Introduction
שולחנות Thermogradient אינם חדשים והשימוש בם דווח בספרות על פני כמה עשורים 1-6. שולחנות מוקדם פותחו לכאורה לבדיקת נביטת זרעים במעבדה לעתים קרובות על מצע נייר על פני טווח רחב של טמפרטורות בניסוי יחיד (איור 1). ישנם עיצובים שונים של טבלאות thermogradient אבל אחד מורכב הנפוצה ביותר של יריעת המתכת מלבנית עבה יחסית, לעתים קרובות אלומיניום לעמידות בפני הקורוזיה שלה, עם לולאה של צינור מרובע המרותך לתחתית בקצוות מנוגדים. צינורות פלסטיק לחבר את צינורות מגשי דואר נכנס לשקע שולחן הטמפרטורה המבוקרת, במחזור אמבטיות בשאיבת הנוזל המקורר ומחומם בצינורות על קצוות מתחת לשולחן. הצינור מוליך בדרך כלל נוזל, תערובת מים לרדיאטור (אתילן גליקול), כדי למנוע הקפאה אם המערכת היא להיות מופעלת ליד או מתחת בטמפרטורות מקפיאות. עיצוב נוסף הוא לרתך רצועות מתכת יחד כדי creאכל היא מיכל לאגירת נוזלים בכל קצה של הטבלה עם מפרצונים שקעים עבור זרימת פתרונות חמים וקרים בכל קצה. המרחצאות במחזור ניתן למקם על הרצפה מתחת לשולחן או על שולחן לצד זה נפרד. שולחנות thermogradient חשמליים עם סלילי חימום ו / או מודולים קירור פלטייה נבנו אך עלות הגבוהה, אתגרי יצירת טמפרטורות נמוכות עקביות, ובעיות אמינות מנעו שימוש מסחרי נרחב 8.
העיצובים הנוזלים במחזור פסיבי ליצור שיפוע חד ממדי באמצעות הולכה תרמית. אם לוחית אלומיניום הוא של צורה אחידה ועובי ומבודד כראוי, החום זורם באופן אחיד מן החמה עד הסוף קר של שולחן הקמת שיפוע הטמפרטורה חד ממדי רציף, בעקבות החוק השני של התרמודינמיקה 7. שיפוע פני השטח הוא פונקציה של אורך שולחן ההבדלים בין הטמפרטורות סוף. שולחן plumbinגרמתי בדרך כלל הם שוכנו מתחם מבודד עם מכסים עבור גישה. המתחם מבודד השולחן מסביבתה, יצירת שיפוע אחיד על פני השטח עם וריאציה הטמפרטורה מעט. המתחם המבודד יכול להיות נתמך על ידי רגליים או מונח על משטח שטוח כגון שולחן או ספסל. עבור יישומים בהם בקרת טמפרטורה אחידה נדרשת ללא שיפוע, שולחן ניתן להגדיר לייצר תנאים isothermal אם בשני הקצוות מחזור הזורם באותה טמפרטורה.
כאשר שולחן השיפוע מתפקד כראוי, צלחות פטרי, שקיות פלסטיק אטומות, מכולות עם תחתית שטוחה, וכו ', ממוקמות על פני השטח טרמו לאזן טמפרטורות השונות (איור 1). הטמפרטורה הניסיונית בכל מיכל תלויה הנאדיות שעשויות להתקיים בין הקנקן לבין משטח השולחן ואת העובי ומאפייני בידוד של כל מכולה. טבלת השיפוע שומרת ביעילות המדגם TEmperatures קרוב לפני השטח, אבל אובדן שליטה מעל פני השטח. היעדר בקרת טמפרטורה אנכית מגביל את סוגי ניסיונות אפשריים על שולחן שיפוע מסורתי.
רצועות אלומיניום או gussets נוספו עיצוב שולחן שיפוע המסורתי לשפר בקרת טמפרטורה מעל משטח השולחן. Gussets היו מרותך במרווחים בניצב לפני שטח השולחן. Gussets להקל זרימת חום הסעה אנכית מעל פני שטח השולחן השטוחים. דוגמאות הממוקמות בין gussets, יש משטחים מוסדרי טמפרטורה משלושה צדדי מתן בקרת טמפרטורה יעילה יותר. 2 קלג ו אסטין להציב חול קוורץ על משטח שולחן שיפוע ליצור בקרת טמפרטורה לעומק. גם קלג ו אסטין 2 ניסויים עם הצבת בידוד על גבי השולחן. Et ווב al. 9 להציב צינורות מלאים באדמה על שולחן במאמץ אחיד טמפרטורת שליטה.
