Universidad Leibniz de Hannover: Medición de fuerza e investigación del crecimiento radicular de las plantas con ZwickRoell
Testimonio
- Cliente: Universidad Leibniz de Hannover, Instituto de ciencias del sistema terrestre, Departamento de edafología, Cátedra de Biofísica del Suelo
- Localidad: Hannover, Alemania
- Sector: Institutos y academia
- Tema: Resistencia a la penetración en suelos en función de los exudados radiculares y la humedad del suelo
Enero de 2025
El Instituto de ciencias del sistema terrestre de la Universidad Leibniz de Hannover simula el crecimiento de raíces en el suelo. Las puntas de las raíces liberan exudados radiculares al suelo (sustancia denominada, «mucigel»), que pueden afectar al crecimiento posterior de la raíz. Con la ayuda de ZwickRoell, se investigaron cuáles son las causas en función del contenido de agua del suelo y de las fuerzas que desarrollan las raíces.
Instituto de ciencias del sistema terrestre en la Universidad Leibniz de Hannover
El Instituto de ciencias del sistema terrestre (IESW) de la Leibniz Universität Hannover se fundó en 2024 y es una importante institución interdisciplinar que unifica varios institutos anteriores, como los de edafología, geobotánica, geología, mineralogía, geografía física y ecología del paisaje. Esta reestructuración tiene como objetivo intensificar la cooperación entre los diferentes departamentos y promover la investigación sobre las complejas interacciones entre el ser humano y la naturaleza.
Una de las principales inquietudes del IESW es estudiar los efectos del cambio global, especialmente en relación con cambio climático, la pérdida de biodiversidad y el uso sostenible de recursos. El instituto apuesta por un enfoque integrador que tiene en cuenta tanto perspectivas científicas como sociales para desarrollar soluciones para los problemas medioambientales urgentes. Además, el IESW promueve la creación de un campus geográfico común que facilite el intercambio de estudiantes e investigadores y promocione la enseñanza interdisciplinaria. Mediante proyectos de investigación innovadores y ofertas de estudios orientados a la práctica, el instituto ofrece una plataforma para futuros científicos que deseen enfrentarse a los retos de nuestro tiempo.
La tarea
Medición de fuerzas en el crecimiento radicular simulado
Hasta ahora, el efecto de la humedad del suelo en relación con el impacto del mucigel sobre las fuerzas necesarias para el crecimiento de las raíces no se ha investigado en profundidad. Por lo tanto, la investigación se enfrentó al desafío de diseñar un ensayo completamente nuevo que permitiera simular el crecimiento de una raíz. Para ello requería de un ensayo de compresión con velocidad de medición regulable, en el que se pudieran medir la posición y la fuerza ejercida a intervalos cortos y con gran precisión.
La solución ZwickRoell
Ensayo de compresión con aguja penetrómetro de acero inoxidable
Para simular el crecimiento de la raíz se introdujo un penetrómetro de aguja a una velocidad definida en las muestras de suelo preparadas. Se penetró una punta de acero inoxidable diseñada especialmente (basada en la geometría de la raíz de una planta) a una velocidad definida en muestras de suelo homogéneas con diferentes combinaciones de mucílagos y contenido de agua. Para ello, los investigadores utilizaron una máquina de ensayos de materiales AllroundLine (Z100) de ZwickRoell. A partir de las fuerzas resultantes se calcularon las resistencias a la penetración y las energías necesarias para el crecimiento de las raíces y se cuantificó la influencia del mucigel y del contenido de agua. Gracias al amplio rango de velocidades de ensayo, se pudo seleccionar la mejor variante posible mediante un ensayo preliminar, que proporcionó resultados realistas con una duración de medición optimizada. Las fuerzas medidas constituyeron la base para los cálculos y el análisis de los factores analizados.
«Con la máquina de ensayos de materiales de ZwickRoell descubrimos que el mucigel de la planta ayuda al crecimiento de la raíz, cuando se encuentra en la situación más difícil para ello. Esto es: en un suelo seco y arcilloso. En resumen: Hemos simulado el crecimiento de una raíz de planta en el suelo y medido las fuerzas resultantes.»
MSc Ulla Rosskopf, Estudiante de doctorado en el Instituto de Edafología de la Universidad Leibniz de Hannover
El resultado
La humedad del suelo es decisiva
El efecto La influencia de mucigel en la fuerza que necesita la raíz para crecer depende de la humedad predominante en el suelo. En un suelo de grano fino (marga), el mucigel redujo la energía necesaria para el crecimiento de las raíces en condiciones secas, mientras que aumentó ligeramente en suelo húmedo. Se obtuvieron unos efectos mucho menos notables en un suelo de grano más grueso (arenoso).
Aquí puede encontrar la publicación en la literatura científica.
