Stypendium Granta A. Harrisa
Dotychczasowi odbiorcy
2024 ODBIORCÓW
DANIEL TUCKER
UNIWERSYTET VICTORIA
Nagroda: Wiele rodzajów stacji pogodowych ATMOS , PHYTOS 31 czujników wilgotności liści, pyranometr, TEROS 54 sonda profilu wilgotności gleby, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Lasy deszczowe i stres związany z suszą: wpływ na stare i wtórne korony drzew w przybrzeżnej Kolumbii Brytyjskiej
OLANIYI AFOLAYAN
UNIWERSYTET AUBURN
Nagroda: Wiele rodzajów czujników wilgotności gleby TEROS , czujniki głębokości wody HYDROS 21, bezprzewodowa stacja pogodowa ATMOS 41W, rejestratory danych ZL6 i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Wpływ orurowania gleby na hydromechaniczną odpowiedź płytkich osuwisk
JACK CAMBERIO
UNIWERSYTET RUTGERS
Nagroda: TEROS 12 czujników zawartości wody w glebie, TEROS 21 czujników potencjału wody w glebie, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Zastosowanie geofizyki i czujników wody do ilościowego określenia zasobów wodnych w bofedalach peruwiańskich Andów
JACOB MEEUWSEN
UNIWERSYTET STANOWY W WASHINGTON
Nagroda: Wiele rodzajów czujników wilgotności gleby TEROS , rejestratory danych ZL6 i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Innowacyjne praktyki produkcyjne w celu poprawy efektywności wykorzystania wody w ziemniakach i zwrotu z uprawy podczas upałów i stresu wodnego
KATHERINE MCCOOL
UNIWERSYTET STANOWY W OREGONIE
Nagroda: TEROS 12 czujników zawartości wody w glebie, TEROS 21 czujników potencjału wody w glebie, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Badanie interaktywnego wpływu interwału powrotu pożaru i nasilenia oparzeń gleby na hydrologię gleby po pożarze
CHARLES SOUCEY
UNIWERSYTET MINNESOTA
Nagroda: HYDROS 21 czujników głębokości wody, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Zrozumienie losu i transportu soli i azotanów w systemach krasowych o potrójnej porowatości
SHELBY WILLIFORD
UNIWERSYTET PÓŁNOCNEJ KAROLINY
Nagroda: TEROS 11 czujników wilgotności gleby, ATMOS 41W bezprzewodowa stacja pogodowa, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Czynniki wpływające na strukturę sawanny: wpływ zmian klimatu na współistnienie drzew i traw w LLP
CHARLIE CHEN
UC DAVIS
Nagroda: TEROS 54 sonda profilu wilgotności gleby, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Badanie wpływu upraw okrywowych na budżet wodny gleby w młodych sadach pistacjowych
ANDREW WALKER
UNIWERSYTET IDAHO
Nagroda: ATMOS 41 W bezprzewodowe stacje pogodowe i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Efektywność wykorzystania wody w różnych odmianach ziemniaka
2023 ODBIORCÓW
GREGORY VERKAIK
UNIWERSYTET MCMASTER
Nagroda: TEROS czujniki wilgotności gleby, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Kontrola pogody pożarowej i progi podatności na tlenie się torfu na naturalnych i zarządzanych torfowiskach borealnych
CHIHIRO DIXON
UNIWERSYTET STANOWY UTAH
Nagroda: HYPROP i KSAT laboratoryjne oprzyrządowanie hydrologiczne
Temat: Projektowanie i charakteryzowanie właściwości hydraulicznych ukorzenionych substratów wzrostu roślin do zastosowań o zmniejszonej grawitacji przy użyciu najnowocześniejszych pomiarów
ROBIN KIM
UNIWERSYTET VIRGINIA
Nagroda: TEROS czujniki wilgotności gleby, ATMOS 41 stacji pogodowych, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Modelowanie wiecznej zmarzliny i sezonowo zamarzniętych profili temperatury gruntu w Himalajach
ARIA DUNCAN
UNIWERSYTET STANFORD
Nagroda: TEROS czujniki wilgotności gleby, ATMOS 41 stacji pogodowych, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Ochrona ryżu przed zagrożeniami związanymi z klimatem i zanieczyszczeniem gleby
EMMANUEL ADEYANJU
UNIWERSYTET PÓŁNOCNEJ KAROLINY
Nagroda: HYDROS czujniki głębokości wody, TEROS czujniki wilgotności gleby, ATMOS 41 stacji pogodowych, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Łagodzenie działania mrozu na drogach ziarnistych poprzez inżynierską hydrofobowość w MnROAD
Temat: W kierunku zrozumienia wpływu naziemnych instalacji słonecznych na lokalną hydrologię i warunki glebowe
ODBIORCY W 2022 R.
LAUREN TUCKER
UNIWERSYTET STANOWY IDAHO
Nagroda: TEROS czujniki wilgotności gleby, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Badanie długoterminowego magazynowania wody w drzewach i jego znaczenia dla stosunków wodnych całego drzewa
CECILIA R. HELLER
UNIWERSYTET FLORYDA
Nagroda: TEROS czujniki wilgotności gleby, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Korzenie zmian: produkcja borówki w zmieniającym się klimacie
MD ILIAS MAHMUD
UNIWERSYTET MISSISIPI
Nagroda: TEROS czujniki wilgotności gleby, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Modelowanie wpływu właściwości hydraulicznych naturalnych gleb na ich reakcje akustyczne w celu wykrywania min lądowych
SCOTT CARPENTER
UNIWERSYTET YALE
Nagroda: PHYTOS 31 czujników wilgotności liści, rejestratory danych ZL6 i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Badanie interaktywnego wpływu zmian klimatu i wypasu na stabilność społeczności roślinnych Big Sagebrush
SADIE KELLER
UNIWERSYTET STANOWY W OREGONIE
Nagroda: TEROS czujniki wilgotności gleby, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Opracowanie wskaźnika stresu wodnego dla klonu czerwonego
NINA FERRARI
UNIWERSYTET STANOWY W OREGONIE
Nagroda: ATMOS 41 uniwersalnych stacji pogodowych, ZL6 rejestratory danych i subskrypcje do ZENTRA Cloud
Temat: Pionowa zmienność mikroklimatu i zasiedlenie ptaków w lasach strefy umiarkowanej
ODBIORCY W 2021 R.
AASHISH KHANDELWAL & JUSTIN NICHOLS
UNIWERSYTET NOWEGO MEKSYKU
Nagroda: Czujniki PAR (promieniowania fotosyntetycznie czynnego), czujniki monitorujące poziom wody HYDROS 21, rejestratory danych ZL6 i subskrypcje do ZENTRA Cloud
ZROZUMIENIE TRANSPORTU SUBSTANCJI ROZPUSZCZONYCH POPRZEZ MONITOROWANIE EULEROWSKIE I LAGRANGOWSKIE
Badania nad transportem substancji rozpuszczonych w systemach rzecznych doprowadziły do znacznego postępu w naszym fundamentalnym zrozumieniu interakcji między powierzchnią a wodami gruntowymi, ścieżek przepływu, czasów przebywania oraz stref lub warunków optymalnej reaktywności biochemicznej substancji rozpuszczonych. Na przykład, wcześniejsze programy monitorowania substancji rozpuszczonych pozwoliły określić ilościowo 956 500 ton rocznie antropogenicznych ładunków azotanów w Missisipi, które napędzają roczną eutrofizację w Zatoce Meksykańskiej (Val i in., 2006; Heisler i in., 2008; Sobota i in., 2015).
Chociaż wcześniejsze badania przyniosły wiele informacji, wykorzystywały one głównie eulerowskie systemy pobierania próbek i często ograniczały się do wód powierzchniowych. Takie metody pobierania próbek często nie uwzględniają niejednorodności przestrzennej, która jest nieodłącznie obecna w zlewniach (Blaen i in., 2016; Krause i in., 2017). W związku z tym zamierzamy zintegrować czujnik METER HYDROS 21 z nowym urządzeniem Navigator, pływającą sondą wieloparametrową, aby móc wykorzystać podejście Lagrangian do śledzenia substancji rozpuszczonych, ilości źródeł rozproszonych i punktowych oraz zidentyfikować obszary przyspieszonego przetwarzania w systemach rzecznych. Rozmieścilibyśmy również czujniki Hydros 21 na płytkich i głębokich głębokościach w strefie hiporeicznej w sąsiedztwie istniejących wcześniej sond jakości wód powierzchniowych w celu ilościowego określenia przepływu wód gruntowych do powierzchniowych podczas eksperymentów terenowych Navigator (Boano i in., 2014). Łącząc lagranżowskie, eulerowskie i powierzchniowe monitorowanie wód gruntowych, staramy się zająć niepewnościami związanymi z heterogenicznością działu wodnego i wynikającym z tego wpływem na transport substancji rozpuszczonych.
ALEXANDER FOX
UNIWERSYTET W WYOMING
Nagroda: ATMOS 22 anemometry ultradźwiękowe, TEROS 11 czujników wilgotności i temperatury gleby oraz ATMOS 14 stacji temperatury / wilgotności / ciśnienia barometrycznego / ciśnienia pary typu "cztery w jednym".
MODELOWANIE OBIEGU WODY/SKŁADNIKÓW ODŻYWCZYCH I PLONÓW WIELOLETNIEGO ZBOŻA
Kernza®, pierwsza wieloletnia roślina zbożowa, jaką kiedykolwiek opracowano, ma potencjał ożywienia rolnictwa na Wysokich Równinach, ale nie wiadomo, w jaki sposób ta nowa roślina dostosuje się do tak suchego środowiska. W ramach projektu finansowanego przez University of Wyoming (UW), Kernza zostanie zasadzona na siedmiu farmach we wschodnim Wyoming w celu zbadania jej długoterminowej rentowności, zrównoważonego rozwoju i wpływu na zdrowie gleby, obieg składników odżywczych i dostępność wody. Grant ten przyczyni się do tego projektu, umożliwiając nam pomiar warunków glebowych i mikroklimatu w Kernza, pszenicy jednorocznej i odrestaurowanych polach prerii przez trzy lata.
Skonfrontujemy pierwszy model biofizyczny, Terrestrial Regional Ecosystem Exchange Simulator (TREES), z danymi z Kernza i pszenicy, aby poprawić przewidywanie, w jaki sposób różnice w zużyciu wody i składników odżywczych wpływają na ich długoterminową żywotność. Podejście biofizyczne jest szczególnie odpowiednie do testowania naszych hipotez, że ścisły obieg składników odżywczych i głębokie wieloletnie korzenie umożliwią Kernza odniesienie sukcesu jako zrównoważona uprawa we wschodnim Wyoming i ekoregionie High Plains. Będziemy współpracować z rolnikami, aby umożliwić im podejmowanie opartych na nauce decyzji dotyczących wykorzystania Kernzy do zastąpienia pszenicy.
KAI LEPLEY
UNIWERSYTET W ARIZONIE
Nagroda: TEROS 12 czujników wilgotności, temperatury i przewodności elektrycznej gleby oraz rejestratory danych ZL6
WYKORZYSTANIE AGROWOLTAIKI DO TWORZENIA ZRÓWNOWAŻONEJ ŻYWNOŚCI, ENERGII I WODY W ZMIENIAJĄCYM SIĘ ŚWIECIE
Nasze systemy żywnościowe, wodne i energetyczne są w znacznym stopniu narażone na skutki wzrostu populacji i zmian klimatycznych. Tutaj badamy hybrydowe rozwiązanie rolniczo-fotowoltaiczne (PV) "agrivoltaics". Tworzymy największą farmę fotowoltaiczną w Stanach Zjednoczonych - 6-hektarową farmę słoneczną o mocy 1,2 MW w Longmont w stanie Kolorado o nazwie Jack's Solar Garden. Rolnik będzie uprawiał rośliny na rynek, jednocześnie produkując energię fotowoltaiczną, i zaprosił nasz zespół do zbadania różnych aspektów agrivoltaiki.
W szczególności nasz zespół planuje zbadać optymalizację wzrostu upraw i wykorzystania nawadniania poprzez precyzyjne monitorowanie wilgotności gleby i przewodności elektrycznej oraz fotosyntezy roślin, biomasy i plonów. Będziemy współpracować z partnerami z National Renewable Energy Laboratory, Colorado State University, Audubon Rockies, Sprouts City Farms i władzami lokalnymi. Publiczne wycieczki po farmach, rozpoczynające się wiosną 2021 r., poprowadzą przez obszar badawczy naszej grupy, zapewniając bezpośrednią ekspozycję na naukę. Agrivoltaics to nowatorski sposób na dostosowanie się do zmian klimatu i ich łagodzenie, i mamy nadzieję, że będziemy nadal przewodzić odkryciom naukowym napędzającym tę dziedzinę.
JENNIFER ALVAREZ
UNIWERSYTET KALIFORNIJSKI
Nagroda: HYPROP 2 oprzyrządowanie do krzywej uwalniania wilgoci z gleby
KRZYWA RETENCJI WODY W GLEBIE JEST KLUCZEM DO ZROZUMIENIA DYNAMIKI WODY W GLEBIE W ZMIENNYCH WARUNKACH WILGOTNOŚCI I TEMPERATURY
Redukcja emisji dwutlenku węgla (C) do atmosfery jest prawdopodobnie jednym z najpilniejszych problemów, przed którymi stoimy na całym świecie. Doprowadziło to do niestabilnych warunków klimatycznych, powodując utratę ważnych zasobów i zakłócając funkcjonowanie społeczeństw. Gleby regulują poprzez magazynowanie C i mogą przekształcić się z masywnych pochłaniaczy w znaczące źródła C, gdy tempo mineralizacji C przekracza wkład C. W związku z tym zrozumienie głównych czynników wpływających na tempo mineralizacji C jest niezbędne do opracowania dokładnych modeli, które pomogą w planach łagodzenia zmian klimatu i adaptacji. Środowisko fizyczne gleby jest szczególnie ważne w regulowaniu tempa mineralizacji C, ale pozostaje słabo poznane [4].
Proponowane badania mają na celu zapewnienie ilościowego związku między przestrzenno-czasową zmiennością wody glebowej i temperatury a szybkością oddychania drobnoustrojów. W szczególności chcemy opracować nowe techniki pomiarowe, aby wyjaśnić, w jaki sposób struktura gleby wpływa na sprzężenie między procesami hydrologicznymi, termicznymi i biogeochemicznymi.
ADAM SIBLEY
UNIWERSYTET STANOWY W OREGONIE
Nagroda: PHYTOS 31 czujników wilgotności liści, termometry na podczerwień IRT, ATMOS 41 stacji pogodowych, TEROS 21 czujników potencjału macierzy i ZL6 rejestratory danych
PRZEWIDYWANIE PODATNOŚCI NA SUSZĘ W KRAJOBRAZIE GÓRSKIM: ŁĄCZENIE OPADÓW ROSY, POBORU WODY Z LIŚCI I WODY GLEBOWEJ ZE STRESEM SUSZY W STARYCH LASACH WZROSTOWYCH
Dobrostan gatunków roślin i zwierząt zamieszkujących stare lasy na północno-zachodnim Pacyfiku jest nierozerwalnie związany z dobrostanem wysokich drzew. Wysokie drzewa tworzą ostoje mikroklimatu i redystrybuują głęboką wodę glebową na powierzchnię podczas letniej pory suchej, kiedy stres wodny i cieplny wzrasta, a ryzyko pożaru wzrasta. W tych okresach dostęp (lub jego brak) do głębokiej wody glebowej może mieć duży wpływ na stres związany z wilgocią drzew, a dostarczanie wilgoci do okapu przez nocne opady rosy nie tylko łagodzi stres związany z suszą poprzez wchłanianie wody przez liście, ale także pomaga utrzymać ostoje mikroklimatu poprzez chłodzenie wyparne, moduluje ryzyko pożaru spowodowane wysychaniem paliw oraz utrzymuje równowagę wodną i węglową epifitów.
Na te realia nakłada się rosnąca liczba dowodów, które sugerują, że niezagospodarowane, starsze lasy są bardziej odporne na pożary lasów niż zarządzane plantacje. Podsumowując, jasne jest, że plany zarządzania, które mają na celu maksymalizację odporności lasów i usług ekosystemowych, muszą uwzględniać wzorce podatności starych drzew na zmieniający się klimat.
Niedawne prace w lesie eksperymentalnym H.J. Andrews z wykorzystaniem czujników PHYTOS 31 wykazały, że na szczycie (56 m wysokości) Drzewa Odkrywczego, starej daglezji rosnącej na wysokości 450 m w wąskiej dolinie, opad rosy wystąpił w ~ 30% letnich nocy, wzorzec, który był słabo uchwycony przy użyciu tradycyjnego podejścia Penmana, nawet z danymi meteorologicznymi (ryc. 1), ilustrując wielką użyteczność danych z czujnika wilgotności liści. Pod koniec sierpnia 2020 r. przeprowadziliśmy również eksperyment zwilżania rosy na drzewie Discovery, który wykazał pobór rozpylonej wody przez igły drzewa, chociaż pobór ten nie wpłynął znacząco na stosunki wodne tkanki igieł, ponieważ badane drzewo nie doświadczało nadmiernego stresu wodnego. Jest to prawdopodobnie spowodowane położeniem drzewa na aluwialnym płaskowyżu wieloletniego strumienia - stare drzewostany rosnące na wyższych wysokościach z większą ekspozycją na suchsze powietrze dolnej troposfery i zakorzenione w bardziej skalistych glebach mogły doświadczać znacznie większego stresu wilgoci w czasie naszego eksperymentu. Nie jest jednak oczywiste, czy czynniki te mogą być kompensowane przez ogólnie niższe maksymalne temperatury letnie lub utrzymywanie się pokrywy śnieżnej późną wiosną na wyższych wysokościach i zasługuje na dalsze badania.
Proponowane przez nas badania stworzyłyby sieć czujników METER w strategicznych miejscach na naszym górzystym obszarze badawczym, które wraz z letnimi kampaniami terenowymi pozwoliłyby nam określić ilościowo, w jaki sposób różnice w częstotliwości rosy, pobieraniu wody przez liście i niedoborach wilgoci w glebie prowadzą do różnych poziomów stresu suszy w całym krajobrazie.
NEILL PROHASKA
UNIWERSYTET W ARIZONIE
Nagroda: PHYTOS 31 (5) czujników wilgotności liści i ATMOS 41 wielofunkcyjnych stacji pogodowych
ZROZUMIENIE, W JAKI SPOSÓB ZMIANY KLIMATYCZNE MOGĄ WPŁYWAĆ NA OBIEG WODY W LASACH AMAZOŃSKICH POPRZEZ WYKORZYSTANIE CZUJNIKÓW MIERNIKÓW DO UJAWNIENIA CZYNNIKÓW WPŁYWAJĄCYCH NA STRUMIENIE WODY NA POZIOMIE GAŁĘZI
Lasy tropikalne przetwarzają więcej węgla i wody niż jakikolwiek inny ekosystem lądowy. Obecne badania nie uwzględniają w odpowiedni sposób interakcji mikroklimatu i biologii w celu określenia podziału energii między strumieniem ciepła utajonego (LHF, tj. ewapotranspiracją) a strumieniem ciepła jawnego (SHF, tj. ciepłem konwekcyjnym) w koronach drzew. Ma to kluczowe znaczenie dla zrozumienia i przewidywania przyszłego kierunku i wielkości strumieni wody w lasach tropikalnych w warunkach zmian klimatycznych. Czujniki METER ATMOS-41 i PHYTOS-31 pozwolą mi stworzyć unikalny długoterminowy zestaw danych dotyczących cech liści na poziomie gałęzi, wilgotności, temperatury i mikroklimatu. Ten zestaw danych pokaże, w jaki sposób mikroklimat wpływa na budżet energetyczny liści i jak mikroklimat wpływa na zmianę budżetu energetycznego liści w gradientach wysokości korony i światła.
ILOŚCIOWE OKREŚLENIE SEZONOWEJ KONTROLI ROŚLINNOŚCI NAD ZMIANAMI OBJĘTOŚCI WYDM PRZYBRZEŻNYCH
Przybrzeżne wydmy - zlokalizowane na podpowierzchniowej plaży - stanowią potężną barierę dla sztormów i powodzi, które chronią społeczności przybrzeżne przed stratami ekonomicznymi. Interakcje między roślinnością a osadami stanowią kluczowy element do zrozumienia wzrostu wydm przybrzeżnych i regeneracji po burzy. Niezależnie od tego znaczenia, tradycyjne metody monitorowania roślinności doprowadziły do niespójności danych i założeń jakościowych. Proponowane tutaj roczne badania terenowe wykorzystają czujnikiNDVI i PRI SRS do spektralnego monitorowania roślinności wydmowej jednocześnie z cyfrowymi pinami erozyjnymi in situ (DEP). Po raz pierwszy dynamika wegetacji i erozji będzie mierzona w tej samej rozdzielczości próbkowania, co stanowi znaczący postęp w geomorfologii wybrzeża.
Wzajemne oddziaływanie wiatru, osadów i roślinności rzeźbi wydmy poprzez procesy eoliczne (wietrzne) (Sherman, 1995). Roślinność wywołuje turbulencje w polu wiatru, zakłócając transport osadów, a często ułatwiając osadzanie i wzrost wydm (Hesp, 1981). Tradycyjne metody oceny roślinności wydmowej opierały się albo na jakościowej ocenie kwadratów roślinności (Stalter, 1974; Kim i Yu, 2009), albo wyłącznie na uchwyceniu przestrzennych właściwości gęstości roślinności za pomocą zdjęć (Gillies i in., 2002; Renkin, 2015). Metody te utrudniają opracowanie ciągłych szeregów czasowych danych dotyczących roślinności i często pozostawiają badaczom czasowe migawki zmienności roślinności.