מדד ת"א החדשיש עיצוב ble דיווחו כאן תשעה 7.6 ס"מ (3 אינץ ') gussets גבוה (רצועות אלומיניום) כי מרותכים אל פני השטח על פני אורך של הטבלה (איור 2). LED גופי תאורה פולט תדרים פעילים photosynthetically מותקנים בצידי השולחן כדי לתמוך בצמיחת שתיל כאשר הוא סגר את השולחן. המתחם המבודד שולחן thermogradient gusseted בנוי של לוחות PVC לבנים כי הם מים, עיוות, ולפצח עמיד. מטרת מאמר זה היא לתאר את עיצוב שולחן שיפוע gusseted החדש יישומים אפשריים.
Protocol
1. הכנת המרחצאות ולוח במחזור
- רוכש שתי אמבטיות במחזור עם מאגרים לשאוב לפחות 10 ליטר / דקה לשלוט בטמפרטורה בכל קצה של שולחן thermogradient.
הערה: קישור אחד של האמבטיות במחזור חייבים לקרר את המאגר בעוד הצורכים האחרים רק כדי לחמם. - בדוק במחזור אמבטיות לוודא המסננים והמאגרים שלהם נקיים.
- לזהות את המיקום של השולחן ואמבטיות. מקם את האמבטיות מתחת לשולחן כל עוד המשאבה יכולה מחזור הזורם דרך בטבלה לעיל. מניח את טבלת השיפוע בגובה נוח להסיר מכסים להגיע לכל העמדות על פני השטח.
הערה: המיקום של הטבלה ואמבטיות חייב להיות מאוורר היטב, ללא לטמפרטורות קיצוניות, יחסית אבק חינם, ויש להם גישה מעגלים חשמליים לשלטון האמבטיות ומערכת תאורה מספקת. - ממלא כל אמבטיה לחלק העליון של טנק המאגר עם תערובת של מים לרדיאטור (1: 1יחס) כדי לשפר את חילופי החום ולמנוע הקפאה.
הערה: ריכוז של נוזל לרדיאטור תלוי במפרט אמבטיה וטמפרטורת הפתרון. ריכוזים גבוה נוזל לרדיאטור אינם נדרשים אלא אם טמפרטורות קפוא נוצרות. נוזל לרדיאטור טהור עלול לגרום נזק משאבות באמבט מים מסוימים. - חבר את פתחי הכניסה שקעים של אמבטיות עם צינורות גמישים לצינורות לשקע כניסת על השולחן, בהתאמה, כדי ליצור דפוס זרימה רציפה בשני קצוות מנוגדים חמים וקרים של הטבלה.
- השתמש בצינור פלסטיק גמיש עבה חומה עם קירות קשיחים כי אין אפשרות להרחיב תחת לחץ או שריטה כאשר מכופפים. השתמש בורג צווארון, מלחציים צינור בבית איגודי הצינור לשמור על זיקת טפטוף ללא כשהמערכת שורר לחץ. עוטף את צינורות זרימה עם בידוד צינור קצף כדי להפחית החלפת חום עם הסובב.
- עם התפסים פתוחים, להפוך לרגע על המשאבות המחזוריות לבדוק אם קיימים דליפה בצינור שהתמוטטשעשוי להפחית את הזרימה. התאם מלחציים בורג אם דליפות להתרחש. בדקו גופי תאורה על מנת להבטיח שהם פועלים כראוי.
2. הכנת הטבלה לניסויים
- הקו התחתון של הטבלה thermogradient בין gussets עם חומר הידרופילי כגון שטיחים נימי החממה, מגבות נייר, או עיתון nonglossy להפיץ מים בצורה שווה יותר.
- מלא את הטבלה באופן אחיד עם תקשורת גוברת מתחת או אפילו עם צמרות gussets. ארוז את התקשורת גדל בחוזקה מספיק כדי להסיר כיסי אוויר שמפריעים איזון הטמפרטורה.
