Name: マチ付きThermogradient表は、植物の成長を評価し、土壌プロセスの監視のための土壌の温度を制御します (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-22T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 40 s
Description: 学ぶマチ付きサーモグラディエント表の構築と使用方法。溶接されたアルミニウム製ガセットを用いて土壌温度を精密に制御し、種子発芽や植物成長の温度効果を研究するための革新的な実験装置です。

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私たちは、ケント・J・ブラッドフォードと彼の学生たちに、苗の発芽データを記録してくださったUCデービスシードバイオテクノロジーセンターの方々に感謝します。

循環温泉と表の作製<ol><li> thermogradientテーブルの各端部の温度を制御するために、少なくとも10リットル/分のポンプリザーバを有する2つの循環浴を取得します。 注：冷蔵貯水池その他の必要性だけ加熱する必要がありながら、循環式風呂の一つ。 </li><li>そのフィルタや貯水池がきれいであることを確認するために風呂を循環点検。 </li><li>テーブルや風呂の場所を特定します。限り、ポンプは上記の表を通して流体を循環できるように、テーブルの下に風呂を配置します。蓋を除去し、表面上のすべての位置に到達するのに便利な高さで勾配テーブルを配置します。 注：テーブルと風呂のための場所がよく、比較的埃のない、極端な温度の自由、換気、および適切バス、照明システムに電力を供給するために電気回路へのアクセス権を持っている必要があります。 </li><li>水と不凍液の混合物とリザーバタンクの上部にそれぞれバスを記入し（1：1比）の熱交換を改善し、凍結を防止します。 注：不凍剤の濃度は、溶液の浴仕様と温度に依存します。氷点下の温度が生成されない限り、高不凍液濃度が必要とされていません。純粋な不凍液は、特定の水浴ポンプを破損する恐れがあります。 </li><li>テーブルの反対側の暖かいと冷たい両端の連続フローパターンを作成するには、それぞれ、テーブル上の出口と入口管への柔軟なチューブを浴の入口と出口を接続します。 </li><li>曲がっ圧力やねじれの下で展開されません非弾性壁と壁の厚い柔軟なプラスチックチューブを使用してください。システムが加圧される時のドリップフリー接続を維持するために、チューブ組合で襟ねじ、ホースクランプを使用してください。囲むとの熱交換を減少させるために発泡パイプ断熱材で循環チューブを包みます。 </li><li>パイプのバルブが開いた状態で、瞬間的に漏れや潰れたチューブをチェックするために、循環ポンプの電源をオンにそれは流れを減少させることができます。漏れが発生した場合、ねじクランプを調整します。彼らは正常に動作していることを確認するために照明器具を確認してください。 </li></ol>実験のための表の調製<ol><li>より均等に水を分配するために、このような温室毛細管マット、ペーパータオル、または非光沢新聞などの親水性材料とのガセット間thermogradientテーブルの下に並びます。 </li><li>ガセットの上部と下の、あるいはに成長しているメディアで均一にテーブルを埋めます。温度平衡に干渉するエアポケットを除去するためにしっかりと十分に成長しているメディアを梱包してください。 注：ネイティブの土壌を使用することもできます。 </li><li> 、テーブルの入口と出口配管のバルブが開いた状態で、温度5℃以下と最小値と最大所望の温度（5〜40℃）以上の温度を5℃に反対浴に1風呂を設定することにより、循環浴を活性化させますそれぞれ、循環中に熱損失と利得を考慮します。 Monito貯留槽をrと循環液は表中のパイプを埋めるようにレベルが落ちるときに、必要に応じて水や不凍液（エチレングリコール）との混合物を追加します。 </li><li>希望の成長メディア温度（5℃または他の所望の実験温度〜40℃）は、勾配テーブルで達成されるまで、お風呂の温度を調整します。 注：正確な温度は成長メディア温度を測定し、所望の成長メディア温度はテーブル越しに到達するまで浴を調整する反復プロセスによって達成されます。 </li><li>実験中に成長しているメディアや土壌の温度を記録するために、テーブル上の異なる位置で温度データロガーを配置します。推奨データロガーはミニチュアラウンドウェーハ電池のサイズに似ています。成長メディアで実験的な位置での水の損傷と場所を防止するために、パラフィルムでデータロガーを包みます。 </li><li>最大水保持容量70〜80％まで均一に成長しているメディアを濡らしますメディアの。湿潤な土壌はガセットの間でより効率的に熱を伝えます。 注：水がテーブルの温端からより急速に蒸発する傾向があるので、より頻繁なアプリケーションが蒸発損失を交換する必要があります。最大保水能力は、穿孔底部を有する容器を介して2日間重力水の飽和と排水後に成長しているメディアに保持される水の量です。水分含有量は、72時間105℃でオーブン乾燥前後の重量測定により決定しました。 </li><li>テーブルには、所望の温度（5〜40°C）を確保するために24時間平衡化させ、実験を開始する前に、全体に達しています。 </li><li>ドレインとのコーナーに向かって非常にわずかにテーブルの斜面まで、各コーナーに足を調整することにより、テーブルを傾けます。これは、過剰の水分を除去するテーブルの上にウェットスポットを防止し、均一なメディアの含水率を促進します。流出をキャッチするためにドレインの下に容器を置きます。 </li><li&gt;毎日または湿った用紙を維持するために必要なメディアと水を成長における植物の種子。 注：発芽試験を行うことができる方法の例として、私たちはトマトの25種子を植え、メロン（ キューカミスメロ CVヘイルズベストジャンボ。）、レタス（ レタス L. cvのブラックシード（ トマト L.品種をレジェンド。）。シンプソン）、およびエンバク（ エンバク L.品種スワン）深さ2cm。 </li><li>式に従って出現までの平均時間を計算するために毎日登場苗の数を数えます： &#160; Σ（n iは 私xtの ） MTE = ------------- Σ（I N） 注：nは<suB&gt;私は、時刻t iにおける出現種子の数です。 tが出現開始からの日数です。そしてΣN iが出現した種子の総数です。 </li></ol> 3. Thermogradient表の操作<ol><li>所望の温度に浴を調整した後、テーブルを囲むために、2 thermogradientテーブルカバー、透明な内側 - アクリルシートの蓋とポリスチレンと絶縁さより実質的なポリ塩化ビニル（PVC）の蓋を交換してください。代わりに、両方の表紙は、テスト中に熱と水の損失を低減するための最良の絶縁特性を提供します。 注：周囲光または補助照明がテーブルの上にマウントされている場合、唯一の蓋は、光を伝送するために使用されてもよいです。 </li><li>インナーアクリル蓋を介してテーブルをチェックするために外蓋を外します。水または他の入力、チェック温度、またはレコードのデータを追加するために、一時的に内蓋を外します。 注：より高い温度では、水は湿った土壌やCから急速に蒸発します表面が低温であるため、内蓋の底にondenses。 </li><li>停電、バスが故障し、漏れ、またはテーブル温度の過度の変動のための実験の間に密接にシステムを監視します。バスリザーバレベルを監視し、定期的に蒸発損失を置き換えるために、流体を追加します。 </li></ol>

