Univerza Leibniz v Hannovru: Merjenje sile in raziskave z ZwickRoellom o rasti vršičkov rastlinskih korenin
Študija primera
- Kupec: Univerza Leibniz Hannover, Inštitut za znanosti o zemeljskem sistemu, Oddelek za vedo o prsti, Katedra za biofiziko tal
- Lokacija: Hanover, Nemčija
- Industrija: Raziskovalni inštitut in akademija
- Tema: Odpornost proti prodiranju v tla, odvisno od koreninskih izločkov in vlage v tleh
januar 2025
Inštitut za vede o zemeljskem sistemu na univerzi Leibniz v Hannovru simulira rast korenine v zemlji. Koreninski vršički rastlin v zemljo sproščajo snovi, znane kot sluzi, ki lahko vplivajo na kasnejšo rast korenin. S podporo ZwickRoella univerza raziskuje, kako na ta proces vpliva vsebnost vode v tleh in kakšne sile se razvijajo korenine.
Inštitut za znanosti o zemeljskem sistemu na Univerzi Leibniz v Hannovru
Inštitut za vede o sistemu Zemlje (IESW) na Univerzi Leibniz v Hannovru je bil ustanovljen leta 2024 in je pomembna interdisciplinarna ustanova, ki združuje več prejšnjih inštitutov, vključno s pedologijo, geobotaniko, geologijo, mineralogijo, fizično geografijo in krajinsko ekologijo. Cilj tega prestrukturiranja je okrepiti sodelovanje med različnimi strokovnimi področji in spodbujati raziskave kompleksnih interakcij med človekom in naravo.
Osrednja skrb IESW je raziskovanje učinkov globalnih sprememb, zlasti v zvezi s podnebnimi spremembami, izgubo biotske raznovrstnosti in trajnostno rabo virov. Inštitut sledi integrativnemu pristopu, ki vključuje znanstvene in družbene vidike, da bi razvil rešitve za pereča okoljska vprašanja. Poleg tega IESW spodbuja oblikovanje skupnega geokampusa, ki omogoča izmenjavo študentov in raziskovalcev ter krepi interdisciplinarno poučevanje. Z inovativnimi raziskovalnimi projekti in v prakso usmerjenimi študijskimi programi ponuja inštitut platformo za ambiciozne znanstvenike, ki se želijo soočiti z izzivi našega časa.
Naloga
Merjenje sil med simulirano rastjo korenin
Vpliv vlage v tleh na učinek sluzi na sile, potrebne za rast korenin, je večinoma neraziskan. Raziskovalci so se zato soočili z izzivom oblikovanja popolnoma novega poskusa za simulacijo rasti korenine. To je zahtevalo tlačni preskus z nastavljivo hitrostjo merjenja, kjer je bilo mogoče v kratkih intervalih z visoko natančnostjo izmeriti položaj in uporabljeno silo.
ZwickRoell rešitev
Tlačni preskus z iglo penetrometra iz nerjavečega jekla
Rast korenine smo simulirali s pritiskanjem igle penetrometra v pripravljene vzorce zemlje z določeno hitrostjo. Posebej izdelana konica iz nerjavečega jekla (temelji na geometriji korenine rastline) je bila stisnjena z določeno hitrostjo v homogene vzorce tal z različnimi kombinacijami sluzi in vsebnosti vode. Raziskovalci so uporabili stroj za preskušanje materialov ZwickRoell AllroundLine (Z100). Iz nastalih sil so bili izračunani upor proti penetraciji in energije, potrebne za rast korenin, ter kvantificiran vpliv sluzi in vsebnosti vode. Zahvaljujoč širokemu razponu možnih preskusnih hitrosti je bilo mogoče s pomočjo predhodnega preskusa izbrati najboljšo možno varianto, ki je zagotovila realne rezultate z optimiziranim trajanjem merjenja. Izmerjene sile so bile osnova za izračune in analizo preiskovanih dejavnikov.
»S preskusnim strojem ZwickRoell smo odkrili, da je sluz rastline še posebej koristen za rast korenin, ko so razmere za korenine najzahtevnejše. Še posebej v suhih in ilovnatih tleh. Na kratko: simulirali smo rast rastlinske korenine v tleh in izmerili nastale sile.«
MSc Ulla Rosskopf, Doktorski študent na Inštitutu za vedo o prsti Univerze Leibniz v Hannovru
Rezultat
Vlažnost tal je ključnega pomena
Vpliv mucigela na silo, potrebno za rast korenin, je odvisen od prevladujoče vlažnosti tal. V drobnozrnatih tleh (glina) je mucigel zmanjšal energijo, potrebno za rast korenin v suhih razmerah, medtem ko se je v vlažnih tleh nekoliko povečal. Ti učinki so bili bistveno manj izraziti pri bolj grobozrnati zemlji (pesek).
Kliknite tukaj za dostop do objave v znanstveni literaturi.
