수상 내용: TEROS 토양 수분 프로파일 프로브, NDVI , ZL6 데이터 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 플럭스 타워를 넘어: 토양 수분 고갈을 검증 지표로 활용한 관개 의사결정을 위한 증발산(ET) 모델 평가
아비나시 곤나바툴라
텍사스 A&M 대학교
수상 내용: TEROS 토양 수분 센서, TEROS 토양 수분 잠재력 센서, ZL6 데이터 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 계측기를 활용한 교각 접근 슬래브 성능 평가
알렉스 크룩샹크스
컬럼비아 대학교
수상 내역: TEROS 토양 수분 센서, TEROS 토양 수분 잠재력 센서, ZL6 데이터 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 현장 토양 수분 모니터링을 활용한 북동부 산림의 토양 수리학적 특성 공간적 변동성 규명
체이엔 콜린스
켄터키 대학교
수상 내역: TEROS 토양 수분 센서, ATMOS 올인원 기상 관측소, ZL6 데이터 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 무덤의 지구물리학적 탐지: 시뮬레이션된 비밀 무덤 탐지를 위한 다양한 지구물리학적 기술의 장기적 평가
도미닉 그로만
버지니아 공과대학교
수상 내용: TEROS 토양 수분 잠재력 센서, ZL6 데이터 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 토양 매트릭스 잠재력의 변화가 포도나무 밑의 피복작물에 대한 포도나무의 반응을 설명할 수 있는가?
빅토리아 워잔
콜로라도 주립대학교
수상 내용: SOLYX 14 토양 수분 센서, ZL6 데이터 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 통합 수목-토양 센서 네트워크를 통한 산림 수분 역학 모니터링
케이티 잰젠
캔자스 주립대학교
수상 내역: ACCUPAR LP-80 성장 및 광 포집 센서
주제: 기상 패턴, 토양 특성 및 사료 작물 관리가 가을 군대벌레 피해에 미치는 영향
사친 카니야
워싱턴 주립대학교
수상 내역: TEROS 실험실용 장력계, SO-431 산소 센서, HYPROP 토양 수분 방출 곡선 분석기, ZSC 센서 인터페이스, ZL6 데이터 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
연구 주제: 달 및 화성 표토의 수리학적 특성과 뿌리층 산소화 역학
2025명 수신자
YILING ZHENG
코네티컷 대학교
수상 내역: PARIO 토양 입도 분석기
주제: 토양 입도 분석 통합을 통한 비료 처방 지원 도구 개선
파드자이 지바나이
포틀랜드 주립대학교
수상 내역: TEROS 수분 센서, HYDROS 수분 전도도·온도·심도 센서, ZL6 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 액상화 가능성이 있는 미사질 토양에서 미생물 유도 탈포화(MID)를 통한 위험 완화
마지야 루드바리
유타 주립대학교
수상 내역: TEROS 수분 센서, HYDROS 수질 전도도·온도·수심 센서, ZL6 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 격자 기반 토양 수분 함량 분석을 활용한 휠 라인 스프링클러 관개 시스템의 성능 평가
쉴라 셰펠
일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스
수상 내용: ATMOS 기상 관측소, TEROS 수분 센서, ZL6 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 중서부 지역을 위한 기후 변화에 강한 귀리 품종 개발을 위한 현장 기반 형질 분석 시스템 최적화
ASBIN B K
미주리 대학교 - 컬럼비아 캠퍼스
수상 내역: TEROS 수분 센서, SC-1 leaf porometer, ZL6 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 미주리주 컬럼비아 지역의 특작물 센서 기반 관개
샤브남 샤브남
캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스
수상 내역: ATMOS 기상 관측소, TEROS 수분 센서, ZL6 로거 및 ZENTRA Cloud 구독권
주제: 아그로볼타이크 솔루션을 활용한 채소 작물의 경제적 및 농업적 지속 가능성 제고
2024년 수신자
다니엘 터커
빅토리아 대학교
수상: 여러 종류의 ATMOS 기상 관측소, PHYTOS 31개의 잎 습도 센서, 파이라노미터, TEROS 54개의 토양 수분 프로파일 프로브, ZL6 데이터 로거 및 구독. ZENTRA Cloud
주제: 열대우림과 가뭄 스트레스: 브리티시 컬럼비아 연안의 오래된 성장과 이차 캐노피 나무에 미치는 영향
올라니 아포라얀
오번 대학교
수상: 여러 종류의 TEROS 토양 수분 센서, HYDROS 수심 센서 21개, ATMOS 41W 무선 기상 관측소, ZL6 데이터 로거 및 구독 서비스 ZENTRA Cloud
주제: 토양 배관이 얕은 산사태의 수력학적 반응에 미치는 영향
잭 캠베리오
럿거스 대학교
수상: TEROS 12개의 토양 수분 함량 센서, TEROS 21개의 토양 수분 전위 센서, ZL6 데이터 로거 및 구독권 ZENTRA Cloud
주제: 페루 안데스 산맥의 보페데일에서 수자원을 정량화하기 위한 지구물리학 및 물 센서의 적용
제이콥 미우센
워싱턴 주립 대학교
수상: 여러 유형의 TEROS 토양 수분 센서, ZL6 데이터 로거 및 다음 구독 ZENTRA Cloud
주제: 더위와 물 스트레스 상황에서 감자 물 사용 효율과 재배자 수익률을 개선하는 혁신적인 생산 관행
캐서린 맥쿨
오레곤 주립 대학교
수상: TEROS 12개의 토양 수분 함량 센서, TEROS 21개의 토양 수분 전위 센서, ZL6 데이터 로거 및 구독권 ZENTRA Cloud
주제: 산불 복귀 간격과 토양 화상 심각도가 산불 후 토양 수문학에 미치는 상호 작용 효과 조사
찰스 수시
미네소타 대학교
수상: HYDROS 수심 센서 21개, ZL6 데이터 로거 및 구독권 ZENTRA Cloud
주제: 삼중 다공성 카르스트 시스템에서 염분과 질산염의 운명과 이동에 대한 이해
셸비 윌리포드
노스 캐롤라이나 대학교
수상: TEROS 11개의 토양 수분 센서, ATMOS 41W 무선 기상 관측소, ZL6 데이터 로거 및 구독권 ZENTRA Cloud
주제: 사바나 구조의 동인: 기후 변화가 LLP에서 나무와 풀의 공존에 미치는 영향
찰리 첸
UC 데이비스
수상: TEROS 54 토양 수분 프로파일 프로브, ZL6 데이터 로거 및 구독 서비스 ZENTRA Cloud
주제: 어린 피스타치오 과수원에서 피복 작물이 토양 수분 예산에 미치는 영향 조사
앤드류 워커
아이다호 대학교
수상: ATMOS 41W 무선 기상 관측소 및 다음 구독 ZENTRA Cloud
주제: 다양한 감자 품종의 물 사용 효율성
2023년 수신자
그레고리 버카익
맥마스터 대학교
수상: TEROS 토양 수분 센서, ZL6 데이터 로거 및 구독 서비스 ZENTRA Cloud
주제: 자연 및 관리되는 아한대 이탄 지대에서 화재 기상 제어 및 이탄 연소 취약성에 대한 임계값
치히로 딕슨
유타 주립 대학교
수상: HYPROP 및 KSAT 실험실 수문학 기기
주제: 주제: 최첨단 측정을 사용하여 중력 감소 응용 분야를 위한 뿌리 식물 성장 기질의 수리적 특성 설계 및 특성화
로빈 김
버지니아 대학교
수상: TEROS 토양 수분 센서, ATMOS 41개 기상 관측소, ZL6 데이터 로거 및 구독 서비스 ZENTRA Cloud
주제: 히말라야의 영구 동토층 및 계절별 동결 지온 프로파일 모델링
아리아 던칸
스탠포드 대학교
수상: TEROS 토양 수분 센서, ATMOS 41개 기상 관측소, ZL6 데이터 로거 및 구독 사이트 ZENTRA Cloud
주제: 기후와 토양 오염이 결합된 위협으로부터 쌀 보호
엠마누엘 아데얀주
노스캐롤라이나 대학교
수상: HYDROS 수심 센서, TEROS 토양 수분 센서, ATMOS 41 기상 관측소, ZL6 데이터 로거 및 구독 ZENTRA Cloud
주제: MnROAD의 엔지니어링 발수성을 통한 세분화된 도로의 서리 작용 완화
JACOB STID
미시간 주립 대학교
수상: HYPROP 실험실 수문학 기기
주제: 주제: 지상 설치형 태양광 설비가 지역 수문학 및 토양 조건에 미치는 영향에 대한 이해
2022년 수혜자
로렌 터커
아이다호 주립 대학교
수상: TEROS 토양 수분 센서, ZL6 데이터 로거 및 구독 ZENTRA Cloud
주제: 나무의 장기적인 물 저장과 전체 나무의 물 관계에 대한 중요성 조사
세실리아 R. 헬러
플로리다 대학교
수상: TEROS 토양 수분 센서, ZL6 데이터 로거 및 구독 ZENTRA Cloud
주제: 변화의 뿌리: 변화하는 기후를 위한 블루베리 생산
MD 일리아스 마흐무드
미시시피 대학교
수상: TEROS 토양 수분 센서, ZL6 데이터 로거 및 구독 서비스 ZENTRA Cloud
주제: 지뢰 탐지를 위한 음향 반응에 대한 자연 토양의 수리학적 특성의 영향 모델링
스콧 카펜터
예일 대학교
수상: PHYTOS 잎 습도 센서 31개, ZL6 데이터 로거 및 구독 서비스 ZENTRA Cloud
주제: 기후 변화와 방목이 큰 쑥부쟁이 식물 군집의 안정성에 미치는 상호 작용 효과 조사
새디 켈러
오레곤 주립 대학교
수상: TEROS 토양 수분 센서, ZL6 데이터 로거 및 구독 ZENTRA Cloud
주제: 레드 메이플을 위한 작물 수분 스트레스 지수 개발
니나 페라리
오레곤 주립 대학교
수상: ATMOS 41개의 올인원 기상 관측소, ZL6 데이터 로거 및 구독권 ZENTRA Cloud
주제: 온대림의 수직적 미기후 변동성과 조류 서식 현황
2021 수신자
아시시 핸델왈 & 저스틴 니콜스
뉴멕시코 대학교
수상: PAR(광합성 활성 방사선) 센서, HYDROS 21개의 수위 모니터링 센서, ZL6 데이터 로거 및 구독 서비스 ZENTRA Cloud
오일러 및 라그랑지안 모니터링을 통한 용질 수송 이해
유동계 내 용질 수송 연구는 지표수와 지하수의 상호작용, 흐름 경로, 체류 시간, 최적의 용질 생화학적 반응성 영역 또는 조건에 대한 근본적인 이해에 상당한 진전을 가져왔습니다. 예를 들어, 과거의 용질 모니터링 프로그램을 통해 멕시코만에서 매년 부영양화를 일으키는 미시시피강 내 인위적 질산염 부하를 연간 956,500톤으로 정량화했습니다(Val et al., 2006; Heisler et at., 2008; Sobota et al., 2015).
과거 연구를 통해 많은 통찰력을 얻었지만, 주로 오일러 샘플링 체계를 활용했으며 지표수에 국한된 경우가 많았습니다. 이러한 샘플링 방법은 유역에 본질적으로 존재하는 공간적 이질성을 해결하지 못하는 경우가 많습니다(Blaen et al., 2016; Krause et al., 2017). 따라서 우리는 라그랑지안 접근법을 활용하여 용질, 수량 확산 및 점원을 추적하고 유수 시스템 내에서 가속 처리 영역을 식별하기 위해 METER의 HYDROS 21 센서를 새로운 부동 다변수 손드인 Navigator와 통합하는 것을 목표로 합니다. 또한 기존의 지표수 수질 손데에 인접한 저수역 내 얕은 수심에서 깊은 수심에 Hydros 21개의 센서를 배치하여 Navigator 현장 실험 중에 지하수 대 지표수 플럭스를 정량화할 것입니다(Boano et al., 2014). 라그랑지안, 오일러, 지표수와 지하수 모니터링을 결합하여 유역 이질성과 그에 따른 용질 수송에 미치는 영향과 관련된 불확실성을 해결하는 것을 목표로 합니다.
알렉산더 폭스
와이오밍 대학교
수상: ATMOS 22개의 초음파 풍속계, TEROS 11개의 토양 수분 및 온도 센서, ATMOS 14개의 4-in-1 온도/RH/기압/증기압 스테이션.
다년생 곡물의 물/양분 순환 및 수확량 모델링
최초의 다년생 곡물 작물인 컨자®는 고원지대의 농업을 활성화할 수 있는 잠재력을 가지고 있지만, 이 새로운 작물이 건조한 환경에 어떻게 적응할 수 있을지는 아직 알려지지 않았습니다. 와이오밍 대학교(UW)가 자금을 지원하는 프로젝트에 따라 장기적인 수익성, 지속 가능성, 토양 건강, 영양소 순환, 물 가용성에 미치는 영향을 연구하기 위해 와이오밍 동부의 7개 농장에 컨자를 심을 예정입니다. 이 지원금을 통해 3년 동안 컨자, 일년생 밀, 복원된 대초원의 토양 상태와 미기후를 측정하여 이 프로젝트에 기여할 수 있을 것입니다.
우리는 물과 영양분 사용의 차이가 장기적인 생존력에 어떤 영향을 미치는지에 대한 예측적 이해를 높이기 위해 생물물리학 모델인 육상 지역 생태계 교환 시뮬레이터(TREES)를 컨자와 밀의 데이터와 대조할 것입니다. 생물물리학적 접근법은 특히 타이트한 영양 순환과 깊은 다년생 뿌리를 가진 커르자가 와이오밍 동부와 하이 플레인스 생태지역에서 지속 가능한 작물로 성공할 수 있을 것이라는 가설을 테스트하는 데 매우 적합합니다. 저희는 농부들이 밀을 대체하기 위해 커르자를 사용하는 것에 대해 과학에 기반한 결정을 내릴 수 있도록 농부들과 협력할 것입니다.
카이 레플리
애리조나 대학교
수상: TEROS 12개의 토양 수분, 온도 및 전기 전도도 센서와 ZL6 데이터 로거
변화하는 세상에서 식량, 에너지, 물의 지속 가능성을 창출하기 위해 농업을 활용합니다.
인구 증가와 기후 변화로 인해 식량, 물, 에너지 시스템 전반에 걸쳐 상당한 취약성이 존재합니다. 여기에서는 하이브리드 농업-태양광(PV) '애그리볼릭스' 솔루션을 살펴봅니다. Facebook은 콜로라도주 롱몬트에 1.2MW, 6에이커 규모의 커뮤니티 태양광 발전소인 '잭의 태양의 정원'이라는 미국 최대 규모의 농업용 태양광 발전소를 조성하고 있습니다. 이 농부는 태양광 에너지를 생산하면서 시장에 내놓을 농작물을 재배할 예정이며, 저희 팀에게 농업용 태양광의 다양한 측면을 연구해달라고 요청했습니다.
특히, 저희 팀은 토양 수분과 전기 전도도, 식물 광합성, 바이오매스 및 수확량의 정밀 모니터링을 통해 작물 성장과 관개 사용의 최적화를 연구할 계획입니다. 이를 위해 국립 재생 에너지 연구소, 콜로라도 주립대, 오두본 록키스, 스프라우츠 시티 팜 및 지방 정부의 파트너와 협력할 예정입니다. 2021년 봄부터 시작되는 공개 농장 투어는 우리 그룹의 연구 지역을 둘러보며 과학을 직접 체험할 수 있는 기회를 제공할 것입니다. 애그리볼타틱스는 기후 변화에 적응하고 완화할 수 있는 새로운 수단이며, 앞으로도 이 분야를 이끄는 과학적 발견을 선도할 수 있기를 바랍니다.
제니퍼 알바레즈
캘리포니아 대학교
수상: HYPROP 2 토양 수분 방출 곡선 계측기
토양 수분 보유 곡선은 다양한 수분 및 온도 조건에서 토양 C 역학을 이해하는 데 중요한 열쇠를 쥐고 있습니다.
대기 중 탄소(C) 배출량 감소는 전 세계적으로 직면한 가장 시급한 문제 중 하나임에 틀림없습니다. 이로 인해 기후 조건이 불안정해져 중요한 자원이 손실되고 사회가 혼란에 빠지게 됩니다. 토양은 이산화탄소를 저장하여 조절하며, 이산화탄소 광물화 비율이 이산화탄소 투입량을 초과하면 대규모 흡수원에서 중요한 이산화탄소 공급원으로 바뀔 수 있습니다. 따라서 기후 변화 완화 및 적응 계획에 도움이 되는 정확한 모델을 개발하기 위해서는 C 광물화율의 주요 동인을 이해하는 것이 필수적입니다. 토양의 물리적 환경은 C 광물화율을 조절하는 데 특히 중요하지만, 아직 제대로 이해되지 않고 있습니다[4].
이 제안된 연구는 토양 수분과 온도의 시공간적 변동성과 미생물 호흡률 사이의 정량적 연관성을 제공하는 것을 목표로 합니다. 특히 토양 구조가 수문학적, 열적, 생지화학적 과정 간의 결합에 어떤 영향을 미치는지 설명하기 위한 새로운 측정 기술을 개발하는 것을 목표로 합니다.
아담 시블리
오레곤 주립 대학교
수상: PHYTOS 31개의 잎 습도 센서, IRT 적외선 온도계, ATMOS 41개의 기상 관측소, TEROS 21개의 매트릭스 전위 센서, ZL6 데이터 로거
산악 지형의 가뭄 취약성 예측: 오래된 성장림의 가뭄 스트레스에 이슬, 잎의 수분 흡수 및 토양 수분을 연결합니다.
태평양 북서부의 오래된 숲에 서식하는 동식물 종의 복지는 키 큰 나무의 복지와 불가분의 관계에 있습니다. 키 큰 나무는 미기후 피난처를 만들고 물과 열 스트레스가 증가하고 화재 위험이 심해지는 여름 건기 동안 깊은 토양 수분을 지표면으로 재분배합니다. 이 기간 동안 깊은 토양수에 대한 접근(또는 부족)은 나무의 수분 스트레스에 큰 영향을 미칠 수 있으며, 밤새 이슬이 내리면서 캐노피에 수분이 공급되면 잎의 수분 흡수를 통해 가뭄 스트레스가 개선될 뿐만 아니라 증발 냉각을 통해 미기후 피난처를 유지하고 연료 건조로 인한 화재 위험을 조절하며 착생수 및 탄소 균형을 유지하는 데 도움이 됩니다.
이러한 현실을 바탕으로 관리되지 않은 오래된 산림이 관리되는 조림지보다 산불에 더 탄력적이라는 증거가 점점 더 많아지고 있습니다. 종합해 보면, 산림 복원력과 생태계 서비스를 극대화하기 위한 관리 계획은 기후 변화에 대한 오래된 성장림의 취약성 패턴을 고려해야 한다는 것이 분명합니다.
