水文学的研究における一般的 な仮定は、土壌の嵩比重は静的であるというものである。自然プロセス（凍結融解など）や人為的改変（耕起など）は、土壌の嵩密度に影響を与える。したがって、過渡的な嵩比重を定量化できれば、土壌の熱および水理特性への影響を測定することができる。耕起された圃場における土壌の熱・水理特性の変化を継続的に監視するために、私は、土壌の嵩比重と空隙率の状態の評価に加え、土壌の含水量と熱特性、潜熱および顕熱フラックスをその場で測定するために、熱TDRセンサーを使用することを提案する。圃場の保水特性と透水係数の測定を可能にするため、水ポテンシャルセンサーと含水量センサーを要望する。
MPS-6水ポテンシャル＆温度センサー18台、土壌水分センサー9台 EC-5土壌水分センサー
レイチェル・ルービン
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ノーザン・アリゾナ・ユニバーシティ
土壌微生物は熱波に対する植物の反応に影響を与えるか？
熱波と干ばつは生態系を破壊し、その頻度と強度は増加しているが、長期的で緩やかな温暖化に比べ、研究上の注目度ははるかに低い。これらの現象がもたらす深刻な影響は甚大で、2003年にはヨーロッパ大陸全域で地上部の生産性が30％低下した。あまり研究されていないが、熱波や干ばつは、土壌微生物群集を媒介とするレガシー効果をもたらす可能性が高い。私は、生体内で根圏の群集を操作し、南西部で増加しつつあるシナリオであり、生態系回復の課題でもある、熱波を適用した圃場に移植した在来牧草のパフォーマンスを評価する予定である。熱波は土壌微生物群集の構造を変化させ、バクテリアの量は減少させるが、真菌の量は維持することが予想される。第二に、熱波で植え付けたイネ科植物を栽培することで、根圏微生物が順化し、植物が暑さに耐えるための「素地」ができると期待している。METERの計測機器は、微生物が利用可能な水と植物が利用可能な水への関連した影響など、熱波に関連する生物学的要因について新たな洞察を与えてくれるだろう。
MPS-6水ポテンシャル＆温度センサー8台、GS1土壌水分センサー8台、Em50データロガー4台を授与。
ステファニー・フルトン
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ジョージア大学
地表炭鉱および谷間盛土作業において、工学的な水理フローパスがどのように水質と水量を維持するかを決定するための連続モニタリング
研究者たちは、中央アパラチア全域の表層炭鉱および谷間盛土（SCM/VF）操業下において、塩分レベル（総溶解固形物（TDS）負荷量の代用指標である導電率で測定）が河川劣化の最も強力な指標であることを発見した。私たちは現在、高い塩分を生成する残土と地下水の接触を最小限に抑えることで、SCM/VF操業の下流で水質と水量を維持することを目的とした、実験的な「水文隔離」鉱山再生手法の有効性を調査している。導電率を用いた水源水の流水への寄与の特定と特徴付けは、水文学的隔離方法が表流水と地下水の相互作用の性質と期間にどのような影響を与えるかを明らかにし、鉱山流域の流水流量に寄与する支配的な水文学的流路の理解を深めるのに役立つ。連続モニタリングデータは、四半期や月ごとのモニタリングデータよりもはるかに高い時間分解能を提供し、導電率が季節ごとにどのように変化するのか、また先行する降雨条件の変化によってどのように変化するのかを理解する上で極めて重要である。本研究の目的は、SCM/VF鉱山跡地を通過する地下水流の動きを制御する水文工学的手法が、河川流の生成メカニズムや水質化学にどのような影響を与えるかを評価することである。私たちの研究目標には、水文工学が受入河川への溶質負荷と導電率レベルを低減する効果を評価すること、およびSCM/VF下の流水生成プロセスと水質化学を制御するメカニズムを評価することが含まれる。
METERのEm50Rリモート・データ・ロギング・システムとCTD-10センサーの組み合わせによる連続的な水文・水質データの収集は、ケンタッキー州東部炭田のマゴフィン郡に位置する遠隔地のSCM/VFサイトにおける水文動態の理解に役立つ。
CTD-10センサー4台、Em50データ・ロガー3台、データ・ステーション1台を納入。
ベンジャミン・ウォレン
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コロラド鉱山学校
土地と大気の相互作用に影響される浅部地下過程の実験的・モデル的研究／地雷探知への応用
世界中で最も多発している環境災害のひとつに対人地雷がある。地雷を探知する技術が成功するかどうかは、地雷の物理的組成や地中に設置されてからの時間など、多くの要因に左右される。しかし、見落とされがちなのが、地雷が設置された環境条件である。地雷周辺の環境条件をより深く理解することで、さまざまな探知技術に対応するアルゴリズムを開発するための数値モデルの較正をより適切に行うことができる。地雷の設置場所周辺の環境条件を特徴づけることが、この研究の焦点である。浅い地下の物理的特性を予測する数多くの数値モデルや解析モデルが開発されている。地形の特性と、地形の特性を変化させる動的プロセスに関する基礎知識が、これらのモデルの鍵となる。この研究の目標は、土壌水分の空間的・時間的分布をより適切に予測するために、浅部地下における水、水蒸気、空気の非等温・多相流プロセスの理解を深めることである。 これによって最終的には、土壌水分と温度の分布をより空間的に精緻に予測できるようになり、地雷探知性能に最も影響する環境条件のモデル化、シミュレーション、予測がよりよく理解できるようになる。
VP-3温度・相対湿度センサー5台、気温センサー10台、湿度センサー10台を授与。 ECT気温センサー10台 EC-5土壌水分センサー
ヘンリー・シンティム
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ワシントン州立大学
生分解性プラスチックマルチ：分解と土壌品質への影響
農業における慣行的プラスチックマルチ（CPM）の使用は、世界中のほとんどの特殊作物生産者にとって一般的な慣行である。水利用効率の向上に加え、雑草、害虫、病害の防除という利点がある。その結果、作物の収量と品質が向上する。それにもかかわらず、生産者は使用後にCPMを回収し、安全に廃棄する必要があり、これが総生産コストを増大させている。 CPMを生分解性プラスチックマルチフィルム（BPM）で代用すれば、廃棄の必要性は軽減される。しかし、BPMを採用する前に、農業土壌生態系への潜在的影響を評価する必要がある。私の研究の目的は以下の通りである。
さまざまな種類のBPMの経年劣化を調べる BPMが土壌の質に及ぼす影響を評価する
私は、Gempler社から入手可能なUSDA Soil Quality Test Kitを使って土壌の質を評価する。土壌の温度と水分は、化学反応速度と微生物活性を支配する重要なパラメータであり、異なるBPM処理によって変化する可能性が高いため、深さ10cmと20cmに設置したMETER社の5TM土壌水分・温度センサーを用いてモニタリングする。また、BPM微粒子の分析用に浸出液サンプルを採取するため、深さ30cmにMETER社のG3 ドレンゲージを設置する予定である。BPMの経時的劣化は、材料特性の評価と、写真撮影による粒子径と表面積の測定、写真のデジタル化、Image Jソフトウェアによる画像解析によって調べる。
賞品 G3ドレンゲージ1台、5TM土壌水分・温度センサー6台、Em50G遠隔データロガー1台
土壌からのBPM分解生成物の溶出を評価する。
シュヤン・ジェン
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ジョージア大学
精密灌漑を促進するための予測水利用モデルにおける植物サイズの代用としての正規化差分植生指数(NDVI)の使用
植物の水需要に基づいた正確な灌漑は、植物の最適な成長を可能にするだけでなく、水を節約し、肥料や農薬の流出による環境汚染を軽減する。より効率的な灌漑を行うためには、作物固有の水要件を十分に理解することが不可欠である。しかし、植物の水使用量は、環境条件の変動や経時的な植物サイズの変化により、日々変化している。環境条件の測定は比較的容易であるが、植物の大きさを直接測定するのは破壊的で時間がかかることが多い。正規化差分植生指数（NDVI ）などの植生指数のリモートセンシングは、水利用モデルで使用する樹冠の大きさを推定するための連続的で非破壊的な方法を提供する。私が現在取り組んでいるMETERNDVI センサーを使った研究では、環境要因と植物サイズの代用であるNDVI に基づいて、敷地の植物種の1日あたりの水使用量（DWU）を予測する定量的モデルを開発する予定である。目標は、農学アプリケーションで一般的に使用されている「作物係数」の代わりにNDVI を使用することである。
