A Tabela Gusseted Thermogradient para controlar a temperatura do solo para avaliar o crescimento da planta e monitoramento de processos do solo

O objetivo geral deste vídeo é demonstrar a configuração, uso e aplicações de uma mesa termogradiente unidimensional, com reforços e solo. Desenvolvemos um novo design de mesa termogradiente para fornecer maior controle de temperatura soldando tiras de alumínio, ou reforços, em intervalos perpendiculares à superfície da mesa. Este projeto facilita o fluxo de calor acima da superfície das mesas, de modo que o solo ou as amostras em contêineres colocadas entre os reforços possam se equilibrar a uma temperatura suficiente na mesa.

Este projeto de tabela pode testar os efeitos da temperatura em processos biológicos e físicos em amostras replicadas em um único experimento. Comparado com o design anterior da mesa gradiente, o novo design da mesa tem nove, três polegadas de altura Agora, as luminárias LED emitem frequências fotossinteticamente ativas das laterais da mesa, para apoiar o crescimento das mudas quando a mesa está fechada.

O invólucro isolado que cobre o novo design da mesa é feito de PVC branco e é resistente a empenamentos e rachaduras. Quando em operação, dois banhos de circulação climatizados bombeiam água a um mínimo de 10 litros por minuto, através do piso da mesa. A temperatura de cada banho é controlada independentemente e pode ser aquecida ou resfriada para obter a temperatura precisa necessária para o experimento.

Antes da operação, certifique-se de que os filtros de ar e os reservatórios de fluido dos banhos de circulação estejam limpos. Agora, encha cada banho até o topo do tanque do reservatório com uma mistura igual de água destilada e anticongelante normalmente. Em seguida, em ambas as extremidades da mesa, conecte as entradas e saídas dos banhos às saídas e entradas da mesa.

A tubulação deve ter paredes espessas, flexíveis e paredes inelásticas que não se expandam sob pressão ou dobrem quando dobradas. Prenda os acessórios do tubo usando mangueira de parafuso com colarinho clamps, para evitar vazamentos. Em seguida, enrole a tubulação com isolamento; O isolamento de espuma de tubo funciona bem, para minimizar a mudança de temperatura da solução circulante.

Agora, abra todas as válvulas e ligue as bombas para verificar se há vazamentos, dobras ou tubos colapsados. Faça os ajustes necessários. Por fim, verifique as luminárias para garantir que também estejam funcionando corretamente.

Para começar a se preparar para um experimento, primeiro alinhe a parte inferior da mesa entre os reforços com um material hidrofílico, como esteiras capilares de estufa, jornal não brilhante ou toalhas de papel. Isso ajudará a distribuir a água de irrigação de maneira mais uniforme pela mesa. Em seguida, entre os reforços, encha a mesa uniformemente com terra.

Por exemplo, um solo nativo ou sintético pode ser usado. Ao encher a mesa com terra, evite criar bolsas de ar, que interfeririam no equilíbrio da temperatura e na hidratação uniforme. Agora, abra as válvulas e ligue as bombas e os controladores de temperatura, inicialmente, defina a temperatura do banho de resfriamento cinco graus Celsius abaixo da baixa temperatura desejada e defina o banho de aquecimento cinco graus Celsius acima da alta temperatura desejada.

Isso será responsável pela perda e ganho de calor durante a circulação. Em seguida, prepare registradores de dados de miniatura sem fio para registrar a temperatura do solo. Enrole cada registrador de temperatura em para-filme, para evitar danos causados pela água.

Em seguida, espalhe-os no meio de cultivo, para monitorar a temperatura em diferentes posições na mesa. Em seguida, defina a inclinação da mesa ajustando os pés, para que haja uma inclinação muito leve em direção ao canto de drenagem. Coloque um recipiente embaixo do dreno, para coletar qualquer escoamento de irrigação.

Em seguida, molhe o meio de cultivo uniformemente, cerca de três quartos de sua capacidade de retenção de água. Solos mais úmidos conduzirão o calor com mais eficiência. Esteja preparado para regar o solo na extremidade quente da mesa com mais frequência.

Agora, deixe a mesa se equilibrar por 24 horas. Mais tarde, ajuste as temperaturas do banho para atingir a faixa de temperatura do solo desejada. Faça uma leitura rápida da temperatura com um sensor de temperatura do termister, um cupel térmico ou um termômetro infravermelho.

Depois de ajustar os banhos às temperaturas desejadas, plante as sementes para o experimento. A mesa pode ser operada sem a tampa, ao comparar o crescimento das plantas em diferentes temperaturas do solo. As coberturas intertransparentes são folhas de plástico transparentes e são usadas para melhorar o equilíbrio da temperatura do solo, mitigar as perdas por evaporação e permitir a transmissão de luz para o crescimento das plantas.

A segunda tampa é uma tampa isolada mais substancial, que deve ser usada quando não for necessária luz externa ou espaço adicional. Ao longo do experimento, monitore o sistema de perto quanto a quedas de energia, mau funcionamento do banho, vazamentos, solo seco ou flutuações excessivas nas temperaturas da mesa. Além disso, certifique-se de verificar regularmente os banhos do reservatório e adicionar água e/ou anticongelante conforme necessário.

Para esses experimentos, a mesa termogradiente reforçada ficou estável apenas 12 horas após a configuração. Apresentou variação aceitável de temperatura em quatro posições diferentes, medidas em três profundidades do solo. Para iluminação, as luzes LED montadas na lateral produzem todas as frequências fotossinteticamente ativas exigidas pelas plantas, no entanto, outra iluminação pode ser usada.

Por exemplo, ao estudar a germinação de sementes de trigo, foi usada iluminação fluorescente suplementar suspensa além da iluminação LED. O experimento de germinação foi realizado em sementes de tomate, melão, aveia e alface. A partir desses dados, a faixa de temperatura para emergência, a temperatura de pico de emergência e a temperatura de emergência mais rápida são facilmente calculadas.

O design da mesa termogradiente reforçada pode ser usado em uma variedade de aplicações além da germinação demonstrada da semente. Por exemplo, com algumas ferramentas adicionais, a evolução do dióxido de carbono e de outros gases pode ser medida. Como a mesa também pode ser operada em temperaturas abaixo de zero, ela pode ser usada para simular superfícies de estradas congeladas para testar os efeitos de diferentes tratamentos de degelo.

Outra aplicação interessante para a mesa de gradiente é que ela pode ser usada para testes de atrito, incluindo testes de atrito subcongelante.