Ein Gusseted Thermogradient Tabelle zur Bekämpfung von Bodentemperaturen für das Pflanzenwachstum Beurteilung und Überwachung von Bodenprozessen

Das übergeordnete Ziel dieses Videos ist es, den Aufbau, die Verwendung und die Anwendungen eines eindimensionalen Thermogradiententisches mit Zwickeln und Erde zu demonstrieren. Wir haben ein neues Design des Thermogradiententisches entwickelt, um eine bessere Temperaturkontrolle zu gewährleisten, indem Aluminiumstreifen oder Zwickel in Abständen senkrecht zur Oberfläche des Tisches geschweißt werden. Diese Konstruktion erleichtert den Wärmefluss über die Oberfläche der Tische, so dass Erde oder Behälterproben, die zwischen den Zwickeln platziert werden, auf eine ausreichend hohe Temperatur auf dem Tisch ausgeglichen werden können.

Mit diesem Tabellendesign können die Auswirkungen der Temperatur auf biologische und physikalische Prozesse an replizierten Proben in einem einzigen Experiment getestet werden. Im Vergleich zum vorherigen Gradiententischdesign hat das neue Tischdesign neun drei Zoll hohe Zwickel, die über die gesamte Länge des Tisches mit der Oberfläche verschweißt sind. Jetzt emittieren LED-Leuchten photosynthetisch aktive Frequenzen von den Seiten des Tisches, um das Wachstum der Sämlinge zu unterstützen, wenn der Tisch geschlossen ist.

Das isolierte Gehäuse, das das neue Tischdesign abdeckt, besteht aus weißem PVC und ist resistent gegen Verzug und Rissbildung. Während des Betriebs pumpen zwei klimatisierte Umwälzbäder Wasser mit mindestens 10 Litern pro Minute durch den Tischboden. Die Temperatur jedes Bades wird unabhängig voneinander geregelt und kann beheizt oder gekühlt werden, um die genaue Temperatur zu erhalten, die für das Experiment erforderlich ist.

Stellen Sie vor dem Betrieb sicher, dass die Luftfilter und die Flüssigkeitsbehälter der Umwälzbäder sauber sind. Füllen Sie nun jedes Bad bis zum Rand des Vorratsbehälters mit einer gleichen Mischung aus destilliertem Wasser und Frostschutzmittel. Verbinden Sie dann an beiden Enden des Tisches die Ein- und Auslässe der Badewannen mit den Auslässen und Einlässen des Tisches.

Der Schlauch muss dickwandig und flexibel sein und unelastische Wände haben, die sich unter Druck nicht ausdehnen oder beim Biegen knicken. Sichern Sie die Rohrbefestigungen mit Schlauchschellen mit Kragenschrauben, um Undichtigkeiten zu vermeiden. Wickeln Sie dann den Schlauch mit Isolierung ein; Die Rohrschaumisolierung funktioniert gut, um die Temperaturänderung der zirkulierenden Lösung zu minimieren.

Öffnen Sie nun alle Ventile und schalten Sie die Pumpen ein, um sie auf Undichtigkeiten, Knicke oder zusammengebrochene Schläuche zu überprüfen. Nehmen Sie nach Bedarf Anpassungen vor. Überprüfen Sie abschließend die Beleuchtungskörper, um sicherzustellen, dass sie auch ordnungsgemäß funktionieren.

Um mit der Vorbereitung eines Experiments zu beginnen, legen Sie zuerst die Unterseite des Tisches zwischen den Seitenfalten mit einem hydrophilen Material aus, z. B. Gewächshauskapillarmatten, nicht glänzendem Zeitungspapier oder Papiertüchern. Dies hilft, das Gießwasser gleichmäßiger auf dem Tisch zu verteilen. Füllen Sie dann zwischen den Zwickeln den Tisch gleichmäßig mit Erde.

Zum Beispiel kann ein einheimischer oder synthetischer Boden verwendet werden. Vermeiden Sie beim Befüllen des Tisches mit Erde die Bildung von Lufteinschlüssen, die den Temperaturausgleich und die gleichmäßige Hydratation beeinträchtigen würden. Öffnen Sie nun die Ventile und schalten Sie die Pumpen und Temperaturregler ein, stellen Sie zunächst die Temperatur des Kühlbades fünf Grad Celsius unter die gewünschte niedrige Temperatur und das Wärmebad fünf Grad Celsius über die gewünschte hohe Temperatur ein.