予備的なデータによると、NDVI は植物の生長と高い相関があり、放射線とNDVI だけを用いて開発した重回帰モデルでは、DWU の変動の 85%以上を説明することができた。環境変数や基準蒸発散量を追加することで、これらのモデルを改良することができる。したがって、モデルの検証を目的とした追加研究を1つ実施し、商業栽培農家との協力を通じてスケールアップを図り、苗床での研究サイトを開発する予定である。
SRSNDVIセンサー 6 台、SRS PRIセンサー 2 台、ProCheck センサー 1 台、PARセンサー 1 台、Pyranometer センサー 1 台、VP3温度・湿度センサー 1 台を授与。
ジェブ・フィールドス
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バージニア・テック
利用可能な水を増やすためのエンジニアリング無土壌基質によるコンテナサイズ生産における節水
水は有限な資源であり、コンテナ作物生産を含む農業はその主要な消費者であるという認識が高まっている。米国で生産される観賞用作物のほぼ3分の2は、無土壌栽培を利用したコンテナで栽培されており、この場合、市場性のある作物を収穫するために、1日当たり1エーカー当たり20,000ガロン以上の水を散布することができる。無肥料栽培の基盤は、十分な空隙を確保し、十分な排水性を確保するために開発されてきた。しかし、水危機が迫る中、より持続可能な生産方法が必要とされている。
私の研究では、無肥料基盤の水理学的特性を操作することで、水が基盤の細孔や粒子をどのように通過し、相互作用するのかをより深く理解することを目指している。さらにこの研究では、無土壌基盤の水理学的特性の変化が、コンテナ栽培作物の成長と発育にどのような影響を与えるかを明らかにする。従来から使用されているソイルレス基質を変更し、水理特性を最適化することで、コンテナ栽培の基質における水の分配とその後の利用可能性を高めることができる。 コンテナ内で水がより容易に移動できるようになれば、根が基質内に保持されている水分の高い割合にアクセスできるようになり、利用可能な水分が増加する。利用可能な水の割合が高まれば、生産者はより少ない水量でより多くのバイオマスを生産できるようになり、生産時の水の利用効率が高まる。
私の研究の包括的な目標は、他の生産方法を変更したり、新しい技術に投資したりすることなく、従来の構成要素（スファグナム泥炭や樹皮など）を利用したソイルレス基質を設計することで、コンテナ生産における水の消費量を削減することである。
受賞1 WP4C露点水ポテンシャル計
ミッチェル・ハンター
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ペンシルバニア州立大学
生態学的気候適応のための干ばつストレスのキャノピーセンシング
私はMETER分光反射率センサー（SRS）と赤外線放射計（IR）を導入し、被覆作物がトウモロコシの干ばつストレス反応に与える影響を明らかにする。 この装置により、トウモロコシのキャノピー発達、光利用効率、キャノピー温度の測定が可能になる。 私は雨除けシェルターを使って、5つの被覆作物処理後のトウモロコシに干ばつストレスを与える。 METER機器は2つの移動式観測ユニットに設置される。 各ユニットには、正規化差分植生指数（NDVI ）と光化学反射率指数（PRI）を読み取るように校正されたSRSセンサーと、上空に向けられた基準センサー、および赤外線が1台ずつ設置される。
このモバイル・システムは、この研究で使用された一連の反復生態生理学的手法の上に構築される。 これらには次のものが含まれる：トウモロコシの高さ、leaf area index （LAI；METERAccuPAR LP-80)、気孔コンダクタンス(METERSC-1)、夜明け前の葉の水ポテンシャル(PMS Instruments Pressure Chamber)、葉の緑色度(Konica Minolta SPAD)。
NDVI 読み取ることで、LAIよりも早く、より正確で、より再現性の高いキャノピー発達の指標となる。 キャノピー閉鎖後、PRI-NDVI の測定値から、光利用効率に関する洞察を得ることができる。キャノピー温度のIR測定値から、水分ストレスの指標を得ることができる。 これらを組み合わせることで、トウモロコシのストレスをシーズンを通して測定することが可能になる。
これらの機器は、私のフィールド研究の時間分解能とメカニズム特異性を向上させ、手法開発を可能にし、作物モデルの検証に役立つ。 より広くは、気候変動下で予測される将来の条件（干ばつ）に対して、生態学的管理方法（カバークロップ）がどのように適応を助けることができるかについての理解を深めることができる。
Em50データロガー2台、SRSNDVIセンサー2台、SRS PRIセンサー2台、Apogee赤外線放射計2台を授与。
ランセ・ストット
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ユタ州立大学
果樹園における精密な水ストレスを達成するための技術
高価な果樹作物は、水資源を節約するために慎重な灌漑管理が必要である。 これらの作物に適度な水ストレスを与えると、果実の糖度が高くなるが、精密な水ストレスを行うには、樹木の水分状態の信頼できる指標が必要である。 樹木の根系は深く広範囲に及ぶため、土壌水分の測定は信頼性に欠ける。 茎の水ポテンシャルの圧力爆弾による測定は信頼できるが、労力がかかり、自動化できない。 葉と空気の温度差の赤外線測定は、部分的な効果しかない。 果樹の幹に挿入された周波数領域反射法土壌水分センサーを用いれば、樹木の水分状態を継続的にモニタリングする効果的な方法が期待できる。 幹の水分量測定値を圧力爆弾の測定値および葉と空気の温度差とうまく関連づけることで、樹木の水分状態の信頼できる指標を提供できるだろう。 この方法は、世界中の果樹園において、灌漑の正確なタイミングを計ったり、精密灌漑システムを自動化したりするのに利用でき、その結果、水の使用量を節約し、作物の品質を向上させ、養分の溶出や流出を少なくする可能性がある。
MPS-6水ポテンシャル＆温度センサー13個と、26個の EC-5土壌水分センサー
クリントン・ステキティー
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ジョージア大学
環境条件をモニターし、正確な表現型決定のための水ストレスを予測するための微気候ステーションの利用によるダイズの干ばつ耐性の改善
気候変動に伴い、干ばつのような事象は今後より頻繁に、より極端になることが予想される。干ばつストレスはダイズ（Glycine max L. Merrill）の農業生産性を脅かす重要な問題であり、収量を40％も減少させる可能性がある。増え続ける世界の人口を養うため、ダイズ生産を維持・増加させるためには、耐性を向上させた品種が必要である。
ダイズにおける干ばつ耐性研究の進展はこれまで限定的であったが、その主な理由は、干ばつ条件 が空間的にも時間的にも予測できないからである。干ばつ耐性系統の選抜をより容易で予測可能なものにするためには、圃場の環境条件に関する知 識が不可欠である。この情報があれば、改良された干ばつ耐性スクリーニング技術を用いて正確な表現型データを収集し、干ばつ耐性遺伝子型を同定することができる。この表現型データを用いて開発された分子マーカーやその他のゲノムツールは、評 価されるダイズ系統間の違いが特定の遺伝子型の真の表現型を正確に反映する時期にデータを 収集すれば、最も信頼できる。
干ばつ耐性研究を実施するため、我々は 211 系統のダイズ系統を選び、ゲノムワイド関連 研究のパネルとして、干ばつ耐性に関与するゲノム領域を同定するとともに、2 年間にわたっ て 2 箇所の圃場で干ばつ関連形質を評価し、新たなゲノムツールを開発した。これらの 211 系統は 30 ヵ国から集められ、世界の既知の乾燥しやすい地理的地域、すなわち年間降水 量が少ない地域、および新たに開発された乾燥関連形質が強化されたダイズ系統から選抜された。現地調査地の環境条件をモニターするセンサーを備えた METER 微気候ステーションは、水ストレスを予測し、これらの干ばつ関連形質の表現型決定に理想的な時期を決定する上で大いに役立つであろう。
入賞：微小環境モニター2台、Em50Gリモートデータロガー2台、GS-1土壌水分センサー2台、DataTrac 3ソフトウェア
キャサリン・イースト
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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 Em50data loggers.
