Introduction
Thermogradient tabeller är inte nya och deras användning har rapporterats i litteraturen under flera årtionden 1-6. Tidiga tabeller utvecklades till synes för laboratorie frögroning testning ofta på papperssubstrat över ett brett temperaturintervall i ett enda experiment (figur 1). Det finns olika utformningar av thermogradient tabeller men en av de vanligaste består av ett relativt tjockt rektangulärt ark av metall, ofta aluminium för dess korrosionsbeständighet, med en slinga av fyrkantsrör svetsas till botten vid motsatta ändar. Plaströr ansluta tabellen in- och utloppsrör till temperaturstyrd, cirkulerande bad som pumpar den kylda och uppvärmda vätskan genom rören på motsatta ändar under bordet. Röret leder fluid, vanligtvis en vatten-antifrys (etylenglykol) -blandning, för att förhindra frysning om systemet skall manövreras nära eller under frystemperaturer. En annan utformning är att svetsa remsor av metall tillsammans till CREåt en fluidbehållare vid varje ände av bordet med inlopp och utlopp för cirkulation av varma och kalla lösningar på vardera änden. De cirkulerande bad kan placeras på golvet under bordet eller på en separat läge omedelbart intill tabell. Elektriska thermogradient tabeller med värmeslingor och / eller Peltier kylmoduler har byggts men höga kostnader, utmaningar som genererar konsekvent låga temperaturer, och tillförlitlighetsproblem har hindrat utbredd kommersiell användning 8.
De cirkulerande fluid mönster passivt skapa en endimensionell gradient via värmeledning. Om aluminiumplåten är av enhetlig form och tjocklek och korrekt isolerade, värmeflöden jämnt från den varma till den kalla änden av en tabell om upprättande av en kontinuerlig endimensionell temperaturgradient, efter termodynamikens andra lag 7. Gradienten över ytan är en funktion av tabellen längd och skillnaderna mellan sluttemperaturer. Bordet och plumbing är vanligen inrymda i en isolerad låda med lock för tillträde. Inneslutningen isolerar bordet från omgivningen, skapa en enhetlig gradient över ytan med jämn temperatur. Den isolerade höljet kan stödjas av ben eller placeras på en plan yta såsom ett bord eller bänk. För tillämpningar som kräver kontroll jämn temperatur utan en gradient, kan ett bord inrättas för att producera isoterma förhållanden om båda ändarna cirkulera vätska vid samma temperatur.
När gradienten tabellen fungerar korrekt, petriskålar, förseglade plastpåsar, flatbottnad behållare, etc, placeras på ytan och termo jämvikt till de olika temperaturer (Figur 1). Den experimentella temperaturen i varje behållare beror på luftrummen som kan finnas mellan behållaren och bordsytan och tjockleken och isoleringsegenskaperna hos varje behållare. Gradienten tabellen effektivt bibehåller prov temperatures nära ytan, men kontroll förloras ovanför ytan. Bristen på vertikala temperaturkontroll begränsar typer av experiment möjlig på en traditionell lutning bord.
Aluminiumremsor eller kilar tillsattes till den traditionella gradienttabell design för att förbättra kontrollen temperatur över bordsytan. Hömstöd svetsades vid intervall vinkelrätt mot bordsytan. De kilar lätta konvektiv värmeflöde vertikalt ovanför den plana bordsytan. Prover placerade mellan kilar, har temperaturreglerade ytor på tre sidor ger mer effektiv temperaturkontroll. Clegg och Eastin 2 placerade kvartssand på en lutning bordsytan för att skapa temperaturkontroll på djupet. Clegg och Eastin två experimenterade också med att placera isolering på toppen av tabellen. Webb et al. 9 placerade rören fyllda med jord på ett bord i ett försök att enhetligt temperaturkontroll.
Den nya TAble konstruktion redovisas här har nio 7,6 cm (3 tum) höga hörnstöd (aluminium remsor) som svetsas till ytan över längden av bordet (fig 2). LED armaturer avger fotosyntetiskt aktiva frekvenser är installerade på sidorna av bordet för att stödja planttillväxt när tabellen är stängd. Den isolerade höljet för gusseted thermogradient tabellen är konstruerad av en vit PVC skivor som är vatten, varp och knäcka resistenta. Syftet med detta dokument är att beskriva nya invikta lutning bord konstruktion och möjliga tillämpningar.
Protocol
1. Framställning av den cirkulerande bad och tabell
- Förvärvar två cirkulerande bad med reservoarer som pumpar åtminstone 10 L / min för att styra temperaturen vid varje ände av thermogradient tabellen.