Dadurch werden Wärmeverluste und -gewinne während der Zirkulation berücksichtigt. Bereiten Sie als Nächstes drahtlose Miniatur-Datenlogger vor, um die Bodentemperaturen aufzuzeichnen. Wickeln Sie jeden Temperaturlogger in Para-Folie ein, um Wasserschäden zu vermeiden.

Streuen Sie sie dann in das Kultursubstrat, um die Temperatur an verschiedenen Positionen auf dem Tisch zu überwachen. Stellen Sie dann die Neigung des Tisches ein, indem Sie die Füße so einstellen, dass eine sehr geringe Neigung zur Ablaufecke entsteht. Stellen Sie einen Behälter unter den Abfluss, um den Bewässerungsabfluss aufzufangen.

Befeuchte dann das Kultursubstrat gleichmäßig mit etwa drei Vierteln seiner Wasserspeicherkapazität. Feuchtere Böden leiten die Wärme effizienter. Seien Sie darauf vorbereitet, die Erde am warmen Ende des Tisches öfter zu gießen.

Lassen Sie die Tabelle nun 24 Stunden lang äquilibrieren. Passen Sie später die Badtemperaturen an, um einen gewünschten Bodentemperaturbereich zu erreichen. Nehmen Sie eine schnelle Temperaturmessung mit einem Thermister-Temperatursensor, einem Thermobecher oder einem Infrarot-Thermometer vor.

Nachdem Sie die Bäder auf die gewünschten Temperaturen eingestellt haben, pflanzen Sie die Samen für das Experiment. Der Tisch kann ohne Deckel betrieben werden, wenn das Pflanzenwachstum bei unterschiedlichen Bodentemperaturen verglichen wird. Die intertransparenten Abdeckungen bestehen aus transparenten Kunststoffplatten und werden verwendet, um den Temperaturausgleich des Bodens zu verbessern, Verdunstungsverluste zu mindern und die Lichtdurchlässigkeit für das Pflanzenwachstum zu ermöglichen.

Die zweite Abdeckung ist ein dickerer isolierter Deckel, der verwendet werden sollte, wenn kein externes Licht oder kein zusätzlicher Platz benötigt wird. Überwachen Sie das System während des gesamten Experiments genau auf Stromausfälle, Badfehlfunktionen, Lecks, ausgetrockneten Boden oder übermäßige Schwankungen der Tischtemperaturen. Achten Sie auch darauf, die Becken regelmäßig zu überprüfen und bei Bedarf Wasser und/oder Frostschutzmittel hinzuzufügen.

Für diese Experimente war der Thermogradiententisch mit Seitenfalten nur 12 Stunden nach dem Aufbau stabil. Er zeigte akzeptable Temperaturschwankungen an vier verschiedenen Positionen, gemessen in drei Bodentiefen. Für die Beleuchtung erzeugen die seitlich angebrachten LED-Wachstumslampen alle photosynthetisch aktiven Frequenzen, die von den Pflanzen benötigt werden, es kann jedoch auch eine andere Beleuchtung verwendet werden.

Bei der Untersuchung der Keimung von Weizensamen wurde beispielsweise zusätzlich zur LED-Beleuchtung eine zusätzliche Deckenbeleuchtung eingesetzt. Das Keimexperiment wurde an Tomaten-, Melonen-, Hafer- und Salatsamen durchgeführt. Aus diesen Daten lassen sich der Temperaturbereich für den Aufgang, die maximale Auflauftemperatur und die schnellste Auflauftemperatur leicht berechnen.

Das Design des Thermogradiententisches mit Seitenfalten kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, die über die nachgewiesene Keimung des Saatguts hinausgehen. Mit einigen zusätzlichen Werkzeugen kann beispielsweise die Entwicklung von Kohlendioxid und anderen Gasen gemessen werden. Da der Tisch auch bei Minusgraden betrieben werden kann, kann er zur Simulation von gefrorenen Fahrbahnoberflächen verwendet werden, um die Auswirkungen verschiedener Enteisungsbehandlungen zu testen.

Eine weitere interessante Anwendung für den Gradiententisch ist, dass er für Reibungsprüfungen einschließlich Reibungsprüfungen unter dem Gefrierpunkt verwendet werden kann.