Un tableau Gusseted thermogradient pour contrôler la température du sol pour l'évaluation de la croissance des plantes et de suivi des processus de sol

L’objectif général de cette vidéo est de démontrer la configuration, l’utilisation et les applications d’une table thermogradient unidimensionnelle, avec des goussets et de la terre. Nous avons développé une nouvelle conception de table à gradient thermique pour offrir un meilleur contrôle de la température en soudant des bandes d’aluminium, ou goussets, à des intervalles perpendiculaires à la surface de la table. Cette conception facilite le flux de chaleur au-dessus de la surface des tables, de sorte que la terre ou les échantillons conteneurisés placés entre les goussets peuvent s’équilibrer à une température suffisamment élevée sur la table.

Cette conception de table permet de tester les effets de la température sur les processus biologiques et physiques sur des échantillons répétés en une seule expérience. Par rapport à la conception précédente de la table dégradée, la nouvelle conception de la table a neuf goussets de trois pouces de haut soudés à la surface, sur la longueur de la table. Aujourd’hui, les luminaires à DEL émettent des fréquences photosynthétiquement actives sur les côtés de la table, pour favoriser la croissance des semis lorsque la table est fermée.

L’enceinte isolée qui recouvre le nouveau design de la table est en PVC blanc et résiste au gauchissement et à la fissuration. Lorsqu’ils sont en fonctionnement, deux bains de circulation climatisés pompent l’eau à un minimum de 10 litres par minute, à travers le sol de la table. La température de chaque bain est contrôlée indépendamment et peut être chauffée ou refroidie pour obtenir la température précise requise pour l’expérience.

Avant de les utiliser, assurez-vous que les filtres à air et les réservoirs de liquide des bains de circulation sont propres. Maintenant, remplissez chaque bain jusqu’en haut du réservoir avec un mélange égal d’eau distillée et d’antigel. Ensuite, aux deux extrémités de la table, connectez les entrées et les sorties des bains aux sorties et entrées de la table.

Le tube doit avoir une paroi épaisse, flexible et avoir des parois inélastiques qui ne se dilatent pas sous la pression ou ne se plient pas lorsqu’ils sont pliés. Fixez les fixations du tube à l’aide de colliers de serrage à vis, pour éviter les fuites. Ensuite, enveloppez le tube avec de l’isolant ; L’isolation en mousse de tuyau fonctionne bien, pour minimiser le changement de température de la solution en circulation.

Maintenant, ouvrez toutes les vannes et allumez les pompes pour vérifier s’il y a des fuites, des plis ou des tubes effondrés. Faites les ajustements nécessaires. Enfin, vérifiez les appareils d’éclairage pour vous assurer qu’ils fonctionnent également correctement.

Pour commencer à vous préparer à une expérience, alignez d’abord le bas de la table entre les goussets avec un matériau hydrophile tel qu’un tapis capillaire de serre, du papier journal non brillant ou des serviettes en papier. Cela aidera à répartir l’eau d’irrigation plus uniformément sur la table. Ensuite, entre les soufflets, remplissez uniformément la table de terre.

Par exemple, un sol indigène ou synthétique peut être utilisé. Tout en remplissant la table de terre, évitez de créer des poches d’air qui interféreraient avec l’équilibre de la température et l’hydratation uniforme. Maintenant, ouvrez les vannes et allumez les pompes et les contrôleurs de température, réglez d’abord la température du bain de refroidissement à cinq degrés Celsius en dessous de la basse température souhaitée et réglez le bain de réchauffement à cinq degrés Celsius au-dessus de la température élevée souhaitée.

Cela tiendra compte des pertes et des gains de chaleur pendant la circulation. Ensuite, préparez des enregistreurs de données naturelles sans fil pour enregistrer les températures du sol. Enveloppez chaque enregistreur de température dans du para-film, pour éviter les dégâts des eaux.

Ensuite, dispersez-les dans le substrat de culture, pour surveiller la température à différents endroits sur la table. Ensuite, réglez l’inclinaison de la table en ajustant les pieds, de sorte qu’il y ait une très légère pente vers le coin du drain. Placez un récipient sous le drain, pour récupérer tout ruissellement d’irrigation.

Ensuite, mouillez uniformément le substrat de culture, environ les trois quarts de sa capacité de rétention d’eau. Les sols plus humides conduiront la chaleur plus efficacement. Soyez prêt à arroser plus souvent le sol à l’extrémité chaude de la table.

Maintenant, laissez la table s’équilibrer pendant 24 heures. Plus tard, ajustez la température du bain pour obtenir la plage de température du sol souhaitée. Prenez rapidement la température à l’aide d’un capteur de température à thermister, d’un thermomètre thermique ou d’un thermomètre infrarouge.

Après avoir ajusté les bains aux températures souhaitées, plantez les graines de l’expérience. La table peut être utilisée sans le couvercle, lors de la comparaison de la croissance des plantes à différentes températures du sol. Les couvertures intertransparentes sont des feuilles de plastique transparentes et sont utilisées pour améliorer l’équilibre de la température du sol, atténuer les pertes par évaporation et permettre la transmission de la lumière pour la croissance des plantes.

Le deuxième couvercle est un couvercle isolé plus substantiel, qui doit être utilisé lorsqu’une lumière externe, ou un espace supplémentaire, n’est pas nécessaire. Tout au long de l’expérience, surveillez de près le système pour détecter les pannes de courant, les dysfonctionnements du bain, les fuites, le sol desséché ou les fluctuations excessives de la température des tables. Assurez-vous également de vérifier régulièrement les bains du réservoir et d’ajouter de l’eau et/ou de l’antigel au besoin.

Pour ces expériences, la table thermogradient à soufflet était stable seulement 12 heures après la mise en place. Il a montré une variation de température acceptable à quatre positions différentes, mesurée à trois profondeurs de sol. Pour l’éclairage, les lampes de culture à LED montées latéralement produisent toutes les fréquences photosynthétiquement actives requises par les plantes, cependant, d’autres éclairages peuvent être utilisés.

Par exemple, lors de l’étude de la germination des graines de blé, un éclairage fluorescent supplémentaire a été utilisé en plus de l’éclairage LED. L’expérience de germination a été réalisée sur des graines de tomate, de melon, d’avoine et de laitue. À partir de ces données, la plage de température pour l’émergence, la température d’émergence maximale et la température d’émergence la plus rapide sont facilement calculées.

La conception de la table thermogradient à soufflet peut être utilisée dans une variété d’applications au-delà de la germination démontrée des graines. Par exemple, avec quelques outils supplémentaires, l’évolution du dioxyde de carbone et d’autres gaz peut être mesurée. Étant donné que la table peut également être utilisée à des températures inférieures au point de congélation, elle peut être utilisée pour simuler des surfaces routières gelées afin de tester les effets de différents traitements de dégivrage.

Une autre application intéressante de la table de gradient est qu’elle peut être utilisée pour les essais de frottement, y compris les essais de frottement sous le point de congélation.