<ol><li>Chatterton, N. J., Kadish, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+temperature+gradient+germinator%5BTitle%5D)+AND+%22Agron.+J%22%5BJournal%5D)">A temperature gradient germinator.</a> Agron. J. 61 (4), 643-644 (1969).</li>
<li>Clegg, M. D., Eastin, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Thermogradient+generating+sand+table%5BTitle%5D)+AND+%22Agron.+J%22%5BJournal%5D)">A Thermogradient generating sand table.</a> Agron. J. 70 (5), 881-883 (1978).</li>
<li>Evans, R. A., Young, J. A., Henkel, R., Klomp, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+low+temperature-gradient+bar+for+seed+germination+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Weed+Science%22%5BJournal%5D)">A low temperature-gradient bar for seed germination studies.</a> Weed Science. 18, 575-576 (1970).</li>
<li>Grime, J. P., Thompson, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+apparatus+for+measurement+of+the+effect+of+amplitude+of+temperature+fluctuation+upon+the+germination+of+seeds%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Botany%22%5BJournal%5D)">An apparatus for measurement of the effect of amplitude of temperature fluctuation upon the germination of seeds.</a> Annals of Botany. 40 (4), 795-799 (1976).</li>
<li>Halldal, P., French, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Algal+growth+in+crossed+gradients+of+light+intensity+and+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Algal growth in crossed gradients of light intensity and temperature.</a> Plant Physiol. 33 (4), 249-252 (1958).</li>
<li>Thompson, K., Whatley, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+thermogradient+apparatus+for+the+study+of+the+germination+requirements+of+buried+seeds+in+situ%5BTitle%5D)+AND+%22New+Phytologist%22%5BJournal%5D)">A thermogradient apparatus for the study of the germination requirements of buried seeds in situ.</a> New Phytologist. 96, 459-471 (1984).</li>
<li>Bergman, T. L., Incropera, F. P., Lavine, A. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBergman%2C+TL+%22Fundamentals+of+Heat+and+Mass+Transfer%22">Fundamentals of Heat and Mass Transfer</a>. , John Wiley & Sons. (2011).</li>
<li>McLaughlin, N. B., Bowes, G. R., Thomas, A. G., Dyck, F. B., Lindsay, T. M., Wise, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+design+for+a+seed+germinator+with+100+independently+temperature+controlled+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Weed+Research%22%5BJournal%5D)">A new design for a seed germinator with 100 independently temperature controlled cells.</a> Weed Research. 25, 161-173 (1985).</li>
<li>Webb, D. M., Smith, C. W., Schulz-Schaeffer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amaranth+seedling+emergence+as+affected+by+seeding+depth+and+temperature+on+a+thermogradient+plate1%5BTitle%5D)+AND+%22Agron.+J%22%5BJournal%5D)">Amaranth seedling emergence as affected by seeding depth and temperature on a thermogradient plate1.</a> Agron. J. 79 (1), 23-26 (1987).</li>
<li>Welbaum, G. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWelbaum%2C+GE+%22Vegetable+Production+and+Practices%22">Vegetable Production and Practices</a>. , CAB International. (2015).</li>
<li>Swoboda, L. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Environmental+influences+on+subterranean+termite+foraging+behavior+and+bait+acceptance%22">Environmental influences on subterranean termite foraging behavior and bait acceptance</a>. , Virginia Polytechnic Institute and State University. (2004).</li>
</ol>

