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

mesas Thermogradient têm sido usadas por muitos anos para a realização principalmente experimentos de germinação de sementes em recipientes rasos ao longo de um intervalo de temperaturas simultaneamente. No entanto, as temperaturas experimentais estão limitados a superfície da mesa de modo que a profundidade de controle de temperatura é limitado. protocolos de ensaio de sementes realizados em mesas de gradiente tradicionais acabar com a emergência da radícula em substrato de papel em placas de Petri ou outros recipientes planas e não realista testar emergência de plântulas e crescimento como ocorreria naturalmente no solo. empresas de sementes de hoje desejam frequentemente para avaliar o vigor de sementes (a capacidade de germinar sob condições menos do que ideais), utilizando condições de campo simulados que os produtores provavelmente vai encontrar após o plantio. análise de solo também expõe sementes para fungos e pressões doença bacteriana que não são comuns em testes de germinação em laboratório padronizadas sobre mídia sem solo. Quando o solo é colocado sobre uma mesa não reforçada plana, grandes variações de 5 ºC ou mais,re não incomum entre as posições no perfil do solo e superfícies de mesa (resultados não publicados).

Uma tabela gradiente unidimensional com reforços foi desenvolvido para melhorar o controlo da temperatura vertical, de modo que o solo pode ser usado em testes de germinação e outros ensaios em que o controlo preciso da temperatura do solo é crítica. Os reforços limitar solo ou meios de cultura sintéticos e controle de temperatura em profundidade. Os reforços são o alumínio, o mesmo material que o tampo da mesa, e quando soldada perpendicularmente à superfície que proporcionam um controlo de temperatura do espaço entre por transferência de calor condutora. Os reforços podem ser orientados no sentido do comprimento para baixo da mesa ou no sentido da largura do outro lado da mesa. Ambos os modelos de realização semelhante, mas a orientação da largura de lingueta é conveniente, porque o espaço entre as placas de união podem servir como uma única temperatura experimental, quando o gradiente é ajustado adequadamente. A orientação horizontal permite que as unidades experimentais (sementes neste exemplo) para ser espaçadas de umcruzada A tabela em uma linha ao lado um do outro. espaçamento de lingueta só pode ser variada durante o fabrico, porque reforços são soldadas no lugar de posicionamento de modo alternativo pode não ser testado, uma vez a construção da tabela é concluída. Um espaçamento de reforço de 10,9 cm foi selecionado para acomodar recipientes rasos muitas vezes utilizados para análise de sementes, além de solo. espaçamento mais próximo de reforço pode proporcionar um melhor controlo da temperatura, mas iria limitar os tipos de recipientes que podem ser utilizados na mesa.

A temperatura e humidade dos meios de cultura na tabela thermogradient deve ser continuamente monitorado para atingir as condições experimentais desejados. Antes do plantio, os banhos de circulação deve ser ajustado ligeiramente abaixo do mínimo desejado e ligeiramente acima das temperaturas máximas do que ajustados até que as amostras tenham atingido as temperaturas experimentais desejados. Cerca de 24 horas deve ser permitido para as amostras equilibrar térmica com a tabela de inclinação. O conteúdo de umidade the meios de cultura deve ser suficiente (70-80% da capacidade de campo) para a germinação de sementes ou outros processos biológicos para prosseguir. O isolamento mesa e tampas duplas reduzir a flutuação de temperatura e evaporação da água quando no lugar.

Os resultados na Tabela 1 compara o crescimento de plântulas de 4 espécies a diferentes temperaturas. O crescimento do melão e tomate sementes começou a 15 ° C e germinados bem a 40 ° C explicando por que eles são caracterizados como de estação quente recorta ^10. Em contraste, alface germinam melhor a baixas temperaturas. Germinadas sementes de aveia longo de uma gama mais ampla de temperaturas que as outras espécies (Tabela 1). Embora os resultados semelhantes podem ser obtidos usando uma série de câmaras de crescimento de uma série de experiências de coordenadas, a concepção de reforço permite a germinação e o crescimento de plântulas para ser comparados ao longo de uma gama de temperaturas do solo em simultâneo. solos de campo diferente ou crescentemeios de comunicação podem ser substituídos para simular uma gama de condições de campo. Microbianos ou químicos tratamentos, regimes de fertilizantes, estresse hídrico e variações na luz ambiente pode ser imposta através temperaturas na mesa de inclinação.