הערה: אדמת מולדת יכולה לשמש גם. - עם כניסת השולחן שסתום צינור מוצא הפתוח, להפעיל את האמבטיה במחזור ידי הגדרת אמבטיה אחד לטמפרטורה 5 מעלות צלזיוס מתחת ואת האמבטיה היריבה לטמפרטורה 5 מעלות צלזיוס מעל המינימום ואת הטמפרטורה רצויה מקסימאלי (5 עד 40 ° C), בהתאמה, לתת דין וחשבון על הפסד ורווח חום במהלך מחזור. monitor אמבטיות המאגר ולהוסיף תערובת של (אתילן גליקול) מים לרדיאטור לפי צורך כאשר הרמות לנפול כפתרון במחזור ממלא את הצינורות בטבלה.
- התאם טמפרטורות באמבטיה עד טמפרטורות התקשורת הגדלות הרצויות (5 עד 40 מעלות צלזיוס או טמפרטורות ניסוי רצויות אחרות) מושגים על שולחן השיפוע.
ההערה: הטמפרטורה המדויקת מושגת בתהליך איטרטיבי של מדידת טמפרטורת תקשורת גדלה והתאמת האמבטיות עד בטמפרטורות התקשורת גדלו רצויות ידו מעבר לשולחן. - dataloggers טמפרטורת מקום שהוצבו בנקודות שונות על השולחן כדי להקליט את הטמפרטורות של תקשורת או האדמה גדלה במהלך ניסוי. Dataloggers המומלץ דומה בגודלן לסוללת רקיק עגול מיניאטורי. עוטף את dataloggers ב Parafilm כדי למנוע ניזקי מים ומקום בעמדות ניסיוניות בתקשורת הגדלה.
- להרטיב את התקשורת גדלה באופן אחיד על 70-80% של קיבולת מי החזקה מרביתשל התקשורת. קרקעות מרטיבות לנהל חום ביעילות רבה יותר בין gussets.
הערה: מים נוטים להתאדות במהירות רבה יותר מהקצה החם של השולחן, כך יותר יישומים תכופים עשויים להידרש להחליף הפסדים אויר. יכולת ספיחת מים מרבית הוא כמות המים עודפת בתקשורת גדלה לאחר רוויה וניקוז מים כביד עבור 2 ימים באמצעות מכולה עם תחתית מחוררת. תכולת הלחות נקבעה gravimetrically לפני ואחרי ייבוש בתנור ב 105 מעלות צלזיוס למשך 72 שעות. - אפשר השולחן כדי לאזן במשך 24 שעות על מנת להבטיח את הטמפרטורה הרצויה (5 עד 40 ° C) הם הגיעו ברחבי לפני תחילת ניסוי.
- הטה את השולחן על ידי התאמת הרגליים בכל פינה עד מורדות השולחן מאוד מעט לכיוון הפינה עם לטמיון. זה מסיר לחות עודפת, מונע כתמים רטובים על השולחן, ומעודדת תכולת לחות מדיה אחידה. מניחים במיכל מתחת לטמיון לתפוס נגר.
- ספירת השתילים הגיח יומי לחשב ממוצע זמן הופעתה פי המשוואה:
Σ (n i XT i)
MTE = -------------
Σ (n i)
הערה: כאשר n
3. הפעלת לוח Thermogradient
- לאחר התאמת האמבטיות אל הטמפרטורה הרצויה, להחליף את שני כיסויי שולחן thermogradient, עפעפי הגיליון פנימיים-אקרילי השקופים וכן פוליוויניל כלוריד משמעותי יותר (PVC) מכסה מבודד עם קלקר, כדי להקיף את השולחן. שני צידי העטיפה במקום לספק את תכונות בידוד הטובות ביותר כדי להפחית חום אובדן מים במהלך הבדיקה.
הערה: אם אור הסביבה או תאורת עזר מותקן מעל השולחן, רק את המכסה הפנימי ניתן להשתמש כדי להעביר אור. - מסירים את המכסה החיצוני לבדוק את השולחן באמצעות פנים העפעפיים-אקריליק. מסיר את המכסה הפנימי זמנית להוסיף תשומות מים או אחרים, טמפרטורת מחאה, או נתוני שיא.