PHYTOS 해발 450m의 좁은 계곡에서 자라는 오래된 더글러스 전나무인 디스커버리 트리의 정상부(높이 56m)는 여름 밤의 약 30%에 이슬이 내리는 것으로 나타났는데, 이는 기존의 펜맨 접근법으로는 잘 포착되지 않는 패턴으로, 함께 위치한 측정 데이터(그림 1)를 사용하더라도 잎 습도 센서 데이터의 유용성이 매우 높다는 것을 알 수 있습니다. 또한 2020년 8월 말에 디스커버리 트리에서 이슬에 젖는 실험을 실시하여 나무의 바늘이 뿌린 물을 흡수하는 것을 확인했지만, 연구 대상 나무가 과도한 수분 스트레스를 받고 있지 않았기 때문에 바늘 조직 수분 관계에는 큰 영향을 미치지 않았습니다. 이는 다년생 하천의 충적 고원에 있는 나무의 위치 때문일 가능성이 높습니다. 대류권 하부의 건조한 공기에 더 많이 노출되고 암석 토양에 뿌리를 내린 오래된 성장은 실험 당시 훨씬 더 큰 수분 스트레스를 받았을 수 있습니다. 그러나 이러한 요인이 일반적으로 더 낮은 여름철 최고 기온이나 고지대에서 봄철 늦게까지 지속되는 눈덩이의 지속성으로 인해 상쇄될 수 있는지 여부는 분명하지 않으며, 추가 조사가 필요합니다.
우리가 제안한 연구는 산악 연구 지역 전역의 전략적 위치에 METER 센서 네트워크를 구축하여 여름 현장 캠페인과 함께 이슬 빈도, 잎 수분 흡수 및 토양 수분 부족의 차이가 경관 전반에 걸쳐 다양한 수준의 가뭄 스트레스에 어떻게 영향을 미치는지 정량화할 수 있도록 할 것입니다.
닐 프로하스카
애리조나 대학교
수상: PHYTOS 잎 습도 센서 31개(5개) 및 ATMOS 일체형 기상 관측소 41개
계량기 센서를 사용하여 가지 수준의 물 흐름의 동인을 밝혀냄으로써 기후 변화가 아마존 숲의 물 순환에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 이해합니다.
열대림은 다른 어떤 육상 생태계보다 더 많은 탄소와 물을 순환시킵니다. 현재의 연구는 미기후와 생물학이 어떻게 상호작용하여 숲 캐노피 내에서 잠열 플럭스(LHF, 즉 증발산)와 현열 플럭스(SHF, 즉 대류열) 사이의 에너지 분할을 결정하는지를 적절히 다루지 못했습니다. 이는 기후 변화에 따른 열대림의 물 플럭스의 미래 방향과 규모를 이해하고 예측하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 기상청의 ATMOS-41 및 PHYTOS-31 센서를 통해 가지 수준의 잎 특성, 습도, 온도 및 미기후에 대한 고유한 장기 데이터 세트를 생성할 수 있습니다. 이 데이터 세트는 잎 에너지 예산이 미기후에 어떻게 영향을 받는지, 그리고 캐노피 높이와 빛의 기울기에 따라 잎 에너지 예산의 미기후 영향이 어떻게 변화하는지를 보여줄 것입니다.
해저 해변에 위치한 해안 사구는 폭풍 해일과 홍수를 막는 강력한 장벽을 제공하여 해안 지역 사회를 경제적 손실로부터 보호합니다. 식생과 퇴적물의 상호 작용은 해안 사구의 성장과 폭풍 후 복구를 이해하는 데 있어 핵심적인 요소입니다. 이러한 중요성에도 불구하고 식생을 모니터링하는 기존의 방법으로는 데이터 불일치와 질적 가정이 발생했습니다. 여기서 제안된 1년간의 현장 연구는 NDVI 및 PRI SRS 센서를 사용하여 현장 디지털 침식 핀(DEP)과 동시에 사구 식생을 분광학적으로 모니터링할 것입니다. 처음으로 식생과 침식-증식 역학이 동일한 샘플링 해상도로 측정되어 해안 지형학의 획기적인 발전을 이룰 것입니다.
바람, 퇴적물, 식생의 상호 작용은 바람에 의한 풍화 과정을 통해 사구 지형을 조각합니다(Sherman, 1995). 식생은 바람의 난류를 유도하여 퇴적물 이동을 방해하고 종종 퇴적과 모래언덕의 성장을 촉진합니다(Hesp, 1981). 사구 식생을 평가하는 전통적인 방법은 식생 사분면의 정성적 추정(Stalter, 1974; Kim and Yu, 2009)에 의존하거나 사진을 통해 식생 밀도의 공간적 특성만을 포착하는 방식이었습니다(Gillies et al., 2002; Renkin, 2015). 이러한 방법으로는 식생 데이터의 연속적인 시계열을 개발하기가 어렵고, 연구자들은 식생 변동성에 대한 일시적인 스냅샷만 얻게 되는 경우가 많습니다.
이 연구의 주요 목적은 계절별 식생 밀도와 건강 상태가 사구의 체적 변화에 미치는 영향을 정량화하는 것입니다.
이 연구는 해안 지형학에 새로운 방법론을 도입하여 식생 밀도와 스트레스를 정량화하기 위해 NDVI 및 PRI SRS 센서를 사용합니다. 현장 침식-증식 측정과 결합된 연속적인 식생 데이터 세트의 생성은 식생-퇴적물 상호 연결성 및 모래언덕 형성을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
버지니아의 와인 산업은 종종 과도한 토양 수분 가용성으로 어려움을 겪고 있으며, 이는 와인 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 저희는 포도밭 토양으로 유입되는 물의 양을 줄일 수 있는 몇 가지 침투 감소 화합물을 테스트하기 위해 METER 장비를 사용할 것을 제안합니다. 침투를 제한하면 포도나무의 성장과 와인 제조에 필요한 과일 품질을 개선할 수 있으며, 강수량이 많은 전 세계 와인 제조 지역의 포도 재배 방식에 변화를 가져올 수 있습니다.
연구의 중요성: 2015년 기준 버지니아주는 포도밭 면적이 미국에서 8위이며, 13억 7천만 달러의 경제적 영향을 미쳤습니다.
1 버지니아에는 연평균 108.4cm의 강수량이 내리는데 5월, 7월, 8월에 강수량이 가장 높습니다.
2 이러한 높은 강우량은 많은 버지니아 포도밭 토양에서 과도한 수분 가용성을 의미하며, 이는 포도나무의 활발한 성장(예: 식물 성장과 작물 발달의 균형이 불안정해짐)을 유발하고 과일 품질에 해로울 수 있습니다. 특히 버지니아와 같이 습한 기후에서 가벼운 수분 부족으로 포도나무의 성장이 제한되면 포도 품질에 부정적인 영향을 미칩니다. 이 지역의 포도 재배자들은 특히 지나치게 습한 해에는 토양 수분을 줄이고 싶어 하지만 현재 경제적이고 지속 가능한 방법이 없습니다.
타일 배수, 피복 작물(물 경쟁을 위한), 플라스틱 토양 덮개 등 포도밭 토양 수분을 줄이기 위한 많은 전략이 테스트되었습니다. 하지만 타일 배수구 설치에 드는 높은 비용부터 피복 작물의 순 물 사용량이 무시할 수 있는 수준인 경우, 플라스틱 폐기물이 환경에 미치는 부정적인 영향에 이르기까지 이러한 방법에는 모두 한계가 있습니다. 빗물 침투를 제한하기 위해 토양을 압축하는 방법도 제안되었지만, 토양에서 증발을 막고 배수, 뿌리 호흡/가스 교환, 침식 문제를 일으킬 수 있습니다.
목표 및 목적: 이상적인 포도밭 토양수 개입은 침식을 최소화하고 증기 및 가스 교환을 허용하면서 토양으로의 침투를 제한하는 것입니다. 이러한 이상적인 개입을 달성하기 위해 운송 업계에서 토양 침투를 줄이기 위해 개발한 몇 가지 환경 친화적인 고분자 화합물을 테스트할 것을 제안합니다: DirtGlue (살렘, NH) 및 Soiltac (소일웍스, 스코츠데일, AZ). 또한 자연적으로 발생하는 소수성 지방산인 스테아르산도 테스트할 예정으로, 토양에서 수증기 손실을 줄이면서 침투를 줄일 수 있습니다.4 이러한 화합물은 포도밭 내 토양 수분을 제어하는 방법으로 테스트된 적이 없습니다. 우리의 목표는 토양 침투를 줄이기 위한 토양 적용 화합물의 효과를 비교한 다음 포도나무 성장과 과일 품질에 미치는 영향을 정량화하는 것입니다.
미국 서부의 상징인 조슈아 나무는 기후 변화로 인해 위협을 받고 있습니다. 조슈아 나무의 일부 측면은 잘 연구되어 왔지만, 극심한 물 스트레스 상황에서 조슈아 나무의 물 관리에 대한 이해는 제한적입니다. 이 연구의 목적은 다음과 같습니다.
1) 조슈아 나무의 물 예산에서 물 저장의 역할을 평가합니다,
2) 여호수아 나무 조직 내 물 저장의 연간 변동을 문서화합니다.
3) 다양한 기후 조건에 대한 식물 전체의 수력학적 반응을 시뮬레이션하기 위해 조슈아 나무의 해부학적 구조와 물 관계에 대한 통합 모델을 개발합니다.
이러한 데이터는 미래의 조슈아 나무 분포를 모델링하고, 보존 계획과 이주 지원 노력을 알리고, 모하비 사막의 생태수문학에 대한 이해를 높이는 데 사용될 수 있습니다.
조슈아 나무는 카리스마 넘치는 종으로, 그 이름을 딴 국립공원을 찾는 방문객을 끌어들이는 중요한 경제적 원동력입니다. 또한 모하비 사막 생태계에 서비스를 제공하는 기초적인 종이기도 합니다. 기후 변화로 인해 기온이 상승하고 가뭄이 잦아지면서 조슈아 나무의 개체 수가 현재의 10% 수준으로 줄어들 것으로 예상됩니다1. 조슈아 나무의 자연사에 대해서는 많이 알려져 있지만, 조슈아 나무의 물 예산에 대해서는 잘 알려져 있지 않습니다. 조슈아 나무의 물 저장량과 그 변동을 일별 및 연간 단위로 이해하면 개별적이고 연속적인 가뭄에 어떻게 대응할 수 있는지에 대한 새로운 지식을 얻을 수 있습니다.
초기 결과: 여호수아 나무 뿌리의 관찰과 마이크로CT 및 가뭄 연구는 물 저장이 예상대로 줄기에서 일어나지 않고 특수한 뿌리 조직에서 일어날 수 있음을 시사합니다.
가설:(H1): 여호수아 나무 조직의 수분 함량, 수분 잠재력, 증산량은 토양 수분과 식물 수분 저장량을 모두 반영하는 방식으로 매일 및 매년 변동할 것이다.(H2): 여호수아 나무의 증산량에는 뿌리의 특수 조직에 저장된 물이 포함됩니다.(H3): 여호수아 나무는 저장 조직의 물을 최대 용량으로 보충하기 위해 장기간 건조한 상태가 지속된 후 몇 차례의 강수 펄스가 필요합니다.
초식동물은 종종 농경지에 침입하여 막대한 수확량 손실을 초래할 수 있습니다. 초식동물의 공격을 받은 식물은 식물 방어에 중요한 역할을 하는 초식동물 유발 식물 휘발성 물질(HIPV)의 특징적인 혼합물을 방출합니다. 최근에는 식물도 HIPV를 감지하고 이에 대응한다는 사실이 밝혀졌습니다. 일부 식물은 피해를 입은 이웃 식물이 방출하는 HIPV를 감지하고 향후 공격에 대비하여 자체 방어를 강화하는 방식으로 대응하는데, 이를 프라이밍이라고 합니다. 옥수수와 목화와 같이 농업적으로 중요한 여러 작물을 포함하여 다양한 식물 종에서 방어 프라이밍이 문서화되었습니다. 그러나 이 과정의 생리적 기초에 대해서는 거의 주목받지 못했습니다.
일반적으로 식물의 가스 교환은 기공을 통해 이루어지며, 계산에 따르면 휘발성 화합물은 빛이 있는 조건에서 기공을 통해 식물 내부로 유입될 수 있다고 합니다4. 식물 방어 프라이밍에 대한 두 가지 주요 미해결 질문은 다음과 같습니다:
1) 식물은 프라이밍을 위해 휘발성 화합물을 어떻게 흡수하는가?
2) 휘발성 화합물에 대한 식물의 노출이 가스 교환과 같은 생리학적 과정에 어떤 영향을 미치는가?
이전 연구에서는 식물 방어 프라이밍의 생리적 의미를 고려한 연구가 없었습니다. 식물의 반응에 대한 이해를 높이면 해충에 대한 식물의 저항력을 강화하기 위한 새로운 전략을 발견할 수 있습니다.
연구 목표 및 목적
이 프로젝트의 목표는 SC-1 Leaf Porometer 을 사용하여 다음을 수행하는 것입니다.
1) HIPV에 의한 식물 프라이밍에 기공 개구부가 필요한지 여부를 결정하고
2) HIPV를 통한 식물 프라이밍이 기공 전도도에 영향을 미치는지 여부를 확인합니다. 우리는 HIPV가 기공을 통해 식물 잎으로 들어가며 성공적인 프라이밍은 기공 전도도와 양의 상관관계가 있을 것으로 예측합니다.
또한, 기공을 통해 프라이밍 단서가 흡수되면 식물은 기공 전도도를 증가시켜 높은 경계 상태에서도 정보에 대한 접근성을 높일 수 있습니다. 우리 연구실의 이전 연구에서는 프라이밍과 노출 선량 사이에 양의 상관관계가 있음을 발견했습니다5. 또한, 식물이 방어에 투자하려면 탄소 저장과 에너지가 필요하기 때문에 식물이 HIPV에 노출되면 기공 전도도 조절에 영향을 미쳐 식물의 가스 교환과 광합성을 향상시킬 것으로 예측합니다.
하와이 마우이 섬의 할레아칼라 화산 북쪽과 서쪽 경사면에는 엄청난 기후 변동성(강수량 200~2000mm 이상)과 토양 다양성(토양 분류학의 7가지 토양 주문)이 존재합니다. 연구가 거의 이루어지지 않은 이 지역은 기후와 화산재가 현무암 용암류의 토양 발달에 미치는 영향을 조사하기에 이상적인 장소입니다. 또한 마우이의 토지 이용이 사탕수수 단일 재배에서 가축 방목과 생태 관광으로 전환됨에 따라 토양 탄소 격리 및 틈새 특수 작물 시장 개발에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 샘플링 지점(19개)은 유사한 지질과 구호에 따라 선정되었으며, 전체 실험실 분석을 위해 유전자 지평선별로 수작업으로 발굴, 기술 및 샘플링되었습니다. 연구 지역 전체에 걸쳐 콘크리트 콘이 존재하기 때문에 영양분 및 수분 보유 능력, 원소 손실, 탄소 함량에서 높은 변동성이 있을 것으로 예상됩니다. 연구 결과는 화산재의 영향을 받은 토양의 분포를 파악하는 데 도움이 될 것이며, 토지 관리자에게 유용한 토양 정보를 제공하면서 토양 개발에 대한 이해를 증진시킬 수 있습니다.
주요 목표 및 목적: 우리의 목표는 강수량과 화산재가 서부 할레아칼라의 기후 구배에 걸쳐 토양의 형태, 광물학, 구성에 미치는 영향을 파악하는 것입니다. 이를 통해 화산 토양의 강수량, 온도, 풍화 단계, 광물학, 원소 손실 사이의 관계를 모델링할 수 있습니다(채드윅 외., 2003; 초로버 외., 2004).
칼리 솔더
드렉셀 대학교
수상: ATMOS 41개의 올인원 기상 관측소, 적외선 복사계, ZL6 데이터 로거 및 ZENTRA Cloud
필라델피아에서 가장 열에 취약한 지역의 소형 풋프린트 친환경 빗물 인프라로 도시 열 스트레스 퇴치
필라델피아와 다른 도시 지역에서는 열을 흡수하는 표면과 제한된 식생으로 인해 도시 열섬(UHI) 효과가 극심한 더위와 관련된 위험을 악화시킵니다. 이러한 영향은 도시 경관 전체에 고르게 분포하는 것이 아니라 열 흡수 물질이 많고 수목이 적은 지역에 집중됩니다. 지표면 온도 지도를 보면 일부 지역이 다른 지역보다 평균적으로 더운 것으로 나타나며, 때로는 8°F까지 차이가 나기도 합니다. 이러한 가장 더운 지역은 유색인종과 빈곤층이 불균형적으로 많이 거주하고 있습니다.
필라델피아의 기후는 향후 세기 동안 꾸준히 더워질 것으로 예상되며, 2100년에는 연간 95°F 이상의 날이 4~10배 증가할 것으로 예상됩니다. 이러한 폭염의 증가로 인해 폭염으로 인한 사망자도 6배 증가할 것으로 예상됩니다.
도시 열섬 효과에 대응하는 데 사용되는 자원 중 하나는 녹색 인프라입니다. 필라델피아는 도시 빗물로 인한 오염을 줄이기 위해 개발 이전 경관의 생태를 모방한 분산형 환경 자산을 활용하는 장기적인 그린 인프라 계획을 수립하고 있습니다. 토지 피복의 자연 생태학적 과정을 복원하는 데에는 열을 보유하는 불투수 표면을 줄이고 식생 공간을 다시 도입하여 증발 냉각을 통해 온도를 더욱 낮추는 것이 포함됩니다.
그린 시티, 클린 워터스라고 불리는 필라델피아의 그린 인프라 계획은 수도국 내에 있으며, 주로 하수 범람을 줄이는 데 중점을 두고 있습니다. 이렇게 한 가지 목표에만 집중하다 보니 그린 인프라 네트워크를 제대로 활용하지 못하고 도시 열에 미치는 영향을 고려하지 않고 있습니다. 도시 열섬 효과를 완화하기 위해 주로 빗물 오염을 줄이기 위해 설계된 녹색 인프라를 사용하는 것의 공동 이익은 잘 알려져 있지 않습니다. 이 연구는 그린 인프라 부지 안팎의 온도 차이를 감지함으로써 우수 오염을 줄이기 위해 설계된 소규모 그린 인프라가 도시 지표면과 대기 온도에 미치는 영향을 더 잘 정량화하고자 합니다.
2019년 수상자
켈리 드레흐슬러
UC 데이비스
제철 및 수확 후 기간 동안 같은 과수원 내에서 다양한 아몬드 품종의 관개 관리
캘리포니아의 아몬드 생산에는 수확 후 관개가 필요하고 효과적인 수분을 위해 같은 과수원 내에 서로 다른 품종을 번갈아 심어야 하는 등 독특한 물 문제가 있습니다. 많은 아몬드 과수원은 수확량이 많은 품종(예: 논파레일)과 수분수 품종(예: 부트, 알드리치)을 번갈아 가며 재배하는 방식으로 배열되어 있습니다.