Honorable Mention: awarded four Em50 data loggers, 12 5TM sensors, 12 MPS-6 sensors
2014年の受賞者
トロイ・マグニー
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アイダホ大学
小麦の穀物収量予測の改善のための光化学反射率指数（PRI）の環境ストレッサー条件への応答
地上ベースのリモートセンシング技術は、高い時間分解能（日次）と空間分解能で作物のパフォーマンスを追跡するツールとして、近年農業界から広く関心を集めている。世界的に予測される気温の上昇や干ばつ期間に対処するため、生産者や科学者は、日々の作物パフォーマンスに関する情報をより容易に入手できるようになれば有益である。リアルタイムでデータを収集・処理する地上ベースのリモートセンシング・プラットフォームを使って、環境ストレス条件に対する作物の反応をよりよく理解することは、局所的なスケールでその場所特有の管理方法を目標とするための、より迅速で効率的な手法につながる可能性があり、さらに、空中センサーや衛星センサーを使って、植物の反射スペクトルをプロットからランドスケープ・スケールにスケーリングするための貴重な情報を提供する。
作物のパフォーマンスに関するサイト固有の情報を収集する手法のひとつに、光化学反射率指数（PRI）などのリモートセンシング植生指数（VI）がある。私の研究は、植物ストレスの遠隔指標としてのPRIの理解と解釈を進め、さまざまな環境ストレス条件が穀物の質と量にどのような影響を与えるかについての理解を深めることにある。
マイケル・サンチャゴ
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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 (Ψsoil) as a proxy for plant water potential (Ψplant), but this method is unreliable for plants with high hydraulic resistance (e.g., vines and woody species) where often Ψplant << Ψsoil.
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 Ψplant, 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 Ψplant in vineyards, and consistently produce high-quality wine grapes with an exact flavor/aroma profile.
メリッサ・スチュワート
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コロラド大学ボルダー校
熱活性補強土システムにおける土と地盤の相互作用の熱-水-力学的応答の物理モデリング
機械的安定化土壁（MSE）のような補強土構造物は、土木工学において勾配分離の方法として広く受け入れられている。このような構造物の伝統的な設計では、システム内で発生する間隙水圧に対抗するため、自由排水性のある厳選されたタイプの埋め戻しが必要とされる。このような厳選された裏込め材は、通常、現地で見つけることができず、また容易に入手できないため、プロジェクトによってはコスト的に不利になることがある。シルトや粘土のような水はけの悪い限界的な裏込め材は、現場で見つけることができ、いくつかのプロジェクトで使用されていますが、土壌が自由排水性でないため、補強ゾーンで間隙水圧が発生する懸念が残っています。
間隙水圧を制御する新しい方法は、熱交換器を組み込んで、熱によって水蒸気を補強ゾーンから流出させることである。この方法は土壌の強度を向上させることが示されているが、一般的に熱変化の影響を受けやすいポリマーでできているジオシンセティックスには悪影響を及ぼす可能性がある。この研究の目的は、不飽和圧縮土とジオシンセティックスとの間の複雑な相互作用に対する温度変化の影響を定量化することである。特に、熱交換器から熱によって引き起こされる水の流れは、土壌とジオシンセティックの相互作用に変化をもたらす。熱特性の変化とこれらのシステムがどのように機能するかをよりよく理解することは、熱的に活性な補強土構造の実現可能性を決定する上で重要である。
このプロジェクトでは、METER 5TM水分プローブを使用して、熱注入中のジオシンセティック補強土層内の個別の位置における体積土壌水分と温度の変化を評価します。さらに、METERKD2Proシステムを使用して、土壌の熱特性と飽和度との間の非等温関係を測定します。この一連の計測機器は、熱伝導と水流の連成プロセス、および不飽和土壌堆積物における地熱の効率に対する関連効果を経時的に定量化するために使用される。
キャスリーン・キグリー
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ウェイクフォレスト大学
セレンゲティ国立公園における「ホットスポット」の持続性を理解するための土壌-植物-動物のフィードバックのモデル化
土壌の物理的・化学的特性は、植物と草食動物の相互作用を媒介する上で重要な役割を担っているが、生態学者には見過ごされがちである。セレンゲティの "ホットスポット "とは、成長が早く栄養価の高い草が時間的に安定して生い茂る場所のことで、この場所は常駐する草食動物（シマウマ、ガゼル）の個体群を惹きつけ、生態系内に不均質性を生み出している。研究者たちは長い間ホットスポットに魅了されてきたが、このようなユニークなマイクロハビタットの生成、維持、空間的分布についてはいまだに説明できていない。
私は、放牧の多いホットスポットとそうでない場所を比較し、放牧の強さによって特定の土壌特性がどのように変化するかを観察する。私は特に、放牧者の存在が土壌の水ポテンシャルにどのような影響を与え、最終的に植物群落の構成や草食動物の動態にどのような影響を与えるかに興味がある。METERMPS-6センサーとEm50データロガーを設置することで、放牧強度に関連した水ポテンシャルの時空間変化をモニターすることができる。これらのデータは構造方程式モデル（SEM）の不可欠な要素として機能し、セレンゲティのホットスポットの持続性に関する包括的なメカニズム的説明を提供する。
マヌエル・ヘルビッグ
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モントリオール大学
永久凍土の劣化が北方林ランドスケープにおける植生生産性と土壌の温度・水分レジームに及ぼす影響
永久凍土帯の南限に位置する北方林は、予測される温暖化に対して特に脆弱である。カナダ北西部では広範な永久凍土の消失が観察されており、地表面の沈下と森林被覆の減少を引き起こしている。その結果、断片化された景観は、土壌の温度・水分条件や植生タイプの空間的不均質性が高いという特徴を持っている。
カナダ北西部のタイガ平原にある北方林には、凍結した土壌有機炭素が大量に蓄積されている。現在の土壌融解は、この有機炭素を微生物による分解にさらすが、植物生産性の向上を通じて炭素の取り込みを増加させる可能性もある。このような炭素フラックスの大きさと動態をよりよく理解することは、地球気候への潜在的なフィードバックを評価する上で重要である。
私の博士課程研究では、渦共分散法とフラックスフットプリントモデルを用いて、地表と大気間の炭素、水、熱の正味の交換が、急速に劣化する永久凍土によってどのような影響を受けるかを研究している。METER計測器により、主要な土地被覆タイプの植生状態を連続的にモニタリングし、同時に土地被覆タイプごとに熱と水分の動態をモニタリングすることができる。この情報は、統合された正味の生態系二酸化炭素交換と、その構成要素である総生態系生産性と生態系呼吸のフラックスを分析し、これらのフラックスを地域スケールにアップスケールするために不可欠である。
レベッカ・ロイド
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モンタナ大学
道路撤去後の水文学的・生態学的回復：生態系サービスに対する処理設計の影響
公有地内のレガシー林道の撤去と修復には数百万ドルが投資されているにもかかわらず、管理者の間では、最も効果的な道路撤去方法、特に水量と水質、栄養塩循環、森林生産性といった価値の高い生態系サービスの回復を促進する方法について、かなりの不確実性が存在する。 特に、水量、水質、栄養塩循環、森林生産性など、価値の高い生態系サービスの回復を促進する方法については、管理者の間でかなりの不確実性がある。管理の不確実性の核心は、地上と地下の水文学的・生態学的プロセスの結合回復メカニズムの理解に関する研究の少なさである。
アイダホ州北中部に位置するネズパース・クリアウォーター国有林では、大規模な道路の廃止と復旧作業が進行中である：
生態系機能を回復させるための土壌、植生、生態水文学的特性の役割についての理解を深める。
調査場所アイダホ州ネズパース・クリアウォーター国有林、ロクサ排水路
道路撤去が生態系サービス（特に水量と水質、純一次生産性）をどのように向上させるかを定量化するための統合生産関数を開発する。
