Introduction
الجداول Thermogradient ليست جديدة، وقد ذكرت استخدامها في الأدب على مدى عدة عقود 1-6. وقد وضعت الجداول في وقت مبكر ظاهريا لاختبار إنبات البذور مختبر في كثير من الأحيان على الصخور القائمة على ورقة على نطاق واسع من درجات الحرارة في تجربة واحدة (الشكل 1). هناك تصاميم مختلفة من الجداول thermogradient ولكن واحدة من الاكثر شيوعا تتكون من ورقة مستطيلة سميكة نسبيا من المعدن، وغالبا ما الألمنيوم المقاومة للتآكل، مع حلقة من مربع أنابيب ملحومة إلى أسفل على طرفي نقيض. أنابيب بلاستيكية تربط في- ومخرج أنابيب الطاولة لدرجة الحرارة للرقابة، وتعميم الحمامات التي تضخ السوائل المبردة وساخنة من خلال الأنابيب على طرفي نقيض تحت الطاولة. الأنابيب تجري السوائل الخليط، وعادة ما تكون المياه التجمد (جلايكول الإثيلين)، لمنع تجميد إذا كان النظام ليتم تشغيلها قرب أو تحت درجات الحرارة المنخفضة. تصميم آخر هو لحام من الشرائط من المعدن معا لجنة المساواة العرقيةأكلت خزان السائل في كل نهاية الجدول مع المداخل والمخارج لتوزيع حلول الدافئة والباردة على حد سواء. الحمامات تعميم يمكن وضعه في الطابق تحت الطاولة أو على طاولة جنبا إلى جنب منفصل. وقد تم بناء الجداول thermogradient الكهربائية مع لفائف التدفئة و / أو وحدات التبريد بلتيير ولكن التكلفة العالية والتحديات توليد درجات حرارة منخفضة متسقة، والموثوقية قضايا منع الاستخدام التجاري على نطاق واسع 8.
التصاميم السوائل تعميم سلبي خلق التدرج ذات بعد واحد عن طريق التوصيل الحراري. إذا كانت لوحة الألومنيوم ذات شكل موحد وسمك ومعزولة بشكل صحيح، وتدفق الحرارة بشكل موحد من الحارة إلى نهاية الباردة جدول إنشاء المستمر بعد واحد التدرج في درجة الحرارة، وبعد القانون الثاني للديناميكا الحرارية 7. التدرج عبر السطح هو وظيفة من طول الطاولة والاختلافات بين درجات الحرارة نهاية. الطاولة وplumbinوعادة ما يضم غرام في العلبة معزولة مع أغطية للوصول. العلبة يعزل الجدول عن محيطها، وخلق الانحدار موحدة عبر السطح مع قليل من الاختلاف في درجات الحرارة. العلبة معزولة يمكن أن يدعم الساقين أو وضعها على سطح مستو مثل جدول أو مقاعد البدلاء. وبالنسبة للتطبيقات التي تحتاج إلى التحكم في درجة الحرارة موحدة دون التدرج، قد يتم تعيين الجدول إلى إنتاج الظروف متساوي إذا طرفي تعميم السوائل في نفس درجة الحرارة.
عندما يعمل الجدول التدرج بشكل صحيح، أطباق بتري، وأكياس البلاستيك مختوم، حاويات مسطحة القاع، وما إلى ذلك، وضعت على السطح والحرارية تتوازن إلى درجات حرارة مختلفة (الشكل 1). درجة الحرارة التجريبية في كل حاوية يعتمد على الأجواء التي قد تكون موجودة بين الحاوية وسطح الطاولة وسمك وخصائص العزل من كل حاوية. تحتفظ الجدول التدرج نحو فعال عينة الشركة المصرية للاتصالاتmperatures بالقرب من السطح، ولكن فقدان السيطرة فوق السطح. عدم التحكم في درجة الحرارة العمودية يحد من أنواع التجارب ممكن على طاولة التدرج التقليدي.
تم إضافة شرائح الألمنيوم أو ألواح التقويه لالتقليدي تصميم الجدول التدرج لتحسين التحكم في درجة الحرارة فوق سطح الطاولة. كانت ملتحمة ألواح التقويه على فترات عمودي على سطح الطاولة. وألواح التقويه تسهل تدفق الحرارة بالحمل عموديا فوق سطح طاولة مسطحة. عينات وضعت بين ألواح التقويه، لها السطوح تنظيم درجة الحرارة على ثلاثة جوانب توفير التحكم في درجة الحرارة أكثر فعالية. كليج وإيستن 2 وضعت رمل الكوارتز على سطح الطاولة التدرج لخلق التحكم في درجة الحرارة في العمق. كما جربت كليج وإيستن 2 مع وضع العزل على الجزء العلوي من الجدول. ويب وآخرون. 9 وضعت أنابيب مليئة التربة على طاولة في محاولة لموحد التحكم في درجة الحرارة.