著者らは開示するものは何もない。

Thermogradientテーブル同時に温度範囲にわたって浅い容器に主に種子発芽実験を行うために長年使用されてきました。しかし、実験温度は、温度制御の深さが制限されるように、テーブル面に限定されています。伝統的な勾配テーブル上で行わ種子試験プロトコルは、幼根のペトリ皿中の紙基材上に出現などの平らな容器で終了し、自然に土壌に生じるであろうとして現実的に実生発生と成長をテストしていません。今日種子会社は、多くの場合、生産者の可能性が高い植え付け後に発生しますシミュレートされたフィールドの条件を使用して、種子活力（最適条件未満の下で発芽する能力）を評価したいです。土壌テストはまた、真菌に種子や水耕メディア上の標準化された実験室での発芽試験では一般的ではない細菌性疾患の圧力を公開します。土壌は、フラット非ガセットテーブル上に置かれたときに、5ºC以上我々の大きな変動土壌断面とテーブル面内の位置（未発表の結果）との間には珍しいことではない再。 ガセット付きの一次元勾配テーブルが土壌、土壌温度の正確な制御が重要な発芽試験および他の実験で使用することができるように、垂直方向の温度制御を改善するために開発されました。ガセットは、深さの土壌または合成成長メディアと制御温度を閉じ込めます。ガセットは、アルミニウム、天板と同じ材料であり、表面に垂直に溶接するとき、それらは伝導性熱伝達により間の空間の温度制御を提供します。ガセットは、テーブルの下や横のテーブル全体の長さ方向に配向させることができます。どちらのデザインも同様に行うが、勾配が適切に調整されたときにガセット間のスペースは、単一の実験温度として働くことができるので、幅マチの向きが便利です。水平方向は、実験単位（この例ではシード）が離間されることを可能にしますお互いに次の行にテーブルを渡ります。ガセットがテーブル構成が完了するので、代替的な位置決めを試験することができない場所に溶接されているため、ガセット間隔は、製造中に変化させることができます。 10.9センチガセット間隔は、多くの場合、土壌に加えて、シード試験に使用浅い容器を収容するために選択しました。近いガセット間隔は、より良好な温度制御を提供することができるが、テーブルの上に使用することができる容器の種類を制限します。 thermogradientテーブルで成長しているメディアの温度と水分が継続的に希望する実験条件を達成するために監視されなければなりません。植え付け前に、循環浴は少し希望の最小値以下と若干のサンプルが目的の実験温度に達するまで調整よりも、最高温度以上に設定する必要があります。約24時間は勾配テーブルで熱平衡にサンプル許容されるべきです。目の水分量E成長メディアは、種子の発芽または続行するために、他の生物学的プロセスのための（フィールド容量70〜80％）に十分であるべきです。テーブルの断熱材や二重の蓋は、温度変動や水の蒸発場所での削減します。 表1の結果は、異なる温度で4種の苗の成長を比較します。メロンとトマト種子の成長は、15℃で始まり、それらは暖かい季節作物10として特徴づけされている理由を説明し、40℃でよく発芽しました。対照的に、レタスは、低温で最高の発芽しました。オート麦の種は他の種（ 表1）よりも温度の広い範囲にわたって発芽しました。同様の結果は、協調一連の実験において、成長チャンバのシリーズを使用して得ることができるが、ガセット設計は発芽及び実生の成長が同時に土壌温度範囲にわたって比較することを可能にします。異なるフィールド土壌や成長メディアは、フィールド条件の範囲をシミュレートするために置換されていてもよいです。微生物や化学的処理、肥料レジーム、乾燥ストレス、および光環境の変化は、勾配テーブルの上に温度に加えられることができます。 小さなデータロガーは、テーブル上の様々な位置で温度を記録しました。温度データは、特に高温端に、より大きな変化を有するテーブルの中央に、比較的均一な温度を示しました。テーブル面に接触してロガーを配置し、土壌表面上の空気にさらさ可能性が高い両極端を強調します。中心位置に記録された温度が、おそらくバルク土壌条件をより示していました。例えば、フィールドの植栽をシミュレートするためにガセット間の勾配テーブルの上に土に植えた種はバルク土壌温度ではなく、空気やテーブルの表面温度にさらされることになります。土壌の水分含有量とテクスチャテーブル温度を決定する役割を果たしています。番目の場合電子土壌が乾燥している、エアスペースは、温度変化に抵抗し、効果的にガセットからの熱を行っていません。湿った土壌は、効果的に土壌断面を介して熱を伝導するために、いくつかの空気スペースとより多くの液体の水があります。この実験では、土壌が最大保水能力が、より高い含水率70〜80％に維持された土壌の温度変化を低減していることができます。砂が高い有機物と土壌より少ない大きな細孔空間として有し、したがって、より均一な温度を提供することが期待されるであろう。 低温端に比べてテーブルの暖かい終わりに土壌温度に大きな変化がありました。一つの可能​​な説明は、テーブル全体の水分の分布です。温端が原因で大きな蒸発損失の乾く傾向がある水分は、低温端に保持される傾向があります。水行動熱を助けるので、テーブルの水分含有量は可能な限り均一であることが重要です。ウェッブら 9使用blottえー紙新聞はマチ付きthermogradientテーブルでより安価な代替品としても働いている間、毛管作用を介しthermogradientテーブル全体に水を実施します。ガセットは涼しく、暖かい両端を保ち、水分分布を追加するために親水性の紙で裏打ちされていても均一に湿っは困難です。 高温で急速に気化すると、すべての勾配テーブルのデザインで発生します。縮合反応は、多くの場合、容器の底部には冷却器の蓋の内側に収集するために水を引き起こす上部より暖かいため、容器の実験は非常に周囲より高い温度で傾斜テーブルで行われている問題です。マチ付きのテーブルの上に土の実験では、水はマチ付きの表の上に空気中に上部の土層から蒸発させました。土壌が非常に湿っている場合は、テーブルの温端での蒸発損失はクーラーインナーアクリル蓋上に凝縮することができます。アクリルまたはポリスチレン断熱材の直接のタイトフィットの作品を休止LYガセットの上に（データは示していない）湿ったより均一に土壌を維持し、温度を一定テーブルの上の空域で蒸気交換を最小限に抑えることができます。テーブルはポリスチレン断熱材で覆われていた場合には、温度変化が極端な温度での土壌断面を介してのみ、1〜2℃であった（データは示さず）。しかし、ポリスチレン断熱材は、新興国や成長の分析のためのインキュベーションの初期時間後に除去しなければならないから苗木を防ぐことができます。暖かい土壌の迅速な乾燥を防止するための別の解決策は、優先的に蒸発損失を補償するために、高温端に多くの水を加えることです。蓋が除去され、アプリケーション・ボリュームがあまり正確でなければならないため、手の散水には問題があります。マイクロ灌漑エミッタが傾斜テーブルに設計することができ、好ましくは高温端に多くの水を適用するように調整することができます。 Thermogradientテーブルは、代替成長室として機能する機能性と可能性を秘めています。 WHEnは両方の浴は、同じに設定されている表は、勾配を必要としないアプリケーションのために、単一の実験温度に平衡化します。昼と夜の光や温度変動はまた、プログラム可能な循環浴を使用してシミュレートし、ライトを育てるLEDことができます。 LEDと蓋の内側を移入ライトは、照明強度を増加させることができる育てます。 LEDは、システムへの光入力最小限の熱を成長し、類似の土壌温度がオンとオフ光を用いて記録したため、勾配を妨害しなかった（データは示さず）。ライトの追加は、植物の成長と環境に関して一層の制御を可能にします。 Thermogradientテーブルは、過去に発芽試験のためのシード業界で主に使用されてきたが、多くの他の応用が可能です。昆虫の行動は、特定の行動11の最適温度を決定するために、傾斜テーブルに研究されています。氷はトンを氷点下でのテストの現象の勾配テーブル面上に凍結することができますemperatures（データは示さず）。二酸化炭素の発生を含む土壌と大気との間のガス交換は、変動する水含量、土壌入力、および温度でガセット傾斜テーブルに可能です。温度範囲にわたってメディアの異なる種類の細菌と真菌の増殖の効果を研究することは、この実験系を用いても可能です。