הערה: בטמפרטורות גבוהות יותר, מים מתאדים במהירות אדמה לחה גondenses על החלק התחתון של המכסה הפנימית כי השטח הוא קריר. - צג המערכת מקרוב במהלך ניסויים להפסקות חשמל, תקלות אמבטיה, הדלפות, או תנודות יתר בטמפרטורות שולחן. לבדוק את מפלס אמבטיה המאגר ומדי פעם להוסיף נוזל להחליף הפסדים אויר.
Representative Results
מכולות רדודות, כמו צלחות פטרי, ניתן למצב על שולחן שיפוע חד ממדי מסורתי כך ההשפעות של טמפרטורות ניסיוני מרובות ניתן להעריך בו זמנית (איור 1). כדי להגדיל את המגוון של יישומי מחקר אפשרי על שולחן thermogradient, 7.6 ס"מ (3 אינץ ') gussets אלומיניום גבוה תפר היו מרותכות לסירוגין בשני הצדדים ולכן כל לעיטור עומד בניצב לפני השטח 10.9 ס"מ (4.2 אינץ') בנפרד במגע אינטימי עם המשטח (איור 2). בעוד מגוון רחב של spacings לעיטור אפשרי, 10.9 סנטימטרים נבחרו כדי להתאים תיבות ריבוע פלסטיק "כריך" או מכולות בגודל דומות משמשות לעתים קרובות כדי לבדוק נביטה של מיני זרע קטנים או דגימות ביולוגיות אחרות (איור 3). בניגוד שולחן שיפוע שטוח קונבנציונלי, העיצוב לעיטור להכיל קרקעות וחומרים פריכים אמורפי אחרים עבור טמפרה מבוקרתניסויי ture. כדי להסיר את עודפי המים, חור הניקוז הוקרן ומסוננים נבנה לאחת הפינות. Shims או "רגליים" בכל פינה ניתן לכוונן כדי להטות את השולחן כדי להקל ניקוז הכבידה. פער קטן בין הקצוות לעיטור ואת מחוץ השולחן מאפשר למים לזרום לאורך צד אחד כדי לטמיון בפינה.
טמפרטורות קרקע נמדדו תוכן לחות קרקע 70-80% לאחר האמבטיות נפוצו בטמפרטורה קבועה למשך 24 שעות עם המכסים במקום (איור 4). וריאצית הטמפרטורה הנמדדת לאחר תקופת איזון 12 שעות בארבע עמדות שונות מעבר לשולחן הייתה 0.4 מעלות צלזיוס או פחות (איור 4). וריאצית טמפרטורות אדמת הפרופיל נמדדו בשלושה במעמקי אדמה הייתה גדולה על הקצוות. בטמפרטורת יעד של 13 מעלות צלזיוס, dataloggers להציב על משטח האלומיניום בין gussets רשם ממוצע של 11.0 ± 0.0 מעלות צלזיוס. חוטבי עצים placed על פני הקרקע בממוצע 13.5 ± 0.1 מעלות צלזיוס. טמפרטורת הקרקע הממוצעת הכוללת בכל שלוש הרמות עבור טמפרטורת היעד של 13 ° C הייתה 12.3 ± 0.1 מעלות צלזיוס. בטמפרטורת יעד של 18 מעלות צלזיוס, הטמפרטורה הממוצעת לאורך אדמת הפרופיל הייתה 19.1 ± 0.1 מעלות צלזיוס. וריאציה בטמפרטורת היעד של 23 ° C הייתה גדולה יותר ב 18 ° C עם ממוצע של 23.8 ± 0.2 מעלות צלזיוס. בטמפרטורה הקיצונית האחרת, 29 ° C, טמפרטורת פני שטח אלומיניום השולחן הייתה 30.8 ± 0.2 מעלות צלזיוס בעוד טמפרטורת קרקע המשטח הייתה 25.7 ± 0.4 מעלות צלזיוס. טמפרטורת הקרקע הממוצעת הכוללת ב 29 ° C הייתה 28.2 ± 0.3 ° C (איור 4).