OBS: En av de cirkulerande bad måste kyla behållaren medan andra behov bara för att värma. - Inspektera cirkulerande bad att se till att deras filter och reservoarer är rena.
- Identifiera en plats för bord och bad. Positionera baths under bordet, så länge som pumpen kan cirkulera vätska genom tabellen ovan. Placera lutning bord på en lämplig höjd för att ta bort locken och nå alla positioner på ytan.
OBS: Läget för tabellen och bad måste vara väl ventilerat, utan extrema temperaturer, relativt dammfritt, och har tillgång till elektriska kretsar på ett tillfredsställande sätt driva bad och belysningssystem. - Fyll varje bad till början av oljebehållaren med en blandning av vatten och frostskyddsmedel (1: 1ratio) för att förbättra värmeväxling och förhindra frysning.
OBS: Koncentrationen av frostskyddsvätska beror på badet specifikationer och temperaturen av lösningen. Hög antifrys koncentrationer krävs inte om subfreezing temperaturer genereras. Ren frostskyddsmedel kan skada vissa vattenbad pumpar. - Ansluta inloppen och utloppen av baden med flexibel slang till utlopps- och inloppsrören på bordet, respektive, för att skapa ett kontinuerligt flödesmönster vid båda de motstående varma och kalla ändarna av bordet.
- Använd tjocka väggar flexibel plastslang med oelastiska väggar som inte kommer att expandera under tryck eller kink när de böjs. Använda krage-skruv, slangklämmor vid rörets föreningarna för att upprätthålla en droppfri anslutning när systemet är trycksatt. Linda cirkulationsslangen med skum rörisolering för att minska värmeväxling med den omger.
- Med röret ventilerna öppna, tillfälligt slå på cirkulationspumpar för att leta efter läckor och kollapsade slangensom kan reducera flödet. Justera skruvklämmor om läckage uppstår. Kontrollera belysning för att säkerställa att de fungerar korrekt.
2. Beredning av tabellen för Experiment
- Linje botten av thermogradient tabell mellan kilar med hydrofilt material, såsom växthuskapillära mattor, pappershanddukar, eller nonglossy tidningen för att distribuera vatten jämnare.
- Fyll bordet jämnt med en växande media till nedan eller ens med topparna av kilar. Packa växtmedier tätt nog för att avlägsna luftfickor som stör temperaturjämvikt.
OBS: Native jord kan också användas. - Med tabellen inlopp och utlopp pipe ventiler öppna, aktivera den cirkulerande badet genom att sätta ett bad till en temperatur 5 ° C under och den motstående badet till en temperatur 5 ° C över den lägsta och högsta önskade temperaturer (5 till 40 ° C), respektive, för att ta hänsyn till värmeförluster och vinst vid avyttring. monitor reservoar bad och tillsätt en blandning av vatten och frostskyddsmedel (etylenglykol) efter behov när nivåerna falla som den cirkulerande lösningen fyller rören i tabellen.
- Justera badtemperaturer tills önskad växande medietemperaturer (5 till 40 ° C eller andra önskade experimentella temperaturer) uppnås på lutningen bordet.
OBS: Den exakta temperaturen uppnås genom en iterativ process för att mäta växande mediatemperatur och justera bad tills önskad växande medietemperaturer uppnås över bordet. - Placera temperatur dataloggrar vid olika positioner på bordet för att registrera temperaturerna hos växtmedier eller mark under ett experiment. De dataloggrar rekommenderas är ungefär lika stor som en miniatyr rund wafer batteri. Slå in dataloggrar i Parafilm för att förhindra vattenskador och plats vid experimentella positioner i växande medier.
- Blöt växtmedier enhetligt till 70-80% av maximal vattenhållande förmågaav medierna. Våtare jordar leda värme mer effektivt mellan kilar.
OBS: Vatten tenderar att avdunsta snabbare från den varma änden av bordet, så mer frekventa applikationer kan krävas för att ersätta avdunstningsförluster. Maximala vattenhållande kapaciteten är den mängd vatten som kvarhålles i växtmedier efter mättnad och dränering av gravitations vatten under 2 dagar genom en behållare med en perforerad botten. Vattenhalten bestämdes gravimetriskt före och efter ugnstorkning vid 105 ° C under 72 timmar. - Låt tabellen till jämvikt under 24 timmar för att säkerställa de önskade temperaturerna (5-40 ° C) nås hela innan ett experiment.