Thermogradientテーブルは新しいものではなく、それらの使用は、数十年にわたって1-6文献に報告されています。初期のテーブルは多くの場合、単一の実験（ 図1）内の温度の広い範囲に亘って紙基材上に、実験室の種子発芽試験のために表面上に開発されました。そこthermogradientテーブルの異なるデザインがありますが、最も一般的なの一つは、両端に底に溶接角パイプのループで、金属の比較的厚い長方形のシート、その耐食性のため、多くの場合、アルミニウムで構成されています。プラスチックチューブは、テーブルの下の両端のパイプを介して冷却され、加熱された流体をポンプ風呂循環、温度制御にテーブルの入口及び出口配管を接続します。パイプシステムが近くまたは凍結温度以下で動作する場合、凍結を防ぐために、液体、通常、水、不凍液（エチレングリコール）の混合物を行います。別の設計は、Creするために一緒に金属のストリップを溶接することですどちらかの端に暖かく、冷たいソリューションの循環のための入口と出口を持つテーブルの各端部に流体リザーバを食べました。循環浴は、テーブルの下に、または別々の並置されたテーブルの上に床の上に配置することができます。加熱コイルおよび/またはペルチェ冷却モジュールと電気thermogradientテーブルが構築されているが、高コスト、一貫した低温を発生させる課題、および信頼性の問題は、商業的に広く使用8を妨げてきました。 循環液のデザインは、受動的に熱伝導を介して1次元のグラデーションを作成します。アルミニウム板は、均一な形状及び厚さであり、適切に絶縁された場合、熱は、熱力学7の第2法則に従って、連続的な一次元温度勾配を確立するテーブルの低温端部にウォームから均一に流れます。表面全体の勾配は、テーブル長と終了温度との差の関数です。テーブルとplumbinグラムは、通常アクセス用の蓋を有する絶縁筐体に収容されています。エンクロージャは少し温度変化で表面全体に均一な勾配を作り出す、その周囲からテーブルを分離します。絶縁されたエンクロージャーは、脚がサポートしているか、テーブルやベンチなどの平らな面に配置することができます。両端が同じ温度で液体を循環させる場合には均一な温度制御が勾配なしで必要とされるアプリケーションの場合、表には、等温条件を生成するように設定することができます。 勾配テーブルが正しく機能しているときに、ペトリ皿などの密封されたビニール袋、平底容器は、表面上に配置され、様々な温度（ 図1）に熱平衡化。各容器内の実験温度は、コンテナとテーブル面と厚さと各コンテナの絶縁特性の間に存在するかもしれない空域に依存します。勾配テーブルが効果的にサンプルTEを維持します表面に近いmperaturesが、コントロールは、表面上に失われます。垂直温度制御の欠如は、伝統的な勾配のテーブル上で可能な実験の種類を制限します。 アルミニウムストリップまたはガセットは、テーブル面上の温度制御を改善するために、従来の傾斜テーブルデザインに加えました。ガセットは、テーブル面に垂直間隔で溶接しました。ガセットは、垂直方向に平らなテーブル表面上の対流熱の流れを促進します。ガセットの間に配置された試料が、より効果的な温度制御を提供する三辺の温度調節面を有します。クレッグとイースティン2の深さは、温度制御を作成するために、勾配テーブル面に石英砂を置きました。クレッグとイースティン2は 、テーブルの上に断熱材を配置することで実験しました。ウェッブら 9は、制御温度を均一に努めてテーブルの上に土を充填したパイプを置きました。 新しいTAここで報告BLE設計は、9つの7.6 cmの（3インチ）のテーブルの長さ（ 図2）を介して表面に溶接されている高ガセット（アルミニウムストリップ）を有しています。光合成有効周波数を発するLED照明器具は、テーブルが閉じられたときに苗の成長を支援するために、テーブルの両側に設置されています。マチ付きthermogradientテーブルの絶縁された筐体は、水、縦糸、および耐クラックされている白のPVCボードで構成されています。本稿の目的は、新しいまち付きグラデーションテーブルの設計および可能なアプリケーションを記述することです。

