Universidade Leibniz de Hannover: Medição de força e pesquisa com ZwickRoell sobre o crescimento das pontas das raízes das plantas
Case Study
- Cliente: Universidade Leibniz de Hannover, Instituto de Ciências do Sistema Terra, Departamento de Ciências do Solo, Cátedra de Biofísica do Solo
- Local: Hannover, Alemanha
- Indústria: Institutos e Academia
- Tema: Resistência à penetração no solo em função dos exsudatos radiculares e da umidade do solo
Janeiro de 2025
O Instituto de Ciências do Sistema Terra da Universidade Leibniz de Hannover simula o crescimento de uma raiz no solo. As pontas das raízes das plantas liberam no solo exsudatos radiculares (conhecidos como 'mucigel'), os quais podem afetar o crescimento subsequente da raiz. Com a ajuda da ZwickRoell, foi investigado como isso ocorre em função do conteúdo de água do solo e quais forças as raízes desenvolvem.
Instituto de Ciências do Sistema Terra da Universidade Leibniz de Hannover
O Instituto de Ciências do Sistema Terra (IESW) da Universidade Leibniz de Hannover foi fundado em 2024 e representa uma importante instituição interdisciplinar que reúne vários institutos anteriores, incluindo Ciências do Solo, Geobotânica, Geologia, Mineralogia, bem como Geografia Física e Ecologia da Paisagem. Essa reestruturação tem como objetivo intensificar a colaboração entre diferentes áreas de especialização e promover a pesquisa sobre as complexas interações entre o ser humano e a natureza.
Uma das principais preocupações do IESW é investigar os impactos das mudanças globais, especialmente no que diz respeito às mudanças climáticas, à perda da biodiversidade e ao uso sustentável dos recursos. O instituto adota uma abordagem integrativa, que inclui tanto perspectivas científicas quanto sociais, para desenvolver soluções para problemas ambientais urgentes. Além disso, o IESW promove a criação de um campus geocientífico comum, que facilita o intercâmbio entre estudantes e pesquisadores e fortalece o ensino interdisciplinar. Através de projetos de pesquisa inovadores e ofertas de cursos práticas, o instituto oferece uma plataforma para futuros cientistas que desejam enfrentar os desafios do nosso tempo.
A tarefa
Medição de forças no crescimento simulado das raízes.
O impacto da umidade do solo em relação ao efeito do mucigel sobre as forças necessárias para o crescimento das raízes ainda é amplamente inexplorado. A pesquisa, portanto, enfrentou o desafio de reconfigurar completamente um ensaio, com o qual o crescimento de uma raiz poderia ser simulado. Para isso, foi necessário um ensaio de compressão com velocidade de medição regulável, no qual a posição e a força aplicada pudessem ser medidas em curtos intervalos e com alta precisão.
A solução da ZwickRoell
Ensaio de compressão com agulha de penetrômetro em aço inoxidável.
O crescimento da raiz foi simulado pressionando uma agulha de penetrômetro nas amostras de solo preparadas, a uma velocidade definida. Uma ponta de aço inoxidável especialmente fabricada (inspirada na geometria da raiz de uma planta) foi pressionada com velocidade definida em amostras homogêneas de solo com diferentes combinações de mucigel e teores de água. Para isso, os pesquisadores utilizaram uma máquina de ensaio de materiais ZwickRoell AllroundLine (Z100). A partir das forças resultantes, foram calculadas as resistências à penetração e as energias necessárias para o crescimento das raízes, além de quantificado o impacto do mucigel e do teor de água. Graças à ampla gama de velocidades de ensaio possíveis, foi possível escolher a melhor variante com a ajuda de um pré-ensaio, que forneceu resultados realistas com uma duração de medição otimizada. As forças medidas formaram a base para os cálculos e a análise dos fatores investigados.
Com a máquina de ensaio de materiais ZwickRoell, pudemos descobrir que o mucigel da planta é especialmente útil no crescimento das raízes quando a situação para a raiz é mais difícil. Ou seja, em um solo seco e argiloso. Em resumo: Simulamos o crescimento de uma raiz de planta no solo e medimos as forças resultantes.”
MSc Ulla Rosskopf, Doutoranda no Instituto de Ciência do Solo, Universidade Leibniz de Hannover
O resultado
A umidade do solo é de importância crucial.
O impacto do mucigel na força necessária para o crescimento da raiz depende da umidade do solo presente. Em um solo de grãos finos (argila), o mucigel reduziu a energia necessária para o crescimento da raiz em condições secas, enquanto ela aumentou ligeiramente em solo úmido. Em um solo de grãos mais grossos (areia), esses efeitos foram significativamente mais fracos.
Aqui você encontra a publicação na literatura científica especializada.