전통적으로 농부들은 전체 과수원에 동일한 관개 시스템을 설치해 왔으며, 서로 다른 아몬드 품종에 독립적으로 관개할 수 없었습니다. 대신 가장 수확량이 많은 품종(보통 논파레일)을 기준으로 관개 방식을 결정합니다. 아몬드 나무 품종마다 중요한 성장 단계(예: 껍질 쪼개기, 수확, 새싹 분화)가 서로 다른 시기에 발생하기 때문에 한 번에 필요한 물도 다를 수 있으며, 독립적인 관개 관리의 이점을 누릴 수 있습니다. 이 프로젝트는 서로 다른 품종의 성장 단계와 수확 활동을 방해하지 않고 독립적으로 관개하는 방법을 연구하고 있습니다.
목표: 아몬드 과수원의 성장, 수확량, 견과류 품질 및 물 생산성에 대한 품종별 독립적인 조절식 관개 관리에 대한 반응을 성수기 및 비수기 동안 평가합니다. TEROS 12 및 TEROS 21 센서를 사용한 토양 수분 모니터링은 관개의 적절성에 대한 피드백을 제공합니다. 체적 수분 함량과 토양 수분 잠재력을 사용하여 현장 수분 유지 곡선을 생성하여 각 처리의 토양 수분 유지 특성을 이해합니다.
에메카 엔둘루에
매니토바 대학교
캐나다 대초원의 타일 배수 하에서 카놀라 및 대두의 물 관리
전 세계적인 식량 부족, 물 부족, 염분화, 극한 기후 증가 문제를 해결하기 위해서는 환경 지속 가능성을 훼손하지 않으면서 작물 생산량을 늘리기 위한 효율적인 물 관리 시스템이 필요합니다. 매니토바 남부는 비옥한 토양과 평평한 지형을 갖춘 주요 농작물 생산 지역입니다. 그러나 이 지역의 최대 생산량을 제한하는 주요 문제는 눈 녹은 물의 침투와 고르지 않은 강우 패턴으로 인한 침수입니다.
적절한 수위 관리(WTM)는 관개 및/또는 배수의 이중 기능을 제공합니다. 그러나 복잡하고 상호 연관된 과정을 포함하는 대부분의 자연 시스템과 마찬가지로, 물 관리도 농업 시스템 모델을 사용해야 합니다. 이 제안의 목적은 (i) 카놀라 및 대두 수확량에 대한 관개 및 타일 배수를 이용한 다양한 수면 관리 기술을 평가하고 (ii) 뿌리 영역 내에서 공간적, 시간적으로 측정된 토양 수분 함량을 사용하여 HYDRUS (2/3D) 모델을 보정 및 검증하는 것입니다.
매니토바 남부의 스트립 플롯 설계에 이미 설치된 세 가지 복제 처리(제어 배수(CD), 자유 배수(FD) 및 무배수(ND))가 있는 현장 플롯을 세 번의 재배 시즌(2019-2021년)에 걸쳐 사용할 것입니다. 각 처리는 세 번씩 반복되어 총 18개의 플롯에서 두 작물을 번갈아 가며 재배합니다. 각 처리에서 수확한 줄에서 카놀라와 대두 수확량을 측정하고 비교합니다. 토양과 배수수에서 인산염과 질산염의 양을 측정합니다. 레벨 로거가 설치된 관측 우물(자체 보유)을 사용하여 수위를 측정합니다.
목표: 캐나다 대초원에서 카놀라와 대두의 작물 생산량을 늘리기 위한 수위 관리 기술을 살펴봅니다. 수상 제품으로는 TEROS 10, ZL6 및 TEROS 시추공설치 도구 (대여).
암마라 탈리브
위스콘신 대학교
위스콘신 주 농업 가뭄에 대한 관개 계획 및 조기 예측 개선
폭염과 가뭄과 같은 극한 기후의 위험이 증가하고 있으며, 가뭄 기간과 강도 증가, 작물 수확량 감소 등의 형태로 북중미 농업 시스템을 위협하고 있습니다. 현재의 가뭄 예보는 넓은 지역을 대상으로 하며 개별 농장에 국한되지 않습니다. 가뭄 예측 능력은 상당한 개선이 필요합니다. 여기에서는 새로운 NASA 우주선 센서로 증발산량(ET)의 고급 매핑을 통해 다양한 성장 단계에서 시간이 지남에 따라 작물의 스트레스가 어떻게 변화하는지에 대한 예측을 개선할 것을 제안합니다. 이 목표는 최근 발사된 NASA ECOsystem 우주선 열복사계 실험(ECOSTRESS) 임무와 극궤도를 도는 NASA 토양 수분 능동 수동(SMAP) 및 ESA 센티넬 마이크로파 위성을 통해 위스콘신 중부 사막의 작물에 의한 표면 온도 및 수분 손실의 고해상도(30m) 매핑으로 달성할 수 있습니다.
이 두 제품을 통해 작물 와전류 플럭스 타워와 토양 수분 센서 네트워크에서 측정한 ET의 현장 측정치와 비교하여 새로운 ET 제품을 개발, 보정 및 평가할 것입니다. 이 타워는 현재 하트랜드 농장(감자, 옥수수, 콩 작물을 순환 재배하는 곳)에서 운영하는 관개 농장과 위스콘신주 트라이카운티 학교 숲의 소나무 농장에서 운영되고 있습니다. 새로운 현장 규모의 주간 ET 지도는 식물이 스트레스를 받는 시기를 알려주며, 농부들은 조치를 취하고 한정된 수자원을 효율적으로 사용하여 생산성을 유지할 수 있습니다.
목표: 지상 기반 측정치를 사용하여 감자, 옥수수, 대두의 작물 물 사용량을 살펴보면서 NASA의 우주정거장 ECOsystem 우주탑재 열복사계 실험(ECOSTRESS)에서 모델링된 증발산량(ET)을 검증합니다. 수상 제품으로는 TEROS 12, ZL6 와 ATMOS 41.
DALYN MCCAULEY
아이다호 대학교
아이다호 포도원을 위한 기상 기반 질병 경보 시스템 개발
생산자는 농장 내 자원 관리를 보다 최적화하기 위해 농작물에 피해를 주는 이벤트를 실시간으로 감지해야 합니다. 농작물에 피해를 주는 기상 현상을 현장에서 관리하기 위한 현장별 의사 결정 지원 도구를 개발하기 위한 연구가 제안되었습니다. 아이다호 포도밭의 다양한 지형을 가진 두 밭에 기상 관측소를 설치하여 노균병(플라즈모파라 비티콜라) 질병과 관련된 환경 요인을 파악할 것입니다. 포도밭 캐노피를 조사하여 물과 질병으로 인한 스트레스에 대한 식물의 생리적 반응을 감지할 것입니다. 포도밭 캐노피의 스펙트럼 반사율 지도는 분산된 기상 데이터와 비교될 것입니다. 질병 예측을 향상시키는 머신 러닝 알고리즘의 능력을 평가할 것입니다.
특히 토양 수분과 영양분의 가용성에 의해 나무의 성장이 제한되는 아이다호주에서, 이미 조성된 산림에 간척지를 조성하는 것은 비용 효율적이고 환경 친화적인 처리 대안이 될 수 있습니다. 그러나 영양분 포화 및 침출의 위험이 높아지는 것은 재생수의 장기간 사용으로 인한 성분 로딩 증가에 기인합니다(Barton et al., 2005; Hook and Kardos, 1978). 포화점은 간척지 적용 산림 부지의 수명을 나타냅니다.
아이다호에는 허가된 간척수 재이용 시설이 많이 있습니다. 이러한 시설에는 최대 50년 동안 다양한 기간 동안 재생수를 공급받은 관리 단위가 포함됩니다. 이러한 다양한 운영 기간은 배수 및 영양염류의 시공간적 변동성을 비교할 수 있는 기회를 제공하여 궁극적으로 시설의 수명을 결정하는 데 도움이 될 것입니다. 제안된 연구를 위해 METER G3는 다른 측정 제품군 내에서 영양분 배수의 변화를 측정하는 데 활용될 것입니다.
목표: 간척지 적용이 기존 산림에 미치는 영향과 재활용된 물의 장기 처리를 위한 '싱크대'로서의 효능을 연구합니다. 수상 제품으로는 배수 게이지 G3 lysimeter , G3 수심 센서 및 G3 자동 펌프가 있습니다.
조셉 갈렌 코노프스키
워싱턴 주립 대학교
아이다호 북부 호수의 폐수 유출 관개에서 지하수로의 영양분 로딩
호수의 수질은 새로 개발된 지역의 인위적인 오염원으로 인해 지속적으로 악화되고 있습니다. 호수로의 영양분 유입을 제한하면 부영양화 효과를 줄일 수 있으므로 영양분의 공급원을 파악하는 것이 수질 개선의 첫걸음입니다.
이 프로젝트는 고농도의 영양분을 함유한 수원지에서 호수로 물이 유입되는 주요 경로를 파악하는 것을 목표로 합니다. 이 펠로우십의 계측을 통해 토양을 통한 지하수로의 영양분 침출을 정량화하여 부하 기반과 반응성 수송 모델의 출발점을 제공할 수 있습니다. 동위원소 서명을 이용한 물 수송 속도 식별과 영양소 체류 시간도 보완 연구 결과에 포함될 것입니다.
하천의 저산소증은 흐르는 물의 높은 재기화율로 인해 흔하지 않으며, 발생하더라도 일반적으로 높은 인위적인 영양분 부하와 관련이 있습니다. 저산소 홍수는 강 생물상에 치명적일 수 있으며, 종종 광범위한 물고기 폐사 또는 기타 어류 군집 구성과 행동의 변화로 이어질 수 있습니다.
저는 동아프리카 마라강에서 빈번한 저산소 홍수(3년 동안 13회)와 물고기 떼죽음(9년 동안 5회)을 기록해 왔으며, 연구 결과 하마 웅덩이의 범람으로 인해 발생하는 것으로 나타났습니다. 마라강의 케냐 지역에는 4,000마리 이상의 하마가 매일 3,500kg 이상의 유기 탄소를 수생 생태계로 유입시키고 있습니다. 마라강의 3개 지류에 있는 하마 웅덩이는 유량이 적으면 무산소 상태가 되고, 유량이 증가하면 하마 웅덩이를 씻어내고 저산소 상태의 물을 하류로 흘려보내는 것으로 나타났습니다. 그러나 이러한 저산소 홍수의 공간적, 시간적 역학 관계는 아직 밝혀지지 않았습니다.
저의 연구는 이러한 저산소 홍수의 변동성의 원인과 이러한 저산소 홍수가 하류로 어떻게 전파되는지 이해하는 것을 목표로 합니다. 이러한 이해는 기후 및 토지 이용 변화에 따라 이러한 사건의 빈도와 강도가 어떻게 영향을 받을지 예측하는 데 매우 중요합니다. 홍수 발생에 따른 저산소증의 정도 차이는 특정 지역의 하마 웅덩이가 씻겨 내려간 시간과 홍수를 유발한 강우량의 차이에 기인할 가능성이 높습니다. 마라 지역의 강우량은 유역 내 및 유역 간에 매우 국지적이며 저산소증을 유발하는 생지화학은 웅덩이와 지류에 따라 다를 수 있으므로 이러한 역학을 이해하려면 유역 전체의 강수 패턴에 대한 세밀한 규모의 공간적, 시간적 데이터가 필요합니다. 저산소 홍수의 기원을 문서화하려면 저산소 홍수의 변동성을 유발하는 요인과 하천 네트워크를 통해 어떻게 전파되는지 이해해야 합니다. 저는 마라강의 각 하위 유역에서 강우 강도와 빈도에 따른 하마 웅덩이 생지화학과 지류 및 마라강 본류의 배출 및 용존 산소(DO) 반응을 문서화할 것입니다.
마라강의 3개 유역에 각각 기상 관측소(ATMOS 41 )를 설치하여 강우 강도, 빈도, 지속 시간을 모니터링할 것입니다. 모든 하마 웅덩이의 하류에 수질 측정기를 설치하여 마라강의 저산소성 홍수 발생을 지속적으로 기록할 것입니다. 또한 마라의 3개 소유역에 있는 모든 하마 웅덩이(약 20~30개)의 생지화학을 계속해서 지도화하고 조사할 것입니다. 각 홍수 사건의 저산소증 정도를 하마 웅덩이 생지화학, 마지막 홍수 이후 시간, 각 하위 유역 내 강우량과 강우량의 함수로 모델링할 것입니다.
리나 쉐이드
드렉셀 대학교
유효 포화 수리 전도도의 현장 측정의 시공간적 변화로 인한 식물 뿌리 구성이 도시 분산형 녹색 우수 관리 시설의 성능에 미치는 영향
녹색 인프라(GI) 부지를 설계할 때 종종 일정한 침투율을 가정합니다. 그러나 다양한 연구에 따르면 침투율은 동적이며 우천 시 공간적, 시간적으로 변화하는 것으로 나타났습니다. 이 연구에서는 뿌리대 구성(유형 및 밀도 모두)이 현장 포화 수리전도도 값(Kfsat)의 공간적 변동성에 미치는 영향을 평가하기 위해 METER의 SATURO 인필트로미터를 사용합니다. 이 연구는 또한 다양한 수문학적 조건과 세 번의 성장기에 걸쳐 METER의 미니디스크 인필트로미터 값으로 측정한 불포화 수전도도(Kfs)와 Kfsat를 비교합니다.
이 연구는 식생이 확립된 4개의 모니터링이 완료된 도시 GI 지점에서 수행됩니다. 결과를 통계적으로 분석하여 현장의 GI 모니터링 필요성을 줄이는 일반화 가능한 규칙을 도출하고 2D/3D 모델을 보정할 것입니다.
제안된 연구는 뿌리 영역 구성(유형 및 밀도 모두)의 영향과 연못 및 유입 깊이가 도시 GI의 침투 성능에 미치는 영향을 평가하는 것을 목표로 합니다.
케이티 마르카치
테네시 대학교 - 녹스빌
식물 뿌리와 균근 균사가 토양 수력 매개변수에 미치는 영향
제안된 연구는 식물 뿌리와 균근 균사가 토양 수리 특성에 미치는 영향에 초점을 맞출 것입니다. 실험실 실험을 통해 포화 수리 전도도(KSAT)와 토양 수분 보유력(HYPROP), 뿌리가 있을 때와 없을 때, 균근이 있을 때와 없을 때를 측정합니다. 중성자 이미징은 뿌리와 균근의 길이 밀도 및 형태를 시각화하고 정량화하는 데 사용됩니다. 결과 데이터 세트는 매개변수화되어 기수역 내의 흐름과 수송을 예측하는 데 사용되는 모델에 포함될 것입니다. 이 연구는 식물과 토양의 수리학적 관계를 적절하게 모델링하는 능력에 대한 주요 연구 불확실성을 해결할 것입니다.
이 연구의 목표는 식물 뿌리와 균근 균사가 토양 수력학적 특성에 미치는 영향을 평가하는 것입니다. 뿌리가 있는 토양(균근이 있는 경우와 없는 경우)과 없는 토양에서 토양 수분 보유 곡선과 포화 수리 전도도를 측정하고 뿌리와 균사의 공간 분포를 시각화 및 정량화하는 것이 목표입니다. 문헌 검토를 바탕으로 저는 뿌리와 균사가 주어진 매트릭 전위, 특히 포화 상태에 가까운 물의 양을 증가시킴으로써 변화할 것이라는 가설을 세웠습니다. 또한 뿌리와 균사가 없는 토양에 비해 뿌리와 균사가 증가할 것이라는 가설도 세웠습니다.
엘리자베스 맥나미
위스콘신 대학교
와이 센트럴 샌드에서 물 사용 효율을 높이기 위한 관개 스케줄링의 효과 정량화
위스콘신 센트럴 샌드(WCS)의 얕고 막히지 않은 대수층에서 나오는 지하수는 소중한 수생 생태계를 보충하는 동시에 4억 5천만 달러 규모의 농업 산업을 지원하는 관개용수를 공급합니다. 이러한 귀중한 생태계 서비스의 균형을 성공적으로 유지하려면 지하수 소비를 줄이면서도 허용 가능한 수확량을 유지하기 위한 관개 관리 전략의 효과를 정량화하는 것이 필수적입니다.
제가 제안한 연구는 농부들이 사용할 수 있지만 활용도가 매우 낮은 도구인 위스콘신 관개 스케줄링 프로그램(WISP)의 능력을 공식적으로 테스트하여 농작물 물 사용 효율성(WUE)을 높이고 농장에서의 소모성 지하수 사용을 줄이는 데 활용될 것입니다.
2018년과 2019년 재배 시즌 동안 감자와 옥수수 작물을 네 개의 밭에서 조사할 예정입니다. 쌍으로 구성된 현장 실험에서는 밭의 절반은 무료로 제공되는 WISP(https://wisp.cals.wisc.edu/)를 사용하여 관개하고, 나머지 밭은 Isherwood Farms가 직관과 경험에 따라 관개할 예정입니다.
사용자 입력은 다음과 같이 측정됩니다: 캐노피 피복률은 Canopeo 휴대폰 애플리케이션으로, 토양 수분은 METER 5TM 센서/ProCheck로, 관개/강수량은 METER ECRN-100으로 측정합니다. 이전에 설치된 METER G3 배수 게이지(필드당 3~5개)와 일일 ET 측정(ET = 강우량 + 강수량 - Δ 토양 저장량 - 배수량)을 통해 WISP 심배수 및 ET 계산을 검증합니다. 밭당 한 대의 EM60G는 관개/강수량(ECRN-100), 토양 수분(10, 20, 40, 80cm, 5TM, 소유), 심배수(G3 배수 게이지, 소유) 데이터를 기록합니다. EM60G의 자동화된 데이터 수집은 일일 강수량/관개 입력을 지속적으로 추적하고 WISP를 정확하게 운영하는 데 필수적입니다. EM50은 모든 범위의 변동성을 포착하기 위해 추가 라이시미터와 토양 수분 센서 세트(밭에 따라 2~3개)에서 데이터를 수집합니다. 수확량은 작물 성장 주기가 끝날 때 15개 밭에서 6미터의 줄을 수확하여 결정됩니다. 심배수, 수확량, ET, 토양 수분의 차이를 WISP-직관 관개 체계와 WISP-Agro-IBIS 모델 간에 비교하여 잠재적인 물 절약과 WISP 개선 기회를 평가할 것입니다.
2016년 수상자
크리스토퍼 벨츠
와이오밍 대학교
반건조 서부 지역의 탄소 순환에 대한 환경 변화의 영향
질소(N)의 가용성 증가는 많은 생태계 기능을 변화시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 이미 그렇게 하고 있습니다. 이는 주로 순 일차 생산성(NPP)과 토양 호흡이 N에 광범위하게 반응하기 때문입니다. 인위적인 N 고정으로 인해 생물권으로의 유입량이 0.5kg N ha-1 yr-1에서 10kg N ha-1 yr-1 이상으로 증가했습니다. 반건조 환경에서는 강수량이 적고 변동성이 큰 강수량으로 인해 가용 N과 생태계 과정 간의 관계가 특히 복잡합니다. 또한 온도는 토양 호흡에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 이로 인해 물과 N에 의한 시간적으로 복잡한 공동 제한이 발생합니다. 질소와 강수량이 모두 변화하는 IPCC의 예측을 고려할 때, 현재 미국 서부의 에너지 자원 개발은 질소 및 물 가용성 증가가 탄소 순환에 미치는 영향과 관련된 기초 및 응용 연구 질문을 던질 수 있는 기회를 제공합니다. 이러한 영향을 더 잘 이해하기 위해 질소와 물의 적용이 탄소 순환에 미치는 상호 작용 효과를 조사하고 식물 및 미생물 군집이 탄소 순환과 탄소 예산에 미치는 상대적인 영향을 평가할 것입니다. 기상 관측소를 구축하면 강수량, 기온, 토양 수분, 토양 온도 등 현장 조건을 높은 시간적 분해능으로 모니터링할 수 있어 이 연구의 추론 범위를 넓힐 수 있습니다.