Głównym celem tego badania jest ilościowe określenie wpływu sezonowej gęstości i stanu roślinności na zmiany objętości wydm.
Badanie to wprowadzi nową metodologię do geomorfologii przybrzeżnej z wykorzystaniem czujników NDVI i PRI SRS do ilościowego określenia gęstości i stresu roślinności. Stworzenie ciągłego zbioru danych o roślinności w połączeniu z pomiarami erozji i akrecji in situ pomoże w zrozumieniu wzajemnych powiązań między roślinnością a osadem i tworzeniu wydm.
WSTRZYMYWANIE OPADÓW: INNOWACYJNE METODY OGRANICZANIA INFILTRACJI DESZCZU DO GLEB WINNIC
Przemysł winiarski w Wirginii często cierpi z powodu nadmiernej dostępności wody w glebie, co może negatywnie wpływać na jakość wina. Proponujemy wykorzystanie instrumentów METER do przetestowania kilku związków zmniejszających infiltrację pod kątem ich zdolności do zmniejszania ilości wody wpływającej do gleb winnic. Ograniczenie infiltracji powinno poprawić wzrost winorośli i jakość owoców do produkcji wina i może przekształcić uprawę winorośli w regionach świata o wysokim poziomie opadów.
Znaczenie badań: W 2015 r. Wirginia zajmowała 8. miejsce w Stanach Zjednoczonych pod względem powierzchni winnic, a jej wpływ ekonomiczny wyniósł 1,37 mld USD.
1 Wirginia otrzymuje średnio 108,4 cm opadów rocznie, z najwyższymi opadami w maju, lipcu i sierpniu.
2 Te wysokie opady przekładają się na nadmierną dostępność wody w wielu glebach winnic w Wirginii, co może powodować bujny wzrost winorośli (np. destabilizować równowagę między wzrostem wegetatywnym a rozwojem upraw) i być szkodliwe dla jakości owoców. Jakość winogron ma pozytywny wpływ, gdy łagodne niedobory wody ograniczają wzrost winorośli, szczególnie w wilgotnym klimacie, takim jak Wirginia. Hodowcy winogron w tym regionie chętnie ograniczają ilość wody w glebie, zwłaszcza w latach nadmiernie wilgotnych, a obecnie nie ma dostępnych ekonomicznych i zrównoważonych metod.
Przetestowano wiele strategii mających na celu zmniejszenie ilości wody w glebie winnicy, takich jak drenaż dachówkowy, rośliny okrywowe (konkurujące o wodę) i plastikowe osłony gleby. Jednak wszystkie te interwencje mają ograniczenia, począwszy od wysokich kosztów instalacji drenażu dachówkowego, poprzez często nieistotne zużycie wody netto przez rośliny okrywowe, a skończywszy na negatywnym wpływie odpadów z tworzyw sztucznych na środowisko. Zaproponowano również zagęszczanie gleby w celu ograniczenia infiltracji deszczu, ale może to zapobiec parowaniu z gleby i może powodować problemy z drenażem, oddychaniem korzeni / wymianą gazu i erozją.
Cele i zadania: Idealna interwencja wodna w glebie winnicy ograniczyłaby infiltrację do gleby, jednocześnie minimalizując erozję i umożliwiając wymianę pary i gazu. Aby osiągnąć tę idealną interwencję, proponujemy przetestowanie kilku przyjaznych dla środowiska związków polimerowych opracowanych przez przemysł transportowy w celu zmniejszenia infiltracji do gleby: DirtGlue (Salem NH) i Soiltac (Soilworks, Scottsdale AZ). Przetestujemy również kwas stearynowy, naturalnie występujący hydrofobowy kwas tłuszczowy, który może zmniejszyć infiltrację, jednocześnie zwiększając straty pary wodnej z gleby.4 Takie związki nie były testowane jako sposób kontrolowania wody glebowej w winnicach. Naszym celem jest porównanie skuteczności związków stosowanych w glebie w celu zmniejszenia infiltracji do gleby, a następnie ilościowe określenie wpływu na wzrost winorośli i jakość owoców.
CZY PODZIEMNE MAGAZYNOWANIE WODY JEST KLUCZEM DO PRZETRWANIA DRZEW JOSHUA?
Drzewo Joshua, ikona amerykańskiego Zachodu, jest zagrożone zmianami klimatycznymi. Podczas gdy niektóre aspekty drzew Joshua zostały dobrze zbadane, mamy ograniczone zrozumienie ich gospodarki wodnej w okresach ekstremalnego stresu wodnego. Cele tych badań są następujące
1) ocena roli magazynowania wody w budżetach wodnych drzew Joshua,
2) udokumentowanie rocznych wahań magazynowania wody w tkankach drzew Jozuego, oraz
3) opracowanie zintegrowanego modelu anatomii i stosunków wodnych drzew Jozuego w celu symulacji reakcji hydraulicznych całej rośliny na różne warunki klimatyczne.
Dane te mogą być wykorzystane do modelowania przyszłych dystrybucji drzew Joshua, informowania o planowaniu ochrony i wspomaganych wysiłkach migracyjnych oraz poprawy naszego zrozumienia ekohydrologii na pustyni Mojave.
Drzewo Jozuego jest charyzmatycznym gatunkiem i istotną siłą ekonomiczną przyciągającą odwiedzających do popularnego parku narodowego. Jest to również podstawowy gatunek, który zapewnia usługi ekosystemom pustyni Mojave. Oczekuje się, że zmiany klimatyczne spowodują ograniczenie występowania drzew Jozuego do 10% ich obecnego zasięgu ze względu na wzrost temperatur i częstsze susze1. Chociaż wiele wiadomo o historii naturalnej drzew Jozuego, nie wiemy zbyt wiele o ich budżetach wodnych. Zrozumienie magazynowania wody i jej wahań u drzew Jozuego, zarówno w skali dziennej, jak i rocznej, da nam nową wiedzę na temat tego, jak mogą one reagować na pojedyncze i kolejne susze.
Wstępne wyniki: Obserwacje i mikroCT korzeni drzew Joshua oraz badanie suszy sugerują, że magazynowanie wody nie występuje w pniu, jak oczekiwano, i może występować w wyspecjalizowanych tkankach korzeni.
Hipotezy:(H1): Zawartość wody w tkankach drzew Jozuego, potencjał wodny i transpiracja będą wahać się codziennie i corocznie w sposób odzwierciedlający ich wykorzystanie zarówno wody glebowej, jak i wody zmagazynowanej w roślinach.(H2): Transpiracja drzew Joshua obejmuje wodę, która została zmagazynowana w wyspecjalizowanych tkankach w korzeniach.(H3): Drzewa Jozuego będą wymagały kilku impulsów opadowych po długich okresach suszy, aby uzupełnić wodę w tkankach magazynujących do pełnej pojemności.
BADANIE ZWIĄZKU MIĘDZY GRUNTOWANIEM ROŚLIN A PRZEWODNICTWEM SZPARKOWYM
Roślinożercy często atakują pola uprawne i mogą prowadzić do niszczycielskich strat w plonach. Po ataku rośliny emitują charakterystyczne mieszanki lotnych związków roślinnych (HIPV), które odgrywają ważną rolę w obronie roślin. Niedawno odkryto, że rośliny również postrzegają i reagują na HIPV. Niektóre rośliny wykrywają HIPV emitowane przez ich uszkodzonych sąsiadów i reagują poprzez wzmocnienie własnej obrony w ramach przygotowań do przyszłego ataku, znanego jako priming. Priming obronny został udokumentowany u wielu gatunków roślin, w tym kilku ważnych dla rolnictwa upraw, takich jak kukurydza i bawełna. Niewiele uwagi poświęcono jednak fizjologicznym podstawom tego procesu.
Ogólnie rzecz biorąc, wymiana gazowa w roślinach zachodzi przez aparaty szparkowe, a obliczenia wskazują, że lotne związki mogą przedostawać się do rośliny przez aparaty szparkowe w warunkach oświetlenia4. Dwa główne pytania, na które nie udzielono odpowiedzi w zakresie gruntowania obrony roślin, to:
1) w jaki sposób rośliny pobierają lotne związki do primingu?
2) w jaki sposób ekspozycja roślin na związki lotne wpływa na procesy fizjologiczne, takie jak wymiana gazowa?
Żadne wcześniejsze badania nie uwzględniały fizjologicznych implikacji gruntowania obrony roślin. Lepsze zrozumienie reakcji roślin może ujawnić nowe strategie zwiększania odporności roślin na szkodniki.
Cele i zadania
Celem tego projektu jest wykorzystanie SC-1 Leaf Porometer do
1) określenie, czy otwory szparkowe są wymagane do zalewania roślin przez HIPV i
2) określenie, czy priming roślin przez HIPV wpływa na przewodnictwo szparkowe. Przewidujemy, że HIPV dostają się do liści roślin przez aparaty szparkowe, a udane gruntowanie będzie dodatnio skorelowane z przewodnictwem szparkowym.
Dodatkowo, jeśli sygnały primingowe są pobierane przez aparaty szparkowe, rośliny mogą zwiększyć przewodnictwo szparkowe, aby zwiększyć dostęp do informacji w stanie wysokiej gotowości. Wcześniejsze badania przeprowadzone w naszym laboratorium wykazały pozytywną korelację między primingiem a dawką ekspozycji5. Ponadto, ponieważ inwestycje roślin w obronę wymagają zapasów węgla i energii, przewidujemy również, że ekspozycja roślin na HIPV wpływa na regulację przewodnictwa szparkowego w celu zwiększenia wymiany gazowej roślin i fotosyntezy.
GENEZA GLEBY W CAŁEJ LITOSEKWENCJI KLIMATYCZNEJ ZACHODNIEJ HALEAKALI
Na północnych i zachodnich zboczach wulkanu Haleakala na hawajskiej wyspie Maui występuje ogromna zmienność klimatu (od 200 do> 2000 mm opadów) i różnorodność gleby (siedem rzędów taksonomii gleby). Ten mało zbadany obszar stanowi idealną lokalizację do badania wpływu klimatu i popiołu wulkanicznego na rozwój gleby na bazaltowych strumieniach lawy. Ponadto, ponieważ użytkowanie gruntów na Maui zmienia się z monokultur trzciny cukrowej na wypas zwierząt gospodarskich i ekoturystykę, rośnie zainteresowanie sekwestracją węgla w glebie i rozwojem rynków niszowych upraw specjalnych. Miejsca pobierania próbek (19) zostały wybrane na podstawie podobnej geologii i rzeźby terenu i zostały ręcznie wykopane, opisane i pobrane próbki według horyzontu genetycznego do pełnego zestawu analiz laboratoryjnych. Spodziewamy się dużej zmienności w zakresie zdolności zatrzymywania składników odżywczych i wody, utraty pierwiastków i zawartości węgla ze względu na obecność stożków żużlowych na terenie badań. Wyniki pomogą określić rozmieszczenie tych gleb pod wpływem popiołu i mogą pogłębić naszą wiedzę na temat rozwoju gleby, zapewniając jednocześnie przydatne informacje o glebie dla zarządców gruntów.
Główne cele i zadania: Naszym celem jest określenie wpływu opadów atmosferycznych i popiołu wulkanicznego na morfologię, mineralogię i skład gleb w całym gradiencie klimatycznym zachodniej Haleakali. Umożliwi nam to modelowanie zależności między opadami, temperaturą, etapem wietrzenia, mineralogią i utratą pierwiastków tych gleb wulkanicznych (Chadwick i in., 2003; Chorover i in., 2004).
KARLY SOLDNER
UNIWERSYTET DREXEL
Nagroda: ATMOS 41 uniwersalnych stacji pogodowych, radiometrów na podczerwień, rejestratorów danych ZL6 oraz ZENTRA Cloud
ZWALCZANIE STRESU CIEPLNEGO W MIASTACH ZA POMOCĄ ZIELONEJ INFRASTRUKTURY BURZOWEJ O NIEWIELKICH ROZMIARACH W NAJBARDZIEJ NARAŻONYCH NA UPAŁY DZIELNICACH FILADELFII
W Filadelfii i innych obszarach miejskich efekt miejskiej wyspy ciepła (UHI) zwiększa ryzyko związane z ekstremalnymi upałami ze względu na pochłaniające ciepło powierzchnie i ograniczoną roślinność. Wpływ ten nie jest równomiernie rozłożony w krajobrazie miejskim, ale koncentruje się na obszarach o podwyższonym poziomie materiałów pochłaniających ciepło i zmniejszonej pokrywie drzew. Mapy temperatury powierzchni wskazują, że niektóre dzielnice są średnio cieplejsze niż inne obszary, czasami różniąc się nawet o 8 °F. Te najcieplejsze dzielnice są nieproporcjonalnie zamieszkane przez osoby kolorowe i osoby doświadczające ubóstwa.
Oczekuje się, że klimat Filadelfii będzie się stale ocieplać w nadchodzącym stuleciu, z cztero- do dziesięciokrotnie większą liczbą dni z temperaturą 95+ °F rocznie do 2100 roku. Przewiduje się, że ten wzrost liczby ekstremalnych upałów spowoduje sześciokrotny wzrost liczby zgonów związanych z upałami.
Jednym z zasobów wykorzystywanych do zwalczania efektu miejskiej wyspy ciepła jest zielona infrastruktura. Filadelfia jest gospodarzem długoterminowego planu zielonej infrastruktury, który wykorzystuje zdecentralizowane zasoby środowiskowe naśladujące ekologię krajobrazu sprzed rozwoju w celu zmniejszenia zanieczyszczenia miejskimi wodami opadowymi. Przywrócenie naturalnych procesów ekologicznych pokrycia terenu obejmuje redukcję nieprzepuszczalnych powierzchni, które również zatrzymują ciepło i przywracają przestrzeń porośniętą roślinnością, co dodatkowo obniża temperaturę poprzez chłodzenie wyparne.
Plan zielonej infrastruktury Filadelfii, zwany Green City, Clean Waters, mieści się w Departamencie Wodnym i służy przede wszystkim ograniczeniu przelewów kanalizacji ogólnospławnej. Ta ścisła koncentracja na jednym celu powoduje niepełne wykorzystanie sieci zielonej infrastruktury, zaniedbując wpływ na miejskie ciepło. Dodatkowe korzyści płynące z wykorzystania zielonej infrastruktury zaprojektowanej głównie w celu zmniejszenia zanieczyszczenia wód opadowych w celu złagodzenia efektu miejskiej wyspy ciepła nie są dobrze poznane. Poprzez wykrywanie różnic temperatur w i wokół terenu zielonej infrastruktury, niniejsze badanie ma na celu lepsze ilościowe określenie wpływu zielonej infrastruktury o niewielkim śladzie, zaprojektowanej w celu zmniejszenia zanieczyszczenia wód opadowych na miejską powierzchnię i temperaturę powietrza.
ODBIORCY 2019
KELLEY DRECHSLER
UC DAVIS
ZARZĄDZANIE NAWADNIANIEM RÓŻNYCH ODMIAN MIGDAŁÓW W TYM SAMYM SADZIE W SEZONIE I PO ZBIORACH
Produkcja migdałów w Kalifornii wiąże się z wyjątkowymi kwestiami związanymi z wodą, w tym potrzebą nawadniania po zbiorach i obecnością naprzemiennych rzędów różnych odmian w tym samym sadzie w celu zapewnienia skutecznego zapylania. Wiele sadów migdałowych jest ułożonych w rzędach, w których naprzemiennie występuje wysokowydajna odmiana (np. Nonpareil) i jedna lub dwie odmiany zapylające (np. Butte, Aldrich).
Tradycyjnie rolnicy konfigurują swoje systemy nawadniające tak, aby nawadniały cały sad tak samo i nie mogą niezależnie nawadniać różnych odmian migdałów. Zamiast tego decyzje o nawadnianiu opierają się na najbardziej wydajnej odmianie (zwykle Nonpareil). Ponieważ każda odmiana migdałowca doświadcza krytycznych etapów wzrostu (np. podział łuski, zbiory, różnicowanie pąków) w różnym czasie, mogą one również mieć różne zapotrzebowanie na wodę w tym samym czasie i mogą korzystać z niezależnego zarządzania nawadnianiem. Niniejszy projekt ma na celu zbadanie, w jaki sposób niezależnie nawadniać różne odmiany bez zakłócania ich przesuniętych etapów wzrostu i zbiorów.
GOSPODARKA WODNA RZEPAKU I SOI W WARUNKACH DRENAŻU DACHÓWKOWEGO W KANADYJSKICH PRERIACH
Wydajny system zarządzania wodą w celu zwiększenia produkcji roślinnej bez uszczerbku dla zrównoważonego rozwoju środowiska jest niezbędny, aby zaradzić globalnemu niedoborowi żywności, niedoborowi wody, zasoleniu i rosnącym ekstremom klimatycznym. Południowa Manitoba jest głównym obszarem produkcji roślinnej, obdarzonym żyznymi glebami i płaską topografią. Jednak głównymi problemami ograniczającymi maksymalną produkcję w tym regionie są podtopienia spowodowane infiltracją roztopów i nierównomiernymi opadami deszczu.
Właściwe zarządzanie lustrem wody (WTM) oferuje podwójną funkcję nawadniania i/lub drenażu. Jednakże, podobnie jak większość naturalnych systemów obejmujących złożone i wzajemnie powiązane procesy, gospodarka wodna wymagała zastosowania modeli systemów rolniczych. Celami niniejszego projektu są: (i) ocena różnych technik zarządzania zwierciadłem wody przy użyciu subirrygacji i drenażu płytek pod kątem plonów rzepaku i soi (ii) kalibracja i walidacja modelu HYDRUS (2/3D) przy użyciu zmierzonej zawartości wody w glebie w strefie korzeniowej, w ujęciu przestrzennym i czasowym.
Poletka polowe z trzema powtórzonymi zabiegami (kontrolowany drenaż (CD), swobodny drenaż (FD) i brak drenażu (ND)) już zainstalowane w układzie pasowym w południowej Manitobie będą wykorzystywane przez trzy sezony wegetacyjne (2019-2021). Każdy zabieg jest powtarzany trzykrotnie, co daje łącznie 18 poletek dla dwóch upraw w płodozmianie. Plony rzepaku i soi zostaną zmierzone i porównane w zebranych rzędach w każdym zabiegu. Ilości fosforanów i azotanów będą mierzone w glebie i wodzie drenażowej. Głębokość lustra wody będzie mierzona za pomocą studni obserwacyjnych zainstalowanych z rejestratorami poziomu (własność).
Cel: Zbadanie technik zarządzania poziomem wód gruntowych w celu zwiększenia produkcji rzepaku i soi w kanadyjskich preriach. Nagrodzone produkty obejmują TEROS 10, ZL6 oraz narzędzie do instalacji odwiertówTEROS (wynajem).
AMMARA TALIB
UNIWERSYTET WISCONSIN
POPRAWA PLANOWANIA NAWADNIANIA I WCZESNEGO PROGNOZOWANIA SUSZY ROLNICZEJ W WISCONSIN
Ryzyko ekstremalnych zjawisk klimatycznych, takich jak fale upałów i susze, wzrasta i zagraża systemowi rolniczemu północno-środkowej Ameryki w postaci zwiększonego czasu trwania suszy, intensywności i zmniejszonych plonów. Obecne prognozy suszy obejmują duże regiony i nie są specyficzne dla poszczególnych gospodarstw. Możliwości prognozowania suszy wymagają znacznej poprawy. Tutaj proponujemy poprawę prognozowania zmian stresu upraw w czasie na różnych etapach wzrostu poprzez zaawansowane mapowanie ewapotranspiracji (ET) za pomocą nowych czujników kosmicznych NASA. Cel ten zostanie osiągnięty poprzez mapowanie w wysokiej rozdzielczości (30 m) temperatury powierzchni i utraty wody przez uprawy w środkowych piaskach Wisconsin za pomocą niedawno uruchomionej misji NASA ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment (ECOSTRESS) oraz orbitującego na biegunach satelity NASA Soil Moisture Active Passive (SMAP) i satelity mikrofalowego ESA Sentinel.
Na podstawie tych dwóch produktów opracujemy, skalibrujemy i ocenimy nowy produkt ET na podstawie pomiarów terenowych ET z sieci wież kowariancji strumienia wirów uprawnych i czujników wilgotności gleby. Wieże te działają obecnie w nawadnianym gospodarstwie prowadzonym przez Heartland Farms (gdzie ziemniaki, kukurydza i soja są uprawiane rotacyjnie) oraz na plantacji sosny w Tri-county School Forest w WI. Nowe cotygodniowe mapy ET w skali pola wskażą, kiedy rośliny znajdują się w stresie, a rolnicy będą mogli podjąć działania i efektywnie wykorzystywać ograniczone zasoby wody w celu utrzymania produktywności.
Cel: Wykorzystanie pomiarów naziemnych do walidacji modelowanej ewapotranspiracji (ET) z eksperymentu NASA ECOsystem Spaceborne Thermal Radiometer Experiment on Space Station (ECOSTRESS) podczas badania zużycia wody w uprawach ziemniaków, kukurydzy i soi. Nagrodzone produkty obejmują TEROS 12, ZL6 i ATMOS 41.