تا جديدتصميم بلي ذكرت هنا تسعة 7.6 سم (3 بوصات) ألواح التقويه عالية (شرائط الألومنيوم) أن يتم لحام إلى السطح على طول الجدول (الشكل 2). يتم تثبيت الصمام مصابيح تنبعث منها الضوئي النشطة الترددات على جانبي الطاولة لدعم نمو البادرات عند إغلاق الجدول. يتم إنشاء سياج عازل للجدول thermogradient gusseted من لوحات PVC البيضاء التي هي الماء، وتشوه، ومقاومة للقضاء. والغرض من هذه الورقة هو وصف gusseted جديد تصميم الجدول التدرج والتطبيقات الممكنة.
Protocol
1. إعداد حمامات تعميم والجدول
- الحصول على اثنين من الحمامات المنتشرة مع الخزانات التي تضخ لا يقل عن 10 لتر / دقيقة للسيطرة على درجة الحرارة عند كل نهاية الجدول thermogradient.
ملاحظة: واحد من الحمامات المنتشرة يجب أن بردت خزان في حين أن غيرها من الاحتياجات فقط للحرارة. - تفقد تعميم حمامات للتأكد من المرشحات وخزانات نظيفة.
- تحديد موقع للجدول والحمامات. ضع الحمامات تحت الطاولة طالما المضخة يمكن أن تعمم على السوائل من خلال الجدول أعلاه. وضع جدول التدرج على ارتفاع مناسب لإزالة الأغطية والوصول إلى جميع المواقع على السطح.
ملاحظة: موقع للجدول والحمامات يجب أن تكون جيدة التهوية وخالية من درجات الحرارة القصوى والغبار نسبيا مجانا، والحصول على الدوائر الكهربائية لتشغيل بشكل كاف الحمامات ونظام الإضاءة. - ملء كل حمام إلى أعلى خزان مع خليط من الماء والتجمد (1: 1نسبة) لتحسين التبادل الحراري ومنع التجمد.
ملاحظة: إن تركيز مضاد يعتمد على مواصفات حمام ودرجة الحرارة من الحل. ليس مطلوبا من تركيزات عالية من مانع ما لم يتم إنشاء درجات الحرارة subfreezing. التجمد النقي قد يؤدي إلى تلف بعض مضخات مياه الاستحمام. - ربط المداخل والمخارج من الحمامات مع أنابيب مرنة للمخرج ومدخل أنابيب على الطاولة، على التوالي، لخلق نمط التدفق المستمر في كل من طرفي الحارة والباردة المعارضة من الجدول.
- استخدام الجدران السميكة أنابيب البلاستيك المرن مع الجدران غير مرن التي لن توسيع تحت ضغط أو شبك عندما عازمة. استخدام باعتقاله المسمار، والمشابك خرطوم في النقابات أنبوب للحفاظ على اتصال بالتنقيط خالية عندما يتم الضغط على النظام. لف أنابيب التداول مع عزل الأنابيب رغوة لخفض التبادل الحراري مع المناطق المحيطة به.
- مع صمامات الأنابيب مفتوحة، وتحويل للحظات على مضخات تعميم للتحقق من وجود تسرب الأنابيب ومنهارالتي قد تقلل تدفق. ضبط المشابك المسمار في حالة حدوث تسرب. تحقق تركيبات الإضاءة للتأكد من أنها تعمل بشكل صحيح.
2. إعداد المائدة للالتجريب
- تبطن الجزء السفلي من الجدول thermogradient بين ألواح التقويه مع المواد المائية مثل حصيرة الشعرية المسببة للاحتباس الحراري، والمناشف الورقية، أو صحيفة nonglossy لتوزيع المياه على نحو أكثر توازنا.
- ملء الجدول بشكل موحد مع وسائل الإعلام المتزايد إلى الأسفل أو حتى مع قمم ألواح التقويه. حزمة وسائل الإعلام المتزايد بإحكام بما فيه الكفاية لإزالة الجيوب الهوائية التي تتداخل مع موازنة درجة الحرارة.
ملاحظة: يمكن أن تستخدم أيضا التربة الأصلية. - مع مدخل الطاولة وصمامات الأنابيب منفذ مفتوح، وتفعيل حمام المتداولة من خلال وضع حمام واحد إلى درجة حرارة 5 درجات مئوية تحت والحمام الآخر إلى درجة حرارة 5 درجات مئوية فوق الحد الأدنى والحد الأقصى المطلوب درجات الحرارة (5-40 درجة مئوية)، على التوالي، لحساب فقدان الحرارة وزيادة خلال الدورة الدموية. رصد ومراقبةص الحمامات خزان وإضافة خليط من الماء والتجمد (جلايكول الإثيلين) حسب الحاجة عندما تنخفض مستويات باعتبارها الحل تعميم تملأ الأنابيب في الجدول.
- ضبط درجة حرارة الحمام حتى درجات الحرارة وسائل الإعلام المتزايد المطلوب (5-40 درجة مئوية أو غيرها من درجات الحرارة التجريبية المطلوبة) تتحقق على الطاولة التدرج.