다니엘 아담슨
와이오밍 대학교
제한된 관개 하에서 토양 살포 제초제의 분해
토양 살포 제초제는 많은 작물에서 잡초를 방제하는 데 중요하며, 특히 후 살포 제초제가 적은 경우 더 넓은 방제 스펙트럼과 화학적 다양성을 제공하기 때문에 중요합니다. 그러나 토양에 살포한 제초제가 토양에 너무 오래 잔류하면 다음 해에 취약한 윤작 작물에 피해를 줄 위험이 있습니다. 토양에서의 제초제 분해는 물에 크게 의존하기 때문에 향후 농업용수 사용을 줄여야 하는 절박한 상황에서 제초제 분해가 제한되고 잔류 위험이 더 커질 수 있습니다. 이 프로젝트는 와이오밍의 관개 작물 순환에서 제한된 관개가 토양에 살포된 제초제의 효능과 잔류에 어떤 영향을 미치는지 이해하고자 합니다. 현재 마른 콩에 토양 살포 제초제 4종을, 옥수수에 토양 살포 제초제 4종을 적용하여 두 부분으로 구성된 현장 연구가 진행 중입니다. 2015년에는 두 작물 모두에 세 가지 관개 처리(작물 증발산량의 100%, 80%, 69%)를 적용했으며, 각각 4개의 GS-1 토양 수분 센서가 장착된 10개의 METER Em50 데이터 로거를 사용하여 토양 수분을 모니터링했습니다. 세 가지 관개 처리의 체적 토양 수분 함량은 성장기 내내 평균 22%, 18%, 17%였습니다. 관개량이 줄어들수록 작물 수확량이 감소했습니다. 제초제 살포 후 일정한 간격으로 채취한 토양 샘플은 2016년에 제초제 수준을 분석하고 잔류 제초제에 대한 작물 반응을 확인하기 위한 온실 생물학적 분석을 수행하는 데 사용될 것입니다. 또한 2년차에는 사탕무, 해바라기, 마른 콩 또는 옥수수를 원래 재배지에 심어 제초제 피해 여부를 평가할 계획이며, 작물 반응도 현장에서 평가할 예정입니다.
데이비드 설리반
워싱턴 주립 대학교
서부 워싱턴 유기농 채소 농장의 물 사용 효율성 향상을 위한 스트립 경운 및 피복 작물 재배
기존 경작 시스템에서 토양 건강 및 물 사용에 대한 우려가 커지면서 토질 개선, 수분 유지, 침식 감소로 인한 경작 감소 관행에 대한 관심이 높아졌습니다. 스트립 경운과 고잔류 피복 작물을 활용하는 균형 잡힌 접근 방식은 토양의 건강을 보호하고 물을 보존하면서 이러한 부정적인 영향을 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 봄에 끝나는 피복 작물로 만든 고잔류 식물성 멀치는 기존 경작 시스템에 비해 유기농 시스템의 잡초를 억제하고 토양 수분을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 이 프로젝트는 이러한 고잔류 피복 작물 기반 스트립 경운 시스템이 맨땅 시스템과 비교하여 도리깨 멀치 층의 물 역학을 조사하여 물 사용 효율성을 개선 할 수있는 방법을 조사합니다.
가을에 심은 호밀 피복 작물을 도리깨 깎기를 통해 중간 결속 중에 종료한 후 호박을 이식하기 전에 스트립 경운 또는 완전 경운을 실시합니다. 각 처리마다 별도의 점적 관개 적용 일정이 유지되며, WSU AgWeathernet 관개 스케줄러 플랫폼을 활용하여 METER 5TM 체적 수분 센서와 페어링하고 Em50G 무선 로거를 통해 실시간으로 모니터링합니다. 온도 및 수분 데이터는 두 곳의 토양 깊이와 두 곳의 지점에서 수집됩니다. 이 프로젝트가 완료되면 워싱턴주의 수자원을 보존하여 기후 변화에 대한 농업 시스템의 복원력을 높일 수 있는 잠재력과 함께 식량, 에너지, 물의 연결고리를 해결하는 데 도움이 될 것입니다.
엘리제 코너
텍사스 대학교 오스틴 캠퍼스
가뭄에 대응하여 식물 물 상태 측정에 대한 재고
가뭄은 식물의 생산성을 제한하는 주요 요인으로, 분자 수준에서 생리적 수준까지 식물에 악영향을 미칩니다. 가뭄의 영향을 조사한 연구는 많지만 곰팡이 공생균의 영향을 다룬 연구는 거의 없습니다. 하지만 잎에 서식하는 내생 곰팡이는 식물의 가뭄 내성을 몇 배 이상 향상시킬 수 있습니다. 예를 들어, 곰팡이 내생균은 식물 기공을 닫아 식물의 수분 손실을 줄이고 식물 세포에 용질을 축적하여 세포 건조를 방지할 수 있습니다. 어떤 경우에는 곰팡이 내생균의 존재가 가뭄이 식물 성장과 증산 효율에 미치는 영향을 완전히 무효화하기도 합니다. 따라서 곰팡이 공생체는 연구자들이 식물 내 가뭄 내성 메커니즘을 잘못 파악하도록 유도할 수 있습니다. 또한 곰팡이의 영향은 현재의 전도도 모델이 물 스트레스에 대한 기공 반응을 예측하지 못하는 이유를 설명할 수 있습니다. 따라서 식물의 가뭄 역학을 더 잘 이해하기 위해 METER의 SC-1 Leaf Porometer 을 사용하여 토양 수분과 내생균이 식물 기공 전도도에 미치는 영향을 구분할 것을 제안합니다.
엘리자베스 에른스트
미시간 공과 대학
아한대-타이가 생태계의 토양 조건과 그것이 산불 범위, 심각성 및 분포에 미치는 영향에 대한 이해
북극-한대 지역은 여름이 더 따뜻하고 길어지는 추세로 기후가 크게 변화하고 있습니다. 이러한 기온 상승은 연료를 건조하게 만들어 산불 발생 기간이 길어지는 동안 발화 및 연소에 더 취약해질 것으로 예상됩니다. 캐나다 노스웨스트 준주(NWT)에서는 산불이 가장 큰 교란 요인이며, 영구 동토층 해빙이 두 번째로 큰 교란 요인입니다. 이 두 가지 교란은 긍정적인 피드백 루프를 통해 서로 영향을 주고받기 때문에 두 교란 사이의 관계를 이해하는 것이 중요합니다. 이러한 과정은 날씨와 기후, 지형, 토양 구성 등 여러 요인에 의해 영향을 받습니다. 산불의 영향이 다양한 생태 지역과 영구 동토층 조건에 따라 어떻게 달라지는지 이해하기 위해 지상과 원격 감지 기술을 통해 산불 발생 전 토양 및 연료 수분 패턴을 연구하고 있습니다. 2014년 옐로나이프 인근의 화재 시즌까지 이어지는 토양 수분 패턴의 장기적인 추세를 2016년 여름에 측정한 현장 측정치와 비교합니다. 수분과 유기물을 포함한 토양 상태를 측정하기 위해 METER의 5TM 센서와 Procheck 휴대용 장치를 사용할 것입니다. SATURO 는 현장 포화 수리 전도도를 테스트하여 유출수와 식생 재생에 사용할 수 있는 물의 양을 추정합니다. 다양한 화재 후 조건(불에 타지 않은 상태부터 높은 화상 심각도까지)과 영구동토층 상호작용(연속, 불연속, 산발적)에서 측정이 이루어질 것입니다. 이러한 결과는 변화하는 기후에서 산불 활동 증가에 대한 북극-타이가 생태계의 취약성을 이해하려는 지속적인 노력에 기여할 것입니다.
레안더 안데레그
워싱턴 대학교
이산화탄소 시비 검색
나무는 당분을 광합성하는 데 필요한이산화탄소를 대가로 대기에 물을 판매하는 상인입니다. 식물의 탄소-물 시장을 움직이는 교환 비율, 즉 '물 사용 효율성'은 대기 중CO2 농도의 함수입니다. 따라서 이론적으로 1850년 이후 대기 중CO2를 40% 증가시킨 인간의 탄소 배출은 식물의 물 사용 효율을 증가시켜 숲과 작물의 'CO2 비료화'를 초래해야 합니다. 그러나CO2 시비에 대한 증거는 매우 엇갈리고 있습니다. 저는 콜로라도 남서부의 고도 범위에 걸쳐 두 나무 종인 아비에스 라시오카르파와 포퓰러스 트레물로이드가 경험하는 환경적 제약(예: 물, 빛, 온도, 상대 습도)을 정량화하기 위해 METER 장비를 사용하여 나무가 언제, 어디서, 왜CO2 수정을 경험하는지 이해하고자 합니다. 이러한 환경 데이터와 나무 코어의 기존 나무 성장 및 물 사용 효율성 기록을 결합하여 매개변수화된 숲 성장 모델(3-PG)을 사용하여 환경 제약이 이산화탄소 농도 증가로 인한 나무의 혜택 여부와 정도를 결정하는 방법을 결정할 것입니다.
제시카 스티븐스
테네시 녹스빌 대학교
시체 부패 핫스팟: 무덤 토양의 변화 모니터링
시체 또는 사체의 부패는 법의학 및 생태학적 관점에서 모두 관심을 받고 있습니다. 저희 연구는 토양 생물학 및 화학의 변화에 중점을 두고 육상 척추동물 사체 분해 사건의 미생물 생태에 초점을 맞추고 있습니다. 우리는 실험실과 현장 실험에서 METER 토양 수분 센서를 사용하여 이러한 분해 토양의 토양 수분과 지방/지질 함량을 모두 예측할 계획입니다. 이를 통해 이러한 센서에 대한 새로운 지식과 법의학에서의 잠재적 응용을 제공할 수 있을 것입니다.
레베카 셰리단
아이다호 대학교
물 제한 조건에 대응하여 심은 더글러스 전나무 묘목의 수력 생리학
이 프로젝트는 더글러스 전나무 묘목의 수리 전도도를 측정하고, 토양 수분 제한 조건에서 묘목의 수리 전도도가 어떻게 변화하는지 알아볼 것입니다. 아이다호 주에서는 매년 수십만 그루의 더글러스 전나무 묘목이 심어지고 있으며, 다양한 환경 조건에 노출되어 있습니다. 현장 관찰 결과, 식재된 더글러스 전나무 묘목이 생존하지 못하고 있으며, 식재지의 토양 수분 부족이 묘목 고사의 원인으로 의심되는 것으로 나타났습니다. 이 프로젝트는 고압 유량계, 스페리 장치, 계측기 등 식물 수력 생리학 분야의 도구와 메커니즘을 사용하여 식재된 묘목의 생존 실패라는 임업 문제를 해결할 것입니다. 심기 전과 후에 묘목의 형태적, 생리적 특성을 측정할 것입니다. 대조 묘목은 실험 기간 내내 물을 충분히 공급하고, 처리 묘목은 보통 또는 극심한 가뭄 조건을 경험하게 됩니다. 결과는 분산 분석을 통해 분석됩니다. 이 결과를 통해 묘목의 수리적 생리가 식재에 어떻게 반응하는지 밝혀내어 묘목의 생존율을 높이고 재조림 및 복원 목표를 달성하는 데 도움이 될 것입니다.
토마스 그린
미시간 주립 대학교
자갈층 입자 크기와 하위 등급 경사가 가변 깊이 USGA 사양 퍼팅 그린에서 토양 물의 공간 패턴의 크기에 미치는 영향
모래 함량이 높은 퍼팅 그린에서 토양수의 균일한 분포는 골프장 관리자의 주요 관심사입니다. 수분 보유력을 높이기 위해 일반적으로 모래 기반 뿌리 영역의 구성 요소로 자갈을 사용하지만, 퍼팅 그린의 윤곽과 경사는 중력으로 인해 수분 보유력에 큰 영향을 미칩니다. 그 결과, 거친 질감의 토양은 높은 고지대에서는 조기에 건조해지고 낮은 고지대에서는 과도하게 젖게 됩니다. 이러한 불균일한 토양 습윤은 퍼팅 그린의 성능을 저해할 뿐만 아니라 물과 노동력 투입을 증가시킬 수 있습니다. 이 연구의 목적은 자갈층 입자 크기와 경사가 토양 수분 함량에 미치는 영향을 다양한 깊이(경사 정점은 얕지만 경사 바닥은 더 깊은)의 모래 함량이 높은 뿌리 영역에서 평가하는 것입니다. 루트 존 재료에 따른 자갈 선택에 대한 발표된 연구와 미국 골프 협회(USGA)의 광범위한 사양이 부족하기 때문에 가변 깊이, 고모래 함량 퍼팅 그린의 기복에 걸쳐 루트 존 토양 수분 균일성을 높일 수 있는 최적의 브리징, 여과, 투수성 및 균일성 요소를 결정하는 것이 매우 중요합니다. 우리의 목표는 자갈층 입자 크기와 하위 등급 경사가 가변 깊이, USGA 사양 퍼팅 그린에서 토양 수분의 크기와 공간 패턴에 미치는 영향을 평가하는 것입니다. 우리의 가설은 다음과 같습니다. 자갈층과 루트 존 층 사이의 입자 크기 차이를 증가시키고 가변 깊이의 루트 존을 사용하면 기복이 심한 퍼팅 그린에서 토양 수분 균일성이 향상된다는 것입니다.
2015년 수상자
앤드류 그린
캔자스 주립 대학교
밀과 그 야생 친척의 습기 스트레스 내성에 대한 반복 가능한 스크리닝
이전 연구에서는 통제된 환경에서 야생 밀 종인 Aegilops geniculata Roth와 일반 밀(Triticum aestivum, L.)의 "가뭄 내성" 개체를 확인했습니다. 통제된 환경 선별은 적응되지 않은 생식세포를 성장시키고 현장에서의 추가 스트레스로부터 수분 스트레스를 분리하는 데 필요합니다. 많은 온실 가뭄 검사는 토양 유형과 그에 따른 토양 수분 함량, 부피 밀도, 뿌리 질량, 뿌리 깊이, 식물 크기와 같은 특성에 대한 유전적 차이와 같은 혼란스러운 문제로 어려움을 겪습니다. 토양과 식물의 수분 잠재력을 모니터링하는 것은 일관되고 반복 가능한 처리를 시행할 수 있는 유일한 정량화 방법입니다. 균질한 성장 배지에 대한 토양 수분 유지 곡선을 개발하면 수분 처리를 생물학적으로 관련된 매트릭 전위로 유지할 수 있으며 해당 식물의 수분 전위를 기록할 수 있습니다. METER EC-5 체적 수분 함량 센서, METER MPS-6 매트릭 전위 센서, 컬럼 장력계는 182cm 높이의 폴리염화비닐(PVC) 성장 튜브를 사용하여 균질 성장 배지인 프로파일 그린 등급을 사용하는 온실 실험에서 토양 수분 상태를 모니터링하는 데 사용되고 있습니다. 이전에 특성화된 밀 품종을 파일럿 연구에서 재배하고 있으며, 더 큰 시스템에서 고급 Aegilops geniculata 컬렉션을 선별할 예정입니다. 노화 일수, 바이오매스, 싹:뿌리 비율, 발근 특성, 수확량 성분, 잎 수분 잠재력, 잎 상대 수분 함량, 수분 제한 처리와 대조 처리 사이의 기타 생리적 관찰을 측정할 것입니다. 이 데이터는 수분 스트레스에 대한 반응에 대한 유전자형을 분류하는 정량화 가능한 방법이 될 수 있습니다.
지표 토양은 육지와 대기 사이의 질량 및 에너지 전달을 결정하고 수문 순환에서 물의 흐름과 분할을 결정하는 복잡하고 역동적인 인터페이스입니다. 이러한 특성은 부분적으로 토양 수분 함량에 의해 제어되기 때문에 동적인 것으로 간주되며, 이는 습기에 의해 빠르게 변화하거나 지속적인 배수, 식물 흡수 및 증발 건조에 따라 천천히 변화할 수 있습니다. 동적인 토양 표면 특성을 고려하는 수문학적 연구에서 일반적으로 가정하는 것은 토양 부피 밀도가 정적이라는 것입니다. 자연적 과정(예: 동결-해동)과 인위적 변형(예: 경작)은 토양 부피 밀도에 영향을 미칩니다. 따라서 일시적인 부피 밀도를 정량화할 수 있다면 토양의 열적 및 수리적 특성에 대한 영향을 측정할 수 있습니다. 경작지에서 토양 열 및 수리 특성의 변화를 지속적으로 모니터링하기 위해 열-TDR 센서를 사용하여 현장 토양 수분 함량과 열 특성, 잠열 및 현열 플럭스를 파악하고 토양 부피 밀도 및 다공성 상태를 평가할 것을 제안합니다. 현장 수분 보유 특성과 수력 전도도를 측정할 수 있도록 수분 전위 및 수분 함량 센서를 요청합니다.
폭염과 가뭄은 생태계를 교란하고 그 빈도와 강도가 증가하고 있지만 장기적이고 점진적인 온난화보다 훨씬 적은 연구 관심을 받고 있습니다. 이러한 현상의 심각한 영향은 2003년 유럽 대륙의 지상 생산성을 30% 감소시킬 정도로 심각합니다. 아직 연구되지 않았지만, 폭염과 가뭄은 토양 미생물 군집에 의해 매개되는 유산 효과를 일으킬 가능성이 높습니다. 저는 생체 내에서 근권 군집을 조작하고 남서부에서 증가하고 있는 시나리오이자 생태 복원의 도전 과제인 폭염 상황에서 이식된 토종 풀의 성능을 평가할 것입니다. 저는 폭염이 토양 미생물 군집 구조를 변화시켜 박테리아는 감소하지만 곰팡이류는 보존할 것으로 예상합니다. 둘째, 폭염에 노출된 풀을 재배하면 근권 미생물의 적응으로 인해 식물이 내열성을 갖추게 될 것으로 예상합니다. 미생물 가용수 및 식물 가용수에 대한 관련 영향을 포함하여 폭염과 관련된 비생물학적 요인에 대한 새로운 통찰력을 제공할 것입니다.