DALYN MCCAULEY
UNIWERSYTET IDAHO
OPRACOWANIE POGODOWEGO SYSTEMU OSTRZEGANIA PRZED CHOROBAMI DLA WINNIC W IDAHO
Producenci potrzebują wykrywania w czasie rzeczywistym zdarzeń niszczących uprawy w celu lepszej optymalizacji zarządzania zasobami w gospodarstwie. Proponowane jest badanie mające na celu opracowanie specyficznego dla danego miejsca narzędzia wspomagającego podejmowanie decyzji w zakresie zarządzania w gospodarstwie zdarzeniami pogodowymi niszczącymi uprawy. Stacje pogodowe zostaną rozmieszczone na dwóch polach o różnych krajobrazach w winnicy w Idaho w celu zidentyfikowania czynników środowiskowych związanych z chorobą mączniaka rzekomego (Plasmopara viticola). Daszki winnic zostaną zbadane w celu wykrycia fizjologicznej reakcji roślin na wodę i stres wywołany chorobą. Mapy odbicia spektralnego koron winnic zostaną porównane z rozproszonymi danymi pogodowymi. Oceniona zostanie zdolność algorytmów uczenia maszynowego do przewidywania chorób.
Cel: Zbieranie danych środowiskowych w celu opracowania modeli predykcyjnych i wczesnego wykrywania mączniaka rzekomego w winnicach w celu zarządzania chorobami i ryzykiem. Nagrodzone produkty obejmują PHYTOS 31, ATMOS 41, TEROS 21 i TEROS 12.
EUREKA JOSHI
UNIWERSYTET IDAHO
ZMIENNOŚĆ PRZESTRZENNO-CZASOWA W DRENAŻU I STRUMIENIU SKŁADNIKÓW ODŻYWCZYCH W LASACH MELIORACJI WODNYCH
Aplikacja odzyskanej wody na gruntach leśnych jest opłacalną i przyjazną dla środowiska alternatywą utylizacji, szczególnie w Idaho, gdzie wzrost drzew jest ograniczony przez dostępność wody i składników odżywczych w glebie. Jednak podwyższone ryzyko nasycenia i wymywania składników odżywczych przypisuje się zwiększonemu obciążeniu składnikami wynikającemu z długotrwałego stosowania odzyskanej wody (Barton i in., 2005; Hook i Kardos, 1978). Punkt nasycenia wskazuje na żywotność terenów leśnych, na których stosowana jest woda odzyskana.
W Idaho istnieje wiele dozwolonych zakładów ponownego wykorzystania odzyskanej wody. Obiekty te obejmują jednostki zarządzające, które otrzymywały odzyskaną wodę przez różne okresy do 50 lat. Te zmienne okresy działania oferują możliwość porównania przestrzenno-czasowej zmienności drenażu i strumieni składników odżywczych, co ostatecznie pomogłoby określić ich długowieczność. W proponowanych badaniach urządzenia METER G3 zostaną wykorzystane do pomiaru zmienności drenażu składników odżywczych w ramach zestawu innych pomiarów.
ŁADOWANIE SKŁADNIKÓW ODŻYWCZYCH DO WÓD GRUNTOWYCH Z NAWADNIANIA ŚCIEKÓW W JEZIORZE W PÓŁNOCNYM IDAHO
Jakość wody w jeziorach jest nieustannie pogarszana przez źródła antropogeniczne w nowo zagospodarowanych strefach. Ograniczenie dopływu składników odżywczych do jezior może zmniejszyć skutki eutrofizacji, dlatego identyfikacja źródła składników odżywczych jest krokiem w kierunku poprawy jakości wody.
Projekt ten ma na celu zidentyfikowanie głównych dróg, którymi woda przedostaje się ze źródeł o wysokim stężeniu składników odżywczych do jeziora. Oprzyrządowanie z tego stypendium pozwoli na ilościowe określenie wymywania składników odżywczych przez gleby do wód gruntowych, aby zapewnić podstawę obciążenia i punkt wyjścia dla reaktywnego modelu transportu. Uzupełniające ustalenia obejmą identyfikację szybkości transportu wody i czasów przebywania składników odżywczych przy użyciu sygnatury izotopowej.
PRZESTRZENNA I CZASOWA DYNAMIKA HIPOKSYCZNYCH POWODZI I ZABIJANIA RYB W TROPIKALNEJ RZECE
Niedotlenienie w rzekach jest zjawiskiem rzadkim ze względu na wysokie tempo reaeracji w wodach płynących, a kiedy występuje, jest zwykle związane z wysokim antropogenicznym ładunkiem składników odżywczych. Powodzie hipoksyjne mogą być katastrofalne dla fauny i flory rzecznej, często prowadząc do powszechnego zabijania ryb lub innych zmian w składzie i zachowaniu społeczności ryb.
Udokumentowałem częste powodzie hipoksyjne (13 w ciągu 3 lat) i zabijanie ryb (5 w ciągu 9 lat) w rzece Mara w Afryce Wschodniej, a moje badania wykazały, że są one spowodowane spłukiwaniem basenów hipopotamów. W kenijskiej części rzeki Mara żyje ponad 4000 hipopotamów, które każdego dnia wprowadzają do ekosystemu wodnego ponad 3500 kg węgla organicznego. Wykazałem, że baseny hipopotamów w 3 dopływach rzeki Mara stają się beztlenowe przy niskim zrzucie, a wzrost zrzutu wypłukuje baseny hipopotamów i przenosi niedotleniony impuls wody przez rzekę w dół rzeki. Jednak przestrzenna i czasowa dynamika tych hipoksycznych powodzi pozostaje nieznana.
Moje badania mają na celu zrozumienie czynników wpływających na zmienność tych hipoksycznych powodzi i sposobu, w jaki te hipoksyczne powodzie rozprzestrzeniają się w dół rzeki. Zrozumienie tego będzie miało kluczowe znaczenie dla przewidywania, w jaki sposób na częstotliwość i intensywność tych zdarzeń wpłyną zmiany klimatu i użytkowania gruntów. Różnice w stopniu niedotlenienia w różnych zdarzeniach powodziowych są prawdopodobnie spowodowane różnicami w czasie od wypłukania basenów hipopotamów na danym obszarze oraz wielkością opadów deszczu powodujących powódź. Ponieważ opady deszczu w regionie Mara są wysoce zlokalizowane w zlewniach i między nimi, a biogeochemia powodująca niedotlenienie może się różnić w zależności od basenów i dopływów, zrozumienie tej dynamiki wymaga dokładnych danych przestrzennych i czasowych dotyczących wzorców opadów w zlewni. Aby udokumentować pochodzenie powodzi hipoksyjnych, musimy zrozumieć czynniki wpływające na ich zmienność i sposób ich rozprzestrzeniania się w sieci rzecznej. Udokumentuję biogeochemię basenów hipopotamów oraz reakcję dopływów i głównego pnia rzeki Mara na wyładowania i rozpuszczony tlen (DO) w odpowiedzi na intensywność i częstotliwość opadów z każdej zlewni Mara.
Zainstaluję stację pogodową METER ATMOS 41 w każdej z trzech zlewni rzeki Mara w celu monitorowania intensywności, częstotliwości i czasu trwania opadów. Będę nadal dokumentować występowanie hipoksycznych zdarzeń powodziowych w rzece Mara za pomocą sondy jakości wody zainstalowanej poniżej wszystkich basenów hipopotamów. Będę również kontynuować mapowanie i badanie biogeochemii wszystkich basenów hipopotamów (~ 20-30) w 3 zlewniach Mara. Będę modelować stopień niedotlenienia w każdym zdarzeniu powodziowym jako funkcję biogeochemii basenów hipopotamów, czasu od ostatniego płukania oraz czasu i ilości opadów w każdej zlewni.
LEENA SHEVADE
UNIWERSYTET DREXEL
WPŁYW KONFIGURACJI KORZENI ROŚLIN NA WYDAJNOŚĆ MIEJSKICH ZDECENTRALIZOWANYCH ZIELONYCH URZĄDZEŃ DO ZARZĄDZANIA WODĄ DESZCZOWĄ ZE WZGLĘDU NA ZMIENNOŚĆ PRZESTRZENNO-CZASOWĄ POMIARÓW TERENOWYCH EFEKTYWNEJ NASYCONEJ PRZEWODNOŚCI HYDRAULICZNEJ
Podczas projektowania zielonej infrastruktury (GI) często zakłada się stały współczynnik infiltracji. Różne badania sugerują jednak, że współczynnik infiltracji jest dynamiczny i zmienia się przestrzennie i czasowo podczas deszczowej pogody. Niniejsze badanie oceni wpływ konfiguracji strefy korzeniowej (zarówno typu, jak i gęstości) na zmienność przestrzenną wartości przewodności hydraulicznej nasyconej w terenie (Kfsat) przy użyciu infiltrometru METER w obrębie terenu. SATURO w obrębie terenu. Badanie porówna również Kfsat i nienasyconą przewodność hydrauliczną (Kfs) mierzoną za pomocą wartości infiltrometru MiniDisk METER w różnych warunkach hydrologicznych i przez trzy sezony wegetacyjne.
Badania zostaną przeprowadzone na czterech w pełni monitorowanych miejskich terenach OG z ustaloną roślinnością. Wyniki zostaną poddane analizie statycznej w celu uzyskania ogólnych zasad zmniejszających potrzeby monitorowania in-situ GI oraz kalibracji modeli 2D/3D.
Proponowane badania mają na celu ocenę wpływu konfiguracji strefy korzeniowej (zarówno typu, jak i gęstości) oraz wpływu stawów i głębokości dopływu na wydajność infiltracji miejskich OG.
KATIE MARCACCI
UNIWERSYTET TENNESSEE - KNOXVILLE
WPŁYW KORZENI ROŚLIN I STRZĘPEK MIKORYZOWYCH NA PARAMETRY HYDRAULICZNE GLEBY
Proponowane badania skupią się na tym, jak korzenie roślin i strzępki mikoryzowe wpływają na właściwości hydrauliczne gleby. Eksperymenty laboratoryjne zostaną przeprowadzone w celu pomiaru przewodności hydraulicznej nasyconej gleby (KSAT) i retencji wody w glebie (HYPROP), w obecności i nieobecności korzeni, z mikoryzą i bez niej. Obrazowanie neutronowe zostanie wykorzystane do wizualizacji i kwantyfikacji gęstości i morfologii długości korzeni i mikoryz. Uzyskane zestawy danych zostaną sparametryzowane w celu włączenia ich do modeli wykorzystywanych do przewidywania przepływu i transportu w strefie wadozy. Prace te rozwiążą kluczową niepewność badawczą w naszej zdolności do odpowiedniego modelowania zależności hydraulicznych roślina-gleba.
Celem tych badań jest ocena wpływu korzeni roślin i strzępek mikoryzowych na właściwości hydrauliczne gleby. Celem jest pomiar krzywej retencji wody w glebie i nasyconej przewodności hydraulicznej w glebie zawierającej korzenie (z mikoryzą i bez mikoryzy) w porównaniu do gleby bez korzeni, a także wizualizacja i ilościowe określenie przestrzennego rozmieszczenia korzeni i strzępek. Na podstawie przeglądu literatury postawiłem hipotezę, że korzenie i strzępki będą się zmieniać, zwiększając ilość wody zatrzymywanej przy danym potencjale macierzy, szczególnie w pobliżu nasycenia. Stawiam również hipotezę, że liczba korzeni i strzępek wzrośnie w stosunku do gleby, w której są one nieobecne.
ELIZABETH MCNAMEE
UNIWERSYTET WISCONSIN
KWANTYFIKACJA SKUTECZNOŚCI PLANOWANIA NAWADNIANIA W CELU ZWIĘKSZENIA EFEKTYWNOŚCI WYKORZYSTANIA WODY W CENTRALNYCH PIASKACH WI
Wody gruntowe z płytkiej, nieograniczonej warstwy wodonośnej w Wisconsin Central Sands (WCS) uzupełniają cenne ekosystemy wodne i jednocześnie dostarczają wodę do nawadniania, wspierając przemysł rolniczy o wartości 450 milionów dolarów. Aby skutecznie zrównoważyć te cenne usługi ekosystemowe, konieczne jest ilościowe określenie skuteczności strategii zarządzania nawadnianiem w celu zmniejszenia konsumpcyjnego zużycia wód gruntowych przy jednoczesnym utrzymaniu akceptowalnych plonów.
Proponowane przeze mnie badania formalnie przetestują zdolność Programu Planowania Nawadniania Wisconsin (WISP) - narzędzia dostępnego dla rolników, ale poważnie niewykorzystywanego - do zwiększenia efektywności wykorzystania wody przez uprawy (WUE) i zmniejszenia zużycia wód gruntowych w gospodarstwie.
Uprawy ziemniaków i kukurydzy cukrowej będą badane na czterech polach w sezonach wegetacyjnych 2018 i 2019. W sparowanym eksperymencie polowym połowa pól będzie nawadniana przy użyciu bezpłatnie dostępnego programu WISP (https://wisp.cals.wisc.edu/), a Isherwood Farms będzie nawadniać pozostałe pola zgodnie z intuicją i doświadczeniem.
Dane wejściowe użytkownika będą mierzone w następujący sposób: procent pokrycia łanu za pomocą aplikacji Canopeo na telefon, wilgotność gleby za pomocą czujników METER 5TM/ProCheck oraz nawadnianie/opady za pomocą METER ECRN-100. Wcześniej zainstalowane mierniki METER G3 (3-5 na pole) i codzienne pomiary ET (ET = opady deszczu + opady - Δ magazynowanie w glebie - drenaż) potwierdzą obliczenia WISP dotyczące głębokiego drenażu i ET. Jeden miernik METER EM60G na pole będzie rejestrował dane dotyczące nawadniania/opadu(ECRN-100), wilgotności gleby (10, 20, 40, 80 cm z 5TM; własność) i głębokiego drenażu (miernik drenażuG3 ; własność). Zautomatyzowane gromadzenie danych przez EM60G jest niezbędne do konsekwentnego śledzenia dziennych opadów / nawadniania i dokładnej obsługi WISP. EM50 będą zbierać dane z dodatkowych lizymetrów i zestawów czujników wilgotności gleby (2-3 w zależności od pola) w celu uchwycenia pełnego zakresu zmienności. Wydajność zostanie określona poprzez zebranie 6 metrów rzędów z 15 lokalizacji pól pod koniec cyklu wzrostu upraw. Różnice w głębokim drenażu, plonach, ET i wilgotności gleby zostaną porównane między reżimami nawadniania WISP-intuition i modelami WISP-Agro-IBIS w celu oceny potencjalnych oszczędności wody i możliwości ulepszenia WISP.
ODBIORCY 2016
CHRISTOPHER BELTZ
UNIWERSYTET W WYOMING
WPŁYW ZMIAN ŚRODOWISKOWYCH NA OBIEG WĘGLA NA PÓŁPUSTYNNYM ZACHODZIE
Zwiększona dostępność azotu (N) może potencjalnie zmienić wiele funkcji ekosystemu - i już to robi. Jest to w dużej mierze spowodowane powszechną reakcją pierwotnej produktywności netto (NPP) i oddychania gleby na N. Antropogeniczne wiązanie N zwiększyło wkład do biosfery z 0,5 kg N ha-1 rr-1 do ponad 10 kg N ha-1 rr-1. W środowiskach półpustynnych relacje między dostępnym N a procesami ekosystemowymi są szczególnie złożone ze względu na silne ograniczenie przez niską i bardzo zmienną precypitację. Ponadto wiadomo, że temperatura ma znaczący wpływ na oddychanie gleby. Biorąc pod uwagę prognozy IPCC, w których zarówno azot, jak i opady ulegają zmianie, obecny rozwój zasobów energetycznych w zachodnich Stanach Zjednoczonych stanowi okazję do zadawania podstawowych i stosowanych pytań badawczych związanych z wpływem zwiększonej dostępności azotu i wody na obieg węgla. Aby lepiej zrozumieć te efekty, zbadam interaktywny wpływ stosowania azotu i wody na obieg węgla oraz ocenię względny wpływ zbiorowisk roślinnych i mikrobiologicznych na obieg węgla i budżet węglowy. Wdrożenie stacji pogodowej METER pozwoli mi monitorować warunki panujące na miejscu (tj. opady, temperaturę powietrza, wilgotność gleby i temperaturę gleby) z wysoką rozdzielczością czasową, zwiększając zakres wnioskowania w tym badaniu.
DANIEL ADAMSON
UNIWERSYTET W WYOMING
DEGRADACJA HERBICYDÓW STOSOWANYCH W GLEBIE PRZY OGRANICZONYM NAWADNIANIU
Herbicydy doglebowe są ważne w zwalczaniu chwastów w wielu uprawach, ponieważ oferują szersze spektrum zwalczania i różnorodność chemiczną, zwłaszcza gdy dostępnych jest mniej herbicydów stosowanych POST. Jeśli jednak herbicydy stosowane doglebowo utrzymują się w glebie zbyt długo, istnieje ryzyko uszkodzenia podatnych upraw rotacyjnych w kolejnych latach. Ponieważ degradacja herbicydów w glebie jest wysoce zależna od wody, zbliżające się potrzeby ograniczenia zużycia wody w rolnictwie w przyszłości mogą prowadzić do ograniczonej degradacji herbicydów i większego ryzyka ich przenoszenia. Niniejszy projekt ma na celu zrozumienie, w jaki sposób ograniczone nawadnianie wpływa na skuteczność i przenoszenie herbicydów stosowanych w glebie w nawadnianych płodozmianach w Wyoming. Obecnie prowadzone jest dwuczęściowe badanie terenowe polegające na zastosowaniu czterech herbicydów doglebowych do suchej fasoli i czterech herbicydów doglebowych do kukurydzy. W 2015 r. w obu uprawach zastosowano trzy zabiegi nawadniania (100%, 80%, 69% ewapotranspiracji upraw), a wilgotność gleby monitorowano za pomocą dziesięciu rejestratorów danych METER Em50, każdy z czterema czujnikami wilgotności gleby GS-1. Objętościowa zawartość wody w glebie w trzech zabiegach nawadniania wynosiła średnio 22%, 18% i 17% przez cały sezon wegetacyjny. Plony zmniejszyły się wraz z ograniczeniem nawadniania. Próbki gleby zebrane w regularnych odstępach czasu po zastosowaniu herbicydu zostaną przeanalizowane w 2016 r. pod kątem poziomu herbicydu i wykorzystane do przeprowadzenia testu biologicznego w szklarni w celu określenia reakcji upraw na resztkowy herbicyd. Reakcja upraw zostanie również oceniona na polu w drugim roku, kiedy burak cukrowy, słonecznik i sucha fasola lub kukurydza zostaną posadzone na oryginalnych poletkach i ocenione pod kątem uszkodzeń herbicydowych.
DAVID SULLIVAN
UNIWERSYTET STANOWY W WASHINGTON
UPRAWA PASOWA I UPRAWA OKRYWOWA W CELU ZWIĘKSZENIA EFEKTYWNOŚCI WYKORZYSTANIA WODY W EKOLOGICZNYCH GOSPODARSTWACH WARZYWNYCH W ZACHODNIM WASZYNGTONIE
Rosnące obawy dotyczące zdrowia gleby i zużycia wody w konwencjonalnych systemach uprawy doprowadziły do zwiększonego zainteresowania ograniczonymi praktykami uprawy ze względu na lepszą jakość gleby, zatrzymywanie wilgoci i zmniejszoną erozję. Zrównoważone podejście wykorzystujące uprawę pasową i uprawy okrywowe o wysokiej zawartości resztek pożniwnych może potencjalnie zmniejszyć te negatywne skutki, jednocześnie chroniąc zdrowie gleby i oszczędzając wodę. Wykazano, że ściółki wegetatywne o wysokiej zawartości resztek pożniwnych tworzone przez rośliny okrywowe zakończone wiosną zwalczają chwasty w systemach organicznych, a także zwiększają wilgotność gleby w porównaniu z konwencjonalnymi systemami uprawy. Projekt ten ma na celu zbadanie, w jaki sposób te wysokopozostałościowe rośliny okrywowe oparte na systemach uprawy pasowej mogą poprawić efektywność wykorzystania wody poprzez badanie dynamiki wody w warstwie ściółki w porównaniu z systemami gołej ziemi.
Sadzona jesienią uprawa okrywowa żyta zbożowego zakończona w połowie okresu kwitnienia poprzez koszenie bijakowe zostanie poddana uprawie pasowej lub pełnej uprawie przed przesadzeniem dyni. Oddzielne harmonogramy nawadniania kroplowego będą utrzymywane dla każdego zabiegu z wykorzystaniem platformy WSU AgWeathernet do planowania nawadniania, w połączeniu z wolumetrycznymi czujnikami wilgotności METER 5TM i monitorowane w czasie rzeczywistym za pomocą bezprzewodowych rejestratorów Em50G. Dane dotyczące temperatury i wilgotności będą pobierane na dwóch głębokościach gleby i w dwóch lokalizacjach w poprzek grządki. Po zakończeniu, projekt ten pomoże rozwiązać kwestię powiązań między żywnością, energią i wodą, potencjalnie zwiększając odporność systemu rolniczego na zmiany klimatyczne poprzez ochronę zasobów wodnych w stanie Waszyngton.
