Introduction
Thermogradient tabeller er ikke nye, og deres anvendelse er blevet rapporteret i litteraturen over flere årtier 1-6. Tidlige tabeller blev udviklet angiveligt til laboratorie- frøspiring testning ofte på papirsubstrat over et bredt område af temperaturer i et enkelt eksperiment (figur 1). Der er forskellige udformninger af thermogradient tabeller, men en af de mest almindelige består af et relativt tykt rektangulært ark af metal, ofte aluminium for sin korrosionsbestandighed, med en løkke af firkantrør svejset til bunden ved modsatte ender. Plastrør forbinde bordet ind- og udløbsrør til temperaturstyret, cirkulerende bade, som pumper den afkølede og opvarmet væske gennem rørene på modsatte ender under bordet. Røret udfører fluidum, sædvanligvis et vand-frostvæske (ethylenglycol) blanding, for at forhindre frysning hvis systemet skal betjenes i nærheden af eller under frysepunktet. Et andet motiv er at svejse strimler af metal sammen til CREspiste en fluidreservoir ved hver ende af bordet med indløb og udløb til cirkulation af varme og kolde opløsninger i begge ender. De cirkulerende bade kan placeres på gulvet under bordet eller på et separat siden af hinanden anbragte tabel. Elektriske thermogradient tabeller med varmelegemer og / eller Peltier kølemoduler er blevet bygget, men høje omkostninger, udfordringer genererer konsekvent lave temperaturer, og pålidelighed spørgsmål har forhindret udbredt kommerciel brug 8.
Det cirkulerende fluid motiver passivt oprette en endimensional gradient via termisk ledning. Hvis aluminium plade er af ensartet form og tykkelse og ordentligt isolerede, varmestrømme jævnt fra den varme til den kolde ende af et bord om en kontinuerlig endimensional temperaturgradient, efter den anden lov om termodynamik 7. Gradienten hen over overfladen er en funktion af bordet længde og forskellene mellem de endelige temperaturer. Tabellen og plumbing er normalt anbragt i en isoleret kabinet med låg til adgang. Indkapslingen isolerer tabellen fra sine omgivelser, der skabes en ensartet gradient over overfladen med lille temperaturvariation. Den isolerede kabinet kan understøttes af benene eller placeres på en flad overflade såsom et bord eller bænk. Til anvendelser, hvor der kræves ensartet temperaturstyring uden en gradient, kan en tabel sættes op til at producere isotermiske betingelser, hvis begge ender cirkulere væske ved den samme temperatur.
Når gradienten tabellen fungerer korrekt, petriskåle, forseglede plastposer, fladbundede beholdere osv, er anbragt på overfladen og termo-ækvilibrere til de forskellige temperaturer (figur 1). Den eksperimentelle temperatur i hver beholder afhænger af luftrum, der kan være mellem beholderen og bordfladen og tykkelsen og isolerende egenskaber af hver beholder. Gradienten Tabellen effektivt fastholder prøve temperatures tæt på overfladen, men kontrol er tabt over overfladen. Den manglende vertikal temperaturstyring begrænser de typer af eksperimenter muligt på en traditionel gradient tabel.
Aluminium strimler eller sidefolder blev tilsat til traditionelle gradient tabeldesignet at forbedre kontrollen temperatur over bordfladen. Sidefolder blev svejset med mellemrum vinkelret på bordpladen. Sidefolderne lette konvektionsvarme flow lodret over den flade bordfladen. Prøver placeret mellem lægge, har temperatur-regulerede overflader på tre sider giver mere effektiv temperaturstyring. Clegg og Eastin 2 placeret kvartssand på en gradient bord overflade for at skabe temperaturkontrol i dybden. Clegg og Eastin 2 også eksperimenteret med at placere isolering på toppen af tabellen. Webb et al. 9 anbragt rør fyldt med jord på et bord i et forsøg på ensartet at temperaturkontrol.