Os pequenos dataloggers registrou temperatura em várias posições na tabela. Os dados de temperatura mostrou, temperaturas relativamente uniforme no meio da mesa com uma maior variação, particularmente na extremidade quente. Posicionando registadores em contacto com a superfície da mesa e exposta ao ar na superfície do solo provável acentuou os extremos. Temperaturas registradas na posição central eram provavelmente mais indicativa das condições do solo em massa. Por exemplo, uma semente plantada no solo sobre a mesa de gradiente entre reforços para simular plantação campo só estaria exposta a grandes quantidades a temperatura do solo e não o ar, ou a temperatura da superfície da mesa. O teor de humidade e textura do solo desempenha um papel na determinação de temperaturas de mesa. Se the solo está seco, espaços de ar resistem às mudanças de temperatura e não efetivamente conduzir o calor dos reforços. solo úmido tem poucos espaços de ar e água mais líquido para conduzir eficazmente o calor através do perfil do solo. Nesta experiência, o solo foi mantida a 70 a 80% da sua capacidade máxima de retenção de água, mas mais elevado teor de água pode ter reduzido a variação da temperatura do solo. Areia tem como menos do que os espaços dos poros grandes solos com matéria orgânica elevada e, portanto, seria esperado para proporcionar temperaturas mais uniformes.

Houve uma maior variação na temperatura do solo na extremidade quente do quadro em comparação com a extremidade fria. Uma possível explicação reside na distribuição de humidade por cima da mesa. A humidade tende a ser retido na extremidade fria, enquanto que a extremidade quente tende a secar devido a maiores perdas por evaporação. Uma vez que a água ajuda a conduzir o calor, é importante que o conteúdo de humidade da mesa seja tão uniforme quanto possível. Webb et al., ⁹ utilizadas Blottpapel er para conduzir a água através de uma mesa thermogradient através da acção capilar, quando o jornal funcionou bem como uma alternativa menos dispendiosa na tabela thermogradient nesga. Mesmo que reforços estavam forradas com papel hidrofílico para adicionar distribuição de umidade, mantendo tanto a fresco e extremidades quentes uniformemente molhado é um desafio.

Evaporação rápida a temperaturas elevadas ocorre em todos os modelos de mesa gradiente. A condensação é geralmente um problema quando as experiências são conduzidas recipiente sobre uma mesa de gradiente a uma temperatura muito acima da temperatura ambiente, pois o fundo do recipiente está mais quente do que o topo, causando a água se acumule no lado interior da tampa refrigerador. Em experiências de solo sobre a mesa nesga, água evaporada a partir das camadas superiores do solo para o ar acima na tabela nesga. Se o solo está muito molhado, perdas por evaporação no final morna da tabela pode condensar-se na tampa interna em acrílico cooler. Descansando peças apertadas de acrílico ou isolamento de poliestireno diretaLY no topo das placas de união minimiza a troca de vapor com o espaço aéreo por cima da mesa mantendo o solo mais uniformemente húmido e temperatura constante (dados não mostrados). Quando a tabela foi coberto com isolamento de poliestireno, variação de temperatura era apenas de 1 a 2 ° C ao longo do perfil do solo nos extremos de temperatura (dados não mostrados). No entanto, isolamento de poliestireno impede mudas de emergentes e deve ser removido após a hora inicial de incubação para o crescimento analisa. Outra solução para evitar a secagem rápida de solos quentes é preferencialmente para adicionar mais água para a extremidade quente para compensar as perdas por evaporação. rega Mão é problemática porque as tampas devem ser removidos e os volumes de aplicação são menos precisa. emissores de micro-irrigação pode ser concebido para uma mesa de gradiente e pode ser ajustado para aplicar preferencialmente mais água para a extremidade quente.

mesas Thermogradient têm a funcionalidade e potencial para servir como câmaras de crescimento alternativos. when ambos os banhos são definidos da mesma, a mesa equilibra-se à temperatura experimental única para aplicações em que um gradiente não é necessário. flutuações dia e noite luz e temperatura também pode ser simulada usando banhos circulam programáveis ​​e luzes LED crescer. Preencher o interior das tampas com LED crescer luzes pode aumentar a intensidade da iluminação. O LED crescer entrada luzes mínimo de calor no sistema e não interferiu com o gradiente porque as temperaturas semelhantes de solo foram gravadas com as luzes e desligar (dados não mostrados). A adição de luzes permite o crescimento das plantas e maior controle ambiental.

mesas Thermogradient foram utilizados principalmente pela indústria de sementes para estudos de germinação no passado, mas muitas outras aplicações são possíveis. Comportamento dos insetos foi estudado em uma mesa de inclinação para determinar a temperatura ótima de certos comportamentos ^11. Gelo pode ser congelado em uma superfície de mesa de gradiente para fenômenos testes em subfreezing temperatures (dados não mostrados). A troca gasosa entre o solo ea atmosfera, incluindo a evolução de dióxido de carbono, é possível em uma mesa de inclinação reforçado em diferentes teores de água, insumos de solo e temperaturas. Estudar os efeitos do desenvolvimento de bactérias e de fungos em diferentes tipos de meios de comunicação ao longo de um intervalo de temperaturas, também é possível, com este sistema experimental.