ELISE CONNOR
UNIWERSYTET TEXAS W AUSTIN
PONOWNE PRZEMYŚLENIE POMIARÓW STANU WODY ROŚLIN W ODPOWIEDZI NA SUSZĘ
Susza jest głównym czynnikiem ograniczającym produktywność roślin, niekorzystnie wpływającym na rośliny od poziomu molekularnego do fizjologicznego. Wiele badań dotyczyło skutków suszy, ale niewiele z nich uwzględniało wpływ symbiontów grzybowych. Jednak grzyby endofityczne, które kolonizują liście, mogą poprawić tolerancję roślin na suszę o rząd wielkości lub więcej. Na przykład endofity grzybowe mogą zmniejszać utratę wody przez rośliny poprzez zamykanie aparatów szparkowych i zapobiegać wysychaniu komórek poprzez gromadzenie substancji rozpuszczonych w komórkach roślinnych. W niektórych przypadkach obecność endofitów grzybowych całkowicie neguje wpływ suszy na wzrost roślin i wydajność transpiracji. W związku z tym symbionty grzybowe mogą prowadzić badaczy do błędnej identyfikacji mechanizmów tolerancji suszy w roślinach. Co więcej, efekty grzybicze mogą wyjaśniać, dlaczego obecne modele przewodnictwa nie były w stanie przewidzieć obserwowanych reakcji aparatów szparkowych na stres wodny. Dlatego, aby lepiej zrozumieć dynamikę suszy roślinnej, proponuję wykorzystać METER SC-1 Leaf Porometer do podziału wpływu wilgotności gleby i endofitów na przewodnictwo szparkowe roślin.
ELIZABETH ERNST
MICHIGAN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY
ZROZUMIENIE WARUNKÓW GLEBOWYCH W EKOSYSTEMACH BOREALNO-TAJGOWYCH I ICH WPŁYWU NA ZASIĘG, NASILENIE I ROZMIESZCZENIE POŻARÓW
Region arktyczno-borealny doświadcza znaczących zmian klimatycznych, zmierzających w kierunku cieplejszych i dłuższych lat. Oczekuje się, że te podwyższone temperatury wysuszą paliwo, powodując, że stanie się ono bardziej podatne na zapłon i spalenie podczas dłuższych sezonów pożarów. Pożary dzikich terenów są najważniejszym zakłóceniem na kanadyjskich Terytoriach Północno-Zachodnich (NWT), a rozmarzanie wiecznej zmarzliny jest drugim co do wielkości czynnikiem zakłócającym. Ważne jest, aby zrozumieć związek między tymi dwoma zakłóceniami, ponieważ napędzają się one wzajemnie i wpływają na siebie w pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego. Procesy te są napędzane przez kilka czynników, w tym pogodę i klimat, topografię i skład gleby. Aby zrozumieć, w jaki sposób skutki pożarów różnią się w różnych strefach ekologicznych i warunkach wiecznej zmarzliny, przedsezonowe wzorce wilgotności gleby i paliwa są badane zarówno w terenie, jak i za pomocą technologii teledetekcji. Długoterminowe trendy we wzorcach wilgotności gleby prowadzące do sezonu pożarowego 2014 w pobliżu Yellowknife, NWT, zostaną porównane z pomiarami terenowymi wykonanymi latem 2016 roku. Czujniki 5TM METER i ręczne urządzenia Procheck zostaną wykorzystane do pomiaru warunków glebowych, w tym wilgotności i materii organicznej. SATURO Przetestuje przewodność hydrauliczną nasyconego pola, aby oszacować, ile wody jest dostępne dla spływu i regeneracji roślinności. Pomiary będą wykonywane w różnych warunkach po pożarze (od niespalonego do dużego nasilenia oparzeń) i interakcji wiecznej zmarzliny (ciągłej, nieciągłej i sporadycznej). Wyniki te przyczynią się do zrozumienia wrażliwości ekosystemów borealno-tajgańskich na rosnącą aktywność pożarów w zmieniającym się klimacie.
LEANDER ANDEREGG
UNIWERSYTET W WASHINGTON
POSZUKIWANIE NAWOŻENIA CO2
Drzewa są kupcami; sprzedają wodę do atmosfery w zamian zaCO2, którego potrzebują do fotosyntezy cukrów. Kurs wymiany lub "efektywność wykorzystania wody", która napędza rynek węgla i wody w roślinach, jest funkcją atmosferycznego stężeniaCO2. Teoretycznie więc emisje dwutlenku węgla przez człowieka, które zwiększyły atmosferycznyCO2 o 40% od 1850 roku, powinny zwiększyć wydajność wykorzystania wody przez rośliny, powodując "nawożenieCO2 " naszych lasów i upraw. Jednak dowody na nawożenieCO2 są bardzo zróżnicowane. Staram się zrozumieć, kiedy, gdzie i dlaczego drzewa doświadczają nawożeniaCO2, używając sprzętu METER do ilościowego określenia ograniczeń środowiskowych (np. dostępności wody, światła, temperatury, wilgotności względnej) doświadczanych przez dwa gatunki drzew, Abies lasiocarpa i Populus tremuloides, w ich zakresach wysokości w południowo-zachodnim Kolorado. Łącząc te dane środowiskowe z istniejącymi zapisami dotyczącymi wzrostu drzew i efektywności wykorzystania wody z rdzeni drzew, wykorzystam sparametryzowany model wzrostu lasu (3-PG), aby określić, w jaki sposób ograniczenia środowiskowe określają, czy i ile drzew korzysta ze wzrostu stężenia dwutlenku węgla.
JESSICA STEVENS
UNIWERSYTET TENNESSEE KNOXVILLE
GORĄCE PUNKTY ROZKŁADU ZWŁOK: MONITOROWANIE ZMIAN W GLEBACH GROBOWYCH
Rozkład zwłok wzbudził zainteresowanie zarówno z perspektywy kryminalistycznej, jak i ekologicznej. Nasze badania koncentrują się na ekologii mikrobiologicznej rozkładu zwłok kręgowców lądowych, z naciskiem na zmiany w biologii i chemii gleby. Planujemy wykorzystać czujniki wilgotności gleby METER do przewidywania zarówno wilgotności gleby, jak i zawartości tłuszczu / lipidów w glebach rozkładowych w eksperymentach laboratoryjnych i terenowych. Dostarczy to nowej wiedzy na temat tych czujników i ich potencjalnych zastosowań w kryminalistyce.
REBECCA SHERIDAN
UNIWERSYTET IDAHO
FIZJOLOGIA HYDRAULICZNA SADZONEK DAGLEZJI ZIELONEJ W ODPOWIEDZI NA WARUNKI OGRANICZAJĄCE DOSTĘP DO WODY
W ramach tego projektu zostanie zmierzona przewodność hydrauliczna sadzonek daglezji zielonej i zostanie określone, w jaki sposób przewodność hydrauliczna sadzonek zmienia się w warunkach ograniczających wodę w glebie. Każdego roku w stanie Idaho sadzi się setki tysięcy sadzonek daglezji zielonej, które są poddawane różnorodnym warunkom środowiskowym. Obserwacje terenowe pokazują, że posadzone sadzonki daglezji nie przeżywają; podejrzewa się, że przyczyną śmierci sadzonek jest ograniczona wilgotność gleby w miejscach sadzenia. W ramach projektu zajmiemy się problemem leśnym, jakim jest brak przeżywalności posadzonych sadzonek, przy użyciu narzędzi i mechanizmów z dziedziny fizjologii hydraulicznej roślin, w tym przepływomierza wysokociśnieniowego, aparatu Sperry'ego i instrumentów METER. Zmierzymy cechy morfologiczne i fizjologiczne sadzonek przed i po posadzeniu. Sadzonki kontrolne będą dobrze nawadniane przez cały czas trwania eksperymentu, a sadzonki poddawane zabiegom będą doświadczać umiarkowanych lub ekstremalnych warunków suszy. Wyniki zostaną przeanalizowane przy użyciu analizy wariancji. Wyniki wyjaśnią, w jaki sposób fizjologia hydrauliczna sadzonek reaguje na sadzenie, co pomoże poprawić przeżywalność sadzonek i zapewnić osiągnięcie celów ponownego zalesiania i odnawiania.
THOMAS GREEN
UNIWERSYTET STANOWY MICHIGAN
WPŁYW WIELKOŚCI CZĄSTEK WARSTWY ŻWIRU I NACHYLENIA PODŁOŻA NA WIELKOŚĆ PRZESTRZENNEGO WZORCA WODY GLEBOWEJ W PUTTING GREEN O ZMIENNEJ GŁĘBOKOŚCI ZGODNIE ZE SPECYFIKACJĄ USGA
Równomierny rozkład wody glebowej na putting greenach o wysokiej zawartości piasku jest głównym problemem dla zarządców pól golfowych. Chociaż żwir jest powszechnie stosowany jako składnik strefy korzeniowej opartej na piasku w celu zwiększenia retencji wilgoci, kontur i nachylenie na putting greenie znacząco wpływają na retencję wilgoci z powodu grawitacji. W rezultacie gleby o gruboziarnistej strukturze stają się przedwcześnie suche na wyższych wysokościach i nadmiernie wilgotne na niższych wysokościach. To nierównomierne zwilżenie gleby może nie tylko utrudnić wydajność putting greenu, ale także zwiększyć nakłady na wodę i robociznę. Celem niniejszego badania jest ocena wpływu wielkości cząstek warstwy żwiru i nachylenia na zawartość wody w glebie w strefie korzeniowej o zmiennej głębokości (płytszej na wierzchołku zbocza, ale głębszej u podstawy zbocza) o wysokiej zawartości piasku. Ze względu na brak opublikowanych badań i szeroko zakrojoną specyfikację United States Golf Association (USGA) dotyczącą wyboru żwiru w oparciu o materiał strefy korzeniowej, określenie optymalnych czynników mostkujących, filtrujących, przepuszczalności i jednorodności zdolnych do zwiększenia jednorodności wilgotności gleby w strefie korzeniowej na pofałdowaniach putting greenu o zmiennej głębokości i wysokiej zawartości piasku ma kluczowe znaczenie. Naszym celem jest ocena wpływu wielkości cząstek warstwy żwiru i nachylenia podłoża na wielkość i przestrzenny wzór wody glebowej na putting greenie o zmiennej głębokości, zgodnym ze specyfikacją USGA. Nasza hipoteza jest następująca: zwiększenie różnicy wielkości cząstek między warstwami żwiru i strefy korzeniowej, w połączeniu ze strefą korzeniową o zmiennej głębokości, poprawi jednorodność wilgotności gleby na pofałdowanym putting greenie.
ODBIORCY 2015
ANDREW GREEN
UNIWERSYTET STANOWY KANSAS
POWTARZALNE BADANIA PRZESIEWOWE PSZENICY I JEJ DZIKICH KREWNYCH POD KĄTEM TOLERANCJI NA STRES ZWIĄZANY Z WILGOCIĄ
Poprzednie badania zidentyfikowały "tolerancyjne na suszę" gatunki dzikiej pszenicy Aegilops geniculata Roth i pszenicy zwyczajnej (Triticum aestivum, L.) w kontrolowanych warunkach. Badania przesiewowe w kontrolowanym środowisku są niezbędne do wyhodowania nieprzystosowanych zarodków i odizolowania stresu wilgoci od dodatkowych stresów w terenie. Wiele badań przesiewowych pod kątem suszy w szklarniach cierpi z powodu kłopotliwych kwestii, takich jak rodzaj gleby i wynikająca z niego zawartość wilgoci w glebie, gęstość nasypowa i różnice genetyczne dla cech takich jak masa korzeni, głębokość ukorzeniania i wielkość roślin. Monitorowanie potencjału wody w glebie i roślinie jest jedynym wymiernym sposobem narzucenia spójnego i powtarzalnego leczenia. Dzięki opracowaniu krzywej retencji wilgoci w glebie dla jednorodnego podłoża wzrostowego, obróbka wilgoci może być utrzymywana na biologicznie istotnym potencjale macierzystym, a odpowiednie potencjały wodne roślin mogą być rejestrowane. Wolumetryczne czujniki zawartości wody METER EC-5 , czujniki potencjału matrykalnego METER MPS-6, a także tensjometry kolumnowe są wykorzystywane do monitorowania warunków wilgotności gleby w doświadczeniu szklarniowym przy użyciu rur wzrostowych z polichlorku winylu (PVC) o wysokości 182 cm, wykorzystujących jednorodne podłoże wzrostowe Profile Greens Grade. Wcześniej scharakteryzowane odmiany pszenicy są uprawiane w badaniu pilotażowym, a zaawansowana kolekcja Aegilops geniculata będzie badana w większym systemie. Pomiary zostaną wykonane dla dni do starzenia się, biomasy, stosunku pędów do korzeni, cech ukorzeniania, składników plonu, potencjału wodnego liści, względnej zawartości wody w liściach i innych obserwacji fizjologicznych między zabiegami o ograniczonej wilgotności i kontrolnymi. Dane te mogą być wymiernym sposobem klasyfikacji genotypów pod kątem reakcji na stres wilgoci.
Przyznano 13 czujników potencjału wodnego i temperatury MPS-6 oraz 26 czujników wilgotności gleby. EC-5 czujników wilgotności gleby
BENJAMIN CARR
UNIWERSYTET STANOWY IOWA
WŁAŚCIWOŚCI TERMICZNE I HYDRAULICZNE GLEBY DLA DYNAMICZNEJ GĘSTOŚCI NASYPOWEJ PODCZAS CYKLI ZWILŻANIA I SUSZENIA PO UPRAWIE
Gleba powierzchniowa jest złożonym, dynamicznym interfejsem, który dyktuje transfer masy i energii między lądem a atmosferą oraz determinuje przepływ i podział wody w cyklu hydrologicznym. Jego właściwości są uważane za dynamiczne, ponieważ są one częściowo kontrolowane przez zawartość wody w glebie, która może zmieniać się szybko wraz ze zjawiskami zwilżania lub powoli w długich okresach drenażu, pobierania przez rośliny i suszenia wyparnego. Powszechnym założeniem w badaniach hydrologicznych uwzględniających dynamiczne właściwości powierzchni gleby jest to, że gęstość nasypowa gleby jest statyczna. Naturalne procesy (np. zamarzanie-rozmarzanie) i antropogeniczne modyfikacje (np. uprawa) wpływają na gęstość nasypową gleby. Dlatego też, jeśli można określić gęstość objętościową w stanie nieustalonym, można zmierzyć wpływ na właściwości termiczne i hydrauliczne gleby. Aby stale monitorować zmiany właściwości termicznych i hydraulicznych gleby na uprawianym polu, proponuję użycie czujników termo-TDR do określenia in situ zawartości wody w glebie i właściwości termicznych, utajonych i jawnych strumieni ciepła, a także do oceny stanu gęstości nasypowej i porowatości gleby. Wnioskuję o zastosowanie czujników potencjału wodnego i zawartości wody, aby umożliwić określenie charakterystyki retencji wody na polu i przewodności hydraulicznej.
Przyznano 18 czujników potencjału wodnego i temperatury MPS-6, dziewięć EC-5 czujników wilgotności gleby
RACHEL RUBIN
UNIWERSYTET PÓŁNOCNEJ ARIZONY
CZY MIKROORGANIZMY GLEBOWE WPŁYWAJĄ NA REAKCJĘ ROŚLIN NA FALE UPAŁÓW?
Fale upałów i susze zakłócają ekosystemy, a ich częstotliwość i intensywność rośnie, jednak poświęca się im znacznie mniej uwagi niż długoterminowemu, stopniowemu ociepleniu. Dotkliwe skutki tych zdarzeń są głębokie, zmniejszając produktywność nadziemną o 30% na całym kontynencie europejskim w 2003 roku. Fale upałów i susze, choć nie do końca zbadane, prawdopodobnie wywołują skutki uboczne, w których pośredniczy społeczność drobnoustrojów glebowych. Będę manipulować zbiorowiskami ryzosfery in vivo i oceniać wydajność rodzimych traw przeszczepionych pod wpływem fali upałów stosowanych w terenie, co jest coraz częstszym scenariuszem na południowym zachodzie i rosnącym wyzwaniem w zakresie odbudowy ekologicznej. Spodziewam się, że fale upałów zmienią strukturę społeczności drobnoustrojów glebowych, zmniejszając obfitość bakterii, ale zachowując obfitość grzybów. Po drugie, spodziewam się, że rosnące trawy z inokulum fal cieplnych "przygotują" rośliny do tolerancji na ciepło, ze względu na aklimatyzację drobnoustrojów ryzosfery. Oprzyrządowanie METER zapewni nowy wgląd w czynniki abiotyczne związane z falami upałów, w tym związany z nimi wpływ na wodę dostępną dla drobnoustrojów i roślin.
Przyznano osiem czujników potencjału wody i temperatury MPS-6, osiem czujników wilgotności gleby GS1, cztery rejestratory danych Em50.
STEPHANIE FULTON
UNIWERSYTET GEORGII
CIĄGŁE MONITOROWANIE W CELU OKREŚLENIA, W JAKI SPOSÓB INŻYNIERYJNE HYDRAULICZNE ŚCIEŻKI PRZEPŁYWU UTRZYMUJĄ JAKOŚĆ I ILOŚĆ WODY PODCZAS POWIERZCHNIOWEGO WYDOBYCIA WĘGLA I WYPEŁNIANIA DOLIN
Naukowcy odkryli, że poziomy zasolenia - mierzone przewodnością, wskaźnikiem całkowitego obciążenia rozpuszczonymi ciałami stałymi (TDS) - są najsilniejszym wskaźnikiem degradacji strumienia poniżej operacji wydobycia węgla na powierzchni i wypełniania dolin (SCM / VF) w środkowej Appalachii. Obecnie badamy skuteczność eksperymentalnej metody rekultywacji kopalni "izolacji hydrologicznej" zaprojektowanej w celu utrzymania jakości i ilości wody poniżej operacji SCM/VF poprzez zminimalizowanie kontaktu wód gruntowych z nadkładem wytwarzającym duże ilości soli. Identyfikacja i charakterystyka wkładu wód źródłowych w przepływ strumienia przy użyciu przewodności pomoże nam określić, w jaki sposób metoda izolacji hydrologicznej wpływa na charakter i czas trwania interakcji wód powierzchniowych i gruntowych oraz zwiększy nasze zrozumienie dominujących hydrologicznych ścieżek przepływu przyczyniających się do przepływu strumienia w zlewniach kopalnianych. Dane z monitoringu ciągłego zapewniają znacznie większą rozdzielczość czasową niż dane z monitoringu kwartalnego lub miesięcznego i mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia, w jaki sposób przewodność zmienia się sezonowo i przy zmiennych warunkach opadowych. Celem naszych badań jest ocena, w jaki sposób praktyki inżynierii hydrologicznej, które kontrolują przepływ wód gruntowych przez kopalnie SCM/VF, mogą wpływać na mechanizmy generowania przepływu strumieniowego i skład chemiczny wody. Nasze cele badawcze obejmują ocenę wpływu inżynierii hydrologicznej na zmniejszenie ładunków substancji rozpuszczonych i poziomów przewodności w przyjmujących strumieniach oraz mechanizmów kontrolujących procesy generowania przepływu strumieniowego i chemii wody poniżej SCM/VF.
Gromadzenie ciągłych danych hydrologicznych i chemicznych wody za pomocą zdalnego systemu rejestracji danych Em50R firmy METER w połączeniu z czujnikami CTD-10 pomoże nam zrozumieć dynamikę hydrologiczną w odległym miejscu SCM/VF zlokalizowanym w hrabstwie Magoffin we wschodnich polach węglowych Kentucky.
Przyznano cztery czujniki CTD-10, trzy rejestratory danych Em50, jedną stację danych
BENJAMIN WALLEN
COLORADO SCHOOL OF MINES
EKSPERYMENTALNE I MODELOWE BADANIE PŁYTKICH PROCESÓW PODPOWIERZCHNIOWYCH POD WPŁYWEM INTERAKCJI ZIEMIA-ATMOSFERA/APLIKACJE DO WYKRYWANIA MIN LĄDOWYCH
Jednym z najbardziej rozpowszechnionych na świecie zagrożeń dla środowiska są miny przeciwpiechotne. Sukces technologii wykrywania min przeciwpiechotnych zależy od wielu czynników, w tym fizycznego składu miny i czasu przebywania w ziemi od jej umieszczenia. Jednak jednym z często pomijanych obszarów są warunki środowiskowe, w których mina została umieszczona. Dzięki lepszemu zrozumieniu warunków środowiskowych w pobliżu miny przeciwpiechotnej możemy lepiej skalibrować modele numeryczne wykorzystywane do opracowywania algorytmów współpracujących z różnymi technologiami wykrywania. Scharakteryzowanie warunków środowiskowych w pobliżu miejsca umieszczenia miny lądowej jest głównym celem tych badań. Opracowano liczne modele numeryczne i analityczne do przewidywania właściwości fizycznych płytkiej podpowierzchni. Fundamentalna wiedza o charakterze terenu i dynamicznych procesach, które zmieniają właściwości terenu, jest kluczowa dla tych modeli. Celem tych badań jest lepsze zrozumienie nieizotermicznych, wielofazowych procesów przepływu wody, pary wodnej i powietrza w płytkiej warstwie podpowierzchniowej w celu lepszego przewidywania przestrzennego i czasowego rozkładu wilgotności gleby. Ostatecznie zapewni to bardziej dopracowane przestrzennie prognozy rozkładu wilgotności i temperatury gleby, umożliwiając lepsze zrozumienie modelowania, symulacji i przewidywania warunków środowiskowych, które są najbardziej dynamiczne dla wydajności wykrywania min.