ملاحظة: يتم تحقيق درجة الحرارة بالضبط من خلال عملية تكرارية لقياس درجة حرارة سائل الإعلام المتزايد وتعديل الحمامات حتى يتم التوصل إلى المطلوب درجات الحرارة وسائل الإعلام المتزايد على الطاولة. - dataloggers درجة حرارة المكان في مواقع مختلفة على الطاولة لتسجيل درجات الحرارة وسائل الإعلام المتزايد أو التربة أثناء التجربة. وdataloggers الموصى بها هي مماثلة في الحجم إلى بطارية رقاقة جولة مصغرة. التفاف dataloggers في بارافيلم لمنع الأضرار الناجمة عن المياه ومكان في المواقف التجريبية في وسائل الإعلام المتزايد.
- الرطب وسائل الإعلام المتزايد بشكل موحد على 70-80٪ من الحد الأقصى لقدرة على الاحتفاظ بالماءمن وسائل الإعلام. التربة الرطبة سلوك الحرارة بشكل أكثر كفاءة بين ألواح التقويه.
ملاحظة: المياه يميل إلى تتبخر بسرعة أكبر من نهاية الدافئة في الجدول، لذلك قد يكون مطلوبا التطبيقات أكثر تواترا ليحل محل خسائر التبخر. الحد الأقصى لقدرة على الاحتفاظ بالمياه هي كمية المياه المحتجزة في وسائل الإعلام المتزايد بعد التشبع وتصريف المياه الجاذبية لمدة 2 أيام من خلال وعاء مع أسفل مثقب. تم تحديد محتوى الرطوبة gravimetrically قبل وبعد تجفيف الفرن على 105 درجة مئوية لمدة 72 ساعة. - السماح الجدول لكي تتوازن لمدة 24 ساعة لضمان درجات الحرارة المطلوبة يتم التوصل إلى (5-40 درجة مئوية) في جميع أنحاء قبل البدء في التجربة.
- إمالة الطاولة عن طريق ضبط قدم في كل زاوية حتى سفوح الجدول قليلا جدا باتجاه الزاوية مع هجرة. هذا يزيل الرطوبة الزائدة، ويمنع البقع الرطبة على الطاولة، وتشجع موحد محتوى الوسائط الرطوبة. وضع وعاء تحت استنزاف للقبض على الجريان السطحي.
- حساب عدد من الشتلات ظهرت يوميا لحساب الوقت نفسه إلى ظهور وفقا للمعادلة:
Σ (ن ط XT ط)
MTE = -------------
Σ (ن ط)
ملاحظة: أين ن
3. التشغيل الجدول Thermogradient
- بعد تعديل الحمامات لدرجات الحرارة المطلوبة، استبدال اثنين من الأغطية thermogradient الطاولة، وشفافة الأغطية ورقة داخلية، الاكريليك وغطاء أكثر جوهرية البولي فينيل كلوريد (PVC) معزولة مع البوليسترين، أن أرفق الجدول. كل من يغطي في مكان توفر أفضل خصائص العزل لتخفيض درجة الحرارة وفقدان الماء أثناء الاختبار.
ملاحظة: إذا تم تركيب الإضاءة المحيطة أو مساعد الإضاءة فوق الطاولة، ويمكن أن تستخدم فقط الغطاء الداخلي لنقل الضوء. - إزالة الغطاء الخارجي للتحقق من الجدول من خلال الجفن الداخلي الاكريليك. إزالة الغطاء الداخلي مؤقتا لإضافة الماء أو غيرها من المدخلات، ودرجة الحرارة الاختيار، أو تسجيل البيانات.
ملاحظة: عند ارتفاع درجات الحرارة، يتبخر الماء بسرعة من التربة الرطبة وجondenses على الجزء السفلي من الغطاء الداخلي لسطح أكثر برودة. - مراقبة النظام عن كثب خلال التجارب لانقطاع التيار الكهربائي، وتعطل حمام، تسرب، أو التقلبات المفرطة في درجات الحرارة الجدول. مراقبة مستوى حمام خزان وبشكل دوري إضافة السائل ليحل محل خسائر التبخر.
Representative Results
حاويات الضحلة، مثل أطباق بتري، ويمكن وضعه على طاولة التقليدية ذات بعد واحد التدرج ذلك آثار درجات الحرارة التجريبية متعددة يمكن تقييم في وقت واحد (الشكل 1). لزيادة تنوع التطبيقات البحثية ممكن على طاولة thermogradient، 7.6 سم (3 بوصات) وألواح التقويه الألومنيوم طويل القامة غرزة ملحومة بالتناوب في كلا الجانبين لذلك كل مجمعة يقف بشكل عمودي على سطح 10.9 سم (4.2 بوصة) بعيدا في اتصال حميم مع السطح (الشكل 2). في حين أن مجموعة واسعة من المباعدة مجمعة ممكنة، وقد تم اختيار 10.9 سم لاستيعاب البلاستيك "ساندويتش" مربعات مربعة أو أوعية مماثلة الحجم غالبا ما تستخدم لاختبار إنبات أنواع البذور الصغيرة أو العينات البيولوجية الأخرى (الشكل 3). وخلافا للجدول التدرج شقة التقليدية، وتصميم مجمعة يستوعب التربة وغيرها من المواد تفتيت غير متبلور لدرجات الحرارة التي تسيطر عليهاتجارب تلح. لإزالة المياه الزائدة، تم بناء فحص وتصفيتها حفرة هجرة في زاوية واحدة. الحشوات أو "قدم" في كل زاوية يمكن تعديلها لإمالة الطاولة لتسهيل الجاذبية الصرف. هناك فجوة صغيرة بين طرفي مجمعة وخارج الجدول يسمح لتدفق المياه على طول جانب واحد لاستنزاف الزاوية.