מיני זרע יכולים להיבדק לטמפרטורות הנביטה וצמיחת שתיל האופטימליות שלהם על שולחן thermogradient עם gussets. עגבניות ומלון, הוא גידולים חם לעונה נחשבת, מונבטים על טווח שבין 14.1 ל -40.2 ° C (טבלה 1, איור 3). מערכי LED רכובים על עפעפי השולחן ו / או צדדים פולטים הספקטרום פוטוסינתטיים המאפשרים לצמחים לצמוח באדמה בטמפרטורות אדמת ניסיוני כאשר השולחן מוקף (איור 3). צמיחת שתיל אופטימלית עגבני אירעה בשעת 29.6 ° C עם אחוז הופעתה של 100% וכן זמן ממוצע עד הופעתה של 5.3 ימים (לוח 1, איור 5). הופעתה הייתה איטית בטמפרטורות אחרות. לקבלת אבטיח, אחוז הופעתה האופטימלי היה 96% ולהתכוון זמן הופעתה היה 5.1 ימים הם על 24.7 מעלות צלזיוס (טבלת 1). שניהם חסו שיבולת שועל נחשבים גידולים מגניב עונה. זרעי שיבולת שועל מונבט על טווח שבין 5.1 כדי 40.2 מעלות צלזיוס סוג הרחב ביותר של כל זרע הנבדק (טבלה 1, איור 5). עבור שיבולת שועל, אחוז הופעתה הגבוה ביותר היה 100% על 24.7 מעלות צלזיוס ואת הופעתה המהירה ביותר הייתה 3.4 ימים 29.6 מעלות צלזיוס (טבלת 1,
איור 1: שולחן מסורתי שטוח thermogradient עם המכסים המבודדים סיר אבל עם מכסה אקריליק פנימי מכסה ½ שולחן השפעות בדיקות עיצוב השולחן שטוח המסורתיות של טמפרטורה על דגימות במיכלים רדודים.. בקרת טמפרטורה של שיפוע אובד במהירות במרחקים מעל פני מאחר ואין מחסום ערבוב אוויר. ניסויים הדורשים טמפרטורה עקבית עומק אינה מתאימה באמצעות עיצוב זה. אנא לחץ כאן כדי להציג להגרסת rger של נתון זה.
איור 2: תרשים סכמטי של צלחת thermogradient עם gussets gussets לפעמים דקירות מחט מרותך longitudinally מעבר לשולחן בניצב לפני השטח.. לחץ כבד באחת הפינות מסיר את עודפי המים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3:. מואר שולחן thermogradient עם gussets מלא באדמה, טפש, ומכלים לניסויי נביטת זרעי השיפוע בלוח זה להגדיר משמאל (הסוף חם) לימין (סוף קר). אמנם העיצוב לעיטור פותחה לשימוש באדמה, מכולותניתן למקם בין gussets עבור ניסויים עם דגימות קטנות. מפעל LED לגדול אורות עשויים להיות מותקנים בתוך העפעפיים או בפריפריה פולטת תדרי photosynthetically פעילים לאפשר לצמחים להיות מבוגרים בתוך המארז. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 4. קריאות טמפרטורת מעמדות קרקע שונות על שולחן thermogradient gusseted. אוגרי טמפרטורה הונחו באדמה מעבר לשולחן הקיר השמאלי, מרכז שמאל (20 סנטימטרים מהקיר השמאלי), מרכז ימין (40 סנטימטרים מהקיר השמאלי) , ובבית באמצע הקיר הימני בין gussets. מיצוב תחתי לוגר טמפרטורה היה קרוב לפני שטח שולחן אלומיניום 8 סנטימטרים מתחת העליון של הקרקע תוך מיקום המרכז היה approximatאיליי 4 ס"מ מתחת לאדמה. אוגרי טמפרטורה מונחים על גבי האדמה נחשפו. ערכים מעל ברים לציין את הטמפרטורות הממוצעות הכולל ± שגיאת התקן של הממוצע (n = 72). נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 5:. שתילים של שיבולת שועל ועגבנייה גדלו במשך 14 ימים על thermogradient שולחנות על טווח טמפרטורות של 5 עד 40 ° C התמונה ממחישה כיצד נביטה וצמיחת שתיל של מינים רבים ניתן להעריכם קרקע בו זמנית על פני טווח של טמפרטורות בתוך ניסוי בודד כדי לדמות בתנאי שטח. תמונות למעלה (שמאל וימין) להראות את טבלת thermogradient כאשר צפו אנכי. תחתון (שמאל וימין) תמונות מראות את שולחן הכיוון אופקי. Alcohoמדי חום l הונחו באדמה לפקח בטמפרטורות במהירות לאורך הניסוי.