<table><tbody><tr><td>サーモグラジエントテーブル</td><td>Appalachian Machinge Inc</td><td></td><td>カスタムメイドのマチ付きサーモグラジエントテーブル(概略図は原稿に含まれています)。アルミニウムの製造と溶接は、Appalachian Machinge Inc. 5304 State Rd 790, Dublin, VA 24084によって行われました。&nbsp;</td></tr><tr><td>断熱ポリマーボードキャビネット</td><td>TASCO LLC</td><td></td>アルミニウム<td>プレートを含む断熱ポリマーボードキャビネットは、TASCO LLCによって建設されました。&nbsp; 1440 Roanoke Street, Christiansburg, VA 24073&nbsp;</td></tr><tr><td>ブルーホーク折り畳み式スチール調節可能な鋸馬</td><td>ロウズホーム</td><td>162111</td>センター<td>モデル#:60142折りたたみ式スチール調整可能な鋸馬循環</td></tr>冷蔵<tr><td>水浴または同等のユニット</td><td>ブルックフィールドエンジニアリング</td><td>TC-550SD</td><td></td></tr><tr><td>シード(200シード)</td><td>ジョニーズセレクトシード</td><td></td><td>オーツ麦、レタス、トマト、ジョニーズセレクトシード955ベントンアベニュー、ウィンスロー、ME 04901からのメロンの種子、または発芽試験のための他の種子、&nbsp;</td></tr><tr><td>プロフェッショナル550グローライト&nbsp;</td><td>ソーラーオアシス&nbsp;</td><td>Pro550</td><td></td></tr><tr><td>ID編組PVCチューブ</td><td>United States Plastics Inc.</td><td>60703</td><td>&nbsp;外径200 cm 0.6 m、130 mm(1/2")&nbsp;</td></tr><tr><td>スーパーテック50/50不凍液/クーラントプレミックスウォル</td><td>マート</td><td>1012574</td><td>4リットル蒸留水-不凍液(エチレングリコール)混合物</td></tr>ウォッチ<tr><td>ドッグデータロガースペ</td><td>クトラムテクノロジーズ株式会社</td><td>モデル100</td><td></td></tr><tr><td>パラフィルムM4cm幅</td><td>フィッシャーサイエンティフィック</td><td>S37440</td><td></td></tr><tr><td>コンテナアクリル5 1/4 "x5" x1 3/8 "プラスチックボックス</td>ホ<td>フマンマニュファクチャリング株式会社</td><td></td><td>&nbsp;ホフマンマニュファクチャリング株式会社 16541グリーンブリッジロード、ジェファーソン、オレゴン州&nbsp;</td></tr><tr><td>1 "襟付きネジ&nbsp;</td><td>グローバルインダストリアル</td><td>CS16H</td><td>グローバルインダストリアル、&nbsp; 11 Harbor Park Drive、Port Washington、NY&nbsp;</td></tr><tr><td>襟付きスクリューウォームギアホースクランプ</td><td>グローバルインダストリアル</td><td>WGB513588</td><td>3/4インチ - 1-1/2インチ クランプ径 10パック .&nbsp;</td></tr><tr><td>エバービルトモデルフォームパイプ断熱材</td><td>ホームデポ</td><td>ORP11812</td><td>インターネット#204760805ストアSKU#1000031792 1インチx 6フィート</td></tr><tr><td>キャピラリーマット</td><td>Farmtek</td><td>106223</td><td>温室キャピラリーマット - 4 '×100 'または代わりに新聞</td></tr><tr><td>サンシャインミックス#3</td>テラ<td>リンク</td><td>の</td>シート<td>3236320&nbsp;3.8立方フィート圧縮ベール、SKU:3236320、発芽媒体</td></tr></tbody></table>

マチ付きthermogradient表は、植物の成長を評価し、土壌プロセスの監視のための土壌の温度を制御します

A Gusseted Thermogradient Table to Control Soil Temperatures for Evaluating Plant Growth and Monitoring Soil Processes

サーモグラジエントテーブルは、主に一連のインキュベーターを使用せずに、さまざまな温度で種子の発芽を同時にテストするために1950年代に開発されました。温度勾配は、加熱された端と冷却された端の間のテーブルの表面を横切って受動的に確立され、表面からの距離で急速に失われます。温度はテーブルの表面でのみ制御されるため、実験はテーブルの上に置かれたペトリ皿などの浅い容器に限定されます。 テーブルの表面に垂直なアルミニウム製の垂直ストリップまたはガセットを連続的に溶接すると、対流熱流による深い温度制御が可能になります。ガセット間のチャネルの土壌は、温度の勾配にわたって維持され、実験の多様性が増しました。マチのあるデザインは、オーツ麦、レタス、トマト、メロンの種子を発芽させることで評価しました。土壌温度は、テーブルを横切って配置された個々のバッテリー駆動のデータロガーを使用して監視されました。蓋の中や勾配テーブルの側面に設置されたLEDライトは、さまざまな温度で苗木を育てることができる制御された温度チャンバーを作り出します。マチ付き設計により、各種の発芽率を最速にし、発芽率を最高にするための最適温度を正確に決定することができました。グラジエントテーブル実験からの発芽情報は、畑作物の生産中にしばしば遭遇する不利な土壌条件下での種子の発芽と苗の成長を予測するのに役立ちます。種子の発芽、苗の成長、および土壌生態学に対する温度の影響は、ガセット付き熱勾配テーブルを使用して、実験室で制御された条件下でテストできます。