تم قياس درجة حرارة التربة في 70-80٪ رطوبة التربة بعد حمامات ظلت تتداول عند درجة حرارة ثابتة لمدة 24 ساعة مع الأغطية في مكان (الشكل 4). كان اختلاف درجة الحرارة تقاس بعد فترة موازنة 12 ساعة في أربعة مواقع مختلفة في جميع أنحاء الجدول 0.4 درجة مئوية أو أقل (الشكل 4). وكان الاختلاف في درجات حرارة التربة قياس في ثلاثة أعماق التربة أكبر على النقيضين. عند درجة حرارة الهدف من 13 درجة مئوية، وسجلت dataloggers وضعت على سطح الألومنيوم بين ألواح التقويه وسيلة من 11.0 ± 0.0 درجة مئوية. قطع الاشجار ررماجد على سطح التربة في المتوسط 13.5 ± 0.1 درجة مئوية. وكان متوسط درجة حرارة التربة الشاملة على جميع المستويات الثلاثة لدرجة الحرارة المستهدفة من 13 درجة مئوية 12.3 ± 0.1 درجة مئوية. عند درجة حرارة الهدف من 18 درجة مئوية، وكان متوسط درجات الحرارة في جميع أنحاء التربة 19.1 ± 0.1 درجة مئوية. وكان الاختلاف في درجة الحرارة المستهدفة من 23 درجة مئوية أكبر مما كانت عليه في 18 درجة مئوية بمعدل 23.8 ± 0.2 درجة مئوية. في درجة الحرارة المتطرفة الأخرى، 29 درجة مئوية، وكانت درجة حرارة سطح طاولة الألومنيوم 30.8 ± 0.2 درجة مئوية في حين أن درجة حرارة سطح التربة 25.7 ± 0.4 درجة مئوية. وكان متوسط درجة حرارة التربة العامة في 29 درجة مئوية 28.2 ± 0.3 درجة مئوية (الشكل 4).
أنواع البذور ويمكن اختبار لأفضل إنبات ونمو البادرات درجات الحرارة على طاولة thermogradient مع ألواح التقويه. نبتت الطماطم والبطيخ، وكلاهما تعتبر محاصيل الموسم الحار، على نطاق و14،1-40.2 درجة مئوية (الجدول 1، الشكل 3). شنت المصفوفات LED في أغطية طاولة و / أو الجانبين تنبعث الطيف الضوئي تمكين النباتات تنمو في التربة في درجات حرارة التربة التجريبية عندما يتم وضع الجدول (الشكل 3). حدث نمو البادرات الأمثل لالطماطم في 29.6 درجة مئوية مع نسبة ظهور 100٪ ومتوسط الوقت لظهور 5.3 أيام (الجدول 1، الشكل 5). كان ظهور أبطأ في درجات حرارة أخرى. لالبطيخ، كانت نسبة ظهور المثلى 96٪ ويعني الوقت لظهور كان 5.1 أيام في كل من 24.7 درجة مئوية (الجدول 1). وتعتبر كل من الخس والشوفان المحاصيل بارد للموسم الجديد. بذور الشوفان نبتت على نطاق 5،1 حتي 40،2 درجة مئوية أوسع من أي بذور اختبار (الجدول 1، الشكل 5). لالشوفان، وكانت أعلى نسبة ظهور 100٪ في 24.7 درجة مئوية، وكان أسرع ظهور 3.4 أيام في 29.6 درجة مئوية (الجدول رقم 1،
الشكل 1: التقليدي الجدول thermogradient شقة مع أغطية عازلة إزالتها ولكن مع غطاء الاكريليك الداخلي تغطي نصف الجدول الجدول شقة اختبارات تصميم الآثار التقليدية درجة الحرارة على عينات في حاويات غير عميقة. يتم فقدان التحكم في درجة الحرارة من التدرج بسرعة على مسافات فوق سطح أنه ليس هناك أي حاجز لخلط الهواء. التجارب التي تتطلب درجة حرارة ثابتة في عمق ليست ذات جدوى استخدام هذا التصميم. الرجاء انقر هنا لعرض لانسخة rger من هذا الرقم.