Przyznano pięć czujników temperatury i wilgotności względnej VP-3, dziesięć czujników ECT czujników temperatury powietrza, dziesięć EC-5 czujników wilgotności gleby
HENRY SINTIM
UNIWERSYTET STANOWY W WASHINGTON
BIODEGRADOWALNA ŚCIÓŁKA Z TWORZYWA SZTUCZNEGO: DEGRADACJA I WPŁYW NA JAKOŚĆ GLEBY
Stosowanie konwencjonalnej ściółki z tworzywa sztucznego (CPM) w rolnictwie jest powszechną praktyką stosowaną przez większość producentów upraw specjalistycznych na całym świecie. Oferuje korzyści w postaci zwiększonej wydajności wykorzystania wody oraz zwalczania chwastów, szkodników i chorób. Poprawia to wydajność i jakość upraw. Niemniej jednak producenci muszą odzyskać i bezpiecznie pozbyć się CPM po użyciu, co zwiększa całkowity koszt produkcji. Zastąpienie CPM biodegradowalnymi foliami ściółkującymi z tworzyw sztucznych (BPM) zmniejszy potrzeby w zakresie utylizacji. Jednak przed przyjęciem BPM należy ocenić potencjalny wpływ na ekosystemy gleb rolniczych. Cele moich badań są następujące
Zbadanie degradacji różnych typów BPM w czasie Ocena wpływu BPM na jakość gleby
Ocenię jakość gleby za pomocą zestawu testowego jakości gleby USDA dostępnego w firmie Gempler. Ponieważ temperatura i wilgotność gleby są ważnymi parametrami, które regulują szybkość reakcji chemicznych i aktywność drobnoustrojów i mogą się różnić w zależności od różnych zabiegów BPM, będą one monitorowane za pomocą czujników wilgotności i temperatury gleby METER 5TM zainstalowanych na głębokości 10 cm i 20 cm. Zainstaluję również mierniki drenażu METER G3 na głębokości 30 cm w celu zebrania próbek odcieku do analizy cząstek BPM. Degradacja BPM w czasie zostanie zbadana poprzez ocenę właściwości materiału, a także pomiar wielkości cząstek i powierzchni za pomocą fotografii, digitalizacji zdjęć i analizy obrazu za pomocą oprogramowania Image J.
Przyznano jeden G3 miernik drenażu, sześć czujników wilgotności i temperatury gleby 5TM, jeden zdalny rejestrator danych Em50G
Ocena wymywania produktów degradacji BPM przez glebę
SHUYANG ZHEN
UNIWERSYTET GEORGII
WYKORZYSTANIE ZNORMALIZOWANEJ RÓŻNICY WSKAŹNIKA WEGETACJI (NDVI) JAKO WSKAŹNIKA WIELKOŚCI ROŚLIN W PREDYKCYJNYCH MODELACH ZUŻYCIA WODY W CELU UŁATWIENIA PRECYZYJNEGO NAWADNIANIA
Precyzyjne nawadnianie oparte na zapotrzebowaniu roślin na wodę nie tylko pozwala na optymalny wzrost roślin, ale także oszczędza wodę i łagodzi zanieczyszczenie środowiska spowodowane spływem nawozów i pestycydów. Dogłębne zrozumienie wymagań wodnych poszczególnych upraw ma zasadnicze znaczenie dla bardziej wydajnego nawadniania. Zużycie wody przez rośliny zmienia się jednak codziennie, co wynika z różnic w warunkach środowiskowych, a także zmian wielkości roślin w czasie. Podczas gdy warunki środowiskowe są stosunkowo łatwe do zmierzenia, bezpośrednie określenie wielkości roślin jest często destrukcyjne i czasochłonne. Teledetekcja wskaźników wegetacji, takich jak znormalizowany wskaźnik różnicy wegetacji (NDVI), zapewnia ciągłą i nieniszczącą metodę szacowania wielkości okapu do wykorzystania w modelach zużycia wody. Moje obecne prace z wykorzystaniem czujników METER NDVI pozwolą opracować modele ilościowe, które przewidują dzienne zużycie wody (DWU) gatunków roślin rabatowych w oparciu o czynniki środowiskowe i NDVI, wskaźnik zastępczy wielkości roślin. Celem jest wykorzystanie NDVI zamiast "współczynników upraw", które są powszechnie stosowane w zastosowaniach agronomicznych.
Nasze wstępne dane pokazują, że NDVI jest silnie skorelowany ze wzrostem roślin, a model wielokrotnej regresji liniowej opracowany przy użyciu tylko promieniowania i NDVI wyjaśnił ponad 85% zmian DWU. Włączenie dodatkowych zmiennych środowiskowych lub ewapotranspiracji referencyjnej może udoskonalić te modele. W związku z tym przeprowadzimy jedno dodatkowe badanie w celu walidacji modelu i zwiększenia skali poprzez współpracę z hodowcami komercyjnymi i opracowanie miejsc badań w szkółkach.
Przyznano sześć czujników SRS NDVI, dwa czujniki SRS PRI, jeden czujnik ProCheck, jeden czujnik PAR, jeden pyranometr, jeden czujnik temperatury i wilgotności VP3.
JEB FIELDS
VIRGINIA TECH
OSZCZĘDZANIE WODY W PRODUKCJI KONTENEROWEJ POPRZEZ INŻYNIERIĘ PODŁOŻY BEZGLEBOWYCH W CELU ZWIĘKSZENIA DOSTĘPNEJ WODY
Rośnie świadomość, że woda jest ograniczonym zasobem, którego rolnictwo, w tym produkcja roślin w pojemnikach, jest wiodącym konsumentem. Prawie dwie trzecie wszystkich roślin ozdobnych produkowanych w Stanach Zjednoczonych jest uprawianych w pojemnikach wykorzystujących kulturę bezglebową, w której można zastosować ponad 20 000 galonów wody na akr dziennie, aby uzyskać plony nadające się do sprzedaży. Podłoża bezglebowe zostały opracowane w celu zapewnienia dużej porowatości wypełnionej powietrzem, zapewniając wystarczający drenaż, umożliwiając hodowcom podlewanie w nadmiarze, aby uniknąć ryzyka związanego ze stresem wodnym. Jednak w obliczu zbliżającego się kryzysu wodnego potrzebne są bardziej zrównoważone pod względem zużycia wody praktyki produkcyjne.
Moje badania obejmują manipulowanie właściwościami hydrofizycznymi podłoża bezglebowego w celu lepszego zrozumienia, w jaki sposób woda przemieszcza się i wchodzi w interakcje z porami i cząstkami podłoża. Ponadto badania te określą, w jaki sposób zmiany właściwości hydrofizycznych podłoży bezglebowych wpływają na wzrost i rozwój upraw kontenerowych. Zmiana konwencjonalnie stosowanych podłoży bezglebowych w celu uzyskania zoptymalizowanych właściwości hydraulicznych pozwoli na zwiększoną dystrybucję wody i późniejszą dostępność w podłożach kontenerowych. Umożliwienie łatwiejszej mobilizacji wody w pojemniku zapewni korzeniom dostęp do większego procentu wody przechowywanej w podłożu, a tym samym zwiększy dostępność wody. Przy wyższym odsetku dostępnej wody, hodowcy mogą uzyskać więcej biomasy przy mniejszym zużyciu wody, a tym samym bardziej efektywnie wykorzystywać wodę podczas produkcji.
Nadrzędnym celem moich badań jest zmniejszenie zużycia wody w produkcji kontenerowej poprzez inżynierię podłoży bezglebowych wykorzystujących tradycyjne składniki (np. torf Sphagnum i korę) bez zmiany innych praktyk produkcyjnych lub inwestowania w nowe technologie.
Przyznano 1 WP4C miernik potencjału wody w punkcie rosy
MITCHELL HUNTER
UNIWERSYTET STANOWY PENN
WYKRYWANIE STRESU SUSZY W KORONACH DRZEW W DĄŻENIU DO EKOLOGICZNEJ ADAPTACJI DO KLIMATU
Wdrożę czujniki odbicia spektralnego METER (SRS) i radiometry podczerwieni (IR) w celu scharakteryzowania wpływu upraw okrywowych na reakcje kukurydzy na stres suszy. Instrumenty te umożliwią pomiar rozwoju łanu kukurydzy, efektywności wykorzystania światła i temperatury łanu. Wykorzystam schrony przeciwdeszczowe do nałożenia stresu suszy na kukurydzę po pięciu zabiegach uprawy okrywowej. Instrumenty METER zostaną zainstalowane na dwóch mobilnych jednostkach obserwacyjnych. Każda jednostka będzie zawierała czujniki SRS skalibrowane do odczytu znormalizowanego różnicowego wskaźnika wegetacji (NDVI) i fotochemicznego wskaźnika odbicia (PRI), z czujnikami referencyjnymi skierowanymi w niebo, a także jednym czujnikiem podczerwieni.
Ten mobilny system będzie opierał się na obecnym zestawie powtarzalnych metod ekofizjologicznych stosowanych w tym badaniu. Obejmują one: wysokość kukurydzy, leaf area index (LAI; METER AccuPAR LP-80), przewodnictwo szparkowe (METER SC-1), potencjał wody w liściach przed świtem (komora ciśnieniowa PMS Instruments) i zieloność liści (Konica Minolta SPAD).
NDVI Odczyty zapewnią wcześniejszy, dokładniejszy i bardziej powtarzalny wskaźnik rozwoju korony niż LAI. Po zamknięciu łanu sparowane odczyty PRI -NDVI zapewnią wgląd w efektywność wykorzystania światła; odczyty temperatury łanu w podczerwieni zapewnią wskaźnik stresu wilgoci. Razem umożliwią one całosezonowy pomiar stresu kukurydzy.
Instrumenty te poprawią rozdzielczość czasową i mechanistyczną specyfikę moich badań terenowych, umożliwią rozwój metod i pomogą zweryfikować model upraw. W szerszym ujęciu zwiększy to zrozumienie, w jaki sposób ekologiczne praktyki zarządzania (uprawy okrywowe) mogą pomóc w adaptacji do przewidywanych przyszłych warunków w ramach zmian klimatu (susza).
TECHNIKI OSIĄGANIA PRECYZYJNEGO STRESU WODNEGO W SADACH
Wysokowartościowe uprawy owoców drzewiastych wymagają starannego zarządzania nawadnianiem w celu ochrony zasobów wodnych. Umiarkowany stres wodny w tych uprawach skutkuje wyższą zawartością cukru w owocach, ale przed zastosowaniem precyzyjnego stresu wodnego wymagany jest wiarygodny wskaźnik stanu nawodnienia drzew. Pomiary wilgotności gleby są niewiarygodne ze względu na głębokie i rozległe systemy korzeniowe drzew. Pomiary potencjału wodnego pnia za pomocą bomb ciśnieniowych są wiarygodne, ale są pracochłonne i nie można ich zautomatyzować. Pomiary różnic temperatury liści i powietrza w podczerwieni są tylko częściowo skuteczne. Wykorzystanie reflektometrycznych czujników wilgotności gleby umieszczonych w pniach drzew owocowych zapowiada się jako skuteczna metoda ciągłego monitorowania stanu nawodnienia drzew. Pomyślne powiązanie pomiarów zawartości wody w pniu z pomiarami bomby ciśnieniowej i różnicami temperatur między liśćmi a powietrzem może zapewnić wiarygodny wskaźnik stanu nawodnienia drzewa. Metoda ta mogłaby być następnie wykorzystywana do precyzyjnego określania czasu nawadniania i/lub automatyzacji systemów precyzyjnego nawadniania w sadach na całym świecie, co skutkowałoby potencjalnymi oszczędnościami w zużyciu wody, poprawą jakości upraw oraz zmniejszeniem wypłukiwania i spływu składników odżywczych.
Przyznano 13 czujników potencjału wodnego i temperatury MPS-6 oraz 26 czujników wilgotności gleby. EC-5 czujników wilgotności gleby
CLINTON STEKETEE
UNIWERSYTET GEORGII
POPRAWA TOLERANCJI NA SUSZĘ U SOI Z WYKORZYSTANIEM STACJI MIKROKLIMATYCZNYCH DO MONITOROWANIA WARUNKÓW ŚRODOWISKOWYCH I PRZEWIDYWANIA STRESU WODNEGO W CELU DOKŁADNEGO FENOTYPOWANIA
W związku ze zmianami klimatycznymi oczekuje się, że w przyszłości zjawiska takie jak susza będą częstsze i bardziej ekstremalne. Stres spowodowany suszą jest istotnym czynnikiem zagrażającym produktywności rolniczej soi (Glycine max L. Merrill) i może zmniejszyć plony nawet o 40 procent. Odmiany o ulepszonej tolerancji są potrzebne do utrzymania i zwiększenia produkcji soi w celu wyżywienia stale rosnącej populacji ludzkiej na świecie.
Postęp w badaniach nad tolerancją na suszę w soi był do tej pory ograniczony, głównie dlatego, że warunki suszy są nieprzewidywalne zarówno przestrzennie, jak i czasowo. Aby selekcja linii odpornych na suszę była łatwiejsza i bardziej przewidywalna, znajomość warunków środowiskowych w terenie ma kluczowe znaczenie. Biorąc pod uwagę te informacje, ulepszone techniki badań przesiewowych tolerancji na suszę mogą być wykorzystane do gromadzenia dokładnych danych fenotypowych i identyfikacji genotypów tolerancyjnych na suszę. Markery molekularne i inne narzędzia genomiczne opracowane na podstawie tych danych fenotypowych są najbardziej wiarygodne, jeśli dane są gromadzone w czasie, gdy różnice między ocenianymi liniami soi dokładnie odzwierciedlają prawdziwy fenotyp danego genotypu.
Aby przeprowadzić badanie tolerancji na suszę, wybraliśmy 211 linii soi, aby utworzyć panel do badania asocjacyjnego obejmującego cały genom w celu zidentyfikowania regionów genomowych odpowiedzialnych za tolerancję na suszę i opracowania nowych narzędzi genomowych poprzez ocenę cech związanych z suszą w terenie w dwóch lokalizacjach w ciągu dwóch lat. Te 211 linii pochodzi z 30 krajów i zostało wybranych ze znanych obszarów geograficznych świata podatnych na suszę - obszarów o niskich rocznych opadach i nowo opracowanych linii soi o ulepszonych cechach związanych z suszą. Stacje mikroklimatyczne METER wyposażone w czujniki do monitorowania warunków środowiskowych w miejscach badań terenowych znacznie pomogą nam przewidzieć stres wodny i określić idealne okresy do fenotypowania tych cech związanych z suszą.
Wyróżnienie: przyznano dwa monitory mikrośrodowiska, dwa zdalne rejestratory danych Em50G, dwa czujniki wilgotności gleby GS-1, oprogramowanie DataTrac 3.
KATHERINE EAST
WASHINGTON STATE UNIVERSITY
DEVELOPING A LIFE-CYCLE DEGREE DAY MODEL FOR MELOIDOGYNE HALPA (NORTHERN ROOT KNOT NEMATODE) TO IMPROVE WASHINGTON WINE GRAPE MANAGEMENT STATE
Root-knot nematodes are endoparasitic organisms that infest plant roots and form galls that disrupt normal translocation of sugars and water. Declines in vigor in older vineyards and poor establishment or death of young vines in replant situations have been attributed to nematodes. The northern root-knot nematode, Meloidogyne hapla, is the most prevalent species of root-knot nematode found in Washington wine grape vineyards. Knowing when the different life stages of M. hapla are present in the soil will allow growers to target those stages that are more susceptible to management intervention.
We know that the rate of M. hapla development and infectivity is most dependent on soil temperature and moisture. As such, we foresee the ability to develop a life-cycle model based on the temperature proxy of growing degree days. Over the next two years, I will intensively sample both soil and roots for life stages of M. hapla in two vineyards, and compare that to various environmental parameters such as air-based growing degree-days, soil temperature, and soil moisture. I plan on collecting the soil parameters using the METER 5TM soil moisture and temperature sensors and Em50data loggers.
REAKCJA FOTOCHEMICZNEGO WSKAŹNIKA ODBICIA (PRI) NA WARUNKI STRESORA ŚRODOWISKOWEGO W CELU LEPSZEGO PRZEWIDYWANIA PLONU ZIARNA PSZENICY
Naziemne techniki teledetekcji wzbudziły ostatnio szerokie zainteresowanie społeczności rolniczej jako narzędzie do śledzenia wydajności upraw z wysoką rozdzielczością czasową (dzienną) i przestrzenną. Aby poradzić sobie z przewidywanym wzrostem temperatury i okresami suszy na całym świecie, hodowcy i naukowcy mogliby skorzystać z łatwiej dostępnych informacji na temat codziennej wydajności upraw. Lepsze zrozumienie reakcji upraw na warunki stresu środowiskowego przy użyciu naziemnych platform teledetekcyjnych, które zbierają i przetwarzają dane w czasie rzeczywistym, może prowadzić do szybszej i skuteczniejszej metody ukierunkowania praktyk zarządzania specyficznych dla danego miejsca w skali lokalnej; a ponadto dostarczyć cennych informacji do skalowania widm odbicia roślin z działki do skali krajobrazu za pomocą czujników lotniczych i satelitarnych.
Jedną z technik gromadzenia informacji na temat wydajności upraw w danym miejscu są zdalnie wykrywane wskaźniki roślinności (VI), takie jak fotochemiczny wskaźnik odbicia (PRI). Moja praca ma na celu lepsze zrozumienie i interpretację PRI jako zdalnego wskaźnika stresu roślinnego z konkretnym zastosowaniem do poprawy naszego zrozumienia, w jaki sposób różne warunki stresu środowiskowego mogą wpływać na jakość i ilość ziarna.
MICHAEL SANTIAGO
CORNELL UNIVERSITY
MICROTENSIOMETER TO CONTINUOUSLY MONITOR WATER POTENTIAL IN PLANTS
Water potential (Ψ) is the best measure of a plant’s hydration relative to growth and product yield/quality. Unfortunately, directly measuring Ψ in plant tissue is only possible through labor-intensive, destructive methods such as the leaf pressure bomb and stem psychrometer. A common alternative is to use ‘set-and-forget’ soil tensiometers to measure soil water potential (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.
MELISSA STEWART
UNIWERSYTET KOLORADO W BOULDER
MODELOWANIE FIZYCZNE ODPOWIEDZI TERMO-HYDRO-MECHANICZNEJ INTERAKCJI GLEBA-GEOSYNTETYK W AKTYWNYCH TERMICZNIE SYSTEMACH WZMOCNIONEGO GRUNTU
Wzmocnione konstrukcje gruntowe, takie jak ściany z gruntu stabilizowanego mechanicznie (MSE), są powszechnie akceptowaną metodą separacji poziomów w inżynierii lądowej, nie tylko w celu zapewnienia większej przestrzeni dla dróg wzdłuż autostrad, ale także w celu bardziej efektywnego wykorzystania przestrzeni na prywatnych placach budowy. Tradycyjny projekt tych konstrukcji wymaga zastosowania wybranego rodzaju zasypki, która jest swobodnie drenująca, aby zapobiec powstawaniu ciśnienia wody porowej w systemie. Tego typu zasypki nie są zwykle dostępne na miejscu lub nie są łatwo dostępne, a zatem mogą być kosztowne w przypadku niektórych projektów. Słabo drenujące, marginalne zasypki, takie jak muły i gliny, które można znaleźć na miejscu, zostały wykorzystane w niektórych projektach, chociaż nadal istnieją pewne obawy dotyczące ciśnienia wody porowej w strefie wzmocnionej, ponieważ gleby nie są swobodnie drenowane.
Nowatorską metodą kontrolowania ciśnienia wody porowej jest zastosowanie wymienników ciepła w celu spowodowania termicznego wypływu pary wodnej ze wzmocnionej strefy. Chociaż wykazano, że metoda ta zwiększa wytrzymałość gruntów, może mieć negatywny wpływ na geosyntetyki, które są zwykle wykonane z polimerów podatnych na zmiany termiczne. Celem tych badań jest ilościowe określenie wpływu zmian temperatury na złożoną interakcję między nienasyconymi, zagęszczonymi gruntami i geosyntetykami. W szczególności indukowany termicznie przepływ wody z dala od wymienników ciepła doprowadzi do zmian w interakcji gleba-geosyntetyk. Lepsze zrozumienie zmian właściwości termicznych i sposobu funkcjonowania tych systemów ma zasadnicze znaczenie dla określenia wykonalności aktywnych termicznie wzmocnionych konstrukcji ziemnych.
W tym projekcie sondy wilgotności METER 5TM zostaną wykorzystane do oceny zmian objętościowej zawartości wody i temperatury w dyskretnych lokalizacjach w warstwie gleby wzmocnionej geosyntetykami podczas wtrysku ciepła. Dodatkowo, system METER KD2 Pro zostanie wykorzystany do określenia nieizotermicznych zależności pomiędzy właściwościami termicznymi gruntu a stopniem jego nasycenia. Ten zestaw oprzyrządowania zostanie wykorzystany do oceny ilościowej sprzężonych procesów wymiany ciepła i przepływu wody oraz powiązanego wpływu na wydajność ciepła geotermalnego w nienasyconych złożach gleby w czasie.