- Luta tabellen genom att justera fötterna vid varje hörn tills tabellen backarna mycket något mot hörnet med avloppet. Detta tar bort överflödig fukt, förhindrar blöta fläckar på bordet, och uppmuntrar enhetlig medie fukthalt. Placera en behållare under avloppet för att fånga avrinning.
- Räkna antalet framkommit plantor dagligen för att beräkna genomsnittliga tiden till uppkomst enligt ekvationen:
Σ (n i xt i)
MTE = -------------
Σ (n i)
OBS: Om n
3. Använda Thermogradient Tabell
- Efter justering av bad till de önskade temperaturerna, ersätta de två thermogradient dukar, de transparenta innerakryl lock ark och en mer omfattande polyvinylklorid (PVC) lock isolerad med polystyren, för att innesluta tabellen. Båda täcker på plats ger de bästa isolerande egenskaper för att minska värme och vätskeförlust under testet.
OBS: Om omgivningsljus eller hjälpbelysning är monterad ovanför bordet, får endast innerlocket användas för att överföra ljus. - Ta bort yttre locket för att kontrollera tabellen genom innerakryl lock. Ta bort innerlocket tillfälligt tillsätta vatten eller andra insatsvaror, temperaturkontroll, eller spela in data.
OBS: Vid högre temperaturer, avdunstar vatten snabbt från fuktig jord och condenses på botten hos innerlocket eftersom ytan är svalare. - Övervaka systemet noga under experiment för strömavbrott, bad fel, läckor eller alltför stora svängningar i tabell temperaturer. Övervaka badet reservoarnivå och regelbundet lägga vätska för att ersätta avdunstningsförluster.
Representative Results
Grunda behållare, som petriskålar, kan placeras på en traditionell en dimensionell gradient tabell så effekterna av multipla experimentella temperaturer kan bedömas samtidigt (Figur 1). För att öka mångfalden av forskningsansökningar möjlig på en thermogradient bord, 7,6 cm (3 inches) lång aluminium kilar var stygn svetsade växelvis på båda sidor så att varje kil står vinkelrätt mot ytan 10,9 cm (4,2 inches) från varandra i intim kontakt med ytan (Figur 2). Medan ett brett spektrum av hörnavstånd är möjliga, var 10,9 cm väljs för att rymma fyrkantiga plast "sandwich" lådor eller liknande storlek behållare som ofta används för att testa groning av små utsädesarter eller andra biologiska prover (Figur 3). Till skillnad från en konventionell platt lutning bord, kilen designen rymmer jordar och andra amorfa spröda material för kontrollerad temperatida experiment. Att avlägsna överskott av vatten, en skärmad och filtrerades dräneringshål inbyggd i ett hörn. Shims eller "fötter" i varje hörn kan justeras för att luta bordet för att underlätta gravitationsdränage. Ett litet gap mellan hörnstöds ändar och utsidan av tabellen tillåter vatten att strömma längs en sida till hörnet avloppet.
Jord temperaturer uppmättes vid 70-80% mark fukthalt efter badet hade cirkulerat vid konstant temperatur under 24 timmar med locken på plats (Figur 4). Temperaturvariationen mättes efter en 12 timmars jämviktsperiod vid fyra olika positioner över tabellen var 0,4 ° C eller mindre (figur 4). Variation i markprofilen temperatur som uppmäts med tre jorddjup var större vid ytterligheterna. Vid en måltemperatur på 13 ° C, dataloggrar placerade på aluminiumytan mellan hörnstöden registreras ett medelvärde av 11,0 ± 0,0 ° C. loggers placed på markytan i genomsnitt 13,5 ± 0,1 ° C. Den totala genomsnittliga marktemperatur på alla tre nivåer för måltemperaturen av 13 ° C var 12,3 ± 0,1 ° C. Vid en måltemperatur på 18 ° C, den genomsnittliga temperaturen i hela markprofilen var 19,1 ± 0,1 ° C. Variation vid måltemperaturen av 23 ° C var högre än vid 18 ° C med ett genomsnitt på 23,8 ± 0,2 ° C. I det andra extremtemperaturen, 29 ° C, bordet aluminium yttemperatur var 30,8 ± 0,2 ° C under det att jordytan temperaturen var 25,7 ± 0,4 ° C. Den totala genomsnittliga jordtemperatur vid 29 ° C var 28,2 ± 0,3 ° C (Figur 4).
