Ганноверский университет имени Лейбница: силоизмерение и исследование роста кончиков корней растений с помощью оборудования фирмы ZwickRoell
Случай из практики
- Заказчик: Ганноверский университет имени Лейбница, Институт системных наук о Земле, отделение почвоведения, кафедра биофизики почв
- Город: Ганновер, Германия
- Отрасль: институты и академия
- Тема: сопротивление проникновения в почву в зависимости от корневых экссудатов и влажности почвы
Январь 2025
Специалисты Института системных наук о Земле Ганноверского университета имени Лейбница моделируют роста корней в почве. Кончики корней растений выделяют в почву экссудат (т.н. «муцигель»), который может влиять на дальнейший рост корня. С помощью оборудования фирмы ZwickRoell было проведено исследование того, как это происходит в зависимости от содержания воды в почве и какие усилия развивают корни.
Институт системных наук о Земле в Ганноверском университете имени Лейбница
Институт системных наук о Земле (IESW) в Ганноверском университете имени Лейбница был основан в 2024 году, он представляет собой значительное междисциплинарное заведение, объединяющее несколько основанных ранее институтов, включая почвоведение, геоботанику, геологию, минералогию, физическую географию и ландшафтную экологию. Эта реструктуризация направлена на расширение сотрудничества между различными отраслевыми секторами и стимулирование исследований сложных взаимодействий человека с природой.
Ключевой задачей учреждения IESW является изучение последствий глобальных изменений (особенно в плане климата), утраты биологического разнообразия и экологичного использования ресурсов. Институт использует инклюзивный подход, который учитывает как естественнонаучные, так и социальные аспекты для разработки решений экологических проблем. Кроме того, IESW продвигает создание совместного геокампуса, который способствует обмену студентами и исследователями, а также укрепляет междисциплинарное преподавание. Благодаря инновационным исследовательским проектам и практическим учебным предложениям институт предоставляет платформу для будущих ученых, желающих решать проблемы нашего времени.
Задача
Измерение усилий при моделировании роста корня
Влияние влажности почвы на действие муцигеля на усилие, необходимое для роста корней, до сих пор в значительной степени не исследовано. Поэтому перед исследователями стояла задача полностью переосмыслить испытание для создания возможности моделирования роста корня. Для этого понадобилось испытание на сжатие с регулируемой скоростью измерения, позволившее проводить измерение положения и возникающего усилия с короткими интервалами и высокой точностью.
Решение фирмы ZwickRoell
Испытание на сжатие с иглой пенетрометра из высококачественной стали
Рост корня регистрировали, вдавливая иглу пенетрометра в подготовленные образцы почвы с регламентированной скоростью. Специально изготовленный наконечник из высококачественной стали (в соответствии с геометрией корня растения) вдавливали с определенной скоростью в однородные образцы почвы с различными комбинациями содержания муцигеля и воды. При этом исследователи сделали ставку на испытательную машину AllroundLine (Z100) фирмы ZwickRoell. Полученные значения усилия использовались для расчета сопротивления вдавливанию и энергии, необходимой для роста корней, а также для количественной оценки влияния содержания муцигеля и воды. Благодаря широкому диапазону возможных скоростей испытания удалось с помощью предварительного испытания выбрать наилучший вариант, который дал реалистичные результаты при оптимальной продолжительности измерений. Измеренные усилия образовали основу для расчета и анализа исследуемых факторов.
„С помощью испытательной машины фирмы ZwickRoell мы смогли установить, что муцигель растения способствует росту корней, особенно в наиболее сложной ситуации. А именно в сухой и суглинистой почве. Короче: мы смоделировали рост корня растения в почве и измерили полученные усилия.“
Магистр Улла Росскопф, аспирант Института почвоведения, Ганноверский университет имени Лейбница
результат
Влажность почвы имеет решающее значение
Влияние муцигеля на усилие, необходимое для роста корня, зависит от влажности почвы. В мелкозернистой почве (суглинке) муцигель уменьшает энергию, необходимую для роста корней в сухих условиях, в то время как во влажной почве она немного увеличивается. В более крупнозернистой почве (песке) эти эффекты выражены значительно слабее.
Здесь Вы найдете соответствующую публикацию в научной литературе.