Den nye table design rapporteret her har ni 7,6 cm (3 inches) høje sidefolder (aluminium bånd), der er svejset til overfladen over længden af bordet (figur 2). LED lysarmaturer udsender fotosyntetisk aktive frekvenser er installeret på siderne af bordet for at understøtte vækst af frøplanter når bordet er lukket. Den isoleret indelukke for foldede thermogradient tabellen er konstrueret af en hvid PVC boards, der er vand, kæde, og krakelering. Formålet med dette dokument er at beskrive den nye foldede gradient bord design og anvendelsesmuligheder.
Protocol
1. Forberedelse af de cirkulerende bade og tabel
- Erhverve to cirkulerende bade med reservoirer, som pumper mindst 10 l / min for at styre temperaturen ved hver ende af thermogradient tabellen.
BEMÆRK: En af de cirkulerende bade skal nedkøle reservoiret, mens de andre behov kun for varme. - Undersøg cirkulerende bade for at sikre deres filtre og reservoirer er rene.
- Identificer en placering til bordet og bade. Placer bade under bordet, så længe pumpen kan cirkulere væske gennem ovenstående tabel. Placer gradient bord på en bekvem højde for at fjerne låg og nå alle positioner på overfladen.
BEMÆRK: Placeringen af bordet og bade skal være godt ventileret, fri for ekstreme temperaturer, relativt støvfri, og har adgang til elektriske kredsløb i tilstrækkelig grad magten bade og belysningsanlæg. - Fyld hvert bad til toppen af reservoiret med en blanding af vand og frostvæske (1: 1ratio) for at forbedre varmeveksling og forhindre frysning.
BEMÆRK: Koncentrationen af frostvæske afhænger bad specifikationer og temperatur af løsningen. Høj frostvæske koncentrationer er ikke påkrævet, medmindre frysepunktet temperaturer genereres. Pure frostvæske kan beskadige visse vand bad pumper. - Tilslut tilgangs- og afgangsåbninger i badene med fleksibel slange til luftindtag og rør på bordet, henholdsvis at skabe en kontinuerlig strøm mønster på begge de modstående varme og kolde ender af bordet.
- Brug tykvægget fleksibel plastslange med uelastiske vægge, der ikke vil udvide under tryk eller knækket, når bøjet. Brug collared-skruen, spændebånd på røret fagforeninger til at opretholde en drypfri forbindelse, når systemet er under tryk. Wrap cirkulationen slange med skum rørisolering at reducere varmeveksling med omgiver.
- Med røret ventilerne åbne, kortvarigt tænde cirkulationspumperne at kontrollere for lækager og sammenklappede slangeder kan reducere strømningen. Juster skruetvinger hvis der opstår lækager. Tjek lysarmaturer at sikre, at de fungerer korrekt.
2. Forberedelse af tabellen til eksperimenter
- Linje bunden af thermogradient sammenhængen mellem kiler med hydrofilt materiale såsom drivhus kapillar måtter, papirhåndklæder eller nonglossy avis til at distribuere vand mere jævnt.
- Fyld bordet ensartet med en vækstmedier til under eller endda med toppen af folderne. Pak vækstmedier stramt nok til at fjerne luftlommer, der interfererer med temperatur ligevægt.
BEMÆRK: Native jord kan også anvendes. - Med tabellen indløbs- og udløbsrør ventiler åbne, aktivere den cirkulerende bad ved at indstille et bad til en temperatur 5 ° C under og den modstående bad til en temperatur 5 ° C over de minimale og maksimale ønskede temperatur (5 til 40 ° C), henholdsvis at tage højde for varmetab og gevinst under cirkulation. Monitor reservoiret bade og tilsæt en blanding af vand og frostvæske (ethylenglycol) efter behov, når niveauerne falder som den cirkulerende opløsning fylder rørene i tabellen.
- Juster bad temperaturer indtil den ønskede vækstmedier temperaturer (5 til 40 ° C eller andre ønskede eksperimentelle temperaturer) er opnået på gradient bordet.