メラニー・ストック
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ウィスコンシン大学マディソン校
凍結融解時の糞尿からの栄養塩輸送を調査するための冬季水収支
農業流出におけるリンの損失は環境問題の大きな関心事であるため、糞尿管理における重要な焦点となっている。養分輸送は冬の天候や凍土の複雑な条件に敏感であるが、冬の流出生成やプロセス指向の情報は限られているため、モデルやその後の管理ガイドラインはデータによって裏付けられていないことが多い。
施肥圃場における冬季の養分輸送を調査するため、私の目的は、土壌浸透能を制御する凍結融解メカニズムの根底にあるものを解明するために、水収支を定量化することである。土壌透水性は、秋期施肥と晩期施肥を行った耕起トウモロコシ畑と無施肥トウモロコシ畑で試験する。私は流出量と養分負荷、積雪、霜、土壌水分、気温をモニターする。
昇華はVP-3とDS-2センサーで測定し、垂直土壌水フラックスはMPS-2水ポテンシャルセンサーで測定する。データは、農業生態系からの養分損失を評価する予測ツールに役立てられ、環境と経済性のバランスをとることで農業の持続可能性を向上させる。
2013年の受賞者
ローレン・ハレット
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カリフォルニア大学バークレー校
気候変動に対する放牧地生産性の安定性の予測
人為的な気候変動の結果として、放牧地システム全体で降水量の変動が大きくなると予測されている。降水量が歴史的な変動範囲から外れることが多くなるにつれ、気候変動が大きくなっても安定した飼料生産を維持することが、放牧地農業生態系における重要な管理優先事項となる。
飼料生産の安定につながる重要なメカニズムは代償力学であり、気候変動に対する様々な種の反応が、時間の経過とともに機能群間のトレードオフをもたらす。このトレードオフによって、全体的な飼料生産量が気候変動に対して緩衝されるはずである。私の学位論文では、降雨の利用可能性と種の相互作用を操作する実験的フィールド環境において、採食量の安定性に対する代償ダイナミクスの重要性を検証している。
METERの土壌水分プローブと データロガーにより、この実験の処理効果を明らかにし、気候変動に対する放牧地の反応を予測するモデルをパラメータ化することができる。
マリカ・ノッコ
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ウィスコンシン大学
ウィスコンシン州セントラルサンドの水・エネルギーバランスに対する灌漑と気候の影響
地下水と地表水の結びつきが強い地域における灌漑のための揚水は、水生資源に影響を与え、地下水ガバナンスのジレンマにつながる可能性がある。ウィスコンシン・セントラル・サンズは、地下水と地表水の結びつきが強い生態系地域であり、過去60年間に農業用地の利用と気候の変化を経験してきた。私の研究目標は、農業用地の利用と気候変動が、ウィスコンシン・セントラル・サンズの地域の水・エネルギーバランスにどのような影響を与えるかを、利害関係者が指摘する科学的不確実性を踏まえて明らかにすることである。
具体的な研究目標は以下の通りである。
ジャガイモとトウモロコシの作付体系におけるバドーズゾーンフラックスを捕捉するため、METERG3 ドレインゲージを使用して地下水涵養量を推定する ジャガイモとトウモロコシの作付体系において、土壌表面から深さ1メートル（G3 モノリスの上部）までMETER 5TMセンサーを成層させ、土壌水/温度フラックスをモニターする
現場で生成された地下水涵養量とETの推定値は、過去60年間の気候および土地利用の変化に対する水文学的応答をシミュレートする、動的農業生態系モデルAgro-IBISをパラメータ化し、検証する。水・エネルギー収支と水量・気候シミュレーションは、ウィスコンシン・セントラル・サンズの関係者と共有され、このフォーラムを通じて将来の研究課題が生み出される。
微小気象学、leaf area index 、ガス交換測定とともに、気孔コンダクタンスを測定するためのMETERSC-1 ポロメーターを使用して、蒸発散量（ET）を推定する。
ホイットニー・ガチス
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メリーランド大学
雨水貯留と植物による水循環に関する屋上緑化基材ブレンドのルーフスケールモデリング
屋上緑化は雨水管理ツールとして人気を集めているが、屋上緑化の性能に関する報告は主に小規模なプラットフォーム研究（一般に20平方フィート未満）に基づいている。実際の屋根の性能データが不足しているのは、主に費用と物流上の問題（定期的なアクセスが困難または危険な屋根があるなど）に起因している。
私は、ある地方自治体から大規模な緑化屋根の設置を受注した地元の緑化屋根設置・管理会社と関係を築いている。依頼主はデータの収集と屋上緑化の性能監視を希望している。私のプロジェクトでは、30,000平方フィートの屋上緑化に性能モニタリング用の装置を設置し、同時に適切なメター水分センサーと 気象観測機器を使用して、同一のプラットフォーム・スケールのシステムの性能をモニタリングする。実際の屋根の性能データをプラットフォームの性能データと比較し、小規模な研究が実際の屋根の性能を正確に予測できるかどうかを判断する。
イェンス・ステベンス
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カリフォルニア大学デイビス校
積雪量の変化がカリフォルニア山地林の侵入植物に及ぼす影響
山地林は、重要な気候勾配とそれに対応する植生が狭い地域内で空間的に圧縮されているため、気候変動の観点から理解する上で重要な生態系である。気候変動下で山地林に予想される冬の積雪の深さと期間の減少は、生育期を長くすることで低標高からの乾燥耐性侵入植物の拡散を促進するかもしれない。
私の研究では、積雪量の変化がカリフォルニアのシエラネバダに生息する2種の外来低木（スコッチブルームとスパニッシュブルーム）の個体数増加率に影響を及ぼすかどうかを調査している。両種とも、春の積雪量の減少によって生育期が早まることに敏感である可能性がある。というのも、光合成活性のある緑色の茎は、地温が4℃と低くても成長を続ける可能性があるからだ。しかし、雪解けが早まることと、土壌水分の枯渇が早まることの間には、トレードオフの関係にある可能性があり、その結果、干ばつストレスが長引き、炭素獲得量が減少する可能性がある。予備データによると、より乾燥に強い低木であるスパニッシュブルームは、スコッチブルームよりも冬の積雪量減少に積極的に反応する。
METER計測器は、様々な実験的積雪処理と林冠構造にわたって積雪と土壌水分の 包括的な記録を収集し、これら2つの要因の相互作用と、それらが侵入植物のパフォーマンスを説明するメカニズムを記録する。
アマンダ・コーディング
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バーモント大学
シャンプレーン湖流域における低インパクト開発（LID）雨水管理による気候変動への適応
本研究の目的は、気候変動によりバーモント州の降水量が増加すると予測される状況下で、最適な滞留時間、リン吸着、脱窒を実現する低インパクト開発（LID）雨水バイオリテンションシステムの今後の設計に反映させることである。この研究では、バーモント大学に新設された屋外バイオリテンション研究所の8つのバイオリテンション・セル内の様々な深さの人工土壌媒体において、温室効果ガスの排出と栄養塩の変換に影響するメカニズムを調査する。また、これらのシステムは、地下雨水インフラが整備されていない発展途上国での導入の可能性についても評価する。
ニール・ミッチェル
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イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校
ドリフトレス・エリアの藻類林斜面：土壌と微気候の評価とモニタリング
アルジフィック・スロープは、中西部のドリフトレス地域に分布する自然発生的な微気候生態系である（Cottrell and Strode 2005）。アルジフィック斜面は、冷気の影響を受ける北向きの沖積斜面である。その独特な微気候学的特性は、アルジフィック斜面形成の基礎となる地質学的特徴によるものである。基本的には、亀裂のある地質基盤に閉じ込められた氷の上を空気が循環しているため、暖かい季節には冷たい湿った空気が斜面に排出され、地域の動植物を効果的に形成している。
スコット・ピッツ
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ジョンズ・ホプキンス大学
高地森林からの隠蔽されたメタン排出
メタンはCO2に次いで重要な温室効果ガスだが、その実態はあまり解明されていない。過去10年間で、実験室での実験と衛星データの両方が、木本植物と森林が大気中にメタンを排出している証拠を収集した。こうした新たな発見にもかかわらず、高地森林はその表土に生息する生物がメタンを消費するため、依然として吸収源とみなされている。また、メタンが樹木を通して土壌深部から流出している可能性もある。その結果、現在は吸収源とされている生態系が、正味のメタン供給源となっている可能性もある。高地林は地球上の広大な地域を覆っているため、これらの問題を解決し、フラックスの正確な推定値を得て、地球規模の気候モデルに統合することが急務である。新しく正確な測定ができなければ、気候予測には系統的な欠陥が含まれ続けるだろう。