MPS-6 수전위 및 온도 센서 8개, GS1 토양 수분 센서 8개, Em50 데이터 로거 4개 수여
스테파니 풀턴
조지아 대학교
지표 탄 채굴 및 계곡 채우기 작업 중 엔지니어링 유압 유로가 수질과 수량을 유지하는 방법을 결정하기 위한 지속적인 모니터링
연구원들은 총 용존 고형물(TDS) 부하를 나타내는 지표인 전도도로 측정한 염분 수준이 애팔래치아 중부 지역의 지표탄 채굴 및 계곡 채우기(SCM/VF) 작업 아래 하천 악화를 나타내는 가장 강력한 지표라는 사실을 발견했습니다. 우리는 현재 염분을 많이 생성하는 과부하와 지하수 접촉을 최소화하여 SCM/VF 작업 하류의 수질과 수량을 유지하도록 설계된 실험적인 "수문학적 격리" 광산 매립 방법의 효과를 조사하고 있습니다. 전도도를 사용하여 하천 흐름에 대한 원수의 기여도를 식별하고 특성화하면 수문학적 격리 방법이 지표수-지하수 상호 작용의 특성과 지속 시간에 미치는 영향을 파악하고 채굴 유역의 하천 흐름에 기여하는 주요 수문학적 흐름 경로에 대한 이해를 높이는 데 도움이 될 것입니다. 연속 모니터링 데이터는 분기별 또는 월별 모니터링 데이터보다 훨씬 더 높은 시간적 해상도를 제공하며, 계절과 다양한 선행 강우 조건에 따라 전도도가 어떻게 변하는지를 이해하는 데 매우 중요합니다. 본 연구의 목표는 SCM/VF 광산 현장을 통해 지하수 흐름의 이동을 제어하는 수문 공학 관행이 하천 흐름 생성 메커니즘과 물 화학에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 평가하는 것입니다. 우리의 연구 목표에는 수문 공학이 수용 하천의 용질 부하와 전도도 수준을 줄이는 데 미치는 영향과 SCM/VF 아래의 하천 흐름 생성 과정 및 수화학을 제어하는 메커니즘을 평가하는 것이 포함됩니다.
켄터키 동부 석탄 지대의 마고핀 카운티에 위치한 원격 SCM/VF 현장의 수문학적 역학을 이해하는 데 도움이 될 수 있도록 CTD-10 센서와 결합된 METER의 Em50R 원격 데이터 로깅 시스템을 사용하여 지속적인 수문 및 수화학 데이터를 수집합니다.
지뢰 탐지에 대한 육상-대기 상호작용/응용의 영향을 받는 얕은 지하 프로세스에 대한 실험 및 모델링 조사
전 세계적으로 가장 많이 발생하는 환경 위험 중 하나는 대인 지뢰입니다. 지뢰를 탐지하는 기술의 성공 여부는 지뢰의 물리적 구성과 매설 후 땅속에 머무르는 시간 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 그러나 일반적으로 간과되는 한 가지 영역은 지뢰가 매설된 환경 조건입니다. 지뢰 주변의 환경 조건을 더 잘 이해하면 다양한 탐지 기술과 연동되는 알고리즘을 개발하는 데 사용되는 수치 모델을 더 잘 보정할 수 있습니다. 지뢰 매설 장소 인근의 환경 조건을 특성화하는 것이 이 연구의 초점입니다. 얕은 지표면의 물리적 특성을 예측하기 위한 수많은 수치 및 분석 모델이 개발되었습니다. 지형의 특성과 지형의 특성을 변화시키는 동적 과정에 대한 기본 지식이 이러한 모델의 핵심입니다. 이 연구의 목표는 얕은 지하에서 물, 수증기, 공기의 비등온, 다상 유동 과정에 대한 이해를 높여 토양 수분의 공간적, 시간적 분포를 더 잘 예측하는 것입니다. 이를 통해 궁극적으로 보다 공간적으로 세분화된 토양 수분 및 온도 분포 예측을 제공하여 지뢰 탐지 성능에 가장 역동적인 환경 조건을 모델링, 시뮬레이션 및 예측하는 데 더 나은 이해를 가능하게 할 것입니다.
VP-3 온도 및 상대 습도 센서 5개, 공기 온도 센서 10개 ECT 공기 온도 센서 10개 EC-5 토양 수분 센서
헨리 신팀
워싱턴 주립 대학교
생분해성 플라스틱 멀치: 분해 및 토양 품질에 미치는 영향
농업에서 기존 플라스틱 멀치(CPM)를 사용하는 것은 전 세계 대부분의 특수 작물 생산업체에서 흔히 볼 수 있는 관행입니다. 물 사용 효율을 높이고 잡초, 해충 및 질병을 방제하는 이점을 제공합니다. 이는 결과적으로 작물의 수확량과 품질을 향상시킵니다. 하지만 생산자는 사용 후 CPM을 회수하고 안전하게 폐기해야 하므로 총 생산 비용이 증가합니다. CPM을 생분해성 플라스틱 멀치 필름(BPM)으로 대체하면 폐기 필요성을 완화할 수 있습니다. 그러나 BPM을 도입하기 전에 농업 토양 생태계에 미칠 수 있는 잠재적 영향을 평가해야 합니다. 제 연구의 목표는 다음과 같습니다.
시간 경과에 따른 다양한 BPM 유형의 분해성 조사 BPM이 토양의 질에 미치는 영향 평가
Gempler에서 제공하는 USDA 토양 품질 테스트 키트를 사용하여 토양의 품질을 평가할 것입니다. 토양 온도와 수분 함량은 화학 반응 속도와 미생물 활동을 좌우하는 중요한 매개변수이며 다양한 BPM 처리 방식에 따라 달라질 수 있으므로 10cm 및 20cm 깊이에 설치된 METER의 5TM 토양 수분 및 온도 센서를 사용하여 모니터링할 것입니다. 또한 30cm 깊이에 METER의 G3 배수 게이지를 설치하여 BPM 미립자 분석을 위한 침출수 샘플을 수집할 것입니다. 사진 촬영, 사진 디지털화, Image J 소프트웨어를 사용한 이미지 분석을 통해 재료 특성을 평가하고 입자 크기와 표면적을 측정하여 시간에 따른 BPM의 저하를 조사할 것입니다.
수상작 1개 G3 배수 게이지, 5TM 토양 수분 및 온도 센서 6개, Em50G 원격 데이터 로거 1개
토양을 통한 BPM 분해 산물의 침출 평가
슈양 젠
조지아 대학교
정규화 된 차이 식생 지수 (NDVI)를 예측 물 사용 모델에서 식물 크기의 대리물로 사용하여 정밀 관개를 용이하게합니다.
식물의 물 필요량을 기반으로 한 정밀한 관개는 최적의 식물 성장을 가능하게 할 뿐만 아니라 물을 절약하고 비료 및 농약 유출로 인한 환경 오염을 완화합니다. 보다 효율적인 관개를 위해서는 작물별 물 요구량을 철저히 이해하는 것이 필수적입니다. 그러나 식물의 물 사용량은 환경 조건의 변화와 시간에 따른 식물 크기의 변화로 인해 매일 달라집니다. 환경 조건은 비교적 쉽게 측정할 수 있지만, 식물의 크기를 직접 측정하는 것은 종종 파괴적이고 시간이 많이 소요됩니다. 정규화된 차이 식생 지수(NDVI)와 같은 식생 지수의 원격 센싱은 물 사용 모델에 사용할 수 있는 캐노피 크기를 추정하는 지속적이고 비파괴적인 방법을 제공합니다. 현재 METER NDVI 센서를 사용하는 저의 연구는 환경 요인과 식물 크기의 대리인 NDVI 을 기반으로 침엽수 종의 일일 물 사용량(DWU)을 예측하는 정량적 모델을 개발할 것입니다. 목표는 농업 분야에서 일반적으로 사용되는 '작물 계수' 대신 NDVI 을 사용하는 것입니다.
예비 데이터에 따르면 NDVI 은 식물 성장과 높은 상관관계가 있으며, 방사선과 NDVI 만 사용하여 개발한 다중 선형 회귀 모델은 DWU의 85% 이상의 변동을 설명했습니다. 추가 환경 변수 또는 기준 증발산량을 포함하면 이러한 모델을 개선할 수 있습니다. 따라서 모델 검증을 위해 추가 연구를 수행하고 상업적 재배자와의 협업을 통해 규모를 확대하고 종묘장에서 연구 사이트를 개발할 것입니다.
컨테이너 작물 생산을 포함한 농업이 주요 소비처인 물은 유한한 자원이라는 인식이 확산되고 있습니다. 미국에서 생산되는 관상용 작물의 거의 3분의 2가량이 무토양 재배를 통해 컨테이너에서 재배되며, 시장성 있는 작물을 생산하기 위해 하루에 에이커당 20,000갤런 이상의 물을 사용할 수 있습니다. 토양 없는 기질은 충분한 공기로 채워진 다공성을 제공하여 충분한 배수를 보장함으로써 재배자가 물 스트레스와 관련된 위험을 피하기 위해 과도한 물을 줄 수 있도록 개발되었습니다. 그러나 물 위기가 다가오면서 더 많은 물 지속 가능한 생산 관행이 필요합니다.
저의 연구는 물이 기질 기공 및 입자를 통해 어떻게 이동하고 상호 작용하는지 더 잘 이해하기 위해 토양이 없는 기질의 수리물리학적 특성을 조작하는 것을 포함합니다. 또한 이 연구는 토양이 없는 기질의 수리물리학적 특성의 변화가 컨테이너 작물의 성장과 발달에 어떤 영향을 미치는지 알아볼 것입니다. 기존에 사용되던 토양 없는 기질을 최적화된 수리적 특성을 갖도록 변경하면 컨테이너화된 기질에서 물의 분포와 그에 따른 가용성을 높일 수 있습니다. 용기 내에서 물이 더 쉽게 이동할 수 있도록 하면 뿌리가 기질 내에서 더 많은 비율의 물에 접근하여 가용 수분을 늘릴 수 있습니다. 사용 가능한 물의 비율이 높아지면 재배자는 더 적은 물을 사용하면서 더 많은 바이오매스를 생산할 수 있으므로 생산 과정에서 물을 더 효율적으로 사용할 수 있습니다.
제 연구의 가장 중요한 목표는 다른 생산 관행을 변경하거나 새로운 기술에 투자하지 않고 전통적인 구성 요소(예: 스패그넘 토탄 및 나무껍질)를 활용하여 토양 없는 기질을 엔지니어링함으로써 용기 생산에서 물 소비를 줄이는 것입니다.
저는 옥수수 가뭄 스트레스 반응에 대한 피복 작물의 영향을 특성화하기 위해 미터 분광 반사율 센서(SRS)와 적외선 방사계(IR)를 배치할 것입니다. 이 기기를 통해 옥수수 캐노피 발달, 빛 사용 효율, 캐노피 온도를 측정할 수 있습니다. 다섯 가지 피복 작물 처리 후 옥수수에 가뭄 스트레스를 가하기 위해 비 차단 대피소를 사용할 것입니다. 기상 관측 장비는 이동식 관측소 두 대에 설치될 예정입니다. 각 장치에는 정규화된 차등 식생 지수(NDVI)와 광화학 반사율 지수(PRI)를 읽도록 보정된 SRS 센서와 하늘을 향한 기준 센서, 그리고 하나의 적외선 센서가 포함됩니다.
이 모바일 시스템은 이 연구에 사용된 현재 반복되는 생태생리학적 방법 세트를 기반으로 구축됩니다. 여기에는 옥수수 높이, leaf area index (LAI; METER AccuPAR LP-80), 기공 전도도(METER SC-1), 새벽 전 잎의 수분 전위(PMS Instruments Pressure Chamber), 잎의 녹색도(Konica Minolta SPAD) 등이 있습니다.
NDVI 측정값은 LAI보다 캐노피 발달을 더 일찍, 더 정확하고 반복적으로 파악할 수 있는 지표를 제공합니다. 캐노피가 닫힌 후, 쌍을 이루는 PRI-NDVI 수치는 빛 사용 효율에 대한 통찰력을 제공하고, 캐노피 온도의 적외선 수치는 수분 스트레스에 대한 지표를 제공합니다. 이 두 가지를 함께 사용하면 계절에 따른 옥수수 스트레스를 측정할 수 있습니다.
이러한 기기는 현장 연구의 시간적 해상도와 기계적 특이성을 개선하고, 방법 개발을 가능하게 하며, 작물 모델을 검증하는 데 도움이 될 것입니다. 더 넓게는 생태적 관리 관행(피복 작물)이 기후 변화(가뭄)에 따른 미래 예상 조건에 적응하는 데 어떻게 도움이 되는지에 대한 이해를 높일 수 있을 것입니다.
고부가가치 과수 작물은 수자원을 보존하기 위해 세심한 관개 관리가 필요합니다. 이러한 작물의 적당한 수분 스트레스는 과일 당도를 높이지만, 정밀 수분 스트레스를 사용하기 위해서는 나무의 수분 상태에 대한 신뢰할 수 있는 지표가 필요합니다. 나무의 뿌리 시스템은 깊고 광범위하기 때문에 토양 수분 측정은 신뢰할 수 없습니다. 줄기 수분 전위의 압력 폭탄 측정은 신뢰할 수 있지만 노동 집약적이며 자동화할 수 없습니다. 잎과 공기 온도 차이의 적외선 측정은 부분적으로만 효과적입니다. 주파수 영역 반사 측정 토양 수분 센서를 과일나무 줄기에 삽입하면 나무의 수분 상태를 지속적으로 모니터링하는 효과적인 방법이 될 수 있습니다. 줄기 수분 함량 측정과 압력 폭탄 측정, 잎과 공기 온도 차이를 성공적으로 연관시키면 나무 수분 상태에 대한 신뢰할 수 있는 지표를 제공할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 전 세계 과수원에서 관개 시기를 정확하게 정하거나 정밀 관개 시스템을 자동화하여 잠재적인 물 사용량 절감, 작물 품질 개선, 영양분 침출 및 유출 감소 등의 효과를 얻을 수 있습니다.
미기후 스테이션을 사용하여 환경 조건을 모니터링하고 정확한 표현형 분석을 위한 물 스트레스 예측으로 대두의 가뭄 내성 향상
기후 변화로 인해 앞으로 가뭄과 같은 현상이 더욱 빈번하고 극심해질 것으로 예상됩니다. 가뭄 스트레스는 대두(글리신 맥 맥 메릴)의 농업 생산성을 위협하는 중요한 문제이며 수확량을 최대 40%까지 감소시킬 수 있습니다. 지속적으로 증가하는 세계 인구를 먹여 살리기 위해 대두 생산을 유지하고 늘리려면 내성이 향상된 품종이 필요합니다.
가뭄 조건이 공간적, 시간적으로 예측할 수 없기 때문에 대두의 가뭄 내성 연구는 현재까지 제한적으로 진행되어 왔습니다. 가뭄에 강한 계통을 보다 쉽고 예측 가능하게 선택하려면 현장 환경 조건에 대한 지식이 중요합니다. 이러한 정보를 바탕으로 개선된 가뭄 내성 스크리닝 기술을 사용하여 정확한 표현형 데이터를 수집하고 가뭄 내성 유전자형을 식별할 수 있습니다. 이러한 표현형 데이터로 개발된 분자 마커 및 기타 게놈 도구는 평가된 대두 계통 간의 차이가 특정 유전자형의 실제 표현형을 정확하게 반영하는 시점에 데이터를 수집할 때 가장 신뢰할 수 있습니다.
가뭄 내성 연구를 수행하기 위해 211개의 대두 계통을 선정하여 유전체 전체 연관성 연구를 위한 패널을 구성하여 가뭄 내성에 관여하는 유전체 영역을 확인하고 2년에 걸쳐 두 곳에서 가뭄 관련 형질을 평가하여 새로운 유전체 도구를 개발했습니다. 이 211개 계통은 30개국에서 온 것으로, 전 세계에서 가뭄에 취약한 지역으로 알려진 지역, 즉 연간 강수량이 적은 지역과 가뭄 관련 형질이 강화된 새로 개발된 콩 계통에서 선정되었습니다. 현장 연구 현장의 환경 조건을 모니터링하는 센서가 장착된 기상청 미기후 관측소는 물 스트레스를 예측하고 이러한 가뭄 관련 형질을 표현형화하기에 이상적인 시기를 결정하는 데 큰 도움이 될 것입니다.
입선: 미환경 모니터 2개, Em50G 원격 데이터 로거 2개, GS-1 토양 수분 센서 2개, DataTrac 3 소프트웨어 수여
캐서린 이스트
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.
밀의 곡물 수확량 예측 개선을 위한 환경 스트레스 요인 조건에 대한 광화학 반사율 지수(PRI)의 반응
지상 기반 원격 감지 기술은 최근 농업계에서 높은 시간적(일별) 및 공간적 해상도로 작물 성과를 추적하는 도구로 많은 관심을 받고 있습니다. 전 세계적으로 예상되는 기온 상승과 가뭄 기간에 대처하기 위해 재배자와 과학자들은 일일 작물 성과에 대한 보다 쉽게 이용할 수 있는 정보를 활용할 수 있습니다. 실시간으로 데이터를 수집하고 처리하는 지상 기반 원격 감지 플랫폼을 사용하여 환경 스트레스 조건에 대한 작물의 반응을 더 잘 이해하면 지역 규모에서 현장별 관리 관행을 보다 신속하고 효율적으로 목표로 삼을 수 있으며, 나아가 항공 및 위성 센서를 통해 식물 반사율 스펙트럼을 대지 규모에서 경관 규모로 확장하는 데 유용한 정보를 제공할 수 있습니다.
작물 성과에 대한 현장별 정보를 수집하는 한 가지 기법은 광화학 반사율 지수(PRI)와 같은 원격 감지 식생 지수(VI)를 이용하는 것입니다. 저의 연구는 다양한 환경 스트레스 조건이 곡물의 품질과 수량에 미치는 영향에 대한 이해를 향상시키는 데 구체적으로 적용하여 식물 스트레스의 원격 지표로서 PRI에 대한 이해와 해석을 발전시키고자 합니다.
마이클 산티아고
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.
멜리사 스튜어트
콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스
열 활성 강화 토양 시스템에서 토양-지질 합성 상호 작용의 열수력학적 반응의 물리적 모델링
기계적으로 안정화된 흙(MSE) 벽과 같은 보강토 구조물은 고속도로를 따라 도로를 더 많이 확보할 수 있을 뿐만 아니라 민간 건물 부지에서 공간을 더 효율적으로 사용하기 위해 토목 공학에서 널리 사용되는 지반 분리 방법입니다. 이러한 구조물의 전통적인 설계에서는 시스템에서 발생하는 공극 수압을 방지하기 위해 배수가 자유로운 일부 유형의 되메우기를 사용해야 합니다. 이러한 선별된 되메우기는 일반적으로 현장에서 구할 수 없거나 쉽게 구할 수 없으므로 일부 프로젝트에서는 비용이 많이 들 수 있습니다. 현장에서 찾을 수 있는 미사나 점토와 같은 배수가 잘 되지 않는 한계성 되메우기는 일부 프로젝트에서 사용되었지만, 토양이 자유 배수가 되지 않기 때문에 강화 구역에서 발생하는 공극 수압에 대한 우려가 여전히 존재합니다.