BEMÆRK: Den nøjagtige temperatur opnås gennem en iterativ proces med måling vækstmedier temperatur og justere bade indtil den ønskede vækstmedier temperaturer er nået over bordet. - Placer temperatur dataloggere på forskellige positioner på bordet til at registrere temperaturerne i de voksende medier eller jord under et eksperiment. De dataloggere anbefalede ligner i størrelse til en miniature rund wafer batteri. Pak de dataloggere i Parafilm at forhindre vandskader og sted på eksperimentelle positioner i vækstmedier.
- Fugt vækstmedier ensartet på 70-80% af maksimal vand-bedrift kapacitetaf mediet. Wetter jorde leder varme mere effektivt mellem kiler.
BEMÆRK: Vand har tendens til at fordampe hurtigere fra den varme ende af bordet, så hyppigere anvendelser kan være nødvendigt at erstatte fordampningstab. Maksimale vandholdende evne er den mængde vand, der tilbageholdes i vækstmedier efter mætning og dræning af gravitationel vand i 2 dage gennem en beholder med en perforeret bund. Vandindholdet blev bestemt gravimetrisk før og efter ovntørring ved 105 ° C i 72 timer. - Tillad tabellen for at ækvilibrere i 24 timer for at sikre de ønskede temperaturer (5 til 40 ° C) er nået hele før begynder et eksperiment.
- Vip bordet ved at justere fødderne i hvert hjørne, indtil tabellen skråninger meget lidt mod hjørnet med afløbet. Dette fjerner overskydende fugt, forebygger våde pletter på bordet, og opfordrer ensartet medieindhold fugt. Placer en beholder under afløbet at fange afstrømning.
- Tæl antallet af kimplanter dagligt at beregne gennemsnitlige tid til fremkomsten ifølge ligningen:
Σ (n jeg xt i)
MTE = -------------
Σ (n i)
BEMÆRK: Hvor n
3. Betjening af Thermogradient Table
- Efter justering bade til de ønskede temperaturer, erstatte de to thermogradient bordtæpper, de transparente indre-akrylplade låg og en mere omfattende PVC (polyvinylchlorid) låg isoleret med polystyren, at vedlægge bordet. Begge dæksler på plads giver de bedste isolerende egenskaber til at reducere varme og vandtab under testen.
BEMÆRK: Hvis omgivende lys eller ekstra belysning er monteret over bordet, kan kun den inderste låg bruges til at transmittere lys. - Fjern den ydre låg for at kontrollere tabellen gennem indre-akryl låg. Fjern den indvendige låg midlertidigt at tilføje vand eller andre input, kontrollere temperatur, eller optage data.
BEMÆRK: Ved højere temperaturer, vand fordamper hurtigt fra fugtig jord og condenses på bunden af det indre låg, fordi overfladen er køligere. - Overvåg systemet nøje under eksperimenter for strømudfald, bad funktionsfejl, lækager, eller for store udsving i tabel temperaturer. Overvåg badet reservoir niveau og med jævne mellemrum tilføje væske for at erstatte fordampningstab.
Representative Results
Lave beholdere, som petriskåle, kan være anbragt på en traditionel endimensional gradient tabel så virkningerne af multiple eksperimentelle temperaturer kan vurderes samtidig (figur 1). At øge mangfoldigheden af forskningsapplikationer muligt på en thermogradient tabel, 7,6 cm (3 inches) høj aluminium sidefolder blev søm svejst skiftevis på begge sider, så hver kile står vinkelret på overfladen 10,9 cm (4,2 inches) fra hinanden i intim kontakt med overfladen (figur 2). Mens en bred vifte af vinkelformede afstande er mulige, blev 10,9 cm udvalgt til at rumme firkantede plast "sandwich" kasser eller lignende størrelse beholdere ofte anvendes til at teste spiring af små frø arter eller andre biologiske prøver (figur 3). I modsætning til en konventionel flad gradient tabel, kilen design rumme jord og andre amorfe letsmuldrende materialer til kontrolleret temperatidige forsøg. At fjerne overskydende vand blev en screenet og filtreret drænhul indbygget i et hjørne. Shims eller "fødder" i hvert hjørne kan justeres til at vippe bordet for at lette tyngdekraften dræning. En lille mellemrum mellem vinkelformede ender og ydersiden af tabellen tillader vandet at strømme langs den ene side til den hjørne afløb.
