Leibnizova univerzita Hannover: Měření síly a výzkum růstu kořenových špiček rostlin se ZwickRoell
Případová studie
- Zákazník: Leibnizova univerzita Hannover, Ústav věd o systému Země, Oddělení půdních věd, Katedra biofyziky půdy
- Místo: Hannover, Německo
- Oblast použití: Výzkum & vzdělávání
- Případ: Penetrační odpor v půdě v závislosti na kořenových exudátech a vlhkosti půdy
Leden 2025
Ústav věd o systému Země na Leibnizově univerzitě v Hannoveru provádí simulaci růstu kořenů v půdě. Špičky kořenů rostlin uvolňují do půdy látku známou jako mucigel, která může ovlivnit následný růst kořenů. Univerzita se zabývá výzkumem toho, jak obsah vody v půdě ovlivňuje tento proces a jakou sílu kořeny vyvíjejí. Pro tento výzkum využívá zkušební stroj ZwickRoell.
Ústav věd o systému Země na Leibnizově univerzitě Hannover
Ústav věd o systému Země (IESW) na Lebnizově univerzitě v Hannoveru byl založen v roce 2024 a představuje významnou interdisciplinární instituci, která je spojením několika předchozích ústavů, včetně půdoznalství, geobotaniky, geologie, mineralogie, fyzické geografie a krajinné ekologie. Cílem této reorganizace bylo zintenzivnit spolupráci mezi různými obory a podpořit výzkum komplexních interakcí mezi člověkem a přírodou.
Těžištěm zájmu IESW je analýza dopadů globálních změn, zejména pokud jde o změnu klimatu, ztrátu biologické rozmanitosti a udržitelné využívání zdrojů. Uplatňuje integrativní přístup, který zahrnuje jak vědecké, tak sociální hledisko s cílem vypracovat řešení naléhavých problémů životního prostředí. Kromě toho IESW podporuje vytvoření společného geokampusu, který usnadňuje výměnu studentů i výzkumných pracovníků a posiluje mezioborovou výuku. Prostřednictvím inovativních výzkumných projektů a praktických studijních programů nabízí institut platformu pro budoucí vědce, kteří se potýkají s výzvami současnosti.
Zadání
Měření sil při simulovaném růstu kořenů
Vliv půdní vlhkosti s ohledem na účinek mucigelu na síly potřebné pro růst kořenů nebyl dosud řádně prozkoumán. Pro výzkum tak bylo zapotřebí navrhnout zcela nový typ zkoušky pro simulaci růstu kořene. Jako vhodné řešení se nabízela zkouška tlakem s nastavitelnou rychlostí měření, při níž by bylo možné měřit polohu a vyskytující se sílu v krátkých intervalech a s vysokou přesností.
Řešení ZwickRoell
Zkouška tlakem s nerezovou měřicí jehlou
Růst kořene byl simulován zatlačením měřicí jehly definovanou rychlostí do připravených vzorků půdy. Speciální hrot z nerezové oceli (založený na geometrii kořene rostliny) byl definovanou rychlostí zatlačen do homogenních vzorků půdy s různými kombinacemi slizovitosti a obsahu vody. Pro výzkum byl použit zkušební stroj ZwickRoell AllroundLine (Z100). Výsledné síly byly použity k výpočtu penetračního odporu a energie potřebné pro růst kořenů a ke kvantifikaci vlivu mucigelu a obsahu vody. Díky širokému rozsahu možných zkušebních rychlostí byla předběžným testem vybrána nejlepší možná varianta, která poskytla realistické výsledky s optimalizovanou délkou měření. Naměřené síly tvořily základ pro výpočet a analýzu zkoumaných faktorů.
„Na základě zkoušek provedených na stroji ZwickRoell jsme zjistili, že mucigel podporuje růst kořenů rostlin, zejména v situacích, kdy je to pro kořeny nejtěžší. A to v suché a jílovité půdě. Ve zkratce řečeno: Simulovali jsme růst kořene rostliny v půdě a měřili výsledné síly.“
MSc Ulla Rosskopf, studentka doktorského studia na Ústavu půdoznalství Leibnizovy univerzity Hannover
Výsledek
Půdní vlhkost má zásadní význam
Mucigel dokáže ovlivnit množství energie potřebné pro růst kořenů, které závisí na převládající vlhkosti půdy. V jemnozrnné půdě (hlíně) snížil mucigel množství energie potřebné pro růst kořenů v suchém prostředí, zatímco ve vlhké půdě ji mírně zvyšoval. V hrubozrnější půdě (písku) byly tyto účinky mnohem méně výrazné.
Publikaci ve vědecké literatuře naleznete zde.