الشكل 2: رسم تخطيطي لوحة thermogradient مع ألواح التقويه ألواح التقويه وغرزة ملحومة طوليا عبر الطاولة عمودي على سطح. ونزيف في زاوية واحدة يزيل الماء الزائد. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل (3): منار الجدول thermogradient مع ألواح التقويه مليئة التربة، أبله، وحاويات للتجارب إنبات البذور يتم تعيين التدرج في هذا الجدول حتى من اليسار (نهاية الحارة) إلى اليمين (النهاية الباردة). في حين تم تطوير تصميم مجمعة للاستخدام مع التربة والحاوياتيمكن وضعها بين ألواح التقويه للتجارب مع العينات الصغيرة. محطة الصمام تنمو قد شنت الأضواء في الجفن أو محيط وتنبعث الضوئي ترددات نشطة وتسمح النباتات التي يمكن زراعتها داخل العلبة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
وضعت الشكل 4. قراءات درجة الحرارة من مواقع مختلفة من التربة على طاولة thermogradient gusseted. الحطابين درجة الحرارة في التربة عبر الطاولة في الجدار الأيسر، مركز الأيسر (20 سم من الحائط الأيسر)، مركز الأيمن (40 سم من الحائط الأيسر) ، وعلى الحق في منتصف الجدار الفاصل بين ألواح التقويه. كان تحديد المواقع السفلي من مسجل درجة الحرارة بالقرب من سطح طاولة الألومنيوم 8 سم تحت الجزء العلوي من التربة في حين كان وضع الوسط approximatاعل 4 سم تحت التربة. تم الكشف عن قطع الاشجار درجة حرارة وضعت على رأس التربة. القيم فوق القضبان وتشير مجمل متوسط درجات الحرارة ± الخطأ المعياري للمتوسط (ن = 72). الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 5: شتلة من الشوفان والطماطم نمت لمدة 14 يوما على thermogradient الجداول على درجة حرارة تتراوح من 5 إلى 40 درجة مئوية وتوضح الصورة كيفية إنبات ونمو البادرات من أنواع متعددة يمكن تقييم في التربة في وقت واحد على مجموعة من درجات الحرارة في تجربة واحدة لمحاكاة الظروف الميدانية. العليا (اليسار واليمين) تظهر الصور الجدول thermogradient عندما ينظر عموديا. القاع (اليسار واليمين) تظهر الصور الجدول في اتجاه أفقي. Alcohoوضعت الحرارة لتر في التربة لمراقبة بسرعة درجات الحرارة في كافة مراحل التجربة.
| الهدف درجة الحرارة | درجة الحرارة تقاس | بندورة | شمام | الخس | شوفان نباتة | ||||
| EM † | MTE †† | EM | MTE | EM | MTE | EM | MTE | ||
| ° C | ° C | ٪ | أيام | ٪ | أيام | ٪ | أيام | ٪ | أيام |
| 5 | 5.1 | 0 | 0.0 | 0 | 0.0 | 78 | 11.4 | 46 | 12.7 |
| 10 8.7 | 0 | 0.0 | 0 | 0.0 | 92 | 7.5 | 58 | 12.5 | |
| 15 | 14.1 | 100 | 10.8 | 16 | 13.8 | 68 | 5.9 | 96 | 7.2 |
| 20 | 19.8 | 100 | 7.2 | 84 | 7.5 | 66 | 6.5 | 100 | 5.4 |
| 25 | 24.7 | 100 | 6.0 | 96 | 5.1 | 22 | 8.1 | 100 | 3.7 |
| 30 | 29.6 | 100 | 5.3 | 92 | 5.5 | 4 | 12.5 | 98 | 3.4 |
| 35 | 36.1 | 94 | 7.0 | 92 | 4.4 | 0 | 0.0 | 94 | 4.5 |
| 40 | 40.2 | 72 | 7.8 | 88 | 5.1 | 0 | 0.0 | 10 | 8.2 |
| † ظهور الناجح (EM) وسجل عندما كان الشتلات فلقة واحدة على الأقل المفتوحة. | |||||||||
| †† متوسط الوقت لظهور (MTE) تم حسابها عن طريق جمع المنتج من بذور الرقم الذي ظهر كل يوم من قبل عدد يوم والتقسيم من قبل عدد من البذور التي ظهرت لكل معاملة. | |||||||||
الجدول 1: Germinأوجه من الطماطم، البطيخ، الخس والشوفان البذور في التربة في ثمانية درجات الحرارة على جدول Thermogradient. وتشير أرقام جريئة القيم المثلى لكل أنواع وتوضح اعتماد درجة حرارة أنواع المحاصيل المختلفة. وقد أجريت التجربة لمدة 14 يوما في مزيج بوتينغ وتسقى وسائل الإعلام يوميا أو حسب الحاجة للحفاظ على التربة رطبة واضح. تستند البيانات في 25 البذور من كل نوع.
Discussion
وقد استخدمت الجداول Thermogradient لسنوات عديدة لإجراء التجارب في المقام الأول إنبات البذور في الحاويات الضحلة على مجموعة من درجات الحرارة في وقت واحد. ومع ذلك، فإن درجات الحرارة التجريبية تقتصر على سطح الطاولة حتى عمق التحكم في درجة الحرارة محدودة. بروتوكولات اختبار البذور التي أجريت على جداول التدرج التقليدية تنتهي مع ظهور الجذير على الصخور القائمة على ورقة في أطباق بتري أو غيرها من أوعية مسطحة وليس اختبار واقعي الشتلات ظهور ونمو كما يمكن أن يحدث بشكل طبيعي في التربة. غالبا ما يرغب شركات البذور اليوم لتقييم حيوية البذور (القدرة على الإنبات تحت أقل من الظروف المثلى) باستخدام الظروف الميدانية المحاكاة أن المزارعين من المرجح أن تواجه بعد الزرع. كما يكشف فحص التربة والبذور لالفطرية والضغوط الأمراض البكتيرية التي ليست شائعة في موحدة الاختبارات المعملية إنبات على وسائل الإعلام بدون تربة. عندما يتم وضع التربة على طاولة غير gusseted شقة، والاختلافات الكبيرة من 5 درجات مئوية أو أكثر ونحنإعادة ليس من غير المألوف بين المواقف في التربة والسطوح الجدول (نتائج غير منشورة).