Jordtemperaturer blev målt ved 70-80% jordens vandindhold efter badene var i omløb ved konstant temperatur i 24 timer med lågene på plads (figur 4). Temperaturen variation målt efter en 12 timers ækvilibreringsperiode ved fire forskellige positioner på tværs tabellen var 0,4 ° C eller mindre (figur 4). Variation i jorden profil temperaturer målt ved tre jorddybder var større i de yderste. Ved en måltemperatur på 13 ° C, dataloggere placeret på aluminiumoverfladen mellem sidefolder indspillet en middelværdi på 11,0 ± 0,0 ° C. dataloggere placed på jordoverfladen i gennemsnit 13,5 ± 0,1 ° C. Den samlede gennemsnitlige jordtemperatur på alle tre niveauer for måltemperaturen på 13 ° C var 12,3 ± 0,1 ° C. Mod målet temperatur på 18 ° C, den gennemsnitlige temperatur gennem jorden profil var 19,1 ± 0,1 ° C. Variation ved target temperatur på 23 ° C var større end ved 18 ° C med et gennemsnit på 23,8 ± 0,2 ° C. I den anden ende temperatur, 29 ° C, tabellen aluminium overfladetemperatur var 30,8 ± 0,2 ° C, medens jordoverfladen temperaturen var 25,7 ± 0,4 ° C. Den samlede gennemsnitlige jordtemperatur på 29 ° C var 28,2 ± 0,3 ° C (figur 4).
Frøarter kan testes for deres optimale spiring og vækst af frøplanter temperaturer på en thermogradient bord med sidefolder. Tomat og melon begge betragtes varme-sæson afgrøder, spiret over et område fra 14,1 til 40.2 ° C (tabel 1, figur 3). LED arrays monteret i tabellen låg og / eller sider udsender den fotosyntetiske spektrum muliggør planter at vokse i jorden ved eksperimentelle jordtemperaturer når tabellen er omsluttet (figur 3). Optimal vækst af frøplanter for tomat forekom ved 29,6 ° C med en fremkomsten procentsats på 100% og en gennemsnitlig tid til fremkomsten af 5,3 dage (tabel 1, figur 5). Emergence var langsommere ved andre temperaturer. For melon, den optimale fremkomsten procent var 96% og gennemsnitlig tid til fremkomsten blev 5,1 dage både ved 24,7 ° C (tabel 1). Både salat og havre betragtes cool-sæson afgrøder. Havre frø spiret over et område fra 5.1 til 40,2 ° C den bredeste af enhver testede frø (tabel 1, figur 5). For havre, den højeste fremkomsten procentdel var 100% ved 24,7 ° C, og den hurtigste fremkomsten var 3,4 dage ved 29,6 ° C (tabel 1,
Figur 1: En traditionel flad thermogradient tabel med de isolerede låg taget ud, men en indre akryl låg dækker ½ bordet De traditionelle flade bord design test effekter af temperatur på prøver i lavvandede containere.. Temperaturstyring af gradienten er hurtigt tabt i afstande over overfladen, da der ikke er nogen hindring for luft blanding. Eksperimenter, der krævede en konsekvent temperatur i dybden er ikke muligt at bruge dette design. Klik her for at se a larger version af dette tal.