ディアン・パター
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カリフォルニア大学サンディエゴ校
作物ブラシカ・ナプスにおける干ばつ応答の研究
干ばつは、作物の収量を減少させる主要なストレスであり、気候変動と淡水供給の制限により、気温の上昇、砂漠化、土壌の塩分濃度の上昇につながるため、今後数年間は問題が増加し続けるだろう。干ばつを含む生物ストレスは、植物ホルモンであるアブシジン酸（ABA）の産生を誘発し、複雑なシグナル伝達経路を通じて気孔を閉鎖させ、植物の蒸散性水分損失量を減少させる。
私はRNAi技術を使って、この経路のネガティブレギュレータータンパク質の発現をノックダウンし、作物であるアブラナ科植物（カノーラ）の生育に悪影響を与えることなく、干ばつ応答を増強できるかどうかを評価している。形質転換された植物は、制御された干ばつ条件下で栽培され、土壌水分量と気孔コンダクタンスがMETER装置を用いてモニターされる。
D.コーリー・ノイエス
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ミシガン州立大学
緩効性窒素肥料の施用によるニンジンの収益性改善
野菜生産における窒素（N）の利用効率を改善することは、経済的に有益であるだけでなく、環境の質も改善する。 ミシガン州では、ニンジンは一般的に非常に砂質の土壌で栽培され、生育期間中、頻繁な灌漑と複数回の窒素肥料散布を必要とする。
私の研究は、緩効性窒素肥料（SRN）を用いて、作物の窒素需要と施肥による窒素供給の同期を最適化することに焦点を当てている。 私の包括的な仮説は、ミシガン州のニンジン生産において、ポリマーコーティング尿素（PCU）SRN資材を使用することで、以下のことが可能になるということである。
トップドレスでの窒素施用回数を減らすことができる。 総窒素施肥量を減らすことができる。
このシステムでPCUを使用することで得られる潜在的な利益には、投入コストの削減、非再生可能資源の消費量の削減、硝酸塩の溶出による環境への影響の最小化などがある。 土壌の体積土壌水分、温度、バルク電気伝導率を測定するMETERデータロガーとセンサーは、PCUからのNの放出を制御する条件の理解を深めるのに役立つ。
METERデータと土壌サンプルからのN抽出を組み合わせて使用することで、N放出を水分と温度の関数としてモデル化し、電気伝導率とN放出の関係を定量化したいと考えている。 この情報は、野菜生産者が収益性が高く環境に優しい養分管理プログラムを設計するのに役立つだろう。
2012年の受賞者
クリスティーナ・ホプキンス
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ピッツバーグ大学
グリーン雨水インフラが都市の水文学に与える影響の評価
複雑な都市システムの水管理を改善するためには、都市の水文学的収支を明らかにする必要がある。 本研究の目的は、都市化された集水域における水のインプットとアウトプットの変化を明らかにし、より緩やかな地下流経路に水を迂回させるグリーンインフラの有効性を評価することである。
グリーンインフラは、植生と土壌改良材を利用して雨水の流出を源流で減らし、浸透と貯水を促進する。 土壌水分センサーと 水深ロガーが、ペンシルベニア州ピッツバーグにあるフィップス・コンサーバンシーの2つのレインガーデンとコントロールサイトに設置される。センサーはそれぞれの場所で土壌水分、水深、温度、導電率を継続的にモニターする。収集されたデータは、土壌の水分動態とレインガーデンの貯水量の特徴付けに使用される。 この研究の結果は、雨水管理手法としてのグリーンインフラの利点を明らかにするものである。
アリソン・ドニガー
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オレゴン州立大学
コーンリリーの灌漑基準の確立
近年、コーンリリー（Veratrum californicum）は、がんと闘う特性を持つことから、医学界からの関心が高まっている。コーンリリーをベースにした薬剤IPI-926（Infinity Pharmaceutical社）のヒトを対象とした予備試験では、基底細胞癌と膵臓癌の治療において非常に有望な結果が得られている。IPI-926の安定供給を保証するためには、コーンリリーの栽培基準を確立することが重要である。
オレゴン州立大学マルフール試験場 (MES) では、コーンリリーの生育を最大にする土壌水張力の範囲を明らかにすることを目的として、過去 2 年間コーンリリーの点滴灌漑試験を行ってきた。灌漑試験圃場の5つの処理区で、土壌水分張力と 土壌水分含有量を測定するためにMETER計測器が使用される。
エリス・ウィガント
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ジョージア大学
干ばつ抵抗性と最大生産性のトレードオフの欠如の調査
世界的な降水パターンの変化は、世界中の自然系と農業系の両方で植物の生産性に影響を及ぼすと予測されている。このような降水量の変化がもたらす主な懸念のひとつは、一部の種が水分の制限の増大に直面し、植物の生産性が低下することである。
干ばつに強い種は、十分な水分のある条件下で栽培された場合、最大生産性が低くなる傾向があることが実証されている。しかし、米国南東部の高温で乾燥した花崗岩の露頭で見られるヘリアンサス・ポルテリ（Helianthus porteri）は、このトレードオフを示さないことが予備的証拠から示唆されている。H.ポルテリの耐乾性反応を、その近縁種であるH.アグレスティスやH.カルノサスと比較することは、将来の農業に有益な情報を提供することができる。
これらの種、特にH. porteriに関する私の評価は、野生ヘリアンサス種の干ばつ抵抗性形質を農業目的で掘り起こす努力を拡大するものである。私の目標は、将来的に水不足が問題になると予想される地域で、農業生産性を高めるためにどの形質が有用であるかについての洞察を提供することである。
ケイト・カシティ
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ジョージア大学
表面施用ブロイラーリターからのアンモニア揮散に関する研究における、露量を測定するための葉湿度センサーの校正
商業養鶏では毎年大量のブロイラーリターが生産される。 ブロイラーリターは一般的に肥料として使用され、牧草地や作物において植物が利用可能な窒素の良い供給源となっている。 植物が利用できる窒素の量と、アンモニアの揮散による大気中への窒素の損失量は、土壌特性、施用率、環境要因に左右される。 雨、相対湿度、温度、土壌水分、露がリター中の揮散やその他の窒素変換に及ぼす重要性を理解することは、牧草に施用される窒素の理解を深め、より正確な施用量をモデル化することにつながる。
葉濡れセンサーと露付着についてもっと読む
コーネリウス・アデワレ
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ワシントン州立大学
有機農場経営における窒素溶出のモニタリング
窒素は農業システムで使用される最も重要な養分であり、世界中の作物栽培システムの経済的な実行可能性、持続可能性、改善に大きく貢献している。しかし、その管理は、根域を越えて窒素が溶出することによる地下水汚染、地表流出や侵食による富栄養化、N20排出という形で地球規模の気候変動に大きく寄与するなど、無数の世界的な問題に関連している。
有機栽培システムにおけるN管理の最適化は、N感受性が高く、有機肥料や土壌有機物からのNの無機化が予測できないため、難しい課題である。また、有機栽培システムで一般的な土壌肥沃度を高めるための堆肥や有機肥料の施用は、硝酸塩の溶出による意図しない地下水汚染の可能性を高める可能性がある。したがって、有機農法が土壌有機物、温室効果ガス排出、養分運命に及ぼす影響を評価する必要がある。
METER Drain Gauge G3を使用して、バドーズゾーンから流出する水と窒素のフラックスをモニタリングし、ワシントン州の各地にある5つの有機農場で、養分の利用可能性と、一般的な投入資材、作物、慣行が硝酸塩の溶出に及ぼす影響を調べる。この調査から得られたデータは、有機肥料管理の改善のための予測モデルのパラメータ化と評価に役立つ。
ティム・アストン
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ワイオミング大学
干ばつ下での作物生育の改善：遺伝学と土壌水分の精密測定・制御を用いたアプローチ
干ばつ条件下でより大きな生育を可能にする形質を持つ作物を、育種または遺伝子工学によって開発する可能性と推進力がある。植物体内を移動する際、水が受ける抵抗の多くは、葉や根の膜を通過することによるものである。植物は、アクアポリンと呼ばれるタンパク質を作ることで、水の流れに対する抵抗を減らすことができる。水流に対する全体的な抵抗を減らすためにこれらのタンパク質を使用する能力が高い作物の遺伝子型は、水ポテンシャルが気孔を閉じる必要があるポイントに到達する前に、一日に多くの時間炭素を同化することができる可能性がある。
