高品質のインクリメントコアを取得するための高度なワークフロー - 新しい技術とデバイス

樹状生態学的研究は、樹木の成長輪のさまざまな特性に基づいています。「先駆的な」分野の年輪年代学は、リング幅の変化をパラメーターとして使用して確立され、リングの年代測定を単純にし、その結果、長い年代学を確立しました。したがって、密度変動、同位体濃度、木材の解剖学的特性などの多様な他の特性を使用して、単一リングまたはその構造と含有量を環境パラメータに関連付け、環境条件が時間の経過に伴う樹木の成長に与える影響をよりよく理解します。

樹状生態学および樹状気候学は、主に過去の気候条件の再構築において、環境研究において重要性を増しています^1,2,3。このためには、無数の木の年輪を詳細に分析する必要があります。年輪の幅と密度を決定するためのいくつかの技術が存在しますが(たとえば、音波技術⁴または掘削抵抗^5,6による)、今日まで、木から年輪の特性を抽出するための信頼できる「非破壊的」方法はありません。樹木内のリング特性の非常に詳細な解析、または基底面積の増加を推定するには、関心のある樹木から円盤を切り取るのが最善です⁷。これには、特定の分析のために関心のある可能性のあるすべての木を切り倒す必要があります。世界中で毎年分析される膨大な数の樹木を念頭に置いて、このサンプリング戦略は実用的ではありません。信じられないほどの量のリソースを浪費することに関係なく、この戦略は単に高すぎます。このため、年輪研究における標準的なサンプリング技術としてインクリメントコアラーの使用が確立されました⁸。インクリメントコアラーを使用すると、樹皮から始めて(最適な場合には)木の髄に到達する、茎からの木の芯の低侵襲抽出が可能になります⁹。

コアリングは直径1~1cmの幹穴に損傷を与えるが、木は芯穴付近の木材形成の増加によってこの傷を閉じることができる。欠点は、穴自体とは別に、穴^10,11から始まる真菌の潜在的な広がりを防ぐために細胞がフェノールで満たされる穴の周りの領域である「区画化ゾーン」の発生です。私たちの知る限り、少なくともPicea abies¹²の乱されていない高地の森林林と温帯林¹³のいくつかの広葉樹種では、増加コアリングが樹木の腐敗頻度の有意な増加を引き起こすという証拠はまだありません。

このサンプリング標準は世界中で何十年にもわたって適用されてきましたが、まだいくつかの問題が残っています。これらの1つは、コアを機械的なサポートなしで手で取らなければならないという事実であり、これには時間がかかり、しばらくすると非常に疲れます。サンプリングを容易にするために、チェーンの代わりにコアラーを備えたチェーンソーの使用など、いくつかの(多かれ少なかれ実用的な)戦略がテストされています14,15,16,17。チェーンソーの使用は、ドリルが十分に強力ではなかったため、ドリルよりも好まれました。しかし、チェーンソーの重量が大きく、燃料が必要なため、このアイデアは普及しませんでした。

近年、木材の解剖学的技術は大幅に進化し、樹状生態学的研究に統合されています^18,19。しかし、インクリメントコアから微小切片を切断することにより、長期間にわたって木材の解剖学的パラメータを解析する機能は、予期しない問題を引き起こしました。多くの場合、コアから採取されたマイクロセクションが細かく砕け、コヒーレントカットを生成できませんでした(図1)。この問題は、コアリングツリーとアンシャープコアラーの手動技術によって引き起こされました。コアリング中に木材にかかる機械的応力により、コア内に微小亀裂が生じました。これらのマイクロクラックは、インクリメントコアの巨視的検査中に気付かなかったため、問題を引き起こすことはありませんでした。

手動コアリングは、コアラーの後端にハンドルを置き、先端を糸でステムに押し付け、コアラーがステムの直径の半分強に穴を開けるまでハンドルを回し始めることによって行われます。これを行う間、コアラーの先端は(明らかに)ステムに固定されますが、ハンドルで回されたコアラーの後端は、少なくともドリルヘッドがトランクに完全にねじ込まれるまで、常に横または上下に動き、コアラーにより多くのガイダンスと安定性を与えます。高圧とコアラーの動きの結果として、インクリメントコアは最も外側~5cmで頻繁に歪んでいます(図1)。旋回中の摩擦が最小限に抑えられたとしても、コアラー内部のインクリメントコアに別のプロセスで応力がかかっています。手動コアリングでは、ステム内のコアラーの刃先を連続的に動かすことはできません。グリップを変更するために停止する前に、最大1回転を完了してからドリルを続けることができます。回転が再開するたびに、摩擦が克服され、ドリルが再び回転するまで、コアがわずかにねじられます。これらの機械的ストレスは、コアの構造に微視的な亀裂を引き起こす可能性があります。

この機械的ストレスは、コアラーの刃先が鋭くない場合にも増加します。アンシャープコアラーの目に見える兆候は、凹凸のあるコア表面であり、その延長部全体に沿って多くの亀裂を示しています²⁰(図2)。研ぐ頻度は、コアリングする木の密度と、コアリングする木の樹皮に存在するミネラルまたは砂によって異なります。一般的な注意点として、新しいコアラーが鋭いと仮定するべきではありません。今日まで、コアラーを研ぐことは、手作業で行う必要があり、多くの経験を必要とするため、現場ではほとんど行われません^11,20。

要約すると、手動コアリングと不鮮明な刃先の両方が、採取されたコアにマイクロクラックが発生します。今日まで、これらの問題は体系的に分析されておらず、解決策を見つける試みも行われていません。本稿では、手動コアリング技術と新しい技術の適用を比較することにより、これらの障害を克服するためのプロトコルを提示します。インクリメントコアラー用の特別なアダプターを備えたコードレスドリルの使用を提案します。ツリーをコアリングするときに問題がどの程度最小限に抑えられるか、および長いマイクロセクションの準備に対する連続的な機械的コアリングの効果を示します。このプロトコルには、支持助剤として水溶性テープを使用した長いマイクロセクションの準備と、現場でコアラーを研ぐ手順が含まれます。