공극 수압을 제어하는 새로운 방법은 열교환기를 통합하여 열에 의해 구동되는 수증기가 강화 구역 밖으로 흐르도록 하는 것입니다. 이 방법은 토양의 강도를 높이는 것으로 나타났지만, 일반적으로 열 변화에 취약한 폴리머로 만들어진 지오신세틱에는 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이 연구의 목적은 온도 변화가 불포화, 압축된 토양과 지오신세틱 사이의 복잡한 상호 작용에 미치는 영향을 정량화하는 것입니다. 특히 열교환기에서 열에 의해 유도된 물의 흐름은 토양과 토목 합성물의 상호 작용에 변화를 일으킬 것입니다. 열적 특성의 변화와 이러한 시스템의 작동 방식을 더 잘 이해하는 것은 열 활성 보강토 구조의 타당성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.
이 프로젝트에서는 열 주입 중 토목 합성 강화 토양층 내의 개별 위치에서 체적 수분 함량과 온도 변화를 평가하기 위해 METER 5TM 수분 프로브를 사용할 예정입니다. 또한, 토양의 열적 특성과 포화도 사이의 비등온 관계를 파악하기 위해 METER KD2 Pro 시스템을 사용할 것입니다. 이 계측 장비 세트는 시간이 지남에 따라 포화되지 않은 토양 퇴적물의 지열 효율에 미치는 열전달 및 물 흐름 과정과 관련 효과를 정량화하는 데 사용될 것입니다.
캐슬린 퀴글리
웨이크 포레스트 대학교
세렝게티 국립공원의 '핫스팟' 지속성을 이해하기 위한 토양-식물-동물 피드백 모델링
토양의 물리적, 화학적 특성은 식물과 초식동물의 상호작용을 매개하는 데 중요한 역할을 하지만 생태학자들은 이를 간과하는 경우가 많습니다. 세렝게티 '핫스팟'은 빠르게 성장하고 영양분이 풍부한 풀이 일시적으로 안정적으로 자라는 곳으로, 이곳에 서식하는 초식동물(얼룩말, 가젤)의 개체군을 유인하고 생태계 내에서 이질성을 발생시킵니다. 연구자들은 오랫동안 핫스팟에 매료되어 왔지만 이러한 독특한 소서식지의 생성, 유지, 공간적 분포에 대해서는 아직 설명하지 못하고 있습니다.
저는 방목이 심한 핫스팟과 그렇지 않은 인근 지역을 비교하고 방목 강도에 따라 특정 토양 특성이 어떻게 달라지는지 관찰할 것입니다. 저는 특히 방목자의 존재가 토양 수분 잠재력과 궁극적으로 식물 군집 구성 및 초식동물 역학에 어떤 영향을 미치는지에 관심이 있습니다. METER MPS-6 센서와 Em50 데이터 로거를 설치하면 방목 강도와 관련된 수분 잠재력의 시공간적 변화를 모니터링할 수 있습니다. 이러한 데이터는 세렝게티 핫스팟의 지속성에 대한 포괄적인 기계론적 설명을 제공하기 위한 구조 방정식 모델(SEM)의 필수 구성 요소로 사용될 것입니다.
마누엘 헬빅
몬트리올 대학교
영구 동토층 파괴가 아한대 산림 경관의 식생 생산성과 토양의 열 및 수분 체계에 미치는 영향
영구 동토층 지대의 남쪽 한계에 있는 아한대 산림은 특히 예상되는 온난화 기후에 취약합니다. 캐나다 북서부에서 광범위한 영구 동토층 소멸이 관찰되어 지표면 침하와 산림 면적 감소를 초래하고 있습니다. 그 결과 토양의 열 및 수분 조건과 식생 유형의 공간적 이질성이 매우 높은 것이 특징입니다.
캐나다 북서부 타이가 평원의 한대림은 많은 양의 얼어붙은 토양 유기 탄소를 저장하고 있습니다. 현재의 토양 해동은 이 유기 탄소를 미생물의 분해에 노출시키지만, 식물 생산성 증가를 통해 탄소 흡수를 증가시킬 수도 있습니다. 이러한 탄소 플럭스의 규모와 역학을 더 잘 이해하는 것은 지구 기후에 대한 잠재적 피드백을 평가하는 데 중요합니다.
저는 박사 연구에서 와류 공분산 기법과 플럭스 발자국 모델을 사용하여 지표면과 대기 사이의 탄소, 물, 열의 순 교환이 급속히 파괴되는 영구 동토층에 의해 어떻게 영향을 받는지 연구하고 있습니다. METER 기기는 지배적인 토지 피복 유형의 식생 상태를 지속적으로 모니터링하고 열 및 수분 역학에 대한 토지 피복 유형별 모니터링을 동시에 수행할 수 있습니다. 이 정보는 통합된 순 생태계 이산화탄소 교환과 그 구성 요소 플럭스인 총 생태계 생산성 및 생태계 호흡을 분석하고 이러한 플럭스를 지역 규모로 확대하는 데 필수적입니다.
레베카 로이드
몬태나 대학교
도로 철거 후 수문학적 및 생태학적 회복: 처리 설계가 생태계 서비스에 미치는 영향
공공 토지의 기존 임도를 철거하고 복원하는 데 수백만 달러가 투자되었음에도 불구하고 관리자들 사이에서는 가장 효과적인 도로 해체 방법, 특히 수량의 양과 질, 영양 순환, 산림 생산성과 같은 고가치 생태계 서비스의 회복을 촉진하기 위한 방법에 대해 상당한 불확실성이 존재합니다. 관리 불확실성의 핵심은 지상과 지하의 수문 및 생태학적 과정이 결합된 복구 메커니즘을 이해하는 것과 관련된 연구가 부족하다는 점입니다.
아이다호 중북부에 위치한 네즈 퍼스-클리어워터 국유림에서 진행 중인 광범위한 도로 해체 및 복원 노력 덕분에 저는 그럴 기회를 갖게 되었습니다:
생태계 기능 회복을 위한 토양, 식생, 생태수문학적 특성의 역할에 대한 이해 증진 도로 철거 방법에 따라 토양, 식생, 생태수문학적 특성 및 기능의 회복이 달라지는지 여부 평가
연구 위치: 로크사 배수구, 네즈 퍼스-클리어워터 국유림, 아이다호주 아이다호 카운티.
도로 제거가 생태계 서비스, 특히 수량의 양과 질, 순 일차 생산성을 어떻게 향상시킬 수 있는지 정량화하기 위해 통합 생산 함수를 개발합니다.
멜라니 스톡
위스콘신-매디슨 대학교
동결/해동 시 분뇨의 영양분 이동을 조사하기 위한 겨울철 물 균형 연구
농업 유출수의 인 손실은 주요 환경 문제이므로 분뇨 관리의 핵심 초점입니다. 영양분 이동은 겨울철 날씨와 동결된 토양의 복잡한 조건에 민감하지만, 겨울철 유출수 생성 및 프로세스 중심의 정보가 제한되어 있어 모델과 후속 관리 지침이 데이터에 의해 뒷받침되지 않는 경우가 많습니다.
비료 처리된 밭에서 겨울철 영양분 이동을 조사하기 위해 물 균형을 정량화하여 토양 침투 가능성을 제어하는 근본적인 동결/해동 메커니즘을 밝히는 것이 목표입니다. 가을과 늦겨울에 거름을 뿌린 옥수수밭과 거름을 주지 않은 대조군에서 토양 투과성을 테스트할 것입니다. 유출량과 영양분 부하, 눈, 서리, 토양 수분 및 온도를 모니터링할 것입니다.
승화는 VP-3 및 DS-2 센서로 측정하고 수직 토양 수분 플럭스는 MPS-2 수전위 센서로 측정할 것입니다. 데이터는 농업 생태계에서 영양소 손실을 평가하고 환경과 경제성의 균형을 맞춰 농업의 지속 가능성을 개선하는 예측 도구에 정보를 제공할 것입니다.
2013년 수상자
로렌 할렛
캘리포니아 버클리 대학교
기후 변화에 대한 목초지 생산성의 안정성 예측
강수량 변동성 증가는 목초지 시스템 전반에 걸친 인위적인 기후 변화의 결과로 예측됩니다. 강수량이 역사적인 변동성 범위를 벗어나는 빈도가 증가함에 따라 기후 변동성 증가에도 불구하고 안정적인 사료 생산량을 유지하는 것이 목초지 농업 생태계에서 중요한 관리 우선순위가 될 것입니다.
사료 생산의 안정성으로 이어질 수 있는 핵심 메커니즘은 보상 역학으로, 기후 변동에 대한 다양한 종의 반응이 시간이 지남에 따라 기능 그룹 간에 트레이드오프를 초래합니다. 이러한 트레이드 오프는 기후 변동에 대한 전체 사료 생산량을 완충해야 합니다. 제 논문은 강우 가용성과 종의 상호 작용을 조작하는 실험 현장 환경에서 사료 안정성에 대한 보상 역학의 중요성을 테스트합니다.
METER 토양 수분 프로브와데이터 로거를 통해 이 실험의 처리 효과를 특성화하고 기후 변화에 대한 목초지 반응을 예측하는 모델을 매개변수화할 수 있습니다.
말리카 노코
위스콘신 대학교
위스콘신 센트럴 샌드의 물-에너지 균형에 대한 관개 및 기후 영향
지표수 연결성이 강한 지역에서 관개를 위한 펌핑은 수생 자원에 영향을 미쳐 지하수 거버넌스 딜레마로 이어질 수 있습니다. 최근 수자원 부족으로 인해 지난 60년 동안 농지 이용과 기후의 변화를 경험한 지표수 연결성이 강한 생태 지역인 위스콘신 센트럴 샌드의 농업 및 수산업 이해관계자 사이에 딜레마가 생겼습니다. 저의 연구 목표는 이해관계자들이 파악한 과학적 불확실성에 대응하여 농지 이용과 기후 변화가 위스콘신 센트럴 샌드의 지역 물-에너지 균형에 어떤 영향을 미치는지 파악하는 것입니다.
저의 구체적인 분야 목표는 다음과 같습니다.
감자 및 옥수수 작물 재배 시스템 하의 대수층 플럭스를 포착하기 위해 METER G3 배수 게이지를 사용하여 지하수 재충전량 추정 감자 및 옥수수 작물 재배 시스템 하의 토양 표면에서 1m 깊이( G3 모노리스 상단)까지 METER 5TM 센서를 계층화하여 토양 수분/온도 플럭스 모니터링
현장에서 생성된 지하수 재충전 및 ET 추정치는 지난 60년간의 기후 및 토지 이용 변화에 대한 수문학적 반응을 시뮬레이션하는 동적 농업 생태계 모델인 Agro-IBIS의 매개변수화 및 검증을 수행합니다. 물 에너지 예산과 수량/기후 시뮬레이션은 위스콘신 센트럴 샌드의 이해관계자들과 공유되며, 이 포럼을 통해 향후 연구 질문이 생성될 것입니다.
미기상학, leaf area index, 기체 교환 측정과 함께 기공 전도도를 측정하는 METER SC-1 기압계를 사용하여 증발산량(ET)을 추정합니다.
휘트니 가체
메릴랜드 대학교
빗물 저류 및 식물 기반 물 순환에 대한 녹색 지붕 기질 혼합의 지붕 규모 모델링
녹색 지붕은 빗물 관리 도구로 인기를 얻고 있지만, 녹색 지붕 성능에 관한 보고서는 주로 소규모 플랫폼 연구(일반적으로 20평방 피트 미만)를 기반으로 하고 있습니다. 실제 지붕 성능 데이터가 부족한 이유는 주로 비용 및 물류 문제(즉, 일부 지붕은 정기적으로 접근하기 어렵거나 안전하지 않음)에 기인할 수 있습니다.
저는 지방 정부 기관의 대규모 녹색 지붕 설치 계약을 수주한 현지 녹색 지붕 설치 및 관리 회사와 관계를 맺었습니다. 고객은 데이터를 수집하고 녹색 지붕의 성능을 모니터링하기를 원합니다. 이 프로젝트는 30,000평방피트 규모의 녹색 지붕에 성능 모니터링을 위한 장비를 설치하는 동시에 적절한 METER 습도 센서와기상 관측소 기기를 사용하여 동일한 플랫폼 규모의 시스템 성능을 모니터링하는 것입니다. 실제 지붕 성능 데이터를 플랫폼 성능 데이터와 비교하여 소규모 연구가 실제 지붕 성능을 정확하게 예측하는지 확인할 것입니다.
옌스 스티븐스
캘리포니아 대학교 데이비스
캘리포니아 산림의 침입성 식물에 대한 스노우팩 변화의 영향
몬태나 산림은 좁은 지리적 영역에서 중요한 기후 구배와 그에 상응하는 식생이 공간적으로 압축되어 있기 때문에 기후 변화의 맥락에서 이해해야 할 중요한 생태계입니다. 기후 변화로 인해 몬태나 산림에서 예상되는 겨울철 스노우팩의 깊이와 기간의 감소는 생육 기간을 연장하여 가뭄에 강한 침입 식물이 낮은 고지대에서 확산되는 것을 촉진할 수 있습니다.
저의 연구는 스노우팩의 변화가 캘리포니아 시에라 네바다에서 두 가지 외래 관목(스카치 빗자루와 스페인 빗자루)의 개체수 증가율에 영향을 미칠 수 있는지 조사합니다. 두 종 모두 4°C 정도의 낮은 토양 온도에서 광합성 활성 녹색 줄기를 통해 성장할 수 있기 때문에 봄철 적설량 감소로 인한 조기 성장기에 민감할 수 있습니다. 그러나 눈이 일찍 녹고 토양 수분이 일찍 고갈되면 가뭄 스트레스가 장기화되고 탄소 증가가 감소할 수 있는 상충 관계가 있을 수 있습니다. 예비 데이터에 따르면 가뭄에 더 잘 견디는 관목인 스페인 빗자루가 스카치 빗자루보다 겨울철 적설량 감소에 더 긍정적으로 반응하는 것으로 나타났습니다.
기상청 계측 장비는 다양한 실험적 스노우팩 처리와 산림 캐노피 구조에 걸쳐 적설량과 토양 수분에 대한 포괄적인 기록을 수집하여 이 두 요소의 상호작용과 침입 식물 성능을 설명할 수 있는 메커니즘을 문서화할 것입니다.
아만다 코딩
버몬트 대학교
레이크 챔플린 유역의 저영향 개발(뚜껑) 빗물 관리를 통한 기후 변화 적응
이 연구의 목표는 기후 변화로 인해 버몬트의 강수량이 증가할 것으로 예상되는 상황에서 최적의 체류 시간, 인 흡착 및 탈질화를 제공하기 위한 저영향 개발(LID) 빗물 생물 저류 시스템의 향후 설계에 정보를 제공하는 것입니다. 이 연구는 버몬트 대학교에 새로 건설된 야외 생물학적 체류 실험실에 있는 8개의 생물학적 체류 세포 내에서 다양한 깊이의 인공 토양 매질에서 온실가스 배출과 영양소 변화에 영향을 미치는 메커니즘을 조사할 것입니다. 이러한 시스템은 지하 빗물 인프라가 부족한 개발도상국에서도 구현할 수 있는지에 대해서도 평가될 예정입니다.
닐 미첼
일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스
표류가 없는 지역의 산림 조류 경사면: 토양 및 미기후 평가 및 모니터링
조류 사면은 중서부의 무표류 지역에 분포하는 자연적으로 발생하는 미기후 생태계입니다(Cottrell and Strode 2005). 조류 경사면은 북쪽을 향한 찬 공기의 충적 경사면으로 설명됩니다. 조류 사면의 독특한 미기후학적 특성은 조류 사면 형성의 기본이 되는 지질학적 특징 때문입니다. 기본적으로 공기는 부서진 지질학적 기질에 갇힌 얼음을 가로질러 순환하며, 따뜻한 계절에는 경사면에 차갑고 습한 공기가 배출되어 지역 동식물을 효과적으로 형성합니다.
스콧 피츠
존스 홉킨스 대학교
고지대 숲의 비밀스러운 메탄 배출량
메탄은이산화탄소 다음으로 두 번째로 중요한 온실가스이지만 잘 알려지지 않았습니다. 지난 10년 동안 실험실 실험과 위성 데이터를 통해 목본 식물과 숲이 대기로 메탄을 배출한다는 증거가 수집되었습니다. 이러한 새로운 발견에도 불구하고 고지대 숲은 지표 토양의 유기체가 메탄을 소비하기 때문에 여전히 흡수원으로 간주됩니다. 또한 메탄이 나무를 통해 깊은 토양에서 누출될 가능성도 있습니다. 이는 현재 흡수원으로 간주되는 생태계에 순 메탄 공급원이 될 수 있습니다. 고지대 산림은 전 세계의 광대한 지역을 덮고 있기 때문에 이러한 문제를 해결하고 지구 기후 모델에 통합할 정확한 플럭스 추정치를 확보하는 것이 시급한 과제입니다. 새롭고 정확한 측정이 없다면 기후 예측은 계속해서 체계적인 결함을 포함하게 될 것입니다.
다이앤 패터
캘리포니아 대학교 샌디에이고
작물 식물 브라시카 나푸스의 가뭄 반응 조사
가뭄은 작물 수확량을 감소시키는 주요 스트레스이며, 기후 변화와 담수 공급의 제한으로 인해 기온 상승, 사막화, 토양 염분 증가로 이어지면서 향후 몇 년 동안 계속해서 문제가 될 것입니다. 가뭄을 포함한 비생물학적 스트레스는 복잡한 신호 경로를 통해 기공을 닫아 식물의 투과성 수분 손실량을 감소시키는 식물 호르몬 앱시스산(ABA)의 생성을 유도합니다.
저는 이 경로에서 음성 조절 단백질의 발현을 억제하는 RNAi 기술을 사용하여 작물 식물 브라시카 나푸스(카놀라)의 가뭄 반응을 성장에 악영향을 미치지 않고 향상시킬 수 있는지 평가하고 있습니다. 형질 전환된 식물은 통제된 가뭄 조건에서 재배되며, 토양 수분 함량과 기공 전도도는 METER 기기를 사용하여 모니터링됩니다.
D. 코리 노예스
미시간 주립 대학교
서방성 질소 비료의 통합을 통한 당근 수익성 개선
채소 생산에서 질소(N) 사용 효율을 개선하면 재정적으로 이득이 될 뿐만 아니라 환경의 질도 개선할 수 있습니다. 미시간주에서 당근은 일반적으로 모래가 많은 토양에서 재배되며, 성장기 동안 자주 관개하고 질소 비료를 여러 번 뿌려야 합니다.
저의 연구는 서방성 질소 비료(SRN)를 사용하여 비료를 통해 공급되는 N과 작물의 N 수요의 동기화를 최적화하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 저의 가장 중요한 가설은 미시간 당근 생산에서 폴리머 코팅 요소(PCU) SRN 물질을 사용하면 다음과 같은 이점이 있다는 것입니다.
더 적은 수의 탑드레스 N 적용 가능 총 N 비료 요구량 감소 N 사용 효율성 극대화
이 시스템에서 PCU를 사용하면 투입 비용 절감, 재생 불가능한 자원 소비 감소, 질산염 침출로 인한 환경 영향 최소화 등의 잠재적 이점을 얻을 수 있습니다. 토양 체적 수분 함량, 온도, 벌크 전기 전도도를 측정하는 METER 데이터 로거와 센서는 PCU에서 질소 방출을 조절하는 조건에 대한 이해를 높이는 데 도움이 될 것입니다.