Utsäde arter kan testas för deras optimala grobarhet och planttillväxttemperaturer på en thermogradient bord med kilar. Tomat och melon, både anses varm säsongen grödor, grott över ett intervall 14,1-40.2 ° C (tabell 1, figur 3). LED arrayer monterade i tabellen lock och / eller sidorna avger den foto spektrum möjliggör växterna att växa i jord vid experimentella jordtemperaturer när tabellen bifogas (Figur 3). Optimal planta tillväxt för tomat inträffade vid 29,6 ° C med en framväxt procentsats av 100% och en genomsnittlig tid till uppkomsten av 5,3 dagar (Tabell 1, Figur 5). Uppkomsten var långsammare vid andra temperaturer. För melon, den optimala uppkomsten procent var 96% och genomsnittlig tid till uppkomst var 5,1 dagar både vid 24,7 ° C (tabell 1). Både sallat och havre anses cool-säsongen grödor. Havrefrön grodde över ett område från 5,1 till 40,2 ° C den bredaste av alla testade frö (Tabell 1, Figur 5). För havre, den högsta uppkomsten procentandel var 100% vid 24,7 ° C och den snabbaste växten var 3,4 dagar vid 29,6 ° C (tabell 1,
Figur 1: En traditionell platt thermogradient tabell med de isolerade lock borttaget men med en inre akryl lock som täcker ½ tabellen De traditionella plant bord konstruktionsprov effekterna av temperatur på prover i grunda behållare.. Temperaturreglering av gradienten snabbt förloras på avstånd ovanför ytan eftersom det inte finns något hinder för luftblandning. Experiment som krävs för en jämn temperatur på djupet är inte möjligt att använda denna design. Klicka här för att se en larger version av denna figur.
Figur 2: Schematiskt diagram av en thermogradient platta med kilar bogveck är söm svetsas longitudinellt över bordet vinkelrätt mot ytan.. En avloppet i ett hörn bort överflödigt vatten. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3:. Upplyst thermogradient bord med kilar fyllda med jord, sod, och behållare för frögroning experiment Gradienten i denna tabell är inställd från vänster (varm ände) till höger (kalla änden). Medan kilen design utvecklats för användning med jord, behållarekan placeras mellan kilar för experiment med små prover. LED växt växa lampor kan monteras i locken eller periferi och avger fotosyntetiskt aktiva frekvenser och låta växterna odlas inuti inneslutningen. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4. Temperaturavläsning från olika markpositioner på en gusseted thermogradient bord. Temperatur loggers placerades i jord över bordet vid den vänstra väggen, vänster centrum (20 cm från den vänstra väggen), höger centrum (40 cm från den vänstra väggen) och vid den högra väggen halvvägs mellan kilar. Botten placering av temperatur logger var nära aluminium bordsytan 8 cm under toppen av jorden medan centrerar placering var approximately 4 cm under jord. Temperatur loggers placeras ovanpå jorden upptäcktes. Värden över staplar indikerar de totala medeltemperatur ± standardfel av medelvärdet (n = 72). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5:. Plantor av havre och tomat odlas under 14 dagar på thermogradient tabeller över ett temperaturområde av 5 till 40 ° C Bilden visar hur groning och planttillväxt av flera arter kan bedömas i jord samtidigt över ett område av temperaturer i en enda experiment för att simulera fältförhållanden. Top (vänster och höger) Bilderna visar thermogradient bordet när de ses vertikalt. Botten (vänster och höger) bilder visar tabellen i horisontell riktning. Alcohol termometrar placerades i jorden för att snabbt övervaka temperaturer under hela experimentet.
| Target Temperatur | uppmätta temperaturen | Tomat | Melon | Sallad | Havre | ||||
| EM † | MTE †† | EM | MTE | EM | MTE | EM | MTE | ||
| ° C | ° C | % | dagar | % | dagar | % | dagar | % | dagar |
| 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 |
| † framgångsrik uppkomst (EM) bedömdes när plantorna hade åtminstone en öppen cotyledon. | |||||||||
| †† Genomsnittlig tid till uppkomst (MTE) beräknades genom sammanräkning av produkten av antalet frön som uppstod varje dag varje dag nummer och dividera med det totala antalet frön som behandlats för varje behandling. | |||||||||
Tabell 1: Germination tomat, melon, sallad och havre frön i jorden vid åtta Temperaturer på en Thermogradient Table. Fet siffrorna visar optimala värden för varje art och illustrerar beroendet av olika grödor temperatur. Experimentet utfördes under 14 dagar i potting mix och media vattnades dagligen eller efter behov för att hålla jorden tydligt fuktig. Uppgifterna baserar sig på 25 frön för varje art.