| טמפרטורת יעד | הטמפרטורה הנמדדת | עגבנייה | מֵלוֹן | חַסָה | שיבולת שועל | ||||
| EM † | MTE †† | EM | MTE | EM | MTE | EM | MTE | ||
| מעלות צלזיוס | מעלות צלזיוס | % | ימים | % | ימים | % | ימים | % | ימים |
| 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 |
| † הופעתה המוצלחת (EM), נכבשה כאשר היו שתילים לפחות טבורית אחד פתוח. | |||||||||
| †† זמן ממוצע הופעתה (MTE) חושב על ידי סיכום התוצר של זרעי המספר שצצו בכל יום במספר היום וחלוקתו במספר הכולל של זרעים שצצו עבור כל טיפול. | |||||||||
טבלה 1: Germinזרעי ation של עגבניות, מלונים, חסת שיבולת שועל בקרקע בשעה שמונה טמפרטורות על שולחן Thermogradient. מספרים מודגשים להראות ערכים מיטבית עבור כל מינים להמחיש את התלות בטמפרטורה של מיני יבול שונים. הניסוי נערך במשך 14 ימים בתמהיל שתילה והתקשורת הייתה להשקות יומית או לפי צורך כדי לשמור על אדמה לחה בעליל. הנתונים מבוססים על 25 זרעים עבור כל מין.
Discussion
שולחנות Thermogradient שימשו במשך שנים רבות לביצוע ניסויים זרע הנביטה בעיקר במיכלים רדודים על פני טווח של טמפרטורות בו זמנית. עם זאת, הטמפרטורות ניסיון מוגבלות פני השולחן כך עומק בקרת טמפרטורה מוגבל. פרוטוקולי בדיקות זרע שנערכו על שולחנות שיפוע מסורתיים לסיים עם הופעתה radicle על מצע נייר בצלחות פטרי או מכולות שטוחות אחרות ולא לבדוק מציאותי שתיל הופעתה וצמיחה כפי שהיה קורה בקרקע באופן טבעי. היום חברות זרעים לעתים קרובות רוצות להעריך און זרעים (היכולת לנבוט תחת פחות תנאים אופטימליים) באמצעות בתנאי שטח מדומה כי מגדלים ייתקלו סבירים לאחר שתילה. בדיקות קרקע גם חושפות זרעים פטרייתי ולחצי מחלה חיידקית אינו תופעה שכיחות בדיקות נביטת מעבדה סטנדרטיות על תקשורת soilless. כאשר הקרקע ממוקמת על השולחן הלא gusseted שטוח, וריאציות גדולות של 5 ºC או יותר אנחנומחדש לא נדיר בין עמדות אדמת הפרופיל ומשטחי שולחן (תוצאות לא פורסמו).
שולחן שיפוע חד ממדי עם gussets פותח כדי לשפר בקרת טמפרטורה אנכית כך אדמת שיכולה לשמש בבדיקות נביטה וניסויים אחרים בם שליטה מדויקת של טמפרטורת קרקע היא קריטית. Gussets להגביל קרקע או מדיה סינטתית גוברת וטמפרטורת שליטה לעומק. Gussets הוא אלומיניום, החומר זהה השולחן, וכאשר מרותכים בניצב לפני השטח שהם מספקים בקרת טמפרטורה של המרחב בין על ידי העברת חום מוליך. Gussets יכול להיות מכוון לאורכו של השולחן או לרוחבה מעבר לשולחן. עיצובי שניהם לבצע באופן דומה אך האורינטציה לעיטור לרוחבה נוחה, כי את החלל בין gussets עשוי לשמש טמפרטורה יחידה ניסיון כאשר השיפוע הותאם כראוי. אוריינטציה אופקית מאפשר יחידות ניסיוני (זרעים בדוגמה זו) כדי להיות במרווחיםלחצות את השולחן בשורה אחד ליד השני. מרווח לעיטור יכול להיות מגוון רק במהלך הייצור בגלל gussets מרותך במיצוב מקום כל כך אלטרנטיבה לא ניתן לבדוק פעם בניית שולחן הושלמה. מרווח לעיטור של 10.9 סנטימטרים נבחר כדי להתאים מכולות רדודות לעתים קרובות המשמשות לבדיקות זרע בנוסף אדמה. המרווח לעיטור Closer עשויה לספק בקרת טמפרטורה טובה יותר אבל יגביל את סוגי המכולות, שניתן להשתמש בהם על השולחן.