Figur 2: Skematisk diagram af en thermogradient plade med sidefolder sidefolder er sting svejset på langs over bordet vinkelret på overfladen.. Et dræn i det ene hjørne fjerner overskydende vand. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 3:. Oplyst thermogradient bord med kiler fyldt med jord, græstørv, og beholdere til frøspiring eksperimenter Gradienten i denne tabel er sat op fra venstre (varm ende) til højre (kolde ende). Mens kilen design blev udviklet til brug med jord, beholderekan placeres mellem sidefolder til forsøg med små prøver. LED plante vokse lyser kan monteres i lågene eller periferien og udsender fotosyntetisk aktive frekvenser og tillade planter skal dyrkes inde i kabinettet. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 4. Temperaturmålinger fra forskellige jord- positioner på en foldet thermogradient tabel. Temperaturloggere blev placeret i jord over bordet til venstre væg, venstre center (20 cm fra venstre væg), højre center (40 cm fra venstre væg) og på den højre væg midtvejs mellem gussets. Nederste positionering af temperaturlogger var nær aluminium bordpladen 8 cm under toppen af jorden, mens centret placering var approximatEly 4 cm under jorden. Temperatur loggere placeret på toppen af jord blev afsløret. Værdier over søjler angiver de overordnede middeltemperaturer ± standardafvigelse af middelværdien (n = 72). Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 5:. Frøplanter af havre og tomat dyrket i 14 dage på thermogradient tabeller over et temperaturområde på 5 til 40 ° C Billedet illustrerer, hvordan spiring og vækst af frøplanter af flere arter, kan vurderes i jord samtidigt over et område af temperaturer i en enkelt eksperiment for at simulere markbetingelser. Top (venstre og højre) billeder viser thermogradient bordet, når de ses lodret. Bund (venstre og højre) billeder viser tabellen i vandret retning. Alcohol termometre blev anbragt i jorden til hurtigt at overvåge temperaturer under hele forsøget.
| Target Temperatur | Målt temperatur | Tomat | Melon | Salat | oat | ||||
| EM † | MTE †† | EM | MTE | EM | MTE | EM | MTE | ||
| ° C | ° C | % | dage | % | dage | % | dage | % | dage |
| 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 |
| † Vellykket fremkomsten (EM) blev scoret, da kimplanter havde mindst én åben cotyledon. | |||||||||
| †† Gennemsnitlig tid til fremkomsten (MTE) blev beregnet som summen af produktet af antallet frø, der opstod hver dag ved dag nummer og dividere med det samlede antal af frø, der opstod for hver behandling. | |||||||||
Tabel 1: Germination af tomat, Melon, Salat og havre Frø i Jord ved Otte Temperaturer på en Thermogradient tabel. Fed tal viser optimale værdier for hver art og illustrere temperaturafhængighed forskellige afgrødearter. Eksperimentet blev udført i 14 dage i potteblanding og medierne blev vandes dagligt eller efter behov for at holde jorden synligt fugtig. Data er baseret på 25 frø til hver art.
Discussion
Thermogradient tabeller er blevet anvendt i mange år til ledning primært frøspiring eksperimenter i lave beholdere over et område af temperaturer samtidigt. Imidlertid er de eksperimentelle temperaturer begrænset til bordpladen, så dybden af temperaturregulering er begrænset. Seed testprotokoller udført på traditionelle gradient borde ender med kimroden fremkomsten på papir substrat i petriskåle eller andre flade beholdere og ikke realistisk teste sætteplante fremkomst og vækst som ville forekommer naturligt i jord. frø dag virksomhederne ofte ønsker at vurdere frø vigør (evnen til at spire under mindre end optimale betingelser) ved hjælp af simulerede markforhold at avlerne sandsynligvis vil støde efter plantning. Jord test udsætter også frø til svampe- og bakterielle sygdom pres ikke almindelige i standardiserede laboratorium spireevne test på soilless medier. Når jorden er placeret på en flad ikke-foldet tabel, store variationer af 5 ºC eller mere vire ikke ualmindeligt mellem positioner i jorden profil og tabel overflader (upublicerede resultater).