重要な作物である菜種油（Brassica rapa）のアクアポリン機能のレベルが異なる遺伝子型が同定された。これらの遺伝子型は、METER社製の土壌水分プローブを使用した特注の自動化システムで、土壌と大気の干ばつを注意深く制御した組み合わせで栽培され、この形質によって干ばつを経験した作物がより多くの炭素を固定し、その結果、より速く成長することができるかどうかを調べる予定である。
アイアン・ホーン
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ブリティッシュ・コロンビア大学
バイオ炭がダグラスファー森林土壌の水分動態と溶出に及ぼす影響
バイオ炭は、バイオマスの熱分解によって生成される非常に安定した有機炭素（C）である。農業土壌でのバイオ炭の使用は、作物収量と土壌炭素貯蔵量を増加させながら、養分溶出損失と温室効果ガス排出を削減する手段として提案されている。
私は、ダグラスファー由来のバイオ炭をダグラスファー森林土壌に適用し、土壌の水分動態と土壌炭素貯留を改善する可能性を評価しようとしている。METER水ポテンシャルセンサーとGS3センサーを確立された研究サイトに設置し、4つの処理について土壌水分特性を測定する：
バイオ炭5 t ha-1、尿素肥料200 kg ha-1、
バイオ炭処理された圃場土壌から採取された土壌コアは、METER研究所（Pullman, WA）に運ばれ、METER水ポテンシャルセンサーとGS3センサーを用いて土壌水特性曲線が決定される。 Hypropと WP4C.ダグラスファーに焦点を当てることで、北米の商業用針葉樹林の中で最も緯度範囲が広い森林タイプを代表することになる。この研究の結果は、既存の管理林地内でのダグラスファー生産の持続可能性を向上させる戦略を評価することで、減少しつつある原生林地域からの森林伐採の方向付けに役立つことが期待される。
バイオ炭＋肥料、各々前述の施用率
コントロール
サー・B・パトロス
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ゲルフ大学
地下水涵養量推定における水位変動法の分析と改良
都市部や農村部における地下水涵養量（GWR）の測定は、地下水利用可能量の空間的・時間的動態の把握や水源水保護ガイドラインの策定など、多くの用途において極めて重要である。GWRに関する知見には大きな隔たりがあり、正確な推定は水文学的収支の特徴を明らかにする上で不可欠である。
土壌水収支モニタリングと組み合わせた水位変動（WTF）法を用いて、年間を通じて5分単位（1時間平均）で涵養量（R）を局所スケールで正確に定量化できるよう、新しい技術の開発が進められている。土壌水収支モニタリングと組み合わせて、水位変動（WTF）法を用いることにより、年間を通じて5分単位（1時間平均）で土壌水位を正確に測定することができる。期待される成果とプロジェクトの意義は以下の通りである：
オンタリオ州の多くの地域では、現在ほとんどない、あるいは完全に欠落している、年間を通した地域スケールのGWR測定値を取得すること。このため、GWRを必要とする政策や開発の指針となる貴重なデータベースを提供する。 このデータベースを使用して、地域スケール（流域スケール）のGWRの空間的・時間的変動の推定値を、例えば降水量や土壌のテクスチャを使用した近似統計的手法や決定論的手法から校正し、検証する。ガイダンスには、希望する信頼区間内でGWRを推定するために、いくつの水位井戸、ピエゾメーター、土壌水分量 ・温度センサー、張力計、ドレインゲージを設置する必要があるかが含まれる。
2011年の受賞者
ミシェル・ニューカマー
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サンフランシスコ大学
低インパクト設計のレインガーデン下の涵養率とエルニーニョ南方振動が都市沿岸の地下水資源に及ぼす影響
都市の沿岸環境における世界の地下水資源は、人的圧力の増大や気候変動に対して非常に脆弱である。建物、道路、駐車場などの不浸透性地表面は、地下への浸透を妨げ、帯水層への涵養を減少させ、表面流出水に含まれる汚染物質を増加させ、下水システムをオーバーフローさせることが多い。
このような影響を緩和するために、世界中の都市が、雨水の流出を減らし、ろ過し、緩やかにするレインガーデンなどの自然の植生システムに流出水を誘導する低影響設計（LID）アプローチを採用しており、帯水層への浸透と涵養率を高めると仮定されている。特に、エルニーニョ南方振動（ENSO）の経年変動に対応して太平洋沿岸の都市で激しい降水現象が発生した場合の涵養率や水質に対するLIDの効果は未知数である。
METERの水ポテンシャル センサーと土壌水分センサーを使用して、土壌、水理学的、地球化学的データを収集・監視し、カリフォルニア州サンフランシスコのLIDレインガーデンと伝統的な芝生の下のカリフォルニア沿岸帯水層系への浸透と涵養の速度と質を定量化する。
このデータは、HYDRUS-1Dモデルの較正に使用され、ENSOの過去および将来の変動下での涵養率をシミュレートする。これらのプロセスを理解することは、都市や沿岸環境における地下水資源の管理に重要な意味を持つ。
エリック・ランドリー
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ワシントン州立大学
冬期の硝酸塩溶出に及ぼすカバークロップの影響
ワシントン州スカジット・バレーでのジャガイモ生産では、採算を取るために肥料を投入する必要がある。冬の降雨は、環境問題につながる腐りやすい養分を溶出させる可能性がある。カバークロップは、有機的に結合した要素を増加させることで、養分の溶出を減少させる能力において有望である。
この研究では、5TE土壌水分、温度、ECセンサーとFullStop Wetting Front Detectorを併用し、冬期にカバークロップを混植した土壌と混植しない土壌の水と溶質のフラックスを測定する。私たちの使命は、地元の有機農法および慣行農法の生産者に、その土地固有の持続可能な生産オプションを提供することです。どのカバークロップがキャッチクロップとして最適かを明らかにすることで、生産者の不安を解消し、効果的な利用を促進する。
サラ・バグースカス
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カリフォルニア大学サンタバーバラ校
カリフォルニアの海岸松林における樹木の枯死過程の解明
カリフォルニアの霧の多い海岸線に沿った森林は、今後気温が上昇し、霧が少なくなる可能性がある。 夏の霧は、それ以外の季節が温暖で乾燥している時期に森林への水供給を増加させるため、霧による水供給が減少すると、樹木は水ストレスや干ばつによる枯死のリスクが高くなる可能性が高い。
この研究では、チャンネル諸島国立公園内のサンタクルーズ島にあるビショップマツ（Pinus muricata D.Don）の木立において、霧による水供給の変動が樹木の生理状態にどのような影響を与えるかを明らかにする。 サラはフィールドベースの実験を行い、土壌表面への霧の滴下を操作することで、これらの樹木が植物から利用可能な土壌水を変化させる。 この研究の目的は、霧による水の投入が海岸林の水収支にどのような影響を与えるかをより深く理解し、気候変動に対する海岸林の反応を予測する能力を高めることである。
キャリー・ウッズ
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クレムソン大学
栄養供給に対する着生シダの生理学的および形態学的応答
栄養分と水の利用可能性は、植物の分布を大きく左右する。 様々な栄養分や水量で生育できる植物は、特定の条件に特化した植物よりも形態的・生理的可塑性が高く、より広い範囲に分布することができる。 プレオペルティス・ポリポディオイデスは着生シダ植物（樹冠に非寄生的に生息する植物）で、その分布にはアメリカ南東部の広葉樹林や中南米の熱帯雨林が含まれる。 この植物がこれほど広い範囲に分布しているのは、さまざまなレベルの栄養分や水の供給に耐えることができるからだろう。
私は、サウスカロライナとコスタリカの両国で、さまざまな栄養分と水分に対するP. polypodioidesの形態学的および生理学的特性を調べることを提案する。 これまでの実験から、ポリポディオイデスを養分無添加で高水温で栽培した場合、植物に光阻害が見られ、成長と光合成速度が低下することがわかった。 栄養素を添加した場合、光阻害の証拠はなく、むしろ光合成と成長速度の増加が見られた。
私は、湿潤な環境では、P. plypodioidesは光阻害の影響を緩和するために、樹冠土壌のような栄養分を多く含む樹冠内の生息場所に限定されるという仮説を検証することを提案している。 私は、気孔コンダクタンス、比葉面積、葉組織中の窒素とリンの濃度など、養分と水の供給量の変化に対するP. plypodioidesの形態学的・生理学的特性を測定する。 P.ポリポディオイデスは、サウスカロライナのオークの木からコスタリカの新興樹冠林まで、多様な生息地に生息していることから、シダのなかでも多様な環境条件に耐えるユニークな能力を持つ可能性が示唆される。