浅い容器は、ペトリ皿のように、多数の実験温度の影響を同時に評価することができるので、従来の1次元傾斜テーブル（ 図1）上に配置することができます。 thermogradientテーブル上で可能な研究用途の多様性を高めるために、7.6センチメートル（3インチ）背の高いアルミガセットは、両側に交互にステッチ溶接したので、各ガセットは、表面と密接に接触して10.9センチメートル（4.2インチ）離れて表面に垂直なスタンド（ 図2）。ガセット間隔の広い範囲が可能であるが10.9 CMが、多くの場合、小さな種子の種または他の生物学的標本（ 図3）の発芽を試験するために使用される正方形のプラスチック「サンドイッチ」ボックスまたは類似の大きさの容器を収容するために選択しました。従来の平面勾配テーブルとは異なり、マチのデザインは、制御されたテンペラのための土壌や他の非晶質砕けやすい材料を収容しトゥーレ実験。余分な水分を除去するために、スクリーニングし、ろ過排水孔は、1コーナーに建てられました。各コーナーにシムまたは「足」は、重力排水を容易にするためにテーブルを傾斜するように調整することができます。マチが終了し、テーブルの外側との間の小さな隙間に水がコーナードレインに一方の側に沿って流れることを可能にします。 浴の代わりに蓋24時間（ 図4）のために一定の温度で循環された後の土壌の温度が70〜80％の土壌水分含量で測定しました。表横切る四つの異なる位置での12時間の平衡期間の後に測定された温度変化は、0.4℃以下（ 図4）でした。 3土壌深さで測定した土壌断面の温度のばらつきが極値で大きかったです。 13°Cの目標温度に、ガセット間のアルミニウム表面上に配置されたデータロガーは、11.0±0.0°Cの平均値を記録しました。ロガーPL土壌表面に出し抜かは13.5±0.1°Cを平均しました。 13°Cの目標温度のためにすべての3つのレベルで全体の平均土壌温度は12.3±0.1℃でした。 18°Cの目標温度に、土壌断面全体の平均温度が19.1±0.1℃でした。 23℃の目標温度での変化は、23.8±0.2°Cの平均値と18℃でより大きかったです。土壌表面温度が25.7±0.4℃であった他の極端な温度、29°Cで、テーブルアルミニウム表面の温度が30.8±0.2℃でした。 29℃での全体的な平均土壌温度は28.2±0.3°C（ 図4）でした。 種子の種は、ガセット付きthermogradientテーブル上での最適な発芽と苗の成長温度について試験することができます。トマトとメロン、両方考え暖かい季節の作物は、14.1から40までの範囲にわたって発芽しました。2°C（ 表1、 図3）。表蓋および/または側面に取り付けられたLEDアレイは、テーブルが（ 図3）封入されているときに実験的土壌温度で土壌中で成長する植物を可能にする光合成スペクトルを発します。トマトのための最適な苗の成長は100％の出現率と5.3日（ 表1、 図5）の出現までの平均時間で29.6℃で起こりました。出現は、他の温度で遅かったです。メロンのために、最適な出現率は96％であったと出現までの時間を意味する24.7°C（ 表1）の両方で5.1日でした。レタスとオート麦の両方が涼しい季節の作物を考えられています。オート麦の種子は、5.1から40.2°C試験したいずれの種（ 表1、 図5）の最も広い範囲にわたって発芽します。 、オート麦の場合、最も高い出現率は24.7℃で100％であったと最速の出現は29.6°C（ 表1で3.4日でした<st栄&gt;図5）。レタスの場合、出現は5.1°29.6℃の範囲にわたって観察されました。レタスの場合、最も高い出現率は24.7℃で100％であったと最速の出現は29.6°C（ 表1）で3.4日でした。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/54647/54647fig1.jpg" /> 図1： しかし、表½カバー内側のアクリル蓋を取り除いた絶縁蓋付きの伝統的なフラットthermogradientテーブル浅い容器内のサンプルに対する温度の伝統的な平らなテーブルの設計・テストの効果。エアミックスへの障壁が存在しないので、勾配の温度制御は、急速に表面上の距離で失われます。この設計を使用して実現可能ではない深さで一貫した温度を必要とした実験。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54647/54647fig1large.jpg" target="_blank">ラを表示するには、こちらをクリックしてください。</a>この図のrgerバージョン。 <img alt="図2" src="/files/ftp_upload/54647/54647fig2.jpg" /> 図2： ガセットとthermogradientプレートの概略図ガセットは、表面に垂直なテーブルをはさんで縦方向に溶接ステッチされています。 1コーナーでのドレインは、余分な水分を除去します。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54647/54647fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図3" src="/files/ftp_upload/54647/54647fig3.jpg" /> 図 3： 土、芝、および種子の発芽実験用の容器を充填したまちで照明thermogradientテーブルは、このテーブルの勾配は右（低温端部）に左（温端）から設定されています。マチのデザインは土、コンテナで使用するために開発されたが小試験片を用いた実験のためにガセットの間に配置することができます。 LEDの植物はライトが蓋または周囲に装着することができる成長し、光合成有効周波数を放射し、植物が筐体の内部に成長させることを可能にする。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54647/54647fig3large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図4" src="/files/ftp_upload/54647/54647fig4.jpg" /> マチ付きthermogradientテーブル上の異なる土壌の位置から 図4 の温度測定値。