En endimensional gradient bord med sidefolder blev udviklet for at forbedre lodret temperaturkontrol så jorden kunne anvendes i Spiringsforsøgene og andre eksperimenter, hvor nøjagtig styring af jordtemperaturen er kritisk. De kiler begrænser jord eller syntetiske vækstmedier og temperaturkontrol i dybden. Sidefolderne er aluminium, det samme materiale som bordpladen, og når svejset vinkelret på overfladen de giver temperaturstyring af rummet mellem ved ledende varmeoverførsel. Sidefolderne kan orienteres i længderetningen ned bordet eller bredderetningen over bordet. Begge designs udføre tilsvarende men bredderetningen kilen orientering er praktisk, fordi rummet mellem sidefolder kan tjene som en enkelt eksperimentel temperatur, når gradienten er korrekt justeret. Horisontal orientering tillader eksperimentelle enheder (frø i dette eksempel) for at være anbragt med enkrydse bord i en linie ved siden af hinanden. Gusset afstand kan kun varieres under fremstillingen, fordi kiler er svejset på plads, så alternativ positionering kan ikke testes, når bordet byggeri er afsluttet. En kile afstand på 10,9 cm blev valgt til at rumme lave beholdere ofte bruges til frøanalyser foruden jord. Tættere kile afstand kan give bedre temperaturstyring, men ville begrænse de typer af containere, der kan bruges på bordet.
Temperaturen og fugt af de voksende medier i thermogradient tabel skal løbende overvåges for at opnå de ønskede eksperimentelle betingelser. Før plantning, bør de cirkulerende bade indstilles lidt under det ønskede minimum og lidt over maksimum temperaturer end reguleres indtil prøverne har nået de ønskede eksperimentelle temperaturer. Ca. 24 timer bør være tilladt for prøverne til termisk ligevægt med gradienten tabellen. Indholdet af th fugte vækstmedier bør være tilstrækkeligt (70-80% af marken kapacitet) for frøspiring eller andre biologiske processer til at fortsætte. Tabellen isolering og dobbelte låg reducere temperatur udsving og vand fordampning når på plads.
Resultaterne i tabel 1 sammenligner vækst af frøplanter af 4 arter ved forskellige temperaturer. Væksten i melon og tomat frø begyndte ved 15 ° C og spiret godt ved 40 ° C forklare, hvorfor de er karakteriseret som varme-sæson afgrøder 10. I modsætning hertil salat spiret bedst ved lave temperaturer. Havre frø spiret over et bredere temperaturområde, end de andre arter (tabel 1). Mens der kunne opnås lignende resultater ved anvendelse af en række vækstkamre i en række koordinerede eksperimenter, kilen design tillader både spiring og vækst af frøplanter skal sammenlignes over et område af jordtemperaturer samtidigt. Forskellige felt jord eller voksendemedier kan være substitueret at simulere en række feltbetingelser. Mikrobielle eller kemiske behandlinger, gødning regimer, tørkestress, og variationer i lys miljø kan pålægges tværs temperaturer på gradient bordet.
De små dataloggere registrerede temperatur i forskellige stillinger på bordet. Temperaturdata viste, relativt ensartede temperaturer i midten af bordet med større variation, især i den varme ende. Positionering loggere i kontakt med bordets overflade og udsat for luft på jordoverfladen sandsynligvis forværrede ekstremer. Temperaturer indspillet i midterposition var nok mere betegnende for bulk-jordbundsforhold. For eksempel ville et frø plantet i jorden på gradient viser sammenhængen mellem sidefolder at simulere felt plantning kun udsættes for bulk-jordtemperatur og ikke luft eller tabellen overfladetemperatur. Vandindholdet og tekstur af jordbunden spiller en rolle, når table temperaturer. Hvis the jorden er tør, luftrum modstå temperaturændringer og ikke effektivt leder varme fra kiler. Fugtig jord har få luft rum og mere flydende vand til effektivt lede varme gennem jorden profilen. I dette forsøg blev jord holdt på 70 til 80% af sin maksimale vandholdende evne, men højere vandindhold kan have reduceret temperatur variation jord. Sand har som færre store pore rum end jord med et højt organisk stof og dermed ville forventes at give mere ensartede temperaturer.