Discussion
Thermogradient tabeller har använts under många år för att genomföra främst frögroning experiment i grunda behållare över en temperaturintervall samtidigt. Emellertid är de experimentella temperaturerna begränsas till bordsytan så djupet av temperaturkontroll är begränsad. Seed testprotokoll som utförs på traditionella lutning tabeller avslutas med rotanlaget uppkomst på papperssubstrat i petriskålar eller andra platta behållare och inte realistiskt testar plantor uppkomst och tillväxt som skulle förekommer naturligt i marken. Idag utsädesföretag vill ofta att bedöma frö kraft (förmågan att gro under mindre än optimala förhållanden) med hjälp av simulerade fältförhållanden som odlare sannolikt kommer att möta efter plantering. Markundersökning visar också frön till svamp- och bakteriesjukdomar tryck inte vanliga i standardiserade laboratoriet grobarhetsprov på jordlösa medier. När jord placeras på ett plant icke-gusseted bord, stora variationer av 5 ° C eller mer viär inte ovanligt mellan positioner i markprofilen och bordsytor (opublicerade resultat).
En endimensionell gradient bord med hörnstöd har utvecklats för att förbättra vertikal temperaturkontroll så att jord skulle kunna användas i grobarhet tester och andra experiment där noggrann kontroll av jordtemperaturen är kritisk. De kilar begränsa jord eller syntetiska odlingsmedier och temperaturkontroll på djupet. Hömstöden är aluminium, samma material som bordsskivan, och när svetsade vinkelrätt mot ytan som de tillhandahåller temperaturreglering av utrymmet mellan genom konduktiv värmeöverföring. Kilarna kan orienteras i längd ner bordet eller bredden tvärs över bordet. Båda konstruktioner utför liknande men bredd kilen orientering är praktiskt eftersom utrymmet mellan kilar kan tjäna som en enda försöks temperatur när gradienten är korrekt inställd. Horisontell orientering tillåter experimentella enheter (frön i detta exempel) att vara placerade enkorsa bordet i en linje intill varandra. Kil avstånd kan endast varieras under tillverkning eftersom kilar svetsas på plats så alternativ placering kan inte testas en gång tabellen konstruktionen är klar. En kil avstånd på 10,9 cm valdes för att rymma grunda behållare som ofta används för utsädeskontroll utöver jord. Närmare gusset avstånd kan ge bättre temperaturkontroll men skulle begränsa de typer av behållare som kan användas på bordet.
Temperaturen och fuktigheten i den växande mediet i thermogradient tabellen måste övervakas kontinuerligt för att uppnå de önskade experimentella betingelser. Före plantering bör cirkulerande bad ställas in något under den önskade minsta och något över maxtemperaturer än justeras tills proverna har nått den önskade experimentella temperaturer. Cirka 24 timmar bör tillåtas för proven termisk jämvikt med lutning tabellen. Innehållet i th fukte växtmedier bör vara tillräcklig (70-80% av fältkapacitet) för frögroning eller andra biologiska processer för att fortsätta. Tabellen isolering och dubbla lock minska fluktuationer i temperatur och vatten avdunstar när på plats.
Resultaten i tabell 1 jämför planttillväxt på 4 arter vid olika temperaturer. Tillväxten av melon och tomatfrön började vid 15 ° C och grodde väl vid 40 ° C förklara varför de betecknas som varma säsongen grödor 10. I kontrast, grodda sallat bäst vid låga temperaturer. Havreutsäde grott över ett bredare område av temperaturer än de andra arter (tabell 1). Medan liknande resultat kan uppnås med hjälp av en serie av odlingskammare i en serie samordnade experiment tillåter kilen designen både groning och planttillväxt kan jämföras över ett område av jordtemperaturer samtidigt. Olika fält jord eller växermedia kan vara substituerad för att simulera ett intervall av fältförhållanden. Mikrobiella eller kemiska behandlingar, gödnings regimer, torkstress, och variationer i ljus miljö kan införas över temperaturer på lutningen bordet.