KATHLEEN QUIGLEY
WAKE FOREST UNIVERSITY
MODELOWANIE SPRZĘŻENIA ZWROTNEGO GLEBA-ROŚLINY-ZWIERZĘTA W CELU ZROZUMIENIA TRWAŁOŚCI "GORĄCYCH PUNKTÓW" W PARKU NARODOWYM SERENGETI
Fizyczne i chemiczne właściwości gleby odgrywają kluczową rolę w pośredniczeniu w interakcjach między roślinami a roślinożercami, ale często są całkowicie pomijane przez ekologów. "Hotspoty" Serengeti to czasowo stabilne połacie szybko rosnących, bogatych w składniki odżywcze traw, które przyciągają populacje zamieszkujących je roślinożerców (zebry, gazele) i generują heterogeniczność w ekosystemie. Naukowcy od dawna są zafascynowani hotspotami, ale nadal nie są w stanie wyjaśnić tworzenia, utrzymania i przestrzennego rozmieszczenia tych unikalnych mikrosiedlisk.
Porównam silnie wypasane hotspoty z sąsiednimi miejscami niebędącymi hotspotami i zaobserwuję, jak specyficzne właściwości gleby zmieniają się w zależności od intensywności wypasu. Jestem szczególnie zainteresowany tym, jak obecność wypasanych zwierząt wpływa na potencjał wodny gleby, a ostatecznie na skład zbiorowisk roślinnych i dynamikę roślinożerców. Zainstalowanie czujników METER MPS-6 i rejestratorów danych Em50 pozwoli mi monitorować przestrzenno-czasową zmienność potencjału wodnego w zależności od intensywności wypasu. Dane te posłużą jako integralny składnik modelu równań strukturalnych (SEM) w celu zapewnienia kompleksowego mechanistycznego wyjaśnienia trwałości hotspotów Serengeti.
MANUEL HELBIG
UNIWERSYTET W MONTREALU
WPŁYW DEGRADACJI WIECZNEJ ZMARZLINY NA PRODUKTYWNOŚĆ ROŚLINNOŚCI ORAZ REŻIMY TERMICZNE I WILGOTNOŚCIOWE GLEB W BOREALNYCH KRAJOBRAZACH LEŚNYCH
Lasy borealne na południowej granicy strefy wiecznej zmarzliny są szczególnie narażone na prognozowane ocieplenie klimatu. Powszechne zanikanie wiecznej zmarzliny zaobserwowano w północno-zachodniej Kanadzie, powodując osiadanie powierzchni ziemi i spadek pokrywy leśnej. Powstały w ten sposób pofragmentowany krajobraz charakteryzuje się wysokim stopniem niejednorodności przestrzennej warunków termicznych i wilgotnościowych gleby, a także typów roślinności.
Lasy borealne na równinach Tajgi w północno-zachodniej Kanadzie przechowują dużą ilość zamarzniętego węgla organicznego w glebie. Obecne rozmarzanie gleby naraża ten węgiel organiczny na rozkład mikrobiologiczny, ale może również zwiększyć pobór węgla poprzez zwiększoną produktywność roślin. Lepsze zrozumienie wielkości i dynamiki tych przepływów węgla jest ważne dla oceny potencjalnego wpływu na globalny klimat.
W moich badaniach doktoranckich wykorzystuję technikę kowariancji wirów i modele flux footprint, aby zbadać, w jaki sposób na wymianę netto węgla, wody i ciepła między powierzchnią lądu a atmosferą wpływa szybko degradująca się wieczna zmarzlina. Oprzyrządowanie METER pozwala na ciągłe monitorowanie stanu wegetacji dominujących typów pokrycia terenu i jednoczesne monitorowanie dynamiki termicznej i wilgotnościowej specyficznej dla danego typu pokrycia terenu. Informacje te są niezbędne do analizy zintegrowanej wymiany dwutlenku węgla netto ekosystemu i jego strumieni składowych, produktywności ekosystemu brutto i oddychania ekosystemu oraz do skalowania tych strumieni do skali regionalnej.
REBECCA LLOYD
UNIWERSYTET MONTANA
ODBUDOWA HYDROLOGICZNA I EKOLOGICZNA PO USUNIĘCIU DROGI: WPŁYW PROJEKTU OCZYSZCZANIA NA USŁUGI EKOSYSTEMOWE
Pomimo milionów dolarów zainwestowanych w usuwanie i przywracanie dawnych dróg leśnych na terenach publicznych, wśród zarządców istnieje znaczna niepewność co do najskuteczniejszej metody likwidacji dróg - w szczególności w celu promowania odzyskiwania cennych usług ekosystemowych, takich jak ilość i jakość wody, obieg składników odżywczych i produktywność lasów. U podstaw niepewności związanej z zarządzaniem leży niedostatek badań związanych ze zrozumieniem mechanizmów regeneracji sprzężonych nadziemnych i podziemnych procesów hydrologicznych i ekologicznych.
Ze względu na szeroko zakrojone działania związane z likwidacją i odbudową dróg w Nez Perce-Clearwater National Forest w północno-środkowym Idaho, mam okazję:
Zwiększyć zrozumienie roli gleby, roślinności i właściwości ekohydrologicznych w przywracaniu funkcji ekosystemu Ocenić, czy odzyskiwanie gleb, roślinności oraz właściwości i funkcji ekohydrologicznych różni się w zależności od metody usuwania dróg
Lokalizacja badań: Lochsa Drainage, Nez Perce-Clearwater National Forest, hrabstwo Idaho, ID.
Opracowanie zintegrowanych funkcji produkcyjnych w celu ilościowego określenia, w jaki sposób usuwanie dróg może poprawić usługi ekosystemowe, w szczególności ilość i jakość wody oraz pierwotną produktywność netto.
MELANIE STOCK
UNIWERSYTET WISCONSIN-MADISON
ZIMOWY BILANS WODNY DO BADANIA TRANSPORTU SKŁADNIKÓW ODŻYWCZYCH Z OBORNIKA PODCZAS ZAMARZANIA/ROZMARZANIA
Straty fosforu w spływach rolniczych są głównym problemem środowiskowym, a zatem są kluczowym zagadnieniem w zarządzaniu obornikiem. Transport składników odżywczych jest wrażliwy na zimowe warunki pogodowe i złożone warunki zamarzniętych gleb, ale ponieważ generowanie spływów zimowych i informacje zorientowane na proces są ograniczone, modele i późniejsze wytyczne dotyczące zarządzania często nie są poparte danymi.
Aby zbadać zimowy transport składników odżywczych na nawożonych polach, moje cele obejmują ilościowe określenie bilansu wodnego w celu wyjaśnienia podstawowych mechanizmów zamrażania/rozmrażania, które kontrolują potencjał infiltracji gleby. Przepuszczalność gleby zostanie zbadana na polach kukurydzy uprawianych metodą orkową i bez orki, z jesiennymi i późnozimowymi aplikacjami obornika oraz na polach kontrolnych bez nawożenia. Będę monitorować objętość spływu i ładunek składników odżywczych, śnieg, mróz, wilgotność gleby i temperaturę.
Sublimacja będzie mierzona za pomocą czujników VP-3 i DS-2, a pionowe strumienie wody w glebie będą mierzone za pomocą czujników potencjału wody MPS-2. Dane dostarczą informacji na temat narzędzi prognostycznych, które ocenią utratę składników odżywczych z agroekosystemów i poprawią zrównoważony rozwój rolnictwa poprzez zrównoważenie rentowności środowiskowej i ekonomicznej.
ODBIORCY 2013
LAUREN HALLETT
UNIWERSYTET KALIFORNIJSKI W BERKELEY
PRZEWIDYWANIE STABILNOŚCI PRODUKTYWNOŚCI PASTWISK NA ZMIANY KLIMATU
Przewiduje się, że zwiększona zmienność opadów będzie konsekwencją antropogenicznych zmian klimatu w systemach pastwisk. Ponieważ opady częściej odbiegają od historycznego zakresu zmienności, utrzymanie stabilnej produkcji pasz pomimo zwiększonej zmienności klimatu będzie kluczowym priorytetem zarządzania w agroekosystemach.
Kluczowym mechanizmem, który może prowadzić do stabilności produkcji pasz, jest dynamika kompensacyjna, w której różne reakcje gatunków na wahania klimatu skutkują kompromisami między grupami funkcjonalnymi w czasie. Te kompromisy powinny buforować ogólną produkcję paszy na zmienność klimatu. Moja rozprawa doktorska testuje znaczenie dynamiki kompensacyjnej dla stabilności pasz w warunkach eksperymentalnych, w których manipuluję dostępnością opadów deszczu i interakcjami między gatunkami.
Sondy wilgotności gle by METER i rejestratory danych pozwolą mi scharakteryzować efekty leczenia w tym eksperymencie i sparametryzować modele, które przewidują reakcję pastwisk na zmiany klimatu.
MALLIKA NOCCO
UNIWERSYTET WISCONSIN
NAWADNIANIE I WPŁYW KLIMATU NA BILANS WODNO-ENERGETYCZNY CENTRALNYCH PIASKÓW WI
Pompowanie w celu nawadniania w regionach o silnej łączności wód gruntowych i powierzchniowych może wpływać na zasoby wodne, prowadząc do dylematów związanych z zarządzaniem wodami gruntowymi. Niedawno zestresowane zasoby wodne stworzyły dylemat między rolniczymi i wodnymi interesariuszami w Wisconsin Central Sands, regionie ekologicznym o silnej łączności wód gruntowych i powierzchniowych, który doświadczył zmian w użytkowaniu gruntów rolnych i klimacie w ciągu ostatnich 60 lat. Moim celem badawczym jest określenie, w jaki sposób użytkowanie gruntów rolnych i zmiany klimatu wpływają na regionalny bilans wodno-energetyczny Wisconsin Central Sands w odpowiedzi na niepewności naukowe zidentyfikowane przez interesariuszy.
Moje konkretne cele terenowe to
Oszacowanie doładowania wód gruntowych za pomocą mierników odpływu METER G3 w celu uchwycenia strumienia strefy wadozy w systemach uprawy ziemniaków i kukurydzy Monitorowanie strumienia wody i temperatury w glebie poprzez rozwarstwienie czujników METER 5TM od powierzchni gleby do głębokości jednego metra (góra monolitu G3 ) w systemach uprawy ziemniaków i kukurydzy.
Wygenerowane w terenie szacunki naładowania wód gruntowych i ET sparametryzują i zweryfikują dynamiczny model agroekosystemu Agro-IBIS, symulujący reakcje hydrologiczne na zmiany klimatu i użytkowania gruntów w ciągu ostatnich 60 lat. Budżety wodno-energetyczne i symulacje ilości wody/klimatu zostaną udostępnione zainteresowanym stronom w Wisconsin Central Sands, a przyszłe pytania badawcze zostaną wygenerowane za pośrednictwem tego forum.
Oszacowanie ewapotranspiracji (ET) przy użyciu porometru METER SC-1 do pomiaru przewodnictwa szparkowego wraz z mikrometeorologią, leaf area index i pomiarami wymiany gazowej.
WHITNEY GACHES
UNIWERSYTET MARYLAND
MODELOWANIE W SKALI DACHU MIESZANKI SUBSTRATU ZIELONEGO DACHU NA RETENCJĘ WODY DESZCZOWEJ I OBIEG WODY W OPARCIU O ROŚLINY
Zielone dachy zyskują na popularności jako narzędzia do zarządzania wodą deszczową; jednak raporty dotyczące wydajności zielonych dachów opierają się głównie na badaniach platformowych na małą skalę (zwykle mniej niż 20 stóp kwadratowych). Brak danych dotyczących wydajności rzeczywistych dachów można przypisać przede wszystkim kosztom i kwestiom logistycznym (tj. niektóre dachy są trudne lub niebezpieczne, aby uzyskać do nich regularny dostęp).
Nawiązałem współpracę z lokalną firmą zajmującą się instalacją i zarządzaniem zielonymi dachami, która otrzymała kontrakt na dużą instalację zielonych dachów dla jednostki samorządu terytorialnego. Klient chce zbierać dane i monitorować wydajność zielonych dachów. Mój projekt obejmie wyposażenie zielonego dachu o powierzchni 30 000 stóp kwadratowych w celu monitorowania wydajności przy jednoczesnym monitorowaniu identycznych systemów w skali platformy pod kątem wydajności przy użyciu odpowiednich czujników wilgotności METER i przyrządów stacji pogodowej. Rzeczywiste dane dotyczące wydajności dachu zostaną porównane z danymi dotyczącymi wydajności platformy w celu ustalenia, czy badania na małą skalę dokładnie przewidują rzeczywistą wydajność dachu.
JENS STEVENS
UNIWERSYTET KALIFORNIJSKI W DAVIS
WPŁYW ZMIENIAJĄCEJ SIĘ POKRYWY ŚNIEŻNEJ NA ROŚLINY INWAZYJNE W GÓRSKICH LASACH KALIFORNII
Lasy górskie są kluczowymi ekosystemami, które należy zrozumieć w kontekście zmian klimatu, ponieważ reprezentują one przestrzenną kompresję ważnych gradientów klimatycznych i odpowiadającej im roślinności na niewielkim obszarze geograficznym. Zmniejszenie głębokości i czasu trwania zimowej pokrywy śnieżnej spodziewane w lasach górskich w wyniku zmian klimatycznych może ułatwić rozprzestrzenianie się odpornych na suszę roślin inwazyjnych z niższych wysokości poprzez wydłużenie sezonu wegetacyjnego.
Moje badania dotyczą tego, czy zmiany w pokrywie śnieżnej mogą wpływać na tempo wzrostu populacji dwóch egzotycznych krzewów (miotły szkockiej i miotły hiszpańskiej) w Sierra Nevada w Kalifornii. Oba gatunki mogą być wrażliwe na wcześniejsze sezony wegetacyjne spowodowane zmniejszoną wiosenną pokrywą śnieżną, ponieważ wzrost może następować poprzez fotosyntetycznie aktywne zielone łodygi w temperaturach gleby tak niskich jak 4 °C . Istnieje jednak możliwy kompromis między wcześniejszym topnieniem śniegu a wcześniejszym wyczerpywaniem się wilgoci w glebie, co może prowadzić do przedłużającego się stresu suszy i zmniejszonego przyrostu węgla. Wstępne dane sugerują, że bardziej odporny na suszę krzew, miotła hiszpańska, reaguje bardziej pozytywnie niż miotła szkocka na zmniejszoną zimową pokrywę śnieżną.
Oprzyrządowanie METER zbierze kompleksowy zapis pokrywy śnieżnej i wilgotności gleby w zakresie eksperymentalnych zabiegów na pokrywie śnieżnej i struktur koron drzew, aby udokumentować interakcję tych dwóch czynników i mechanizmów, za pomocą których mogą one wyjaśniać wydajność roślin inwazyjnych.
AMANDA CORDING
UNIWERSYTET VERMONT
ADAPTACJA DO ZMIAN KLIMATU POPRZEZ ZARZĄDZANIE WODAMI BURZOWYMI O NISKIM WPŁYWIE NA ŚRODOWISKO W DORZECZU JEZIORA CHAMPLAIN
Celem tych badań jest dostarczenie informacji na temat przyszłego projektowania systemów bioretencji wód burzowych o niskim wpływie na środowisko (LID), aby zapewnić optymalny czas przebywania, adsorpcję fosforu i denitryfikację w kontekście przewidywanego wzrostu opadów w Vermont w wyniku zmian klimatycznych. W ramach tych badań zbadane zostaną mechanizmy wpływające na emisję gazów cieplarnianych i przemiany składników odżywczych na różnych głębokościach w zaprojektowanych podłożach glebowych w ośmiu komórkach bioretencyjnych w nowo wybudowanym Laboratorium Bioretencji Zewnętrznej na Uniwersytecie Vermont. Systemy te zostaną również ocenione pod kątem możliwości ich wdrożenia w krajach rozwijających się, w których brakuje podziemnej infrastruktury kanalizacji deszczowej.
NEAL MITCHELL
UNIWERSYTET ILLINOIS W URBANA-CHAMPAIGN
ZALESIONE ZBOCZA ALGICZNE NA OBSZARZE BEZODPŁYWOWYM: OCENA I MONITOROWANIE GLEBY I MIKROKLIMATU
Zbocza algiczne to naturalnie występujące ekosystemy mikroklimatyczne, które są rozmieszczone na obszarze Driftless Area na Środkowym Zachodzie (Cottrell i Strode 2005). Zbocza Algific są opisywane jako zimne, skierowane na północ zbocza koluwialne. Ich unikalne właściwości mikroklimatyczne wynikają z cech geologicznych fundamentalnych dla formowania się zboczy algicznych. Zasadniczo powietrze krąży po lodzie uwięzionym w spękanym podłożu geologicznym, co powoduje, że chłodne, wilgotne powietrze jest uwalniane na zboczach w ciepłych miesiącach, skutecznie kształtując lokalną florę i faunę.
SCOTT PITZ
UNIWERSYTET JOHNS HOPKINS
KRYPTYCZNE EMISJE METANU Z LASÓW WYŻYNNYCH
Metan jest drugim najważniejszym gazem cieplarnianym poCO2, ale jest znacznie mniej poznany. W ciągu ostatnich 10 lat zarówno eksperymenty laboratoryjne, jak i dane satelitarne zebrały dowody na to, że rośliny drzewiaste i lasy emitują metan do atmosfery. Pomimo tych nowych odkryć, lasy wyżynne są nadal uważane za pochłaniacze, ponieważ organizmy w ich glebach powierzchniowych zużywają metan. Możliwe jest również, że metan może wyciekać z głębokiej gleby przez drzewa. Może to skutkować źródłem metanu netto dla ekosystemu, który obecnie uważany jest za pochłaniacz. Lasy wyżynne pokrywają ogromne obszary globu, więc istnieje pilna potrzeba rozwiązania tych kwestii i uzyskania dokładnych szacunków strumieni, które zostaną włączone do globalnych modeli klimatycznych. Bez nowych i dokładnych pomiarów prognozy klimatyczne będą nadal zawierać systematyczne błędy.
DIANNE PATER
UNIWERSYTET KALIFORNIJSKI W SAN DIEGO
BADANIE REAKCJI NA SUSZĘ U ROŚLINY UPRAWNEJ BRASSICA NAPUS
Susza jest głównym stresem, który zmniejsza plony i będzie nadal stanowić coraz większy problem w nadchodzących latach, ponieważ zmiany klimatyczne i ograniczone zasoby słodkiej wody prowadzą do wyższych temperatur, pustynnienia i zwiększonego zasolenia gleby. Stresy abiotyczne, w tym susza, wywołują produkcję hormonu roślinnego kwasu abscysynowego (ABA), który zamyka aparaty szparkowe poprzez złożony szlak sygnalizacyjny, zmniejszając ilość transpiracyjnej utraty wody w roślinach.
Używam technologii RNAi do obniżenia ekspresji negatywnych białek regulatorowych w tym szlaku, aby ocenić, czy reakcje na suszę u rośliny uprawnej Brassica napus (rzepak) można wzmocnić bez negatywnego wpływu na wzrost. Transformowane rośliny będą uprawiane w kontrolowanych warunkach suszy, a zawartość wilgoci w glebie i przewodnictwo szparkowe będą monitorowane za pomocą oprzyrządowania METER.
D. COREY NOYES
UNIWERSYTET STANOWY MICHIGAN
POPRAWA RENTOWNOŚCI MARCHWI POPRZEZ INTEGRACJĘ NAWOZÓW AZOTOWYCH O SPOWOLNIONYM UWALNIANIU
Poprawa efektywności wykorzystania azotu (N) w produkcji warzyw będzie nie tylko korzystna finansowo, ale także poprawi jakość środowiska. W Michigan marchew jest zazwyczaj uprawiana na bardzo piaszczystych glebach i wymaga częstego nawadniania oraz wielokrotnego stosowania nawozów azotowych w trakcie sezonu wegetacyjnego.
Moje badania koncentrują się na optymalizacji synchronizacji zapotrzebowania upraw na azot z azotem dostarczanym przez nawożenie poprzez stosowanie nawozów o spowolnionym uwalnianiu azotu (SRN). Moje nadrzędne hipotezy są takie, że zastosowanie materiału SRN z mocznikiem powlekanym polimerem (PCU) w produkcji marchwi w Michigan spowoduje
Zmniejszy całkowite zapotrzebowanie na nawozy N. Zmaksymalizuje efektywność wykorzystania N.
Potencjalne korzyści wynikające z zastosowania PCU w tym systemie obejmują obniżone koszty nakładów, zmniejszone zużycie zasobów nieodnawialnych oraz minimalizację wpływu na środowisko spowodowanego wymywaniem azotanów. Rejestratory danych METER i czujniki mierzące objętościową zawartość wody w glebie, temperaturę i przewodność elektryczną pomogą nam lepiej zrozumieć warunki, które regulują uwalnianie N z PCU.
Korzystając z danych METER w połączeniu z ekstrakcjami N z próbek gleby, mamy nadzieję modelować uwalnianie N w funkcji wilgotności i temperatury oraz określić ilościowo związek między przewodnością elektryczną a uwalnianiem N. Informacje te będą pomocne w projektowaniu programów zarządzania składnikami odżywczymi dla producentów warzyw, które są zarówno opłacalne, jak i przyjazne dla środowiska.
ODBIORCY 2012
KRYSTYNA HOPKINS
UNIWERSYTET W PITTSBURGHU
OCENA WPŁYWU ZIELONEJ INFRASTRUKTURY DESZCZOWEJ NA HYDROLOGIĘ MIEJSKĄ
Wyjaśnienie miejskich budżetów hydrologicznych jest niezbędne do poprawy gospodarki wodnej w skomplikowanych systemach miejskich. Celem tych badań jest wyjaśnienie zmian w dopływie i odpływie wody w zlewni zurbanizowanej oraz ocena skuteczności zielonej infrastruktury w przekierowywaniu wody do wolniejszych, podpowierzchniowych ścieżek przepływu.