Der var større variation i jordtemperaturen ved den varme ende af bordet i forhold til den kolde ende. En mulig forklaring ligger i fordelingen af fugt over bordet. Fugt tendens til at blive tilbageholdt i den kolde ende, mens den varme ende tendens til at tørre ud på grund af større fordampningstab. Da vand hjælper adfærd varme, er det vigtigt, at indholdet af tabellen fugt være så ensartet som muligt. Webb et al. 9, skal Blottis papir til at lede vand over et thermogradient bord via kapillarvirkning, mens avisen arbejdede godt som et billigere alternativ i foldede thermogradient tabellen. Selvom kiler var foret med hydrofile papir for at tilføje fugt distribution, holder både kølige og varme ender ensartet vådt er udfordrende.
Hurtig fordampning ved høje temperaturer forekommer på alle gradient table designs. Kondensation er ofte et problem, når der udføres container eksperimenter på en gradient bord ved temperaturer meget over omgivende fordi bunden af beholderen er varmere end toppen forårsager vand at samle sig på den indvendige side af køleren låget. I jord eksperimenter på den foldede bordet, vand fordampet fra de øvre jordlag i luften over i foldede tabel. Hvis jorden er meget våd, kan fordampningstab ved den varme ende af tabellen kondensere på køleren indre-akryl låg. Resting tætsiddende stykker af akryl eller polystyren isolering direktely på toppen af sidefolder minimerer damp udveksling med luftrummet over tabellen holde jorden mere ensartet fugtig og temperaturen konstant (data ikke vist). Når bordet blev dækket med polystyren isolering, temperaturvariation var kun fra 1 til 2 ° C gennem jorden profilen ved ekstreme temperaturer (data ikke vist). Imidlertid polystyren isolering forhindrer frøplanter i at opstå og skal fjernes efter den indledende hr inkubation for vækst analyser. En anden løsning til at forhindre hurtig tørring af varm jord er fortrinsvis at tilføje mere vand til den varme ende til at kompensere for fordampningstab. Hand vanding er problematisk, fordi lågene skal fjernes og anvendelse mængder er mindre præcise. Mikro-vanding emittere kan udformes på en gradient tabel og kan justeres til fortrinsvis anvende mere vand til den varme ende.
Thermogradient tabeller har funktionalitet og potentiale til at tjene som alternative vækstkamre. when begge bade er sat det samme, bordet ligevægt til enkelt eksperimentel temperatur til applikationer, hvor en gradient ikke er påkrævet. Dag og nat lys og temperatursvingninger kan også simuleres ved hjælp af programmerbare cirkulerende bade og LED vokse lyser. Befolker indersiden af låg med LED vokse lys kan øge lysstyrken. LED vokse lys input minimal varme i systemet og ikke forstyrre gradienten fordi lignende temperaturer jord blev registreret med lys på og off (data ikke vist). Tilføjelsen af lys muliggør plantevækst og større miljømæssig kontrol.
Thermogradient tabeller er primært anvendt af frø branchen for spiring studier i fortiden, men mange andre programmer er mulig. Insekt adfærd er blevet undersøgt på en gradient tabel til at bestemme temperaturen optima af visse former for adfærd 11. Ice kan fryses på en gradient bord overflade til test fænomener på subfreezing temperatures (data ikke vist). Gas udveksling mellem jord og atmosfære, herunder udviklingen af carbondioxid, er mulig på en falset gradient tabel ved varierende vandindhold, jord indgange, og temperaturer. At studere virkningerne af bakterie- og svampevækst i forskellige typer af medier over et område af temperaturer er også muligt med dette eksperimentelle system.
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. A temperature gradient germinator. Agron. J. 61 (4), 643-644 (1969).
- 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).