وقد تم وضع جدول التدرج ذات بعد واحد مع ألواح التقويه لتحسين التحكم في درجة الحرارة العمودية بحيث يمكن استخدامها أن التربة في اختبارات الإنبات وتجارب أخرى حيث مراقبة دقيقة لدرجة حرارة التربة أمر بالغ الأهمية. وألواح التقويه تحصر التربة أو وسائل الإعلام المتزايد الاصطناعية والتحكم في درجة الحرارة في العمق. وألواح التقويه هي الألومنيوم، المواد نفس الطاولة، وعندما ملحومة عمودي على سطح أنها توفر التحكم في درجة الحرارة من الفضاء بين من نقل الحرارة بالتوصيل. وألواح التقويه يمكن أن يكون موجها بالطول أسفل الجدول أو widthwise عبر الطاولة. كلا تصاميم أداء مماثل ولكن التوجه widthwise مجمعة مريحة لأن المسافة بين ألواح التقويه قد يكون بمثابة درجة حرارة تجريبية واحدة عندما يتم ضبط التدرج بشكل صحيح. اتجاه أفقي يسمح الوحدات التجريبية (البذور في هذا المثال) إلى أن متباعدة لعبور جدول في السطر التالي إلى واحد آخر. مجمعة التباعد لا يمكن إلا أن تكون متنوعة أثناء التصنيع ليتم لحام ألواح التقويه في مكان وضع بديل لذلك لا يمكن اختبارها بمجرد الانتهاء من بناء الجدول. وقد تم اختيار تباعد مجمعة من 10.9 سم لاستيعاب الحاويات الضحلة غالبا ما تستخدم لاختبار البذور بالإضافة إلى التربة. قد توفر المسافات القريبة مجمعة تحكم أفضل في درجة الحرارة ولكن من شأنه أن يحد أنواع الحاويات التي يمكن استخدامها على الطاولة.
يجب مراقبة درجة الحرارة والرطوبة وسائل الإعلام نموا في الجدول thermogradient باستمرار لتحقيق الظروف التجريبية المطلوبة. قبل الغرس، يجب تعيين حمامات تعميم أقل من الحد الأدنى المطلوب قليلا وقليلا فوق درجات الحرارة القصوى من تعديل حتى وصلت العينات درجات الحرارة التجريبية المطلوبة. ما يقرب من ينبغي أن يسمح لل24 ساعة لعينات إلى الحراري تتوازن مع الجدول التدرج. محتوى الرطوبة من اله يجب أن تكون وسائل الإعلام المتزايد كافية (70-80٪ من السعة الحقلية) للإنبات البذور أو العمليات البيولوجية الأخرى والمضي قدما. العزل الطاولة وأغطية مزدوجة تقليل تقلبات درجة الحرارة وتبخر الماء عندما تكون في المكان.
النتائج في الجدول 1 مقارنة نمو البادرات من 4 الأنواع عند درجات حرارة مختلفة. بدأ نمو البطيخ والطماطم بذور عند 15 درجة مئوية، ونبتت بشكل جيد عند 40 درجة مئوية شرح لماذا توصف بأنها محاصيل الموسم الحار 10. في المقابل، الخس نبتت أفضل في درجات الحرارة المنخفضة. نبتت بذور الشوفان على نطاق أوسع من درجات الحرارة من الأنواع الأخرى (الجدول 1). بينما نتائج مماثلة يمكن الحصول عليها باستخدام سلسلة من الغرف النمو في سلسلة من التجارب منسقة، وتصميم مجمعة يسمح كل من إنبات ونمو البادرات إلى أن تقارن على مجموعة من درجة حرارة التربة في وقت واحد. التربة الميدانية المختلفة أو المتزايدةقد تكون بديلا وسائل الاعلام لمحاكاة مجموعة من الظروف الميدانية. جرثومية أو كيميائية العلاج، والأنظمة الأسمدة، والإجهاد والجفاف، والتغيرات في البيئة الخفيفة يمكن فرضها عبر درجات الحرارة على الطاولة التدرج.