温度ロガーは、左側壁にテーブルをはさんで土壌中に置かれた、左中央（左の壁から20cm）、右中央（左壁から40センチメートル） 、およびガセット間の右側壁の途中で。中央配置がapproximatあった温度ロガーの下部位置決めが8センチメートル土壌のトップ下にアルミテーブル表面近くにありました土壌下記エリー4センチメートル。土の上に置いた温度ロガーを発見しました。バーの上の値は、平均（N = 72）の標準誤差±全体の平均気温を示す。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54647/54647fig4large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> <img alt="図5" src="/files/ftp_upload/54647/54647fig5.jpg" /> 図5：5〜40℃ の温度範囲にわたってthermogradientテーブル上で14日間増殖させ、オート麦、トマトの苗絵は、複数の種の発芽と実生成長は中温度範囲にわたって同時に土壌で評価することができる方法を示しています。単一の実験は、フィールド条件をシミュレートします。垂直方向に見たときにトップ（左と右）写真はthermogradientテーブルを示します。ボトム（左と右）写真は水平方向にテーブルを示します。 AlcohoL温度計を迅速に実験を通して温度を監視するために、土壌中に入れました。 <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td rowspan="2">ターゲット温度</td><td rowspan="2">測定温度</td><td colspan="2">トマト</td><td colspan="2">メロン</td><td colspan="2">レタス</td><td colspan="2">エンバク</td></tr><tr><td> EM† </td><td> MTE†† </td><td> EM </td><td> MTE </td><td> EM </td><td> MTE </td><td> EM </td><td> MTE </td></tr><tr><td> °C </td><td> °C </td><td> ％ </td><td>日々 </td><td> ％ </td><td>日々 </td><td> ％ </td><td>日々 </td><td> ％ </td><td>日々 </td></tr><tr><td> 5 </td><td> 5.1 </td><td> 0 </td><td> 0.0 </td><td> 0 </td><td> 0.0 </td><td> 78 </td><td> 11.4 </td><td> 46 </td><td> 12.7 </td></tr><tr><td> 10 </TD&gt; <td> 8.7 </td><td> 0 </td><td> 0.0 </td><td> 0 </td><td> 0.0 </td><td> 92 </td><td> 7.5 </td><td> 58 </td><td> 12.5 </td></tr><tr><td> 15 </td><td> 14.1 </td><td> 100 </td><td> 10.8 </td><td> 16 </td><td> 13.8 </td><td> 68 </td><td> 5.9 </td><td> 96 </td><td> 7.2 </td></tr><tr><td> 20 </td><td> 19.8 </td><td> 100 </td><td> 7.2 </td><td> 84 </td><td> 7.5 </td><td> 66 </td><td> 6.5 </td><td> 100 </td><td> 5.4 </td></tr><tr><td> 25 </td><td> 24.7 </td><td> 100 </td><td> 6.0 </td><td> 96 </td><td> 5.1 </td><td> 22 </td><td> 8.1 </td><td> 100 </td><td> 3.7 </td></tr><tr><td> 30 </td><td> 29.6 </td><td> 100 </td><td> 5.3 </td><td> 92 </td><td>5.5 </td><td> 4 </td><td> 12.5 </td><td> 98 </td><td> 3.4 </td></tr><tr><td> 35 </td><td> 36.1 </td><td> 94 </td><td> 7.0 </td><td> 92 </td><td> 4.4 </td><td> 0 </td><td> 0.0 </td><td> 94 </td><td> 4.5 </td></tr><tr><td> 40 </td><td> 40.2 </td><td> 72 </td><td> 7.8 </td><td> 88 </td><td> 5.1 </td><td> 0 </td><td> 0.0 </td><td> 10 </td><td> 8.2 </td></tr><tr><td colspan="10">苗は、少なくとも一つのオープン子葉を持っていたとき†成功出現（EM）を記録しました。 </td></tr><tr><td colspan="10"> ††出現（MTE）までの平均時間は、各治療のために出現した種子の総数日数と分割することによって毎日出現数種の積を加算することにより算出しました。 </td></tr></tbody></table> 表1：GerminThermogradient表上の8つの温度における土壌中のトマト、メロン、レタスやオート麦種子のエーション。太字の数字は、それぞれの種のための最適な値を示し、異なる作物種の温度依存性を示しています。実験は、ポッティングミックスに14日間行ったとメディアは、毎日または目に見えて湿った土壌を維持するために、必要に応じて水をやりました。データは、それぞれの種のための25の種に基づいています。