הטמפרטורה והלחות של התקשורת גדלה בטבלת thermogradient חייבים להיות פיקוח מתמיד על מנת להשיג את תנאי ניסוי הרצויים. לפני השתילה, האמבטיות המחזוריות צריכות להיות מוגדרות מעט מתחת למינימום הרצוי ומעט מעל טמפרטורות מקסימום מ מותאמת עד הדגימות הגיעו טמפרטורות הניסוי הרצויות. כ -24 שעות צריכות להיות מותרות על הדגימות כדי תרמית לאזן עם שולחן השיפוע. תכולת הלחות של הדואר מצעי גידול צריכות להספיק (70-80% של קיבולת שדה) עבור נביטת זרעים או תהליכים ביולוגיים אחרים כדי להמשיך. בידוד השולחן והמכסים כפולים להפחית תנודות טמפרטורה ומי אידוי כאשר במקום.
התוצאות בטבלה 1 ולהשוות גידול שתיל של 4 מינים בטמפרטורות שונות. הצמיחה של זרעי מלון ועגבניות החלה בשעה 15 ° C ו- מונבטים היטב ב 40 מעלות צלזיוס להסביר מדוע הם מאופיינים חם לעונה יבולים 10. בניגוד לכך, חסה מונבטת מיטב בטמפרטורות נמוכות. זרע שיבולת שועל מונבטים על פני טווח רחב של טמפרטורות מאשר מינים אחרים (טבלה 1). בעוד תוצאות דומות ניתן להשיג באמצעות סדרה של תאי גידול סדרת ניסויים מתואמים, העיצוב לעיטור מאפשר הוא נביטה וצמיחת שתיל כדי להשוות על פני טווח של טמפרטורות קרקע בו זמנית. קרקעות בתחום אחרות או גדלתקשורת עשויה להיות תחליף לדמות מגוון של תנאי שטח. טיפולים מיקרוביאלית או כימיים, משטרים דשנים, מתח בצורת, וריאציות בסביבת אור ניתן להטיל על פני טמפרטורות על שולחן השיפוע.
Dataloggers הקטנה נרשמה טמפרטורה בתפקידים שונים על השולחן. נתוני טמפרטורות הראו, טמפרטורות אחידות יחסית באמצע השולחן עם וריאציה יותר, במיוחד בסוף החמים. מיצוב חוטבי עצים במגע עם משטח השולחן חשוף לאוויר על פני הקרקע מודגשת סביר הקצוות. טמפרטורות שנרשמו במיקום המרכז היו כנראה יותר מעידות על תנאי קרקע בתפזורת. לדוגמא, זרע שנזרע באדמה על שולחן השיפוע בין gussets לדמות נטיעת שדה ייחשף רק טמפרטורת קרקע בתפזורת ולא דרך האוויר או דרך טמפרטורת פני שולחן. תכולת הלחות והמרקם של אדמה ממלאת תפקיד בקביעה בטמפרטורות שולחן. אם האדמת דואר יבשה, במרחבים אוויריים להתנגד לשינוי טמפרטורה אינו מוליכים ביעילות חום מן gussets. באדמה לחה יש כמה מקומות אוויר ומים נוזליים יותר לנהל חום ביעילות דרך פרופיל האדמה. בניסוי זה, קרקע נשמרה ב 70 עד 80% של יכולת ספיחת מים המקסימלית שלה אבל תכולת מים גבוהה יותר עשויה צמצם וריאצית טמפרטורת קרקע. יש חול כמו נקבוביות גדולות פחות מ קרקעות עם חומר אורגני גבוה וכך יהיה צפוי לספק בטמפרטורות אחידות יותר.
