Una tabella soffietto Thermogradient di controllo della temperatura del suolo per la valutazione di crescita delle piante e monitoraggio processi del suolo

L'obiettivo generale di questo video è quello di dimostrare l'impostazione, l'uso e le applicazioni di una tavola a termogradiente unidimensionale, con fazzoletti e terreno. Abbiamo sviluppato un nuovo design del tavolo a termogradiente per fornire un maggiore controllo della temperatura saldando strisce di alluminio, o fazzoletti, a intervalli perpendicolari alla superficie del tavolo. Questo design facilita il flusso di calore sopra la superficie dei tavoli, in modo che il terreno o i campioni containerizzati posizionati tra i tasselli possano equilibrarsi a una temperatura sufficientemente elevata in tutto il tavolo.

Questo design della tabella può testare gli effetti della temperatura sui processi biologici e fisici su campioni replicati in un singolo esperimento. Rispetto al precedente design del tavolo a gradiente, il nuovo design del tavolo ha nove tasselli alti tre pollici saldati alla superficie, per tutta la lunghezza del tavolo. Ora, le lampade a LED emettono frequenze fotosinteticamente attive dai lati del tavolo, per supportare la crescita delle piantine quando il tavolo è chiuso.

L'involucro isolato che copre il nuovo design del tavolo, è realizzato in PVC bianco ed è resistente a deformazioni e crepe. Durante il funzionamento, due vasche a circolazione climatizzate pompano acqua a una velocità minima di 10 litri al minuto, attraverso il pavimento del tavolo. La temperatura di ogni bagno è controllata in modo indipendente e può essere riscaldata o raffreddata per ottenere la temperatura precisa richiesta per l'esperimento.

Prima dell'uso, assicurarsi che i filtri dell'aria e i serbatoi del fluido dei bagni di circolazione siano puliti. Ora, riempi ogni bagno fino alla parte superiore del serbatoio del serbatoio con una miscela uguale di acqua distillata e antigelo in genere. Successivamente, ad entrambe le estremità del tavolo, collegare gli ingressi e le uscite dei bagni alle uscite e agli ingressi del tavolo.

Il tubo deve essere a pareti spesse, flessibile e avere pareti anelastiche che non si espandano sotto pressione o si attorciglino quando piegate. Fissare gli attacchi del tubo utilizzando il tubo a vite con collare clamps, per evitare perdite. Quindi, avvolgere il tubo con l'isolamento; L'isolamento in schiuma per tubi funziona bene, per ridurre al minimo la variazione di temperatura della soluzione circolante.

Ora apri tutte le valvole e accendi le pompe per verificare la presenza di perdite, attorcigliamenti o tubi collassati. Apportare le modifiche necessarie. Infine, controlla gli apparecchi di illuminazione, per assicurarti che funzionino correttamente.

Per iniziare a prepararsi per un esperimento, prima allinea il fondo del tavolo tra i tasselli con un materiale idrofilo come un tappetino capillare per serre, giornali non lucidi o asciugamani di carta. Questo aiuterà a distribuire l'acqua di irrigazione in modo più uniforme sul tavolo. Quindi, tra i tasselli, riempi uniformemente il tavolo con terra.

Ad esempio, potrebbe essere utilizzato un terreno autoctono o sintetico. Durante il riempimento del tavolo con la terra, evitare di creare sacche d'aria, che interferirebbero con l'equilibrio della temperatura e l'idratazione uniforme. Ora, apri le valvole e accendi le pompe e i regolatori di temperatura, inizialmente, imposta la temperatura del bagno di raffreddamento di cinque gradi Celsius al di sotto della bassa temperatura desiderata e imposta il bagno di riscaldamento di cinque gradi Celsius al di sopra della temperatura massima desiderata.

Questo terrà conto della perdita e dell'aumento di calore durante la circolazione. Quindi, prepara i registratori di dati miniaturizzati wireless per registrare le temperature del suolo. Avvolgere ogni registratore di temperatura in para-pellicola, per evitare danni causati dall'acqua.

Quindi spargerli nel substrato di coltivazione, per monitorare la temperatura in diverse posizioni sul tavolo. Quindi, imposta l'inclinazione del tavolo regolando i piedini, in modo che ci sia una leggera pendenza verso l'angolo di scarico. Posiziona un contenitore sotto lo scarico, per raccogliere il deflusso dell'irrigazione.

Quindi, bagnare uniformemente il substrato di coltivazione, circa tre quarti della sua capacità di ritenzione idrica. I terreni più umidi condurranno il calore in modo più efficiente. Preparati ad annaffiare più spesso il terreno all'estremità calda del tavolo.

Ora, lasciate che il tavolo si equilibri per 24 ore. Successivamente, regolare le temperature del bagno per ottenere l'intervallo di temperatura del suolo desiderato. Effettua una lettura rapida della temperatura con un sensore di temperatura a termister, una coppella termica o un termometro a infrarossi.

Dopo aver regolato i bagni alle temperature desiderate, pianta i semi per l'esperimento. Il tavolo può essere utilizzato senza coperchio, quando si confronta la crescita delle piante a diverse temperature del suolo. Le coperture intertrasparenti sono fogli di plastica trasparente e vengono utilizzate per migliorare l'equilibrio della temperatura del suolo, mitigare le perdite per evaporazione e consentire la trasmissione della luce per la crescita delle piante.

Il secondo coperchio è un coperchio isolato più consistente, che dovrebbe essere utilizzato quando non è necessaria la luce esterna o lo spazio aggiuntivo. Durante l'esperimento, monitorare attentamente il sistema per verificare la presenza di interruzioni di corrente, malfunzionamenti del bagno, perdite, terreno secco o fluttuazioni eccessive delle temperature del tavolo. Inoltre, assicurati di controllare regolarmente i bagni del serbatoio e di aggiungere acqua e/o antigelo secondo necessità.

Per questi esperimenti, la tavola a termogradiente a soffietto era stabile solo 12 ore dopo l'installazione. Ha mostrato una variazione di temperatura accettabile in quattro diverse posizioni, misurata a tre profondità del suolo. Per l'illuminazione, le luci di coltivazione a LED montate lateralmente producono tutte le frequenze fotosinteticamente attive richieste dalle piante, tuttavia è possibile utilizzare altre luci.

Ad esempio, quando si studia la germinazione dei semi di grano, oltre all'illuminazione a LED è stata utilizzata un'illuminazione fluorescente supplementare dall'alto. L'esperimento di germinazione è stato eseguito su semi di pomodoro, melone, avena e lattuga. Da tali dati, è possibile calcolare facilmente l'intervallo di temperatura per l'emergenza, la temperatura di emergenza di picco e la temperatura di emergenza più veloce.

Il design del tavolo a termogradiente a soffietto può essere utilizzato in una varietà di applicazioni oltre alla germinazione dimostrata dei semi. Ad esempio, con alcuni strumenti aggiuntivi, è possibile misurare l'evoluzione dell'anidride carbonica e di altri gas. Poiché il tavolo può essere utilizzato anche a temperature inferiori allo zero, può essere utilizzato per simulare superfici stradali ghiacciate per testare gli effetti di diversi trattamenti di sbrinamento.

Un'altra applicazione interessante per la tabella del gradiente è che può essere utilizzata per i test di attrito, compresi i test di attrito sotto congelamento.