伝統的な熱勾配テーブルは、表面全体にさまざまな温度を作り出します。熱勾配テーブルの表面に垂直な溶接ガセットは、温度を深く制御し、可能な研究アプリケーションを増やします。

マチ付きThermogradient表は、植物の成長を評価し、土壌プロセスの監視のための土壌の温度を制御します

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a ...

このビデオの全体的な目的は、ガセット（補強板）と土壌を備えた一次元温度勾配テーブルのセットアップ、使用法、および応用例を実演することです。テーブル表面に垂直に一定間隔でアルミニウムストリップ（ガセット）を溶接することで、より高度な温度制御を可能にする新しい温度勾配テーブルのデザインを開発しました。この設計により、テーブル表面上の熱流が促進され、ガセット間に配置された土壌やコンテナ入り試料が、テーブル全体にわたって十分な温度で平衡状態に達することが可能になります。このテーブル設計では、1回の実験で重複サンプルを用い、生物学的および物理的プロセスに対する温度の影響をテストすることができます。前回のグラジエントテーブル設計と比較して、新しいテーブル設計では、テーブルの長さに沿って高さ3インチのガセットが9箇所、表面に溶接されています。また、LED照明器具がテーブルの側面から光合成有効放射周波数を照射し、テーブルが閉じている時の苗の成長を促進します。新しいテーブル設計を覆う断熱エンクロージャーは白色PVC製で、反りやひび割れに耐性があります。運転時、2台の温度制御式循環水槽が、テーブルの底面を通じて最低10 liters per minuteの水量をポンプで送水します。各水槽の温度は独立して制御されており、実験に必要な正確な温度を得るために加熱または冷却が可能です。操作前に、循環槽のエアフィルターと液体リザーバーが清潔であることを確認してください。次に、通常は蒸留水と不凍液を等量混合した液体を、各槽のリザーバータンクの最上部まで満たします。続いて、テーブルの両端で、循環槽の入口および出口をテーブルの出口および入口に接続します。チューブは、肉厚で柔軟性があり、圧力下で膨張したり、曲げた際にキンク（折れ）したりしない非弾性壁のものを使用してください。漏れを防ぐため、カラー付きネジ式ホースクランプを用いてチューブの接続部を固定します。その後、循環液の温度変化を最小限に抑えるため、チューブを断熱材で巻きます。配管用フォーム断熱材が有効です。次に、すべてのバルブを開き、ポンプを起動して、漏れ、ねじれ、またはチューブの潰れがないか確認します。必要に応じて調整を行ってください。最後に、照明器具が適切に動作しているかを確認します。実験の準備を始めるには、まずガセット間のテーブル底面に、温室用キャピラリーマット、光沢のない新聞紙、またはペーパータオルなどの親水性材料を敷きます。これにより、灌漑用水をテーブル全体に均一に分散させることができます。次に、ガセットの間に土壌を均一に充填します。例えば、天然の土壌または合成土壌を使用します。テーブルに土壌を充填する際は、温度平衡や均一な水分補給の妨げとなる気泡ができないように注意してください。次に、バルブを開き、ポンプと温度コントローラーをオンにします。最初の手順として、冷却バスの温度を目標の低温より5 °C低く設定し、加温バスを目標の高温より5 °C高く設定します。これにより、循環中の熱損失と熱獲得を考慮に入れます。次に、土壌温度を記録するためのワイヤレス小型データロガーを準備します。水による損傷を避けるため、各温度ロガーをパラフィルムで包みます。その後、テーブル上の異なる位置での温度を監視するため、それらを培地に散布します。次に、脚を調節してテーブルの傾斜を設定し、排水コーナーに向かってごくわずかな傾斜ができるようにします。灌漑の流出水を回収するため、排水口の下に容器を配置します。次に、保水力の約4分の3程度まで、培地を均一に湿らせます。土壌の水分量が多いほど、熱伝導効率が高まります。テーブルの高温側の土壌は、より頻繁に灌水する必要があるため、準備しておいてください。次に、テーブルを24時間静置して平衡状態にします。その後、バスの温度を調整して、目的の土壌温度範囲に設定してください。サーミスタ温度センサー、サーマルクペル、または赤外線温度計を用いて、迅速に温度を測定します。バスを希望の温度に調整した後、実験用の種子を播種します。異なる土壌温度での植物の成長を比較する場合、テーブルは蓋なしで操作することが可能です。内部の透明カバーは透明なプラスチックシートで、土壌温度の均一化を改善し、蒸発による損失を軽減し、植物の成長に必要な光を透過させるために使用されます。2つ目のカバーは、よりしっかりとした断熱蓋であり、外部からの光や追加のスペースが必要ない場合に使用します。実験中は、停電、バスの不具合、漏れ、土壌の乾燥、またはテーブル温度の過度な変動がないか、システムを注意深く監視してください。また、リザーバーバスを定期的に確認し、必要に応じて水または不凍液を補充してください。これらの実験において、ガセット付き温度勾配テーブルは設置からわずか12時間後に安定しました。3つの土壌深度で測定した結果、4つの異なる位置で許容範囲内の温度変動が示されました。照明については、側面に取り付けられたLED育成ライトが植物に必要なすべての光合成有効波長を供給していますが、他の照明を使用することも可能です。例えば、小麦種子の発芽を研究する際は、LED照明に加えて補助的な天井蛍光灯を使用した。発芽実験は、トマト、メロン、オートムギ、およびレタスの種子を用いて行われた。このようなデータから、出芽温度範囲、最大出芽温度、および最速出芽温度を容易に算出することができる。ガセット付きサーモグラジエントテーブルの設計は、実演した種子の発芽以外にも、さまざまな用途に活用できます。例えば、いくつかの追加ツールを用いることで、二酸化炭素やその他のガスの発生量を測定することが可能です。また、本テーブルは氷点下の温度で動作させることもできるため、凍結した路面をシミュレートし、さまざまな除氷処理の効果を検証するために使用できます。傾斜台のもう一つの興味深い用途として、氷点下での摩擦試験を含む摩擦試験に利用できることが挙げられます。

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