ピーター・ブンプス
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南フロリダ大学
シンクホール内の断続的な流動と被覆カルスト地形における涵養パターンの評価
複雑な有蓋カルスト地形における水資源管理を改善するためには、地下水の流れをより深く理解することが重要である。 特に帯水層が大量に汲み上げられるような場所では、砂で満たされた垂直の崩壊柱を通過する流量によって、湿地が排水されるかどうか、あるいは湖の水位や水位が低下するかどうかが決まる。 水資源の奪い合いをめぐって紛争が激化しているため、陥没穴の挙動をよりよく理解し、地表付近の地下水の流れを効果的にモニタリングする方法が非常に望まれている。 自己電位測定は、3つの流動レジーム間の遷移を反映しているという仮説がある：浅い深度で砂柱が存在しないかのように振る舞う、速く流れ、深く詰まる。
この断続的な流れの仮説を検証するには、SP変動中の水分の動きとマトリックポテンシャルの変化を測定する必要がある。 シンクホールに関連した流れをモニタリングするために、水文センサーとSPを使用するための効果的なプロトコルを確立する。 さらに、導水路と、水文学的、地形的、植生的、日射的に重要な場所に設置された土壌水分センサーによって、流動電位による信号をET、根の吸引、異方性地形の影響から分離し、地下水の動きを分析するためのSPの有用性を確認または否定する。
水の動きを理解することは、20世紀に石油を発見したのと同様に、21世紀においても重要である。 それは単に湿地、湖、河川を保護する問題ではなく、輸送（燃料電池）、栄養補給、レクリエーションに競争的に使用される資源を管理することである。 また、この研究は、排水路や井戸の位置を特定し、地盤沈下の原因である陥没穴とシュリンク・スウェル土壌の区別に役立つ可能性がある。 この研究は、バドーズゾーンの流れをマッピングするツールとしてのSPを実用的に評価するものである。
アダム・ハワード
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ノースカロライナ州立大学
ノースカロライナ州における2つのV.ヴィニフェラ品種におけるストレス誘発に対する環境および生理学的応答
ノースカロライナのワイン用ブドウ生産が激化するにつれ、水管理の重要性に取り組まなければならない。 ブドウの収量と成分、ひいてはワインの品質は、ブドウが生産された水体制に大きく影響される。
水管理の重要性にもかかわらず、ノースカロライナ州の主要なワイン用ブドウ産地であるヤドキン・ヴァレーのアペラシオンでは、このテーマに関連する研究はほとんど行われていない。 この地域は土壌と気候が独特で、水管理の研究が完了した他のワイン産地とはかなり異なる可能性がある。 予備調査の結果、この地域では降水量が蒸発散量を上回っていることが示唆されたが、利用可能な水量が過剰になるとブドウの品質に悪影響を及ぼすため、品質の高いブドウを生産するためには、ある程度の水ストレスが望ましい。
本研究の主な目的は、水力学的に異なる2つのブドウ品種、グルナッシュとシラーにおいて、望ましいストレスレベルが達成される主要な環境および生理学的変数の状態を明らかにすることである。 これら2品種のブドウの木から水を排除し、METERの含水量センサー、データロガー、定常ポロメーターを用いて、水ストレスが誘発される際の土壌と植物のパラメーターをモニターする。 この情報は、生産者が水管理を決定する際に役立ち、この地域で高品質のブドウを生産するために適切なストレスレベルを達成する可能性を評価するために使用される。
ナタリー・ラウンズベリー
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メリーランド大学カレッジパーク校
不耕起野菜栽培のための低残渣性冬枯れ被覆作物
カバークロップと耕起軽減の両方が土壌品質と環境に有益であることが知られているにもかかわらず、米国北東部および中部大西洋岸では、春先の野菜栽培にカバークロップを取り入れ、耕起を不要にすることが依然として問題となっている。 従来の高残渣のカバークロップの多くは、春の低温で湿った土壌の問題を悪化させ、後続作物の窒素を固定化する可能性がある。 代替作物である低残渣の冬期枯死作物には、養分捕捉、浸食防止、有機物添加などの環境および土壌品質上の利点がある一方、耕起を必要とせずに春の早期植付けを促進する可能性がある。
この研究では、飼料ダイコン、ファセリア、ブラックオーツ、ラブラブビーンなどの代替カバークロップを、春の野菜の不耕起植え付けに使用することを調査する。 METER5TEセンサーを用いて土壌水分と温度をモニタリングし、適切な植え付け日を決定する。また、間隙水ECと硝酸濃度の関係を確立し、カバークロップの分解と後続作物への窒素供給能力をモニタリングする。
フェリペ・バリオス・マシアス
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カリフォルニア大学デイビス校
水利用効率を高める革新的な灌漑方法のテスト
水使用量を減らしながら高い収量を生み出す代替灌漑方法は、農業の持続可能性に貢献する。このプロジェクトは、カリフォルニアにおける加工用トマトの散水量を削減し、作物の水利用効率（収量／散水量、WUE）を向上させるために、代かき灌漑として実際に使用されている有望な部分根乾燥（PRD）技術に焦点を当てている。
PRD技術に対する一般的な作物の生理学的反応に関する情報は現在入手可能であるが、確実な管理のための戦略を個々の作物について検証する必要がある。交互溝灌漑は、1溝おきに選択的に散水する方法である。各ベッドは片側だけに灌水し、灌水ごとに両側/溝を交互に行う。圃場の半分の溝を使うことで、収量を減らすことなく、散水量を減らすことができる。
土壌水分や植物の水分状態のモニタリングは、深刻な水ストレスや収量の減少を防ぐために各灌漑のタイミングを計る上で非常に重要になりますが、非破壊で頻繁に測定を行う能力には限界があります。METER EC-5の土壌水分センサーを使用して、2つの異なる深さの土壌水利用可能量をモニターするのに十分な頻度で、瞬時の測定値を取る。これらのデータは、SC-1 リーフポロメーター 、葉のコンダクタンス測定値と関連付けられ、水利用効率が高く、高収量をもたらす灌漑処理が示される。また、土壌水分が窒素溶出、キャノピーの成長、遮光、WUE、収量、果実の品質にどのような影響を与えるかについても分析する。
2010年の受賞者
ジンジャー・アリントン
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セントルイス大学
砂漠化の反転における土壌特性の影響
世界中の乾燥草原の砂漠化は、ほとんど不可逆的であると考えられている。 しかし、最近の研究では、砂漠化した4カ所の家畜の長期囲いの中で、多年生草本が回復したことが報告されている。 そのうちの1カ所では、植生の変化と同時に、水の浸透と土壌養分の増加が見られた。
これらのデータに基づき、私は砂漠化反転のメカニズムについて次のように提唱した。すなわち、家畜が長期間いない場合、締固めから解放されることで水の浸透率が高まり、浸食が減少して土壌養分が蓄積され、多年生草本の再定着に適したレベルに達するというものである。
このモデルを検証するため、私は牧草の回復が見られる場所と見られない場所で、さらに長期的な家畜囲いのデータを収集している。 これらのデータにより、砂漠化したシステムの動態や乾燥地帯の回復の可能性について、より包括的な結論を導き出すことができるだろう。
ケンドール・デジョン
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コロラド州立大学
灌漑農業における消費流量と還流量の定量化
コロラド・フロント・レンジをはじめとする米国の水資源に乏しい地域で急激な都市開発が進むにつれ、農家に対する水利権譲渡の圧力が高まっている。 ケンドールの研究では、恒久的な水利権譲渡の代替として、生産者が季節的な消費使用を削減し、未使用の水を任意で都市にリースする能力を調査している。
ケンドール氏はMETER 流域特性評価パッケージを使用して、トウモロコシ畑の3つのセンサーアレイをモニターする。 これらの場所で収集されたデータは、水収支のすべての構成要素の計算に役立つ。 このサンプリング方法は、蒸発散量と還流量の両方を定量化する低コストの方法として、個々の生産者が利用できる可能性がある。
マイケル・ワイン
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オクラホマ州立大学
バイオエネルギー原料生産への限界地転換が水循環に及ぼす影響
国の燃料供給の持続可能性を向上させ、二酸化炭素排出量を削減するために、バイオ燃料の増産を義務付ける最近の政府の動きは、エネルギー作物の栽培中および栽培後の水循環に影響を与える可能性がある。 バイオマス生産の主要な選択肢であるスイッチグラスは、優勢な混合草原種よりも根が深い。
私たちは、オクラホマ州ウッドワードの対になった流域を使って、スイッチグラスの定着と生産が水循環の各要素にどのような影響を与えるかを調べる。 G.A.ハリス・フェローシップは、各流域の深部排水量を測定するためにMETERDrain Gauge ライシメータを提供し、この地形の基本的な水循環とスイッチグラスの単一栽培に伴う水収支の両方の理解を深める。