De små dataloggrar uppmätta temperaturen vid olika positioner på bordet. temperaturdata visade, relativt likformiga temperaturer i mitten av bordet med större variation, i synnerhet vid den varma änden. Positionering loggers i kontakt med bordsytan och exponeras för luften på markytan sannolikt accentueras ytterligheterna. Temperaturer registreras i mittläget var förmodligen mer indikativ av bulkmarkförhållanden. Till exempel skulle ett frö planteras i jorden på gradienten tabell kilar för att simulera fält plantering endast utsättas för bulk marktemperatur och inte luften eller tabellen yttemperatur. Fukthalten och textur av jord spelar en roll vid bestämning av bordstemperaturer. Om the jorden är torr, luftutrymmen motstå temperaturförändringar och inte på ett effektivt sätt leda värme från kilar. Fuktig jord har några luftspalter och mer flytande vatten att effektivt leda värme genom markprofilen. I detta experiment var jord hölls vid 70 till 80% av sin maximala vattenhållande förmåga, men högre vattenhalt kan ha minskad jordtemperaturvariation. Sand har som färre stora porutrymmen än jordar med hög organiskt material och därmed skulle förväntas ge mer likformiga temperaturer.
Det fanns större variation i jord temperatur vid den varma änden av bordet i förhållande till den kalla änden. En möjlig förklaring ligger i fördelningen av fukt över bordet. Fukt tenderar att kvarhållas i den kalla änden, medan den varma änden tenderar att torka ut på grund av större avdunstningsförluster. Eftersom vatten hjälper till att leda värme, är det viktigt att innehållet i tabellen fukt vara så jämn som möjligt. Webb et al. 9 används blotter papper för att leda vatten över en thermogradient tabellen via kapillärverkan, medan tidningen arbetade även som ett billigare alternativ i vinkelförstärkta thermogradient tabellen. Även om kilar var klädda med hydrofila papper för att lägga till fuktfördelning, håller både kalla och varma ändar likformigt våt är en utmaning.
Snabb avdunstning vid höga temperaturer förekommer på alla lutning bord design. Kondensation är ofta ett problem när container Experimenten genomförs på en gradienttabell vid temperaturer mycket över omgivningens på grund av att botten av behållaren är varmare än den övre orsakar vatten att ansamlas på den inre sidan av kylaren locket. I jord experiment på gusseted bordet, förångat vatten från de övre jordlagren i luften ovanför i vinkelförstärkta tabellen. Om jorden är mycket våt, kan avdunstningsförluster vid den varma änden av bordet kondensera på kylaren inner-akryl lock. Vila åtsittande bitar av akryl eller polystyren isolering direktly ovanpå kilar minimerar ånga utbyte med luftrummet ovanför tabellen hålla jorden mer jämnt fuktig och temperaturen konstant (data visas ej). När bordet var täckt med polystyren isolering, temperaturvariation var endast från 1 till 2 ° C genom markprofilen vid extrema temperatur (data ej visade). Men hindrar polystyren isolering plantor från nya och måste tas bort efter den inledande h av inkubation för tillväxt analyser. En annan lösning för att förhindra snabb torkning av varma jordar är att företrädesvis tillsätt mer vatten till den varma änden för att kompensera för avdunstningsförluster. Hand vattning är problematiskt eftersom locken måste tas bort och applikationsvolymer är mindre exakt. Mikro-bevattnings emittrar kan utformas på ett gradienttabell och kan justeras för att företrädesvis tillämpa mer vatten till den varma änden.
Thermogradient tabeller har funktionalitet och möjligheter att fungera som alternativa tillväxtkammare. when båda bad sätts på samma tabellen jämvikt till enda försöks temperatur för tillämpningar där en gradient inte krävs. Dag och natt ljus och temperaturväxlingar kan även simuleras med hjälp av programmerbara cirkulerande bad och LED växa lampor. Fylla insidan av locken med LED växa lampor kan öka ljusstyrkan. LED växa lampor input minimal värme i systemet och inte störa med lutning eftersom liknande jordtemperaturer registrerades med ljus på och av (data visas ej). Tillsatsen av ljus möjliggör växternas tillväxt och ökad miljökontroll.
Thermogradient tabeller har använts främst av utsädesindustrin för groning studier i det förflutna, men många andra tillämpningar är möjliga. Insekt beteende har studerats på en gradient tabell för att bestämma temperatur optima av vissa beteenden 11. Is kan frysas på en lutning bordsytan för att testa fenomen på subfreezing temperatures (data ej visade). Gasutbyte mellan jorden och atmosfären, inklusive koldioxidutveckling är möjlig på en gusseted lutning bord på varierande vatteninnehåll, mark ingångar och temperaturer. Studera effekter av bakterie- och svamptillväxt i olika typer av media över ett temperaturområde är också möjligt med detta experimentella 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.
- 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).