سجلت dataloggers الصغيرة في درجة الحرارة في المواقف المختلفة على الطاولة. أظهرت بيانات درجة الحرارة، درجة حرارة موحدة نسبيا في منتصف الطاولة مع تنوعا أكبر، لا سيما في نهاية الحارة. تحديد المواقع قطع الاشجار في اتصال مع سطح الطاولة ومعرضة للهواء على سطح التربة المرجح حدته النقيضين. وكانت درجات الحرارة المسجلة في موقف وسط ربما أكثر تدل على ظروف التربة السائبة. على سبيل المثال، بذرة زرعت في التربة على الطاولة التدرج بين ألواح التقويه لمحاكاة زراعة الحقل من شأنه فقط أن تتعرض لدرجة حرارة التربة السائبة وليس في الهواء أو في درجة حرارة سطح الطاولة. محتوى الرطوبة والملمس من التربة يلعب دورا في تحديد درجات الحرارة الجدول. إذا والعشرينالبريد التربة جافة، الفراغات الهوائية تقاوم التغير في درجة الحرارة ولا تجري على نحو فعال الحرارة من ألواح التقويه. التربة رطبة لديها الفراغات الهوائية قليلة والمياه أكثر سيولة لإجراء الحرارة على نحو فعال من خلال التربة. في هذه التجربة، واستمر التربة بنسبة 70 إلى 80٪ من سعتها القصوى على الاحتفاظ بالمياه ولكن المحتوى العالي من الماء قد خفضت درجة الحرارة الاختلاف التربة. الرمال لديها نظرا لقلة عدد الفراغات المسامية كبيرة من التربة بالمواد العضوية عالية، وبالتالي من المتوقع أن توفر درجات حرارة أكثر اتساقا.
كان هناك قدر أكبر من التباين في درجة حرارة التربة في نهاية الدافئة في جدول مقارنة بنهاية الباردة. أحد التفسيرات الممكنة يكمن في توزيع الرطوبة عبر الطاولة. الرطوبة يميل الى الاحتفاظ بها في النهاية الباردة، في حين أن نهاية الحارة تميل إلى أن تجف بسبب خسائر التبخر أكبر. منذ الماء يساعد سلوك الحرارة، فمن المهم أن محتوى الرطوبة في الجدول أن يكون متجانسة بقدر الإمكان. ويب وآخرون. 9 المستخدمة blottورقة إيه لإجراء الماء على طاولة thermogradient عبر عمل شعري، في حين عملت صحيفة كذلك بديلا أقل تكلفة في الجدول thermogradient gusseted. على الرغم من واصطف ألواح التقويه مع ورقة للماء لإضافة توزيع الرطوبة، والحفاظ على حد سواء بارد وينتهي الدافئة بشكل موحد الرطب يمثل تحديا.
التبخر السريع في درجات حرارة عالية يحدث على جميع التصاميم جدول التدرج. التكثيف وغالبا ما يكون مشكلة عندما يتم إجراء التجارب الحاوية على طاولة التدرج في درجات الحرارة كثيرا فوق المحيط ذلك لأن الجزء السفلي من وعاء أكثر دفئا من أعلى مما تسبب في المياه إلى جمع على الجانب الداخلي للغطاء برودة. في التجارب التربة على الطاولة gusseted، تبخر المياه من الطبقات العليا من التربة في الهواء فوق في الجدول gusseted. إذا كانت التربة رطبة جدا، خسائر التبخر في نهاية الدافئة في الجدول قد تتكثف على غطاء برودة الداخلية-الاكريليك. يستريح قطعة ضيقة من الاكريليك أو العزل البوليسترين المباشرلاي على رأس ألواح التقويه يقلل الصرف بخار مع المجال الجوي فوق طاولة الحفاظ على التربة رطبة أكثر بشكل موحد وثابت درجة الحرارة (لا تظهر البيانات). عندما تمت تغطية الجدول مع عزل البوليسترين، واختلاف درجة الحرارة فقط 1-2 درجة مئوية خلال التربة في درجات الحرارة القصوى (لا تظهر البيانات). ومع ذلك، والعزل البوليسترين يمنع شتلة من الناشئة ويجب إزالة بعد تحلل ساعة الأولى من حضانة للنمو. حل آخر لمنع جفاف سريع للتربة دافئة لإضافة تفضيلي المزيد من المياه إلى نهاية الحارة للتعويض عن خسائر التبخر. سقي ناحية إشكالية لأن الأغطية يجب إزالتها وأحجام الطلب أقل دقة. ويمكن تصميم بواعث الصغير الري على طاولة التدرج ويمكن تعديلها لتطبيق تفضيلي المزيد من المياه إلى نهاية الحارة.
الجداول Thermogradient لديها وظائف والقدرة على خدمة غرف النمو كما بديلة. عرجن يتم تعيين كل من الحمامات نفسه، equilibrates الطاولة لدرجة حرارة تجريبية واحدة للتطبيقات التي لا بد من التدرج. ويمكن أيضا أن يوم وضوء الليل ودرجة الحرارة تقلبات يتم محاكاة باستخدام حمامات تعميم برمجة والصمام تنمو الاضواء. يعيش سكان الدواخل من الأغطية مع الصمام تنمو الاضواء يمكن زيادة شدة الإضاءة. الصمام تنمو الاضواء إدخال الحد الأدنى من الحرارة في النظام، ولم تتدخل في الانحدار بسبب سجلت درجات حرارة التربة مماثلة مع أضواء على نحو متقطع (لا تظهر البيانات). إضافة أضواء تمكن نمو النبات وزيادة الرقابة البيئية.