ジル・シャーウッド
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アイオワ州立大学
気候変動が山地草原系の栄養相互作用に及ぼす影響
気候変動は多くの生物系に影響を与えると考えられる。 この研究では、主要な生物学的事象のタイミングの変化が、山地の草地生態系にどのような影響を与えるかを定量化する。 このプロジェクトでジルは、予測される気候変動の影響を模倣するために積雪と気温を操作する。 そして、パルナシウス・クロディウス蝶とその寄主植物であるディセントラ・ユニフローラ（Dicentra uniflora）の出現と生存における土壌水分、土壌温度、気温の相互作用を検証する。 この結果は、チョウとその寄主植物の相互作用に関する洞察をもたらし、他の生態系における気候変動の影響を理解するための代用品として利用される予定である。
カミラ・テジョ・ハリストイ
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ワシントン大学
ワシントン州のシトカスプルース原生林における樹冠土壌の保水力と温度パターン
シトカスプルースの樹冠には、「樹冠土壌」として知られる有機物が大量に蓄積している。 これらの堆積物は、植物、昆虫、その他の樹上性種など、幅広い生物群集に基質と生息環境を提供している。 木登り技術を用いて、ワシントン州オリンピック半島の原生林のトウヒの樹冠土壌に水分と温度のセンサーを設置する。
この研究は、トウヒの樹冠内の土壌マットに関連する環境条件を初めて明らかにするもので、着生植物の分布と活動、栄養動態、関連する樹冠生物を理解するための枠組みを提供する。
トレイシー・ローランドソン
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アイオワ州立大学
圃場スケールでの露の空間変動に関する研究
露の空間的・時間的変動性を調べることは、植物病害の管理および土壌水分のリモートセンシングの両方に意味がある。 本研究では、露の測定点をキャノピースケールにスケーリングするプロセスを、キャノピーの全LAIに対する、露の量が最も多い領域と最も少ない領域のLAIの寄与を決定することによって調査する。 葉濡れセンサーを用い、ダイズキャノピーのどこで露の持続時間（および露の量）が最大にな るかを調べる。 圃場周辺の調査により、圃場内の露のばらつきを調べる。
ニッキ・ウッドワード
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ウィスコンシン大学
持続可能なエネルギー実践のための圧縮盛土の熱伝導現象
風力発電の集電トレンチや浅い地熱交換トレンチにおける高電圧、高容量のケーブル周りの熱流を最大化することは、圧縮された人工トレンチの埋め戻し土における効率的な周期的加熱・冷却プロセスのために必要である。 不飽和状態では、圧縮された盛土の物理的構造や、熱投入率や熱的に駆動される水分の流れに関連する理論的な制約に関する研究は限られている。 経験則による設計のための土の熱的値の設定から、科学と熱的測定に基づく経験的相関の使用へと移行するために、様々な締固め条件における土の種類を網羅した熱的特性の測定データベースを作成し、土の熱的特性と物理的特性との相関を調査する。
ラフ・コナー
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ブリガムヤング大学
放牧と降雨操作に対する土壌深部排水の測定
米国西部の気候変動により、降雨間隔が長くなり、1回の降雨量が多くなると予測されている。 放牧は気候変動と相互作用して、土壌の水分バランスに影響を及ぼす可能性が高い。 本グラントで提供される機器では、放牧と非放牧を対にして、降雨操作に関連した深部排水の変化を測定する。 降雨操作と放牧によって、深部排水による水の損失が大きくなるか、あるいは根域での水の利用可能性が改善される可能性がある。 年間総降水量が一定であっても、1年間に植物や土壌の生物地球化学的プロセスに利用可能な水の量は変化する可能性がある。
スルティ・ナラヤナン
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カンザス州立大学
ソルガムにおけるキャノピー構造と放射利用効率
本研究では、ソルガムの放射利用効率に及ぼすキャノピー構造の影響を調査した。 RUEは地上部バイオマス蓄積量と累積光合成有効放射量（IPAR）の比として算出した。 ACCUPAR LP-80 作物キャノピーの上方および下方における PAR の セプトメーター測定により、IPAR およびleaf area index を測定した。 予備的な結果は以下の通りである：
生産性の向上は、IPAR における系統間の類似性を考慮すると、捕捉よりもむしろ放射利用効率の向上によるものである。
アンドレス・オリヴォス
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カリフォルニア大学デイビス校
アーモンドの根の分布と栄養吸収のモデル化
アーモンドの灌漑における養分利用効率を最適化するためには、灌漑システムに注入される肥料が最適な濃度と時間で供給され、根への養分取り込みが最大となるような堆積パターンを確保することが不可欠である。 このプロジェクトの目的は、アーモンドの木に5TE含水装置を設置し、イオンと水の動きをモニターすることで、Hydrus 2D/3Dモデルに入力するアーモンド固有のデータを提供することである。 目標は、根の分布、水と溶質の移動、植物の栄養吸収の動態を明らかにすることである。 これらのパラメータと、それに続くHydrusの性能の最適化は、アーモンド生産者のための最適な施肥管理ツールの開発に使用されます。
2009年の受賞者
ローレン・コルブ
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メイン大学オロノ校
有機穀物の代替雑草管理戦略作物と雑草のインターフェース強化および物理的雑草防除
除草剤の投入を最小限またはゼロで栽培する穀物において、雑草管理を改善する革新的で相反する2つの戦略がある：
作物と雑草の競合を強化する：植物個体数を増やし、より均一なパターンで播種することで実現 物理的な雑草防除を強化する：通常より広い畝に播種し、畝間を掃く（つまり、連作作物を栽培する）ことで実現
ローレンは、生育期間中の作物キャノピーの発達を測定することで、leaf area index （LAI）の動態が植栽戦略によってどのように異なるかを明らかにし、これが雑草抑制とどのように相関するかを見極めたいと考えている。
キア・ソダーバーグ
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バージニア大学
ナミブ砂漠における霧、エアロゾル、栄養循環
アフリカ南西部の海岸にあるナミブ砂漠は、降水量の点では超乾燥地帯であるが、海岸霧が頻繁に発生する。 この霧は、ナミブ固有のある種の植物に十分な水を供給することが示唆されており、その中には霧地帯（内陸60kmまで）にしか生息しないものもある。 G.A.ハリス・フェローシップを利用して、ナミブ中央部の気候勾配に沿って5つの霧モニタリングステーションを設置し、葉の湿潤度、気温、相対湿度、日射量、土壌パラメータ（水分、温度、電気伝導率）を測定する。 サンプルの安定同位体分析も行い、植物が利用する霧、地下水、土壌水の量を定量化する。
リネット・ラフィア
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コロラド大学
無線センサーアレイを用いた亜高山帯森林における炭素隔離プロセスの測定
土壌呼吸速度のモデル化にはスケールが重要である。 この研究では、ニウォット・リッジ・アメリフラックスの研究サイトに一連の土壌呼吸と環境センサーを配置し、土壌呼吸のドライバーが林床からのCO2の呼吸フラックスにどのようなスケール（時間的・空間的）で影響するかを探る。 このプロジェクトは、小さな空間スケールと高い時間頻度で土壌環境動態を測定する能力をテストする。 遠隔地での高頻度データ収集とアーカイブを維持するために、センサーの配置と無線技術の使用に関する新しい戦略を開発する。
佳作
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サラ・バグースカス（サンタ・ババラ大学
カリフォルニア州サンタクルーズ島における着生大環生植物（Ramalina mensiesii）と霧との生態学的相互作用
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ジャスティン・ベシュネル、ミネソタ大学
復元された熱帯乾燥林における土壌水分と炭素吸収
アイダホ大学、ロバート・キーフ
種子の発芽時期のモデルに基づく最適化
トニ・スミス（ボイズ州立大学
半乾燥山麓流域における土壌水の時空間変動と炭素貯留・循環への影響
ワシントン州立大学、James Parejko
小麦の根圏におけるフェナジン産生蛍光性シュードモナス属細菌の生態学的および生物地理学的研究
ジョンユン・キム（ジョージア大学
効率的な灌漑のための温室作物の水および肥料使用のモデル化