Zielona infrastruktura wykorzystuje roślinność i poprawki do gleby w celu zmniejszenia odpływu wody deszczowej u źródła oraz promowania infiltracji i magazynowania wody. Czujniki wilgotności gleby i rejestratory głębokości wody zostaną zainstalowane w dwóch ogrodach deszczowych i miejscu kontrolnym w Phipps Conservancy w Pittsburghu. Czujniki będą stale monitorować wilgotność gleby, głębokość wody, temperaturę i przewodność w każdym miejscu. Zebrane dane zostaną wykorzystane do scharakteryzowania dynamiki wody w glebie i magazynowania wody w ogrodzie deszczowym. Wyniki tego badania wyjaśnią korzyści płynące z zielonej infrastruktury jako praktyki zarządzania wodą deszczową.
ALISON DONIGER
UNIWERSYTET STANOWY W OREGONIE
USTANOWIENIE KRYTERIÓW NAWADNIANIA DLA LILII KUKURYDZIANEJ
W ostatnich latach lilia kukurydziana (Veratrum californicum) wzbudziła zwiększone zainteresowanie społeczności medycznej ze względu na swoje właściwości przeciwnowotworowe. Wstępne badania leku na bazie lilii kukurydzianej IPI-926 (Infinity Pharmaceutical) na ludziach przyniosły bardzo obiecujące wyniki w leczeniu zarówno raka podstawnokomórkowego, jak i raka trzustki. Ustalenie kryteriów uprawy lilii kukurydzianej będzie miało kluczowe znaczenie dla zagwarantowania stałych dostaw IPI-926.
Stacja doświadczalna Malheur Uniwersytetu Stanowego Oregon (MES) przeprowadziła próby nawadniania kropelkowego lilii kukurydzianej w ciągu ostatnich dwóch sezonów wegetacyjnych w celu scharakteryzowania zakresu napięcia wody w glebie, które powoduje maksymalny wzrost lilii kukurydzianej. Oprzyrządowanie METER zostanie wykorzystane do pomiaru napięcia wody w glebie i zawartości wilgoci w glebie w każdym z pięciu zabiegów na poletkach próbnych nawadniania.
ELISE WYGANT
UNIWERSYTET GEORGII
BADANIE BRAKU KOMPROMISU MIĘDZY ODPORNOŚCIĄ NA SUSZĘ A MAKSYMALNĄ PRODUKTYWNOŚCIĄ
Przewiduje się, że zmiany w globalnych wzorcach opadów wpłyną na produktywność roślin zarówno w systemach naturalnych, jak i rolniczych na całym świecie. Jedną z głównych obaw związanych z tymi zmianami opadów jest to, że niektóre gatunki staną w obliczu zwiększonych ograniczeń wody, powodując spadek produktywności roślin.
Wykazano, że gatunki, które są bardziej odporne na suszę, mają tendencję do niskiej maksymalnej produktywności, gdy są uprawiane w dobrze nawodnionych warunkach. Jednak wstępne dowody sugerują, że Helianthus porteri, gatunek występujący na gorących, suchych granitowych wychodniach południowo-wschodnich Stanów Zjednoczonych, nie wykazuje tego kompromisu. Porównanie reakcji H. porteri na suszę z jego dwoma najbliższymi krewnymi, H. agrestis i H. carnosus, które zamieszkują wilgotne gleby, może dostarczyć przydatnych informacji dla przyszłego rolnictwa.
Moja ocena tych gatunków, zwłaszcza H. porteri, rozszerzy wysiłki zmierzające do wydobycia dzikich gatunków Helianthus pod kątem cech odporności na suszę do celów rolniczych. Moim celem jest zapewnienie wglądu w to, które cechy mogą być przydatne do zwiększenia produktywności rolnictwa na obszarach, na których oczekuje się, że ograniczenie wody stanie się problematyczne w przyszłości.
KATE CASSITY
UNIWERSYTET GEORGII
KALIBRACJA CZUJNIKÓW WILGOTNOŚCI LIŚCI DO POMIARU ILOŚCI ROSY W BADANIU ULATNIANIA SIĘ AMONIAKU Z POWIERZCHNIOWEJ ŚCIÓŁKI DLA BROJLERÓW
Duże ilości ściółki dla brojlerów są produkowane corocznie z komercyjnej produkcji kurczaków. Jest ona powszechnie stosowana jako nawóz i stanowi dobre źródło azotu dostępnego dla roślin na pastwiskach i w uprawach. Ilość azotu dostępnego dla roślin i straty azotu do atmosfery poprzez ulatnianie się amoniaku zależą od właściwości gleby, dawek stosowania i czynników środowiskowych. Zrozumienie znaczenia deszczu, wilgotności względnej, temperatury, wilgotności gleby i osadzania się rosy na ulatnianie i inne przemiany azotu w ściółce doprowadzi do lepszego zrozumienia azotu stosowanego na pastwiskach i modelowania bardziej precyzyjnych dawek.
Przeczytaj więcej o czujnikach wilgotności liści i osadzaniu się rosy
CORNELIUS ADEWALE
UNIWERSYTET STANOWY W WASHINGTON
MONITOROWANIE WYMYWANIA W RAMACH ZARZĄDZANIA GOSPODARSTWEM EKOLOGICZNYM
Azot jest najważniejszym składnikiem odżywczym stosowanym w systemach rolniczych i w znacznym stopniu przyczynia się do rentowności, zrównoważonego rozwoju i poprawy systemów upraw na całym świecie. Jednak zarządzanie nim wiąże się z niezliczonymi globalnymi problemami, począwszy od zanieczyszczenia wód gruntowych w wyniku wymywania N poza strefy korzeniowe, eutrofizacji w wyniku jego strat w spływie powierzchniowym / erozji i jego ogromnego wkładu w globalne zmiany klimatyczne w postaci emisji N20.
Optymalizacja zarządzania N w systemach organicznych jest wyzwaniem ze względu na wysoką wrażliwość na N i nieprzewidywalność mineralizacji N z nawozów organicznych i materii organicznej gleby. Również stosowanie kompostu i nawozów organicznych w celu zwiększenia żyzności gleby, co jest powszechne w systemach ekologicznych, może zwiększyć potencjał niezamierzonego zanieczyszczenia wód gruntowych przez wymywanie azotanów. Istnieje zatem potrzeba oceny wpływu praktyk rolnictwa ekologicznego na materię organiczną gleby, emisję gazów cieplarnianych i los składników odżywczych.
Używając METER Drain Gauge G3będę monitorować strumień wody i azotu odprowadzanego ze strefy wadozy, aby pomóc określić dostępność składników odżywczych i wpływ typowych nakładów, upraw i praktyk stosowanych w wypłukiwaniu N w pięciu gospodarstwach ekologicznych zlokalizowanych w różnych częściach stanu Waszyngton. Dane z tych badań pomogą nam sparametryzować i ocenić modele predykcyjne w celu poprawy zarządzania nawozami organicznymi.
TIM ASTON
UNIWERSYTET W WYOMING
POPRAWA WZROSTU UPRAW W WARUNKACH SUSZY: PODEJŚCIE WYKORZYSTUJĄCE GENETYKĘ ORAZ PRECYZYJNY POMIAR I KONTROLĘ WILGOTNOŚCI GLEBY
Istnieje potencjał i impuls do rozwoju upraw poprzez hodowlę lub inżynierię genetyczną, które mają cechy pozwalające na większy wzrost w warunkach suszy. Podczas przemieszczania się przez roślinę, znaczna część oporu, jakiego doświadcza woda, wynika z przechodzenia przez błony w liściach i korzeniach. Rośliny są w stanie zmniejszyć swoją ogólną odporność na przepływ wody poprzez tworzenie białek zwanych akwaporynami, które wstawiają się w te błony i działają jak kanały wodne. Genotypy roślin uprawnych, które mają większą zdolność do wykorzystywania tych białek w celu zmniejszenia ogólnego oporu przepływu wody, mogą być w stanie asymilować węgiel przez dłuższy czas każdego dnia, zanim ich potencjał wodny osiągnie punkt, w którym ich aparaty szparkowe muszą się zamknąć.
Genotypy ważnej rośliny uprawnej, rzepaku (Brassica rapa), zostały zidentyfikowane z różnymi poziomami funkcji akwaporyn. Genotypy te będą uprawiane w starannie kontrolowanych kombinacjach suszy glebowej i atmosferycznej w niestandardowym, zautomatyzowanym systemie wykorzystującym sondy wilgotności gleby METER, aby określić, czy ta cecha pozwala uprawom doświadczającym suszy wiązać większe ilości węgla, a tym samym szybciej rosnąć.
IAIN HAWTHORNE
UNIWERSYTET KOLUMBII BRYTYJSKIEJ
WPŁYW BIOWĘGLA NA DYNAMIKĘ WODY GLEBOWEJ I WYMYWANIE W GLEBIE LEŚNEJ DAGLEZJI ZIELONEJ
Biowęgiel jest bardzo stabilną formą węgla organicznego (C) wytwarzanego w procesie pirolizy biomasy. Jego zastosowanie w glebach rolniczych zostało zasugerowane jako sposób na zmniejszenie strat wymywania składników odżywczych i emisji gazów cieplarnianych przy jednoczesnym zwiększeniu plonów i magazynowania węgla w glebie.
Staram się ocenić potencjalne wykorzystanie biowęgla pochodzącego z daglezji i stosowanego na glebach leśnych daglezji w celu poprawy dynamiki wody w glebie i magazynowania C w glebie. Czujniki potencjału wodnego METER i czujniki GS3 zostaną zainstalowane w ugruntowanym miejscu badawczym w celu pomiaru właściwości wody w glebie dla czterech zabiegów:
5 t ha-1 biowęgla, 200 kg N ha-1 nawozu mocznikowego,
Rdzenie glebowe pobrane z gleb polowych poddanych działaniu biowęgla zostaną dostarczone do laboratoriów METER (Pullman, WA), gdzie zostaną określone krzywe charakterystyki wodnej gleby przy użyciu METER Hyprop i WP4C. Skupiając się na daglezji, reprezentujemy typ lasu o największym zasięgu równoleżnikowym spośród wszystkich komercyjnych lasów iglastych w Ameryce Północnej. Oczekuje się, że wyniki tego badania pomogą w ukierunkowaniu wycinki lasów z dala od kurczących się obszarów starych lasów poprzez ocenę strategii poprawy zrównoważonego rozwoju produkcji daglezji na istniejących zarządzanych obszarach leśnych.
Biowęgiel plus nawóz w wyżej wymienionych dawkach
Kontrola
THAIR B. PATROS
UNIWERSYTET GUELPH
ANALIZA I DOSKONALENIE METODY WAHAŃ ZWIERCIADŁA WODY W SZACOWANIU ZASILANIA WÓD PODZIEMNYCH
Pomiary zasilania wód podziemnych (GWR) na obszarach miejskich i wiejskich mają kluczowe znaczenie dla wielu zastosowań, w tym zrozumienia przestrzennej i czasowej dynamiki dostępności wód podziemnych oraz opracowania wytycznych dotyczących ochrony wód źródłowych. W naszej wiedzy na temat GWR istnieją znaczne luki, a dokładne szacunki są niezbędne do scharakteryzowania budżetu hydrologicznego.
Opracowywana jest nowatorska technika, dzięki której doładowanie (R) można dokładnie określić ilościowo w skali lokalnej z dokładnością do pięciu minut (uśrednione co godzinę) przez cały rok przy użyciu metody fluktuacji zwierciadła wody (WTF) w połączeniu z monitorowaniem budżetu wodnego gleby. Zdolność do częstego pomiaru R w ciągu całego roku przez wiele lat ma kluczowe znaczenie, ponieważ często znaczne R występuje w krótkim okresie czasu o dużej dynamice. Oczekiwane wyniki i znaczenie projektu są następujące:
Uzyskanie pomiarów GWR w skali lokalnej przez cały rok, które są obecnie rzadkie lub nawet całkowicie ich brakuje w wielu regionach Ontario, a tym samym zapewniłyby cenną bazę danych do kierowania rozwojem lub jakąkolwiek polityką wymagającą GWR Wykorzystanie tej bazy danych do kalibracji i testowania szacunków zmienności przestrzennej i czasowej w GWR w skali regionalnej (w skali działu wodnego) z przybliżonych technik statystycznych lub środków deterministycznych wykorzystujących na przykład opady i teksturę gleby Dostarczenie wskazówek, w jaki sposób uzupełnić sprzęt na wcześniej istniejących stacjach meteorologicznych w celu pomiaru GWR na stacji. Wytyczne mogą obejmować liczbę studni wodonośnych, piezometrów, czujników zawartości wody w glebie i temperatury, tensjometrów i mierników odpływu, które należy zainstalować, aby oszacować GWR w pożądanym przedziale ufności.
ODBIORCY 2011
MICHELLE NEWCOMER
UNIWERSYTET SAN FRANCISCO
WSKAŹNIKI ŁADOWANIA POD OGRODAMI DESZCZOWYMI O NISKIM WPŁYWIE NA ŚRODOWISKO I WPŁYW POŁUDNIOWEJ OSCYLACJI EL NIÑO NA MIEJSKIE PRZYBRZEŻNE ZASOBY WÓD GRUNTOWYCH
Globalne zasoby wód podziemnych w miejskich środowiskach przybrzeżnych są bardzo wrażliwe na zwiększoną presję człowieka i zmienność klimatu. Nieprzepuszczalne powierzchnie, takie jak budynki, drogi i parkingi, zapobiegają infiltracji, zmniejszają zasilanie leżących poniżej warstw wodonośnych i zwiększają ilość zanieczyszczeń w spływach powierzchniowych, które często przepełniają systemy kanalizacyjne.
Aby złagodzić te skutki, miasta na całym świecie przyjmują podejścia do projektowania o niskim wpływie (LID), które kierują spływ do naturalnych systemów wegetacyjnych, takich jak ogrody deszczowe, które zmniejszają, filtrują i spowalniają spływ wody deszczowej oraz hipotetycznie zwiększają szybkość infiltracji i ładowania warstw wodonośnych. Wpływ LID na szybkość i jakość ładowania jest nieznany, szczególnie podczas intensywnych opadów w miastach wzdłuż wybrzeża Pacyfiku w odpowiedzi na międzyroczną zmienność Oscylacji Południowej El Niño (ENSO).
Korzystając z czujnikówpotencjału wody i wilgotności gleby METER, będę zbierać i monitorować dane glebowe, hydrauliczne i geochemiczne w celu ilościowego określenia szybkości i jakości infiltracji i ładowania do kalifornijskiego systemu przybrzeżnych warstw wodonośnych pod ogrodem deszczowym LID i tradycyjnym trawnikiem w San Francisco w Kalifornii.
Dane zostaną wykorzystane do kalibracji modelu HYDRUS-1D w celu symulacji szybkości ładowania w warunkach historycznej i przyszłej zmienności ENSO. Zrozumienie tych procesów ma ważne implikacje dla zarządzania zasobami wód podziemnych w miejskich, przybrzeżnych środowiskach.
ERIK LANDRY
UNIWERSYTET STANOWY W WASHINGTON
WPŁYW UPRAW OKRYWOWYCH NA WYMYWANIE AZOTANÓW W OKRESIE ZIMOWYM
Produkcja ziemniaków w dolinie Skagit w stanie Waszyngton wymaga stosowania nawozów, aby była opłacalna. Zimowe opady deszczu mogą wymywać labilne składniki odżywcze, co prowadzi do problemów środowiskowych. Rośliny okrywowe są obiecujące pod względem ich zdolności do zmniejszania wymywania składników odżywczych poprzez zwiększanie ilości organicznie związanych pierwiastków.
Badania te wykorzystają czujniki wilgotności, temperatury i EC gleby 5TE w połączeniu z detektorami frontu zwilżania FullStop do pomiaru strumienia wody i substancji rozpuszczonych w glebach obsianych mieszankami roślin okrywowych ozimych lub bez nich. Naszą misją jest zapewnienie lokalnym producentom ekologicznym i konwencjonalnym zrównoważonych opcji produkcyjnych dostosowanych do danego miejsca. Scharakteryzowanie, które rośliny okrywowe są najlepsze jako międzyplony, rozwiąże obawy hodowców i ułatwi ich efektywne wykorzystanie.
SARA BAGUSKAS
UNIWERSYTET KALIFORNIJSKI, SANTA BARBARA
ZROZUMIENIE PROCESÓW LEŻĄCYCH U PODSTAW ŚMIERTELNOŚCI DRZEW W KALIFORNIJSKIM PRZYBRZEŻNYM LESIE SOSNOWYM
Lasy wzdłuż mglistego wybrzeża Kalifornii prawdopodobnie doświadczą cieplejszej i prawdopodobnie mniej mglistej przyszłości. Ponieważ letnia mgła zwiększa dopływ wody do lasów w porze roku, gdy warunki są ciepłe i suche, mniejszy dopływ wody z mgły prawdopodobnie spowoduje większe ryzyko stresu wodnego i śmiertelności spowodowanej suszą.
Badanie to ma na celu zrozumienie, w jaki sposób zmienność dopływu wody z mgły wpływa na stan fizjologiczny drzew w drzewostanie sosny Bishop (Pinus muricata D.Don) położonym na wyspie Santa Cruz w Parku Narodowym Wysp Normandzkich. Sara przeprowadzi eksperyment terenowy, w którym zmieni dostępną dla roślin wodę glebową dla tych drzew, manipulując kapaniem mgły na powierzchnię gleby. Celem tego badania jest lepsze zrozumienie, w jaki sposób dopływ wody z mgły wpływa na budżet wodny lasów przybrzeżnych, a tym samym zwiększenie naszej zdolności do przewidywania, w jaki sposób lasy przybrzeżne mogą reagować na zmiany klimatu.
CARRIE WOODS
UNIWERSYTET CLEMSON
FIZJOLOGICZNE I MORFOLOGICZNE REAKCJE EPIFITYCZNEJ PAPROCI NA PODAŻ SKŁADNIKÓW ODŻYWCZYCH
Dostępność składników odżywczych i wody może w dużej mierze determinować rozmieszczenie roślin. Rośliny, które mogą rozwijać się w warunkach różnych poziomów składników odżywczych i wody, mają większą plastyczność morfologiczną i fizjologiczną, a tym samym szerszą dystrybucję niż rośliny, które są bardziej wyspecjalizowane do określonych warunków. Pleopeltis polypodioides to paproć epifityczna (tj. roślina, która żyje niepasożytniczo w koronach drzew), której rozmieszczenie obejmuje lasy liściaste południowo-wschodnich Stanów Zjednoczonych oraz tropikalne lasy deszczowe Ameryki Środkowej i Południowej. Zdolność tej rośliny do tak szerokiej dystrybucji może wynikać z jej zdolności do tolerowania różnych poziomów składników odżywczych i zaopatrzenia w wodę.
Proponuję zbadać cechy morfologiczne i fizjologiczne P. polypodioides na różne poziomy składników odżywczych i wilgoci w Karolinie Południowej i Kostaryce. Z poprzednich eksperymentów wynika, że gdy P. polypodioides był uprawiany w wysokiej wodzie bez dodatku składników odżywczych, rośliny wykazywały oznaki fotoinhibicji, co skutkowało obniżeniem tempa wzrostu i fotosyntezy. Po dodaniu składników odżywczych nie było dowodów na zahamowanie fotosyntezy; nastąpił raczej wzrost tempa fotosyntezy i wzrostu.
Proponuję przetestować hipotezę, że w wilgotnym środowisku P. plypodioides ogranicza się do siedlisk w koronie o wysokiej zawartości składników odżywczych, takich jak gleba w koronie, w celu złagodzenia skutków fotoinhibicji. Zmierzę cechy morfologiczne i fizjologiczne P. plypodioides w zależności od różnych składników odżywczych i wody, takich jak przewodnictwo szparkowe, specyficzna powierzchnia liści oraz stężenie azotu i fosforu w tkance liściowej. Biorąc pod uwagę, że P. polypodioides może zamieszkiwać różnorodne siedliska, od dębów w Karolinie Południowej po wyłaniające się korony drzew w Kostaryce, sugeruje to potencjalnie wyjątkową zdolność paproci do tolerowania szerokiej gamy warunków środowiskowych.
PETER BUMPUS
UNIWERSYTET POŁUDNIOWEJ FLORYDY
OCENA PRZEPŁYWU PRZERYWANEGO W ZAPADLISKACH I WZORCÓW ZASILANIA W TERENIE POKRYTYM KRASEM
Lepsze zrozumienie przepływu wód gruntowych ma kluczowe znaczenie dla lepszego zarządzania zasobami wodnymi w złożonych środowiskach krasowych. Objętość przepływu przez pionowe, wypełnione piaskiem kolumny zapadliskowe może decydować o tym, czy teren podmokły zostanie osuszony lub czy poziom jezior i lustro wody spadną, zwłaszcza tam, gdzie warstwy wodonośne są intensywnie pompowane. Konflikt szaleje z powodu rywalizacji o zasoby wodne, dlatego lepsze zrozumienie zachowania zapadlisk i skuteczne metody monitorowania przepływu wód gruntowych w pobliżu powierzchni są niezwykle pożądane. Postawiono hipotezę, że pomiary potencjału własnego odzwierciedlają przejścia między trzema reżimami przepływu: szybko płynącym, głęboko zatkanym na płytkich głębokościach, które zachowują się tak, jakby nie było kolumny piasku.