토양 샘플에서 추출한 N과 함께 METER 데이터를 사용하여 수분과 온도의 함수로서 N 방출을 모델링하고 전기 전도도와 N 방출 사이의 관계를 정량화하고자 합니다. 이 정보는 채소 재배자를 위한 수익성 있고 환경 친화적인 영양소 관리 프로그램을 설계하는 데 도움이 될 것입니다.
2012년 수상자
크리스티나 홉킨스
피츠버그 대학교
도시 수문학에 대한 친환경 우수 인프라의 영향 평가
복잡한 도시 시스템에서 물 관리를 개선하기 위해서는 도시 수문 예산을 명확히 하는 것이 필요합니다. 이 연구의 목적은 도시화된 집수지에서 물의 유입과 유출의 변화를 명확히 하고, 물을 더 느린 지하 흐름 경로로 경로를 변경하는 녹색 인프라의 효과를 평가하는 것입니다.
그린 인프라는 식생과 토양 개량을 통해 발원지에서 빗물 유출을 줄이고 침투와 물 저장을 촉진합니다. 토양 수분 센서와수심 로거는 펜실베이니아주 피츠버그에 위치한 핍스 컨서번시의 빗물 정원 두 곳과 통제 구역 한 곳에 설치될 예정입니다. 센서는 각 지점의 토양 수분, 수심, 온도 및 전도도를 지속적으로 모니터링할 것입니다. 수집된 데이터는 토양 수분 역학 및 빗물 정원 물 저장을 특성화하는 데 사용됩니다. 이 연구의 결과는 빗물 관리 관행으로서 친환경 인프라의 이점을 명확히 밝혀줄 것입니다.
앨리슨 도니거
오레곤 주립 대학교
옥수수 백합의 관개 기준 확립
최근 몇 년 동안 수레국화(베라트룸 칼리포니쿰)는 암과 싸우는 특성으로 인해 의학계의 관심이 높아지고 있습니다. 수레국화 기반 약물인 IPI-926(인피니티 제약)의 인체 대상 예비 시험에서 기저세포암과 췌장암 치료에 매우 유망한 결과를 얻었습니다. IPI-926의 안정적인 공급을 보장하기 위해서는 수레국화의 재배 기준을 확립하는 것이 중요합니다.
오레곤 주립대학 말허 실험장(MES)은 옥수수 수레국화의 최대 생장 범위를 특성화하기 위해 지난 두 번의 성장기 동안 옥수수 수레국화에 점적 관개 실험을 실시했습니다. 관개 시험 구획의 다섯 가지 처리 각각에서 토양 수분 장력과토양 수분 함량을 측정하기 위해 계측기를 사용할 것입니다.
엘리제 와이건트
조지아 대학교
가뭄 저항성과 최대 생산성 사이의 트레이드 오프 부족 조사
전 세계 강수 패턴의 변화는 전 세계의 자연 및 농업 시스템 모두에서 식물 생산성에 영향을 미칠 것으로 예측됩니다. 이러한 강수량 변화의 주요 우려 중 하나는 일부 종의 경우 물 부족으로 인해 식물 생산성이 감소할 수 있다는 것입니다.
가뭄에 더 잘 견디는 종은 물이 풍부한 조건에서 재배할 때 최대 생산성이 낮은 경향이 있다는 것이 입증되었습니다. 그러나 예비 증거에 따르면 미국 남동부의 덥고 건조한 화강암 노두에서 발견되는 헬리안투스 포테리는 이러한 상충 관계가 나타나지 않는 것으로 나타났습니다. 가뭄에 대한 헬리안투스 포테리의 내성 반응을 습한 토양에 서식하는 가장 가까운 친척인 헬리안투스 아그레스티스와 헬리안투스 카르노수스와 비교하면 미래 농업에 유용한 정보를 제공할 수 있습니다.
이 종들, 특히 H. 포테리에 대한 저의 평가는 농업 목적으로 가뭄 저항성 특성을 위해 야생 헬리안투스 종을 채굴하려는 노력을 확대 할 것입니다. 제 목표는 앞으로 물 부족이 문제가 될 것으로 예상되는 지역에서 농업 생산성을 향상시키는 데 어떤 형질이 유용할 수 있는지에 대한 통찰력을 제공하는 것입니다.
케이트 캐시티
조지아 대학교
표면 도포 육계 깔짚의 암모니아 휘발 연구에서 이슬 양을 측정하기 위한 잎 습도 센서 보정
상업적인 닭고기 생산에서 매년 대량의 육계 깔짚이 생산됩니다. 이는 일반적으로 비료로 사용되며 목초지와 농작물에서 식물 이용 가능한 질소의 좋은 공급원입니다. 식물 이용 가능한 질소의 양과 암모니아 휘발을 통한 대기 중 질소 손실은 토양 특성, 적용률 및 환경 요인에 따라 달라집니다. 비, 상대 습도, 온도, 토양 수분, 이슬 침착이 깔짚의 휘발 및 기타 질소 변형에 미치는 영향을 이해하면 목초지에 적용되는 질소를 더 잘 이해하고 더 정확한 적용률을 위한 모델링을 할 수 있습니다.
질소는 농업 시스템에서 사용되는 가장 중요한 영양소이며 전 세계 작물 재배 시스템의 경제성, 지속 가능성 및 개선에 크게 기여합니다. 그러나 질소 관리는 뿌리 영역을 넘어선 질소 침출로 인한 지하수 오염, 지표 유출/침식으로 인한 부영양화, N20 배출로 인한 지구 기후 변화에 대한 막대한 기여 등 수많은 글로벌 문제와 연관되어 있습니다.
유기 시스템에서 N 관리를 최적화하는 것은 높은 N 민감도와 유기질 비료 및 토양 유기물로부터의 N 광물화를 예측할 수 없기 때문에 어려운 과제입니다. 또한 유기농 시스템에서 널리 사용되는 토양 비옥도를 높이기 위해 퇴비와 유기질 비료를 사용하면 질산염 침출로 인한 의도하지 않은 지하수 오염 가능성이 높아질 수 있습니다. 따라서 유기농법이 토양 유기물, 온실가스 배출량, 영양분 운명에 미치는 영향을 평가할 필요가 있습니다.
METER Drain Gauge G3를 사용하여 워싱턴 주 여러 지역에 위치한 5개의 유기농 중점 농장에서 질소 침출에 사용되는 일반적인 투입물, 작물 및 관행의 영양소 가용성과 영향을 파악하기 위해 배도 구역에서 배수되는 물과 질소의 흐름을 모니터링할 것입니다. 이 연구의 데이터는 유기 비료 관리 개선을 위한 예측 모델을 매개변수화하고 평가하는 데 도움이 될 것입니다.
팀 애스톤
와이오밍 대학교
가뭄 하에서의 작물 성장 개선: 유전학과 토양 수분의 정밀한 측정 및 제어를 이용한 접근 방식
육종이나 유전 공학을 통해 가뭄 조건에서 더 잘 자랄 수 있는 형질을 가진 작물을 개발할 수 있는 잠재력과 추진력이 있습니다. 물이 식물을 통과할 때 겪는 저항의 대부분은 잎과 뿌리의 막을 통과할 때 발생합니다. 식물은 이러한 막에 삽입되어 물의 통로 역할을 하는 아쿠아포린이라는 단백질을 생성함으로써 물의 흐름에 대한 전반적인 저항을 줄일 수 있습니다. 이러한 단백질을 사용하여 물 흐름에 대한 전반적인 저항을 감소시키는 능력이 더 큰 작물 유전자형은 기공이 닫혀야 하는 시점에 도달하기 전에 매일 더 많은 시간 동안 탄소를 흡수할 수 있습니다.
중요한 작물인 유채유(Brassica rapa)의 유전자형은 다양한 수준의 아쿠아포린 기능을 가진 것으로 확인되었습니다. 이러한 유전자형은 METER 토양 수분 프로브를 사용하는 맞춤형 자동화 시스템에서 토양과 대기 가뭄의 조합을 신중하게 제어한 상태에서 재배되어 가뭄을 겪는 작물이 더 많은 양의 탄소를 고정하여 더 빨리 성장할 수 있는지를 확인합니다.
아이인 호손
브리티시 컬럼비아 대학교
더글러스 전나무 숲 토양에서 토양 수분 역학 및 침출에 대한 바이오 숯의 영향
바이오탄은 바이오매스의 열분해로 생성되는 매우 안정적인 형태의 유기탄소(C)입니다. 농업 토양에서 바이오탄을 사용하면 영양분 침출 손실과 온실가스 배출을 줄이는 동시에 작물 수확량과 토양 탄소 저장량을 늘릴 수 있는 수단으로 제시되고 있습니다.
저는 더글러스 전나무에서 추출하여 더글러스 전나무 산림 토양에 적용하여 토양 수분 역학 및 토양 C 저장을 개선하기 위해 바이오 숯의 잠재적 사용 가능성을 평가하고자 합니다. 잘 정돈된 연구 현장에 METER 수전위 센서와 GS3 센서를 설치하여 네 가지 처리에 대한 토양 수분 특성을 측정할 것입니다:
바이오 숯 5톤 ha-1, 요소 비료 200kg N ha-1,
바이오 숯 처리 된 밭 토양에서 채취 한 토양 코어는 METER 실험실 (워싱턴 주 풀먼)로 가져와 METER를 사용하여 토양 수분 특성 곡선을 결정합니다. Hyprop 및 WP4C. 더글러스 전나무에 집중함으로써 우리는 북미의 상업용 침엽수림 중 위도 범위가 가장 넓은 산림 유형을 대표하고 있습니다. 이 연구의 결과는 기존 관리 산림 지역 내에서 더글러스 전나무 생산의 지속 가능성을 개선하기 위한 전략을 평가함으로써 감소하는 노령림 지역에서 산림 벌채를 유도하는 데 도움이 될 것으로 예상됩니다.
바이오차르와 비료를 각각 앞서 언급한 살포 비율로 살포한 경우
Control
테어 B. 패트로스
구엘프 대학교
지하수 재충전량 추정을 위한 수위 변동 방법 분석 및 개선
도시와 농촌 지역의 지하수 재충전(GWR) 측정은 지하수 가용성의 공간적, 시간적 역학을 이해하고 원수 보호 지침을 개발하는 등 많은 응용 분야에서 매우 중요합니다. GWR에 대한 지식에는 상당한 격차가 존재하며 정확한 추정치는 수문학적 예산의 특성화를 위한 필수 요소입니다.
토양 수자원 예산 모니터링과 함께 수면 변동(WTF) 방법을 사용하여 연중 5분 단위(시간당 평균)로 지역 규모에서 재충전(R)을 정확하게 정량화할 수 있는 새로운 기술이 개발 중입니다. 단기간의 강력한 역학 관계에서 상당한 R이 발생하는 경우가 많기 때문에 다년간에 걸쳐 연중 자주 R을 측정할 수 있는 능력이 매우 중요합니다. 이 프로젝트의 예상 결과와 중요성은 다음과 같습니다:
현재 온타리오의 많은 지역에서 부족하거나 아예 없는 연중 지역 규모의 GWR 측정값을 확보하여 개발 또는 GWR이 필요한 모든 정책을 안내하는 데 유용한 데이터베이스 제공 이 데이터베이스를 사용하여 강수량 및 토양 질감과 같은 대략적인 통계 기법이나 결정론적 수단을 사용하여 지역 규모(유역 규모) GWR의 공간 및 시간적 변동성 추정치를 보정하고 테스트하는 방법 기존 기상 관측소에서 장비를 보완하여 관측소에서 GWR을 측정하는 방법에 대한 지침을 제공합니다. 지침에는 원하는 신뢰 구간 내에서 GWR을 추정하기 위해 얼마나 많은 수위관정, 압전계, 토양 수분 함량 및 온도 센서, 장력계 및 배수 게이지를 설치해야 하는지 등이 포함될 수 있습니다.
2011년 수상자
미셸 뉴커머
샌프란시스코 대학교
저영향 설계 빗물 정원 아래의 재충전율과 엘니뇨 남방 진동이 도시 해안 지하수 자원에 미치는 영향
도시 연안 환경의 전 세계 지하수 자원은 인간의 압력 증가와 기후 변동성에 매우 취약합니다. 건물, 도로, 주차장과 같은 불투수 표면은 침투를 막고, 지하 대수층으로의 재충전을 감소시키며, 지표 유출수의 오염 물질을 증가시켜 하수 시스템을 넘치게 하는 경우가 많습니다.
이러한 영향을 완화하기 위해 전 세계 도시에서는 빗물 유출을 줄이고, 여과하고, 늦추는 빗물 정원과 같은 자연 식생 시스템으로 유출수를 유도하는 저영향 설계(LID) 방식을 채택하고 있으며 대수층으로의 침투 및 재충전율을 증가시킨다는 가설을 세우고 있습니다. 특히 엘니뇨 남방 진동(ENSO)의 연도 간 변동성에 따라 태평양 연안 도시에 강수량이 집중적으로 발생하는 동안 재충전율과 수질에 미치는 LID의 영향은 알려져 있지 않습니다.
저는 METER 수위 및 토양 수분 센서를 사용하여 토양, 수력학 및 지구화학 데이터를 수집하고 모니터링하여 캘리포니아 샌프란시스코의 LID 빗물 정원과 전통적인 잔디 잔디 아래의 캘리포니아 해안 대수층 시스템으로의 침투 및 재충전 속도와 품질을 정량화할 것입니다.
이 데이터는 HYDRUS-1D 모델을 보정하여 과거 및 미래의 ENSO 변동성 하에서 재충전율을 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. 이러한 과정을 이해하는 것은 도시와 해안 환경의 지하수 자원을 관리하는 데 중요한 의미를 갖습니다.
에릭 랜드리
워싱턴 주립 대학교
겨울철 질산염 침출에 대한 피복 작물의 영향
워싱턴주 스카짓 밸리의 감자 생산은 수익성을 높이기 위해 비료 투입이 필요합니다. 겨울철 강우로 인해 불안정한 영양분이 침출되어 환경 문제가 발생할 수 있습니다. 피복 작물은 유기적으로 결합된 원소를 증가시켜 영양분 침출을 줄일 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
이 연구에서는 5TE 토양 수분, 온도 및 EC 센서를 풀스탑 습윤 전면 감지기와 함께 사용하여 겨울철 피복 작물 혼합물이 있든 없든 파종된 토양의 수분 및 용질 플럭스를 측정할 것입니다. 우리의 임무는 현지 유기농 및 관행 생산자에게 현장 맞춤형의 지속 가능한 생산 옵션을 제공하는 것입니다. 어떤 피복 작물이 가장 적합한지 특성화하면 재배자의 우려를 해소하고 효과적인 활용을 촉진할 수 있습니다.
사라 바구스카스
캘리포니아 대학교, 산타바바라
캘리포니아 해안 소나무 숲에서 나무 고사의 근본적인 과정 이해
안개가 자욱한 캘리포니아 해안선의 숲은 앞으로 더 따뜻해지고 안개가 덜 끼게 될 가능성이 높습니다. 여름철 안개는 연중 따뜻하고 건조한 시기에 숲에 공급되는 물의 양을 늘리기 때문에, 안개가 덜 끼면 나무가 수분 스트레스와 가뭄으로 인한 고사 위험에 더 많이 노출될 가능성이 높습니다.
이 연구는 채널 제도 국립공원의 산타 크루즈 섬에 위치한 비숍 소나무(Pinus muricata D.Don) 스탠드에서 안개 물 유입량의 변화가 나무의 생리적 상태에 어떤 영향을 미치는지 이해하고자 합니다. 사라는 토양 표면에 안개 물방울을 떨어뜨려 식물이 이용할 수 있는 토양수를 변경하는 현장 기반 실험을 실시할 예정입니다. 이 연구의 목표는 안개-물 유입이 해안 숲의 물 예산에 미치는 영향을 더 잘 이해하여 해안 숲이 기후 변화에 어떻게 대응할 수 있는지 예측하는 능력을 향상시키는 것입니다.
캐리 우즈
클렘슨 대학교
영양 공급에 대한 착생 양치류의 생리적 및 형태 학적 반응
영양분과 물의 가용성은 식물의 분포를 크게 결정할 수 있습니다. 다양한 영양분과 물 수준에서 번성할 수 있는 식물은 형태적, 생리적 가소성이 높아 특정 조건에 더 특화된 식물보다 분포 범위가 더 넓습니다. 플레오펠티스 폴리포디오이데스는 미국 남동부의 활엽수림과 중남미의 열대 우림에 분포하는 착생 양치식물(즉, 나무의 캐노피에 기생하지 않고 사는 식물)입니다. 이 식물이 이렇게 넓은 지역에 분포할 수 있는 능력은 다양한 수준의 영양분과 물 공급을 견딜 수 있는 능력에 있을 수 있습니다.
저는 사우스캐롤라이나와 코스타리카에서 다양한 수준의 영양분과 수분에 대한 P. 폴리포디오이드의 형태적, 생리적 특성을 조사할 것을 제안합니다. 이전 실험에서 영양분을 첨가하지 않고 높은 물에서 P. polypodioides를 재배했을 때 식물은 광억제의 증거를 보여 성장과 광합성 속도가 낮아지는 것을 발견했습니다. 영양분을 첨가했을 때는 광억제의 증거가 없었으며 오히려 광합성 및 성장 속도가 증가했습니다.
저는 습한 환경에서 P. 플라이포디오이드가 광억제의 영향을 완화하기 위해 캐노피 토양과 같이 영양분 함량이 높은 캐노피 내 서식지로 제한된다는 가설을 테스트할 것을 제안합니다. 기공 전도도, 특정 잎 면적, 잎 조직의 질소 및 인 농도와 같은 다양한 영양분 및 물 공급에 대한 P. 폴리포디오이드의 형태적 및 생리적 특성을 측정할 것입니다. 사우스캐롤라이나의 참나무부터 코스타리카의 캐노피 나무까지 다양한 서식지에 서식할 수 있다는 점을 고려할 때 양치식물이 다양한 환경 조건을 견딜 수 있는 잠재적으로 독특한 능력을 가지고 있음을 시사합니다.
피터 범퍼스
사우스 플로리다 대학교
싱크홀의 간헐적 흐름과 덮힌 카르스트 지형의 재충전 패턴 평가
지하수 흐름을 더 잘 이해하는 것은 복잡한 덮개 카르스트 환경에서 수자원 관리를 개선하는 데 매우 중요합니다. 수직으로 모래로 채워진 붕괴 기둥을 통과하는 유량은 습지의 배수 여부 또는 호수 수위와 수면이 떨어질지 여부를 결정할 수 있으며, 특히 대수층에서 펌핑이 많이 이루어지는 곳에서는 더욱 그렇습니다. 수자원 확보 경쟁을 둘러싼 갈등이 심화되는 상황에서 싱크홀 거동에 대한 이해와 지표면 근처 지하수 흐름에 대한 효과적인 모니터링 방법은 매우 바람직합니다. 자체 전위 측정은 모래 기둥이 없는 것처럼 행동하는 얕은 깊이에서 빠르게 흐르고 깊게 막힌 세 가지 흐름 체제 사이의 전환을 반영한다는 가설이 있습니다.