ציינו כי היו הבדלים גדולים יותר טמפרטורת קרקע בסוף החם של השולחן לעומת הסוף הקר. הסבר אפשרי אחד טמון בחלוקת הלחות מעבר לשולחן. לחות נוטה להישמר הסוף הקר, ואילו הקצה החם נוטה להתייבש בגלל הפסדי אוויר גדולים. מאז מים מסייעי חום התנהגות, חשוב כי תכולת הלחות של הטבלה להיות אחיד ככל האפשר. אל ווב et. 9 השתמשו blottאה נייר לנהל מים על פני שולחן thermogradient דרך פעולה נימי, בעוד עיתון עבד גם אלטרנטיבה זולה יותר בטבלת thermogradient gusseted. למרות gussets היו מרופד בנייר הידרופילי להוסיף הפצה לחה, שמירה הוא מגניב קצוות חמים אחיד רטוב הוא מאתגר.
אידוי מהיר בטמפרטורות גבוהות מתרחש על כל עיצובי שולחן השיפוע. עיבוי הוא לעתים קרובות בעיה כאשר ניסויים מיכל נערכים על שולחן שיפוע בטמפרטורות הרבה מעל הסביבה כי החלק התחתון של המיכל הוא חם יותר מאשר העליון גרימת מים לאסוף בצד הפנימי של המכסה קריר. בניסויים אדמה על השולחן gusseted, המים מתאדים מן שכבות הקרקע העליונות באוויר מעל בטבלה gusseted. אם הקרקע רטובה מאוד, הפסדים אויר בסוף החם של השולחן עשויים להתעבות על המכסה פנימי-אקריליק הקריר. נוח חתיכות הדוקות של אקריליק או בידוד פוליסטירן ישירly על גבי gussets ממזער החליפין אדי עם המרחב האווירי מעל השולחן שמירה על הקרקע יותר אחיד לח טמפרטורה קבועה (מידע לא מוצג). כאשר השולחן היה מכוסה בידוד פוליסטירן, וריאציה הטמפרטורה היתה רק מ -1 ל -2 מעלות צלזיוס דרך הפרופיל אדמה על טמפרטורה קיצוניים (מידע לא מוצג). עם זאת, בידוד פוליסטירן מונע שתילים מפני מתעוררים ויש להסירן לאחר השעה הראשונית של דגירה לצמיחה מנתחת. פתרון נוסף כדי למנוע התייבשות מהירה של קרקעות חמות הוא להוסיף מים יותר מעדיפים עד הסוף החם כדי לפצות על הפסדים אויר. יד השקיה היא בעייתית משום המכסים חייבים להיות מורחקים כרכים שבבקשה פחות מדויקים. קרינת מיקרו השקייה יכול להיות מתוכנן על שולחן שיפוע ויכול להיות מותאם ליישם מועדף יותר מים עד הסוף חם.
יש שולחנות Thermogradient את הפונקציונליות ואת פוטנציאל לשמש תאי גידול חלופיים. when היא האמבטיות נקבעות אותו הדבר, השולחן equilibrates לטמפרטורה ניסיונית אחת עבור יישומים בם שיפוע אינו נדרש. תנודות יום ולילה אור והטמפרטורה יכולות גם להיות מדומה באמצעות אמבטיות לתכנות במחזור LED לגדול אורות. אכלוס הצד הפנימי של העפעפיים עם LED לגדול אורות יכולים להגדיל עוצמת תאורה. הנורית לגדול אורות קלט חום מינימאלי למערכת ולא להפריע השיפוע משום שטמפרטורות אדמה דומות נרשמו עם אורות לסירוגין (מידע לא מוצג). התוספת של אורות מאפשרת גידול צמחים ובקרה סביבתית גבוהה יותר.
שולחנות Thermogradient שימשו בעיקר על ידי תעשיית הזרעים ללימודי הנביטה בעבר, אך יישומים רבים אחרים אפשריים. התנהגות חרקים נחקרה על שולחן שיפוע לקבוע Optima הטמפרטורה של התנהגויות מסוימות 11. קרח אפשר להקפיא על משטח שולחן שיפוע לתופעות בדיקות בזמן t הקפואemperatures (מידע לא מוצג). חילוף גזים בין האדמה והאווירה, כולל אבולוצית פחמן דו חמצני, אפשרי על שולחן שיפוע gusseted על תכני מים שונים, תשומות אדמה, וטמפרטורות. לימוד השפעות של התפתחות חיידקים ופטריות בסוגים שונים של מדיה על פני טווח של טמפרטורות אפשר גם עם מערכת זו ניסיוני.
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).