Testowanie tej hipotezy przepływu przerywanego wymaga pomiaru ruchu wilgoci i zmian potencjału matrycowego podczas wahań SP. Opracowany zostanie skuteczny protokół wykorzystania czujników hydrologicznych i SP do monitorowania przepływu związanego z zapadliskami. Ponadto czujniki wilgotności gleby w przewodach i w kluczowych lokalizacjach hydrologicznych, topograficznych, wegetacyjnych i nasłonecznienia oddzielą sygnały wynikające z potencjału strumieniowego od ET, ssania korzeni i anizotropowych efektów terenu oraz potwierdzą lub zaprzeczą przydatności SP do analizy ruchu wód gruntowych.
Zrozumienie ruchu wody jest tak samo ważne w XXI wieku, jak znalezienie ropy naftowej w XX wieku. Nie jest to tylko kwestia ochrony terenów podmokłych, jezior i strumieni, ale zarządzanie zasobami, które będą konkurencyjnie wykorzystywane do transportu (ogniwa paliwowe), odżywiania i rekreacji. Prace te dotyczą również lokalizacji pól drenażowych i studni i mogą pomóc w odróżnieniu zapadlisk od gleb kurczących się jako źródeł osiadania. Badanie to praktycznie oceni SP jako narzędzie do mapowania przepływu w strefie wadozy.
ADAM HOWARD
UNIWERSYTET STANOWY KAROLINY PÓŁNOCNEJ
REAKCJE ŚRODOWISKOWE I FIZJOLOGICZNE NA INDUKCJĘ STRESU U DWÓCH ODMIAN V. VINIFERA W PÓŁNOCNEJ KAROLINIE
Wraz z intensyfikacją produkcji winogron w Karolinie Północnej, należy zwrócić uwagę na znaczenie gospodarki wodnej. Wydajność i skład winogron, a w konsekwencji jakość wina, są pod silnym wpływem reżimu wodnego, w którym winogrona zostały wyprodukowane.
Pomimo znaczenia gospodarki wodnej, niewiele badań dotyczących tego tematu zostało przeprowadzonych w głównym regionie winiarskim Karoliny Północnej, apelacji Yadkin Valley. Region ten ma unikalne gleby i klimat i może znacznie różnić się od innych uznanych regionów winiarskich, w których zakończono badania nad gospodarką wodną. Podczas gdy wstępne ustalenia sugerują, że ilości opadów przekraczają zapotrzebowanie na ewapotranspirację w tym regionie, pewien stres wodny jest pożądany dla wysokiej jakości winogron, ponieważ nadmiar dostępnej wody negatywnie wpływa na jakość winogron.
Głównym celem tego badania jest określenie statusu kluczowych zmiennych środowiskowych i fizjologicznych, przy których pożądane poziomy stresu są osiągane w dwóch hydraulicznie odmiennych odmianach winorośli, Grenach i Syrah. Wykluczymy wodę z winorośli w tych dwóch odmianach i użyjemy czujników zawartości wody METER, rejestratorów danych i porometru w stanie ustalonym do monitorowania parametrów gleby i roślin w miarę wywoływania stresu wodnego. Informacje te pomogą hodowcom w podejmowaniu decyzji dotyczących gospodarki wodnej i zostaną wykorzystane do oceny możliwości osiągnięcia odpowiednich poziomów stresu dla produkcji wysokiej jakości winogron w tym regionie.
NATALIE LOUNSBURY
UNIWERSYTET MARYLAND COLLEGE PARK
ROŚLINY OKRYWOWE O NISKIEJ POZOSTAŁOŚCI ZIMOWEJ DO SADZENIA WARZYW BEZ ORKI
Pomimo znanych korzyści dla jakości gleby i środowiska płynących zarówno z upraw okrywowych, jak i ograniczonej uprawy roli, integracja upraw okrywowych i eliminacja uprawy roli w przypadku najwcześniejszych wiosennych warzyw pozostaje problematyczna w północno-wschodnich i środkowoatlantyckich Stanach Zjednoczonych. Wiele tradycyjnych roślin okrywowych o wysokiej zawartości pozostałości pogarsza problem chłodnych, wilgotnych gleb wiosną i może unieruchamiać azot dla kolejnych upraw. Alternatywne, niskopozostałościowe uprawy ozime mają potencjał, aby zapewnić korzyści dla środowiska i jakości gleby, takie jak wychwytywanie składników odżywczych, zapobieganie erozji i dodawanie materii organicznej, jednocześnie ułatwiając wczesne sadzenie wiosną bez konieczności uprawy.
Badania te mają na celu zbadanie wykorzystania alternatywnych roślin okrywowych, takich jak rzodkiew pastewna, facelia, czarny owies i fasola lablab do wiosennego sadzenia warzyw bez orki. Korzystając z czujników METER 5TE, będziemy monitorować wilgotność i temperaturę gleby w celu określenia odpowiednich terminów sadzenia i pracujemy nad ustaleniem związku między EC wody porowej a stężeniem azotanów w celu monitorowania rozkładu roślin okrywowych i ich zdolności do dostarczania N do kolejnych upraw.
FELIPE BARRIOS MASIAS
UNIWERSYTET KALIFORNIJSKI W DAVIS
TESTOWANIE INNOWACYJNYCH METOD NAWADNIANIA W CELU ZWIĘKSZENIA WYDAJNOŚCI ZUŻYCIA WODY
Alternatywne metody nawadniania, które zużywają mniej wody, ale dają wysokie plony, przyczyniają się do zrównoważonego rozwoju rolnictwa. Projekt ten koncentruje się na obiecującej technice częściowego suszenia korzeni (PRD) stosowanej w praktyce jako alternatywne nawadnianie bruzd w celu zmniejszenia ilości stosowanej wody i zwiększenia wydajności wykorzystania wody przez uprawy (plon / zastosowana woda, WUE) pomidorów przetwórczych w Kalifornii.
Obecnie dostępne są informacje na temat ogólnych reakcji fizjologicznych upraw na technikę PRD, ale strategie niezawodnego zarządzania muszą zostać przetestowane dla poszczególnych upraw. Alternatywne nawadnianie bruzdowe polega na selektywnym nawadnianiu tylko co drugiej bruzdy. Każda grządka otrzymuje wodę tylko z jednej strony i naprzemiennie nawadnia boki/ bruzdy przy każdym nawadnianiu. Wykorzystanie połowy bruzd na polu może zmniejszyć ilość stosowanej wody, potencjalnie bez spadku plonów.
Monitorowanie wilgotności gleby i stanu nawodnienia roślin staje się kluczowe w określaniu czasu każdego nawadniania, aby zapobiec poważnemu stresowi wodnemu i zmniejszeniu plonów, ale jest ograniczone przez możliwość wykonywania częstych pomiarów w nieniszczący sposób. Korzystanie z METER EC-5 na polach różnych hodowców, natychmiastowe odczyty będą wykonywane wystarczająco często, aby monitorować dostępność wody w glebie na dwóch różnych głębokościach. Dane te zostaną powiązane z pomiarami przewodności liści z SC-1 leaf porometer , aby pokazać zabiegi nawadniania, które są efektywne pod względem zużycia wody i zapewniają wysokie plony. Przeanalizujemy również, w jaki sposób wilgotność gleby wpływa na wymywanie azotu, wzrost korony i przechwytywanie światła, WUE, plon i jakość owoców w każdym lub naprzemiennym systemie nawadniania bruzdowego.
ODBIORCY 2010
GINGER ALLINGTON
UNIWERSYTET SAINT LOUIS
WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI GLEBY NA ODWRÓCENIE PROCESU PUSTYNNIENIA
Pustynnienie suchych łąk na całym świecie jest postrzegane jako w dużej mierze nieodwracalne. Jednak ostatnie prace udokumentowały regenerację wieloletnich traw w długoterminowych zagrodach dla zwierząt gospodarskich w czterech pustynnych miejscach. W jednym z takich miejsc zmiany w roślinności były równoczesne ze zwiększoną infiltracją wody i składników odżywczych w glebie.
W oparciu o te dane zaproponowałem następujący mechanizm odwracania pustynnienia: w przypadku długotrwałego braku zwierząt gospodarskich wskaźniki infiltracji wody wzrastają poprzez uwalnianie z zagęszczenia, co zmniejsza erozję i pozwala na gromadzenie się składników odżywczych w glebie do poziomu sprzyjającego ponownemu zasiedleniu traw wieloletnich.
Aby przetestować ten model, zbieram dane z dodatkowych długoterminowych zagród dla zwierząt gospodarskich w miejscach z trawą i bez niej. Dane te pozwolą nam wyciągnąć bardziej kompleksowe wnioski na temat dynamiki pustynnych systemów i potencjału odbudowy suchych terenów.
KENDALL DEJONG
UNIWERSYTET STANOWY KOLORADO
KWANTYFIKACJA ZUŻYCIA KONSUMPCYJNEGO I PRZEPŁYWÓW POWROTNYCH W NAWADNIANYM ROLNICTWIE
Wraz z szybkim rozwojem miast w Colorado Front Range i innych obszarach Stanów Zjednoczonych o ograniczonym dostępie do wody, rośnie presja na rolników, aby przenosili prawa do wody. Jako alternatywę dla stałych transferów praw wodnych, badania Kendalla badają zdolność producentów do ograniczenia sezonowego zużycia konsumpcyjnego i opcjonalnego dzierżawienia niewykorzystanej wody miastom.
Kendall wykorzysta pakiet METER Watershed Characterization Package do monitorowania trzech układów czujników na nawadnianym bruzdowo polu kukurydzy. Dane zebrane w tych miejscach pomogą obliczyć wszystkie składniki bilansu wodnego. Ta metoda pobierania próbek może być potencjalnie stosowana przez indywidualnych producentów jako tania metoda ilościowego określania zarówno ewapotranspiracji, jak i przepływów powrotnych.
MICHAEL WINE
UNIWERSYTET STANOWY OKLAHOMA
WPŁYW KONWERSJI GRUNTÓW MARGINALNYCH NA PRODUKCJĘ SUROWCÓW BIOENERGETYCZNYCH NA OBIEG WODY
Niedawne mandaty rządowe wymagające zwiększonej produkcji biopaliw w celu poprawy zrównoważonego zaopatrzenia kraju w paliwo i zmniejszenia emisji dwutlenku węgla mogą wpływać na obieg wody zarówno w trakcie, jak i po założeniu upraw energetycznych. Trawa Switchgrass, wiodący wybór do produkcji biomasy, ma głębsze korzenie niż dominujące gatunki prerii o mieszanej trawie.
WPŁYW ZMIAN KLIMATU NA INTERAKCJE TROFICZNE W SYSTEMACH ŁĄK GÓRSKICH
Zmiany klimatu prawdopodobnie wpłyną na wiele systemów biologicznych. Badanie to określi ilościowo, w jaki sposób modyfikacja czasu kluczowych wydarzeń biologicznych może wpłynąć na ekosystem łąk górskich. W ramach tego projektu Jill będzie manipulować pokrywą śnieżną i temperaturą, aby naśladować skutki przewidywanych zmian klimatu. Następnie przetestuje interakcje między wilgotnością gleby, temperaturą gleby i temperaturą powietrza na pojawienie się i przetrwanie motyli Parnassius clodius i ich roślin żywicielskich, Dicentra uniflora. Wyniki zapewnią wgląd w interakcje motyli i ich roślin żywicielskich i zostaną wykorzystane jako wskaźnik do zrozumienia wpływu zmian klimatu na inne systemy ekologiczne.
CAMILA TEJO HARISTOY
UNIWERSYTET W WASHINGTON
ZDOLNOŚĆ ZATRZYMYWANIA WODY I WZORCE TEMPERATUROWE GLEB W KORONACH DRZEW W STARODRZEWIE ŚWIERKA SITKAJSKIEGO W STANIE WASHINGTON
Korony świerków sitkajskich zawierają duże nagromadzenia materii organicznej znanej jako "gleba korony". Nagromadzenia te stanowią podłoże i siedlisko dla szerokiej społeczności roślin, owadów i innych gatunków nadrzewnych. Za pomocą technik wspinania się na drzewa, czujniki wilgotności i temperatury zostaną zainstalowane w glebie koron świerków w starym drzewostanie na Półwyspie Olimpijskim w stanie Waszyngton.
Badanie to po raz pierwszy scharakteryzuje warunki środowiskowe związane z matami glebowymi w koronie świerków, zapewniając ramy dla zrozumienia rozmieszczenia i aktywności roślin epifitycznych, dynamiki składników odżywczych i związanych z nimi organizmów korony.
TRACY ROWLANDSON
UNIWERSYTET STANOWY IOWA
BADANIE PRZESTRZENNEJ ZMIENNOŚCI ROSY W SKALI POLA
Badania nad przestrzenną i czasową zmiennością rosy mają wpływ zarówno na zarządzanie chorobami roślin, jak i teledetekcję wilgotności gleby. W tym badaniu proces skalowania punktowych pomiarów rosy do skali łanu zostanie zbadany poprzez określenie udziału LAI dla regionów w łanie z najwyższymi i najniższymi ilościami rosy w całkowitym LAI łanu. Czujniki wilgotności liści zostaną wykorzystane do określenia, gdzie w łanie soi występuje największy czas trwania (i ilość) rosy. Dochodzenie w lokalizacjach wokół pola zostanie zbadane pod kątem zmienności rosy w obrębie pola.
NIKKI WOODWARD
UNIWERSYTET WISCONSIN
ZJAWISKA PRZEWODZENIA CIEPŁA W ZAGĘSZCZONYM WYPEŁNIENIU DLA PRAKTYKI ZRÓWNOWAŻONEJ ENERGII
Maksymalizacja przepływu ciepła wokół kabli wysokiego napięcia o dużej obciążalności w wykopach kolektorów wiatrowych i płytkich wykopach geotermalnych jest niezbędna dla wydajnych cyklicznych procesów ogrzewania i chłodzenia w zagęszczonym, inżynieryjnym zasypie wykopu. Badania nad fizyczną strukturą zagęszczonego wypełnienia i teoretycznymi ograniczeniami związanymi z szybkością wnikania ciepła i przepływem wilgoci napędzanym termicznie są ograniczone w stanie nienasyconym. Aby przejść od ustalania wartości termicznych gleby do projektowania za pomocą reguł kciuka do stosowania empirycznych korelacji opartych na nauce i pomiarach termicznych, baza danych zmierzonych właściwości termicznych dla kompleksowego zbioru rodzajów gleby w zmiennych warunkach zagęszczania zostanie skompilowana i zbadana pod kątem korelacji właściwości termicznych gleby z właściwościami fizycznymi.
LAFE CONNER
BRIGHAM YOUNG UNIVERSITY
POMIAR GŁĘBOKIEGO DRENAŻU W GLEBIE W ODPOWIEDZI NA WYPAS I MANIPULACJĘ OPADAMI DESZCZU
Przewiduje się, że zmiany klimatyczne w zachodnich Stanach Zjednoczonych spowodują dłuższe przerwy między opadami deszczu i większą ilość opadów w pojedynczych zdarzeniach. Wypas będzie prawdopodobnie współdziałał ze zmianami klimatycznymi, wpływając na bilans wodny gleby. Instrumenty dostarczone w ramach tego grantu będą mierzyć zmiany w głębokim drenażu związane z manipulacją opadami deszczu w sparowanych wypasanych i niewypasanych zabiegach. Manipulowanie opadami deszczu i wypas mogą skutkować większą utratą wody poprzez głęboki drenaż lub mogą poprawić dostępność wody w strefie korzeniowej. Ilość wody dostępnej dla roślin i procesów biogeochemicznych gleby w ciągu jednego roku może ulec zmianie, nawet jeśli całkowite roczne opady pozostają stałe.
SRUTHI NARAYANAN
UNIWERSYTET STANOWY KANSAS
ARCHITEKTURA ŁANU I EFEKTYWNOŚĆ WYKORZYSTANIA PROMIENIOWANIA W SORGO
W niniejszym badaniu zbadano wpływ architektury korony na efektywność wykorzystania promieniowania przez sorgo. RUE obliczono jako stosunek akumulacji biomasy nadziemnej do skumulowanego przechwyconego promieniowania fotosyntetycznie czynnego (IPAR). ACCUPAR LP-80 Ceptometryczne pomiary PAR powyżej i poniżej łanu rośliny zapewniają pomiary IPAR i leaf area index. Wstępne wyniki wykazały:
Linie różniły się pozorną RUE, która wzrastała wraz ze średnią długością międzywęźli Pozytywna korelacja między RUE a efektywnością wykorzystania wody (biomasa wyprodukowana na jednostkę zużycia wody w uprawie) Zwiększona produktywność wynikała raczej ze zwiększonej efektywności wykorzystania promieniowania niż z przechwytywania, biorąc pod uwagę podobieństwo między liniami w IPAR.
ANDRES OLIVOS
UNIWERSYTET KALIFORNIJSKI W DAVIS
MODELOWANIE ROZMIESZCZENIA KORZENI I POBIERANIA SKŁADNIKÓW ODŻYWCZYCH W MIGDAŁACH
Aby zoptymalizować efektywność wykorzystania składników odżywczych w fertygowanych migdałowcach, konieczne jest, aby nawozy wstrzykiwane do systemu nawadniania były dostarczane w optymalnym stężeniu i czasie, aby zapewnić, że wzorce osadzania pokrywają się z maksymalnym poborem składników odżywczych przez korzenie. Celem projektu jest oprzyrządowanie drzew migdałowych za pomocą urządzeń do monitorowania zawartości wody 5TE w celu monitorowania ruchu jonów i wody w celu dostarczenia danych specyficznych dla migdałów do wprowadzenia do modelu Hydrus 2D/3D. Celem jest określenie rozmieszczenia korzeni, ruchu wody i substancji rozpuszczonych oraz dynamiki pobierania składników odżywczych przez rośliny. Parametry te, a następnie optymalizacja wydajności Hydrus, zostaną wykorzystane do opracowania najlepszych narzędzi do zarządzania nawożeniem dla hodowców migdałów.
ODBIORCY 2009
LAUREN KOLB
UNIWERSYTET MAINE, ORONO
ALTERNATYWNE STRATEGIE ZWALCZANIA CHWASTÓW W ZBOŻACH EKOLOGICZNYCH: ULEPSZONY INTERFEJS UPRAWY-CHWASTÓW I FIZYCZNE ZWALCZANIE CHWASTÓW
Istnieją dwie innowacyjne i przeciwstawne strategie poprawy zarządzania chwastami w zbożach uprawianych przy minimalnym lub zerowym wkładzie herbicydów:
Wzmocnienie konkurencji upraw, osiągnięte poprzez zwiększenie populacji roślin i siew w bardziej jednolitym układzie Wzmocnienie fizycznego zwalczania chwastów, osiągnięte poprzez siew w szerszych rzędach niż zwykle, aby umożliwić zamiatanie między rzędami (tj. uprawę roślin rzędowych).
Mierząc rozwój korony roślin w sezonie wegetacyjnym, Lauren ma nadzieję scharakteryzować, w jaki sposób dynamika leaf area index (LAI) różni się w zależności od strategii sadzenia i określić, w jaki sposób koreluje to z tłumieniem chwastów.
KEIR SODERBERG
UNIWERSYTET VIRGINIA
MGŁA, AEROZOLE I OBIEG SKŁADNIKÓW ODŻYWCZYCH NA PUSTYNI NAMIB
Pustynia Namib na południowo-zachodnim wybrzeżu Afryki jest bardzo sucha pod względem opadów deszczu, ale doświadcza częstych przybrzeżnych mgieł. Sugeruje się, że mgła zapewnia wystarczającą ilość wody niektórym roślinom endemicznym dla Namib, z których niektóre występują tylko w strefie mgły (do 60 km w głąb lądu). Stypendium G.A. Harrisa zostanie wykorzystane do utworzenia pięciu stacji monitorowania mgły wzdłuż gradientu klimatycznego w centralnym Namib, wykorzystując pomiary wilgotności liści, temperatury powietrza i wilgotności względnej wraz z promieniowaniem słonecznym i parametrami gleby(wilgotność, temperatura i przewodność elektryczna). Analiza izotopów stabilnych próbek zostanie również wykorzystana do ilościowego określenia ilości mgły, wód gruntowych i wody glebowej wykorzystywanej przez rośliny.
LYNETTE LAFFEA
UNIWERSYTET KOLORADO
POMIAR PROCESÓW SEKWESTRACJI WĘGLA W LASACH SUBALPEJSKICH PRZY UŻYCIU BEZPRZEWODOWYCH CZUJNIKÓW
Skala ma znaczenie w modelowaniu tempa oddychania gleby. W ramach tego badania wdrożono zestaw czujników respiracji gleby i czujników środowiskowych w ośrodku badawczym Niwot Ridge AmeriFlux w celu zbadania, w jakiej skali (czasowej i przestrzennej) czynniki wpływające na respirację gleby wpływają na strumień oddechowy CO2 z dna lasu. Projekt ten przetestuje nasze możliwości pomiaru dynamiki środowiska glebowego w małych skalach przestrzennych i przy wysokich częstotliwościach czasowych. Opracujemy nowe strategie rozmieszczania czujników i wykorzystania technologii bezprzewodowej w celu utrzymania wysokiej częstotliwości gromadzenia i archiwizacji danych w odległej lokalizacji.
WYRÓŻNIENIA
SARA BAGUSKAS, UC SANTA BABARA
Ekologiczne interakcje między epifitycznymi makrolichenami (Ramalina mensiesii) a mgłą na wyspie Santa Cruz w Kalifornii
1