이 간헐적 흐름 가설을 테스트하려면 SP 변동 중 수분 이동과 행렬 전위 변화를 측정해야 합니다. 싱크홀 관련 흐름을 모니터링하기 위해 수문 센서와 SP를 사용하는 효과적인 프로토콜이 확립될 것입니다. 또한 도관과 주요 수문, 지형, 식생, 일사 위치에 있는 토양 수분 센서는 ET, 뿌리 흡입, 이방성 지형 효과로 인한 유동 전위로 인한 신호를 분리하고 지하수 이동을 분석하는 데 SP의 유용성을 확인하거나 거부할 것입니다.
21세기에는 20세기에 석유를 찾는 것만큼이나 물의 움직임을 이해하는 것이 중요합니다. 이는 습지, 호수, 하천을 보호하는 것뿐만 아니라 운송(연료 전지), 영양 공급, 레크리에이션에 경쟁적으로 사용될 자원을 관리하는 문제이기도 합니다. 이 연구는 또한 배수구와 우물밭의 위치를 파악하고 싱크홀과 침하 원인인 수축 팽창 토양을 구별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 연구는 SP를 대수층 흐름을 매핑하는 도구로 실질적으로 평가할 것입니다.
아담 하워드
노스 캐롤라이나 주립 대학교
노스 캐롤라이나의 두 V. 비니 페라 품종에서 스트레스 유발에 대한 환경 및 생리적 반응
노스캐롤라이나주 와인 포도 생산이 강화됨에 따라 물 관리의 중요성이 대두되고 있습니다. 포도의 수확량과 성분, 결과적으로 와인의 품질은 포도가 생산되는 물 체계에 의해 크게 영향을 받습니다.
물 관리의 중요성에도 불구하고 노스캐롤라이나의 주요 와인 포도 지역인 야드킨 밸리 아펠레이션에서는 이 주제와 관련된 연구가 거의 수행되지 않았습니다. 이 지역은 독특한 토양과 기후를 가지고 있으며 물 관리 연구가 완료된 다른 기존 와인 지역과는 상당히 다를 수 있습니다. 예비 조사 결과에 따르면 이 지역의 강수량은 증발산량 수요를 초과하지만, 사용 가능한 물의 과잉은 포도 품질에 부정적인 영향을 미치기 때문에 품질 좋은 포도를 위해서는 약간의 물 스트레스가 바람직합니다.
이 연구의 주요 목표는 수리학적으로 서로 다른 두 가지 포도 품종인 그르나흐와 시라에서 바람직한 스트레스 수준에 도달하는 주요 환경 및 생리적 변수의 상태를 파악하는 것입니다. 이 두 품종의 포도나무에서 물을 배제하고, 수분 스트레스가 유발될 때 METER의 수분 함량 센서, 데이터 로거 및 정상 상태 기공계를 사용하여 토양 및 식물 매개 변수를 모니터링할 것입니다. 이 정보는 재배자가 물 관리 결정을 내리는 데 도움이 되며, 이 지역에서 고품질 포도 생산을 위한 적절한 스트레스 수준을 달성할 수 있는 가능성을 평가하는 데 사용될 것입니다.
나탈리 룬스버리
메릴랜드 대학교 칼리지 파크
무경운 채소 재배를 위한 저잔류 겨울철 피복 작물
피복 작물과 경운 감소의 토질 및 환경적 이점이 알려져 있음에도 불구하고, 미국 북동부와 중부 대서양 지역에서는 이른 봄 채소를 위해 피복 작물을 통합하고 경운을 없애는 것이 여전히 문제가 되고 있습니다. 많은 전통적인 고잔류성 피복 작물은 봄철의 차갑고 습한 토양 문제를 악화시키고 후속 작물을 위한 질소를 고정시킬 수 있습니다. 잔류성이 낮은 대체 겨울철 고사 작물은 영양분 포집, 침식 방지 및 유기물 추가와 같은 환경 및 토양의 질적 이점을 제공하는 동시에 경작 없이도 봄에 조기 심기를 촉진할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
이 연구는 사료용 무, 파셀리아, 검은 귀리, 랩랩 콩과 같은 대체 피복 작물을 봄철 무경운 채소 재배에 사용하는 방법을 조사할 것입니다. METER 5TE 센서를 사용하여 토양 수분과 온도를 모니터링하여 적절한 심기 날짜를 결정하고, 공극수 EC와 질산염 농도 간의 관계를 설정하여 피복 작물의 분해와 후속 작물에 대한 질소 공급 능력을 모니터링합니다.
펠리페 바리오스 마시아스
캘리포니아 대학교 데이비스
물 사용 효율을 높이기 위한 혁신적인 관개 방법 테스트
물을 덜 사용하면서도 높은 수확량을 내는 대체 관개 방법은 농업의 지속 가능성에 기여합니다. 이 프로젝트는 캘리포니아에서 가공용 토마토의 물 사용 효율(수확량/물 사용량, WUE)을 높이기 위해 고랑 대체 관개로 실제로 사용되는 유망한 부분 뿌리 건조(PRD) 기술에 초점을 맞추고 있습니다.
현재 PRD 기술에 대한 일반적인 작물의 생리적 반응에 대한 정보가 제공되고 있지만, 안정적인 관리를 위한 전략은 개별 작물에 대한 테스트가 필요합니다. 교번 고랑 관개는 다른 고랑에만 선택적으로 물을 주는 방식으로 이루어집니다. 각 이랑은 한쪽에만 물을 공급하고 관개할 때마다 옆고랑과 고랑을 번갈아 가며 관개합니다. 밭 고랑의 절반을 사용하면 물의 양을 줄일 수 있으며, 잠재적으로 수확량 감소 없이 물을 공급할 수 있습니다.
토양 수분 및 식물 물 상태 모니터링은 심각한 물 스트레스와 수확량 감소를 방지하기 위해 각 관개 시기를 결정하는 데 중요하지만 비파괴 방식으로 자주 측정하는 데는 한계가 있습니다. 다양한 재배지에서 METER EC-5 토양 수분 센서를 사용하면 두 가지 깊이에서 토양 수분 가용성을 모니터링할 수 있을 만큼 충분히 자주 즉각적인 판독값을 얻을 수 있습니다. 이러한 데이터는 SC-1 leaf porometer 의 잎 전도도 측정치와 연계하여 물 사용 효율이 높고 수확량이 높은 관개 처리를 보여줄 것입니다. 또한 토양 수분이 모든 또는 대체 고랑 관개 방식에서 질소 침출, 캐노피 성장 및 빛 차단, WUE, 수확량 및 과일 품질에 미치는 영향도 분석할 것입니다.
2010년 수상자
진저 앨링턴
세인트 루이스 대학교
토양 특성이 사막화 반전에 미치는 영향
전 세계 건조한 초원의 사막화는 대부분 되돌릴 수 없는 것으로 여겨집니다. 그러나 최근 연구에 따르면 사막화된 네 곳의 장기 가축 사육지에서 다년생 풀이 회복된 것으로 나타났습니다. 한 곳에서는 식생의 변화와 함께 물의 침투와 토양 영양분이 증가했습니다.
이러한 데이터를 바탕으로 저는 사막화를 되돌릴 수 있는 다음과 같은 메커니즘을 제안했습니다. 장기간 가축이 없으면 다짐으로 인한 물의 침투율이 증가하여 침식이 감소하고 토양 영양분이 다년생 풀이 다시 자라는 데 유리한 수준으로 축적될 수 있다는 것이죠.
이 모델을 테스트하기 위해 잔디를 복구한 현장과 그렇지 않은 현장에서 추가로 장기 축사 데이터를 수집하고 있습니다. 이러한 데이터를 통해 사막화된 시스템의 역학 관계와 건조지대의 복원 가능성에 대한 보다 포괄적인 결론을 도출할 수 있을 것입니다.
켄달 데종
콜로라도 주립 대학교
관개 농업에서의 소비적 사용 및 환류의 정량화
콜로라도 프론트 레인지와 미국의 다른 물 제한 지역에서 도시가 급속히 성장함에 따라 농민들에게 수자원권을 양도해야 한다는 압력이 증가하고 있습니다. 영구적인 물 권리 이전에 대한 대안으로, 켄달의 연구는 생산자가 계절에 따른 소비적 사용을 줄이고 사용하지 않는 물을 선택적으로 도시에 임대할 수 있는 능력을 조사합니다.
켄달은 METER 유역 특성화 패키지를 사용하여 고랑 관개 옥수수 밭에서 세 개의 센서 어레이를 모니터링할 것입니다. 이 사이트에서 수집된 데이터는 물 균형의 모든 구성 요소를 계산하는 데 도움이 될 것입니다. 이 샘플링 방법은 개별 생산자가 증발산량과 환류량을 모두 정량화하는 저비용 방법으로 잠재적으로 사용할 수 있습니다.
마이클 와인
오클라호마 주립 대학교
바이오 에너지 원료 생산을 위한 한계 토지 전환이 물 순환에 미치는 영향
국가 연료 공급의 지속 가능성을 개선하고 탄소 배출을 줄이기 위해 바이오 연료 생산량을 늘려야 하는 최근 정부의 의무는 에너지 작물 재배 과정과 재배 후 물 순환에 영향을 미칠 수 있습니다. 바이오매스 생산을 위한 주요 선택인 스위치그라스는 지배적인 혼합 잔디 초원 종보다 뿌리가 더 깊습니다.
우리는 오클라호마 주 우드워드의 한 쌍의 유역을 사용하여 스위치그래스의 정착과 생산이 물 순환의 각 구성 요소에 어떤 영향을 미치는지 알아볼 것입니다. GA 해리스 펠로우십은 각 유역의 깊은 배수를 결정하고 이 경관의 기본 물 순환과 스위치그라스 단일 재배와 관련된 물 예산에 대한 이해를 높이기 위해 METER Drain Gauge 라이시미터를 제공할 것입니다.
질 셔우드
아이오와 주립 대학교
기후 변화가 초원 초원 시스템의 영양 상호작용에 미치는 영향
기후 변화는 많은 생물학적 시스템에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 연구는 주요 생물학적 사건의 시기 변경이 고산 초원 생태계에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 정량화할 것입니다. 이 프로젝트에서 질은 예상되는 기후 변화의 영향을 모방하기 위해 적설량과 온도를 조작할 것입니다. 그런 다음 토양 수분, 토양 온도, 기온이 파르나시우스 클로디우스 나비와 숙주 식물인 금낭화의 출현과 생존에 미치는 상호작용을 테스트할 것입니다. 이 결과는 나비와 숙주 식물의 상호 작용에 대한 통찰력을 제공하고 다른 생태계의 기후 변화 영향을 이해하기 위한 프록시로 사용될 것입니다.
카밀라 테조 하리스토이
워싱턴 대학교
워싱턴주의 오래된 성장 시카 스프루스 숲에서 캐노피 토양의 물 보유 능력과 온도 패턴
시카 스프루스 나무의 수관에는 "캐노피 토양"으로 알려진 유기물이 대량으로 축적되어 있습니다. 이러한 축적물은 다양한 식물, 곤충 및 기타 수목 종에게 기질과 서식지를 제공합니다. 나무 등반 기술을 사용하여 워싱턴주 올림픽 반도의 노거수 가문비나무 캐노피 토양에 수분 및 온도 센서를 설치합니다.
이 연구는 가문비나무 수관 내의 토양 매트와 관련된 환경 조건을 처음으로 특성화하여 착생 식물의 분포와 활동, 영양소 역학 및 관련 캐노피 유기체를 이해하기 위한 프레임워크를 제공할 것입니다.
트레이시 로랜슨
아이오와 주립 대학교
현장 규모에서 이슬의 공간적 변동성에 대한 조사
이슬의 공간적, 시간적 변동성에 대한 조사는 식물 질병 관리와 토양 수분의 원격 감지 모두에 영향을 미칩니다. 이 연구에서는 이슬의 지점 측정값을 캐노피 규모로 환산하는 과정을 통해 캐노피에서 이슬의 양이 가장 많은 지역과 가장 적은 지역에 대한 LAI가 캐노피의 총 LAI에 기여하는 정도를 조사할 것입니다. 잎 습도 센서를 사용하여 대두 캐노피에서 이슬의 지속 시간(및 양)이 가장 많이 발생하는 위치를 파악합니다. 밭 주변의 여러 지점을 조사하여 밭 내 이슬의 변화를 조사합니다.
니키 우드워드
위스콘신 대학교
지속 가능한 에너지 실천을 위한 압축 충전물의 열전도 현상
풍력 에너지 집열 트렌치와 얕은 지열 교환 트렌치에서 고전압, 고용량 케이블 주변의 열 흐름을 극대화하는 것은 압축된 엔지니어링 트렌치 뒤채움 토양에서 효율적인 순환 가열 및 냉각 프로세스를 위해 필요합니다. 불포화 상태에서는 압축된 채움의 물리적 구조와 열 입력 속도 및 열에 의한 수분 흐름과 관련된 이론적 제약에 대한 연구가 제한적입니다. 경험 법칙에 따라 설계를 위한 토양 열 값을 설정하는 것에서 과학 및 열 측정에 기반한 경험적 상관관계를 사용하는 것으로 전환하기 위해 다양한 다짐 조건에서 포괄적인 토양 유형에 대해 측정된 열 특성 데이터베이스를 수집하고 토양 열 특성과 물리적 특성 간의 상관관계를 조사할 것입니다.
카페 코너
브리검 영 대학교
방목 및 강우량 조작에 대한 반응으로 토양의 깊은 배수 측정
미국 서부의 기후 변화는 강우 사건 사이의 간격을 더 길게 만들고 단일 사건에서 더 많은 강우량을 유발할 것으로 예측됩니다. 방목은 기후 변화와 상호 작용하여 토양 수분 균형에 영향을 미칠 가능성이 높습니다. 이 보조금으로 제공되는 기기는 방목과 방목을 병행한 처리에서 강우량 조작과 관련된 심층 배수의 변화를 측정할 것입니다. 강우량 조작과 방목은 심배수를 통해 더 큰 물 손실을 초래하거나 뿌리 영역의 물 가용성을 향상시킬 수 있습니다. 연간 총 강수량이 일정하게 유지되더라도 한 해 동안 식물과 토양 생지화학적 과정에 사용할 수 있는 물의 양은 달라질 수 있습니다.
스루티 나라야난
캔자스 주립 대학교
사탕수수의 캐노피 구조와 방사선 사용 효율성
이 연구는 캐노피 구조가 수수 방사선 이용 효율에 미치는 영향을 조사합니다. RUE는 지상 바이오매스 축적량과 누적 차단 광합성 활성 복사(IPAR)의 비율로 계산했습니다. ACCUPAR LP-80 작물 캐노피 위와 아래의 PAR을셉토미터로 측정하여 IPAR과 leaf area index 을 측정했습니다. 예비 결과가 나타났습니다:
라인마다 겉보기 RUE가 달랐으며, 평균 절간 길이에 따라 증가 RUE와 물 사용 효율(단위 작물 물 사용당 생산된 바이오매스) 간에 양의 상관관계가 있음 생산성 증가는 IPAR에서 라인 간의 유사성을 고려할 때 포집보다는 방사선 사용 효율 증가로 인한 것임.
안드레스 올리보스
캘리포니아 대학교 데이비스
아몬드의 뿌리 분포 및 영양소 흡수 모델링
시비 아몬드에서 영양소 사용 효율을 최적화하려면 관개 시스템에 주입되는 비료가 최적의 농도와 시간에 공급되어 침착 패턴이 뿌리의 최대 영양소 흡수량과 일치하도록 하는 것이 필수적입니다. 이 프로젝트의 목적은 5TE 수분 함량 장치로 아몬드 나무를 계측하여 이온과 물의 이동을 모니터링하여 Hydrus 2D/3D 모델에 입력할 아몬드 관련 데이터를 제공하는 것입니다. 목표는 뿌리 분포, 물과 용질의 이동, 식물 영양소 섭취의 역학을 파악하는 것입니다. 이러한 파라미터와 그에 따른 Hydrus 성능 최적화는 아몬드 재배자를 위한 최적의 시비 관리 도구를 개발하는 데 사용됩니다.
2009년 수혜자
로렌 콜브
메인 대학교, 오로노
유기농 곡물을 위한 대체 잡초 관리 전략: 작물-잡초 인터페이스 및 물리적 잡초 방제 개선
제초제 투입을 최소화하거나 전혀 하지 않고 재배하는 곡물의 잡초 관리를 개선하기 위한 두 가지 혁신적이고 상반된 전략이 있습니다:
식물 개체수를 늘리고 보다 균일한 패턴으로 파종함으로써 달성하는 작물 경쟁 강화 평소보다 더 넓은 줄로 파종하여 줄간 스윕을 허용함으로써 달성하는 물리적 잡초 방제 강화(즉, 줄뿌림 작물 재배)
Lauren은 성장기 동안 작물 캐노피 발달을 측정함으로써 leaf area index (LAI)의 역학이 파종 전략에 따라 어떻게 달라지는지 특성화하고 이것이 잡초 억제와 어떤 상관관계가 있는지 알아보고자 합니다.
케이르 소더버그
버지니아 대학교
나미브 사막의 안개, 에어로졸, 영양분 순환
아프리카 남서부 해안의 나미브 사막은 강수량이 매우 건조하지만 해안 안개가 자주 발생합니다. 안개는 나미브 사막에 고유한 특정 식물에 충분한 물을 공급하는 것으로 알려져 있으며, 그 중 일부는 안개 지역(내륙 최대 60km)에서만 발생합니다. G.A. 해리스 펠로우십은 잎의 습도, 기온, 상대 습도 측정과 함께 태양 복사 및 토양 매개변수(수분, 온도, 전기 전도도)를 활용하여 나미브 중앙의 기후 구배를 따라 5개의 안개 모니터링 스테이션을 설치하는 데 사용될 것입니다. 또한 샘플의 안정 동위원소 분석을 통해 식물이 이용하는 안개, 지하수, 토양수의 양을 정량화할 수 있습니다.
리네뜨 커피
콜로라도 대학교
무선 센서 어레이를 이용한 아고산대 산림의 탄소 격리 과정 측정
토양 호흡률을 모델링할 때는 규모가 중요합니다. 이 연구는 토양 호흡 및 환경 센서 제품군을 Niwot Ridge AmeriFlux 연구 현장에 배치하여 토양 호흡의 어떤 규모(시간적, 공간적)의 동인이 산림 바닥에서 이산화탄소의 호흡 플럭스에 영향을 미치는지 탐구합니다. 이 프로젝트는 작은 공간 규모와 높은 시간적 빈도로 토양 환경 역학을 측정할 수 있는 역량을 테스트할 것입니다. 센서 배치와 무선 기술 사용을 위한 새로운 전략을 개발하여 원격 위치에서 고주파 데이터 수집 및 보관을 지속할 수 있도록 할 것입니다.
명예로운 언급
사라 바구스카스, UC 산타바바라
캘리포니아 산타크루즈 섬의 착생성 큰빗이끼벌레(라말리나 멘시시)와 안개 사이의 생태적 상호작용
