EMS81木の茎流観測システム

EMS81樹木茎流観測システムはEMS 51の新たなアップグレード版であり、MicroSet 8 X制御ユニット、SF 81茎流センサ及びステンレス加熱電極片などから構成され、直径12 cm以上の幹茎流モニタリングに使用する。MicroSet 8 X制御ユニットにはデータ収集器とDR 26幹成長監視センサインタフェースが内蔵されており、同時に幹成長を監視することができる。EMS81独立した完全な監視ユニット（幹の茎の流れと幹の成長を同時に監視する）として、各ユニットが独立して動作し、充電電池を通じて電力を供給して1本の木の茎の流れを監視することができるだけでなく、複数のユニットを選択して複合監視システムを構成し、異なる距離の間の複数の木の茎の流れと幹の成長を同時に監視することもでき、複合システム全体が統一的に電力を供給することも、各ユニットが個別に電力を供給することもできる。

大径級樹木、相対的に不規則な幹、または土壌水分が斜面上の幹などの極度に不均一な林分に対して、2つの幹茎流監視ユニットを配置し、相対的な位置（陽面や陰面など）に設置し、測定された平均値を全幹の茎流とすることを提案する。

動作原理：

木の茎流測定は熱平衡原理、THB（Tissue heat balance）加熱技術に基づき、木の幹内部の木質部を直接加熱し、電極片間に木質部を流れる電流を利用して木の木質部組織を直接加熱し、電極片温度はピン式温度センサによって監視測定し、エネルギー需要と茎流量比例して、発熱エネルギー（mW）は専門ソフトにより茎流値に換算した。熱平衡原理は、入力エネルギーが散逸した伝導熱と茎流温度の上昇に等しいことを記述することができ、式で次のように表す：

P = Q · dT · c_w+ dT · z

式中、Pは入力エネルギー（W）、Qは茎流速度（Kg/秒）、dTは測定点温度差（K）、c_w水の比熱（J.kg^-1.K^-1）、zは測定点伝導熱喪失係数（W.K^-1）。THB法はいかなる較正も必要なく、測定した茎流はkg/hrであった、直径12 cm以上の木の茎流観測に適している。

パフォーマンスの特徴：

1) THB加熱技術、3+1電極シートを直接加熱し、高精度、高安定性、高解像度、低エネルギー消費、エネルギー消費は茎流の増大に伴い増大し、幹組織の過熱問題は発生しない

2) 各EMS 81は独立した監視ユニットとして機能するか、異なる距離および異なる林分を監視する茎流、蒸散作用、および水流束を柔軟に設置するための複合マルチチャネルシステムを構成することができる

3) SDI 12プロトコルネットワークのサポート（特定モデルのみ）

4) オプションDR26木の成長センサ、同時に幹の成長を監視する

5) Minikin温湿度と太陽放射線／光合成有効放射線モニタリングユニット、降雨量モニタリング及び土壌水分温度モニタリングなどを選択的に配合できる

6) Monitoring FluorPen葉緑素蛍光モニタリングユニットを選択して、樹木によるストレス生理生態をモニタリングすることができる

7) 木の蒸散と根系の動態の関係などを研究分析するために、微小根窓の根系動態観測システムを選択的に配置することができる

8) 赤外線データのダウンロード、簡単で実行しやすい

9) フリーソフトウェアを搭載し、採数、ダウンロード、データグラフの表示、統計分析を設定できる

技術指標：

1) 茎流測定THB（Tissue heat balance）加熱技術、幹内部（木質部）直接加熱、電極間に木質部を流れる電流を利用して植物組織を直接加熱、加熱電流は最高0.2 Amp（茎流幅と関係がある）、周波数は1 kHz

2) 高精度、高安定性、高分解能、エネルギー需要と茎流量比例して、発熱エネルギー（mW）はソフトウェアにより茎流値に換算

3) エネルギー消費量が低く、平均エネルギー消費量が0.3～0.4W@dT=1 K、最大4 W

4) 3+1電極シート、その中の3つの電極シート（絶縁端を有する）は電流を伝導して木質部を誘起して電極シート周辺の木質部を加熱し、電流40−200 Amを加熱するために用いられる、一方の電極シートは基準電極（絶縁端なし）であり、加熱電極下端100 mmに取り付けられている

5) 電極シートの長さは60 mm、70 mm、80 mmの3つの規格があり、25 mm、35 mm、45 mmの木製部の深さに対応し、異なる径級タイプの樹木に適している

6) 温度センサーは特製3+1ピン式、一定温度差1K、2 Kまたは3 Kは事前設定可能

7) 幹径：12 cm以上の径級に適した樹木

8) データ収集器は120000組のデータを保存することができ、10分ごとに茎流と幹の成長を採取した場合に1年間のデータを保存することができる

9) 内蔵精密時計、クロック精度±1分毎月、タイムスタンプ付きのデータ・チャートをプロ用ソフトウェアからダウンロードして参照できます

10)専門的なデータダウンロード分析ソフトウェアは、1時間あたりの単位周あたりの幹の茎流量（kg）を直接提供することができ、データダウンロード、データオンライン観測、ヒストグラム、データ修復、統計分析（例えば、1時間あたりの平均、1日あたりの平均、合計、最小値、最大値、データ関連分析、回帰分析）とグラフ展示及びシステム設定などを行うことができる

11)DR26木の成長センサーは木の幹の成長の長期的な観測のために設計され、ステンレス鋼と紫外線防止プラスチックのために作られ、丈夫で耐久性があり、8 cm以上の幹の成長監視に適しており、測定成長範囲は65 mm、分解能は1ミクロンである

12)温湿度と太陽放射データ収集器（代替）：温度精度±0.2°C、相対湿度精度±2%、太陽放射線精度±5%;重量80 g

13)USB/IrDA赤外線データダウンロード、USB経由でコンピュータに接続

14)電源：12－15 V、10.5 V未満で自動停止

15)動作温度：−20~50°C

産地：ヨーロッパ

参考文献：

1. Pietras, J., Stojanović, M., Knott, R., Pokorný, R., 2016. Oak sprouts grow better than seedlings under drought stress. iForest – Biogeosciences For. 009, e1–e7.

2. Plichta, R., Urban, J., Gebauer, R., Dvořák, M.,Ďurkovič, J., 2016. Long-term impact of Ophiostoma novo-ulmi on leaf traits and transpiration of branches in the Dutch elm hybrid “Dodoens.” Tree Physiol. tpv144.

3. Gebauer, R., Volařík, D., Urban, J., Børja, I., Nagy, N.E., Eldhuset, T.D., Krokene, P., 2015.

Effects of prolonged drought on the anatomy of sun and shade needles in young Norway spruce trees. Ecol. Evol. n/a–n/a.

4. Hoelscher, M.-T., Nehls, T., Jänicke, B., Wessolek, G., 2015.Quantifying cooling effects of facade greening: shading, transpiration and insulation. Energy Build. 114, 283–290.