وقد استخدمت الجداول Thermogradient في المقام الأول من قبل صناعة البذور للدراسات الإنبات في الماضي، ولكن العديد من التطبيقات الأخرى ممكنة. وقد تمت دراسة سلوك الحشرات على طاولة التدرج لتحديد أوبتيما درجة حرارة بعض السلوكيات 11. الجليد يمكن تجميدها على سطح الطاولة التدرج لظواهر التجارب في subfreezing رemperatures (لا تظهر البيانات). تبادل الغازات بين التربة والغلاف الجوي، بما في ذلك تطور ثاني أكسيد الكربون، ممكن على طاولة التدرج gusseted في محتويات متفاوتة المياه والمدخلات التربة، ودرجات الحرارة. دراسة الآثار المترتبة على نمو البكتيريا والفطريات في أنواع مختلفة من وسائل الإعلام على مجموعة من درجات الحرارة من الممكن أيضا مع هذا النظام التجريبي.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Thermogradient table | Appalachian Machinge Inc | Custom made, gussetted thermogradient table (schematics are included in the manuscript). The aluminum fabrication and welding were peformed by Appalachian Machinge Inc. 5304 State Rd 790, Dublin, VA 24084. | |
| Insulated polymer board cabinet | TASCO LLC | The insulated polymer board cabinet containing the aluminum plate was constructed by TASCO LLC, 1440 Roanoke Street, Christiansburg, VA 24073 | |
| Blue Hawk Folding Steel Adjustable Sawhorse | Lowes Home Improvement | 162111 | Model #: 60142 Folding Steel Adjustable Sawhorses |
| Circulating Refrigerated water baths or comparable units | Brookfield Engineering | TC-550SD | |
| Seeds (200 seeds) | Johnny's Selected Seeds | Oat, lettuce, tomato, melon seeds from Johnny's Selected Seeds 955 Benton Ave, Winslow, ME 04901 or any other seed for germination testing, | |
| Professional 550 Grow Light | SolarOasis | Pro550 | |
| ID braided PVC tubing | United States Plastics Inc. | 60703 | 0.6 m pieces of 200 cm OD, 130 mm (1/2") |
| Super Tech 50/50 Antifreeze/Coolant Pre-Mix | Walmart | 1012574 | 4 liters distilled water-antifreeze (ethylene glycol) mixture |
| WatchDog Data Loggers | Spectrum Technologies Inc | Model 100 | |
| Parafilm M 4 cm wide | Fisher Scientific | S37440 | |
| Container Acrylic 5 1/4"x5"x1 3/8" plastic boxes | Hoffman Manufacturing Inc | Hoffman Manufacturing Inc. 16541 Green Bridge Road, Jefferson, OR | |
| 1" Collared-screw | Global Industrial | CS16H | Global Industrial, 11 Harbor Park Drive, Port Washington, NY |
| Collared Screw Worm Gear Hose Clamp | Global Industrial | WGB513588 | 3/4" - 1-1/2" Clamping Dia. 10-Pack . |
| Everbilt Model Foam Pipe Insulation | Home Depot | ORP11812 | Internet # 204760805 Store SKU # 1000031792 1 in. x 6 ft. |
| Capillary Mat | Farmtek | 106223 | greenhouse capillary matting - 4' x 100' or alternatively sheets of newspaper |
| Sunshine Mix #3 | TerraLink | 3236320 | 3.8 cubic feet compressed bale,SKU: 3236320, Germinating media |
References
- Chatterton, N. J., Kadish, A. R.
- Clegg, M. D., Eastin, J. D. A Thermogradient generating sand table. Agron. J. 70 (5), 881-883 (1978).
- Evans, R. A., Young, J. A., Henkel, R., Klomp, G. A low temperature-gradient bar for seed germination studies. Weed Science. 18, 575-576 (1970).
- Grime, J. P., Thompson, K. An apparatus for measurement of the effect of amplitude of temperature fluctuation upon the germination of seeds. Annals of Botany. 40 (4), 795-799 (1976).
- Halldal, P., French, C. S. Algal growth in crossed gradients of light intensity and temperature. Plant Physiol. 33 (4), 249-252 (1958).
- Thompson, K., Whatley, J. C. A thermogradient apparatus for the study of the germination requirements of buried seeds in situ. New Phytologist. 96, 459-471 (1984).
- Bergman, T. L., Incropera, F. P., Lavine, A. S. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. , John Wiley & Sons. (2011).
- McLaughlin, N. B., Bowes, G. R., Thomas, A. G., Dyck, F. B., Lindsay, T. M., Wise, R. F. A new design for a seed germinator with 100 independently temperature controlled cells. Weed Research. 25, 161-173 (1985).
- Webb, D. M., Smith, C. W., Schulz-Schaeffer, J. Amaranth seedling emergence as affected by seeding depth and temperature on a thermogradient plate1. Agron. J. 79 (1), 23-26 (1987).
- Welbaum, G. E. Vegetable Production and Practices. , CAB International. (2015).
- Swoboda, L. E. Environmental influences on subterranean termite foraging behavior and bait acceptance. , Virginia Polytechnic Institute and State University. (2004).
