Hannover Leibniz Üniversitesi: ZwickRoell ile bitki kök uçlarının büyümesi üzerine kuvvet ölçümü ve araştırma
Case Study
- Müşteri: Leibniz Universität Hannover, Yer Sistem Bilimleri Enstitüsü, Toprak Bilimi Bölümü, Toprak Biyofiziği Kürsüsü
- Yer: Hannover, Almanya
- Sektör: Enstitüler & Akademi
- Konu: Kök eksüdaları ve toprak neminin bir fonksiyonu olarak topraklarda penetrasyon direnci
Ocak 2025
Leibniz Universität Hannover'deki Yer Sistem Bilimleri Enstitüsü, topraktaki bir kökün büyümesini simüle ediyor. Bitki kök uçları, kökün daha fazla büyümesini etkileyebilecek kök eksüdalarını (“Mucigel” olarak adlandırılır) toprağa salgılar. ZwickRoell, toprağın su içeriğine ve köklerin hangi güçlerle geliştiğine bağlı olarak bunun nasıl gerçekleştiğini araştırmak için kullanıldı.
Leibniz Universität Hannover'de Yer Sistem Bilimleri Enstitüsü
Leibniz Universität Hannover'deki Yer Sistem Bilimleri Enstitüsü (IESW) 2024 yılında kurulmuştur ve toprak bilimi, jeobotanik, jeoloji, mineraloji, fiziksel coğrafya ve peyzaj ekolojisi dahil olmak üzere önceki birkaç enstitüyü bir araya getiren büyük bir disiplinler arası kurumdur. Bu yeniden yapılanma, farklı uzmanlık alanları arasındaki işbirliğini yoğunlaştırmayı ve insanlar ile doğa arasındaki karmaşık etkileşimlere yönelik araştırmaları teşvik etmeyi amaçlamaktadır.
IESW'nin temel kaygılarından biri, özellikle iklim değişikliği, biyolojik çeşitliliğin kaybı ve kaynakların sürdürülebilir kullanımı ile ilgili olarak küresel değişimin etkilerinin araştırılmasıdır. Enstitü, acil çevre sorunlarına çözümler geliştirmek için hem bilimsel hem de sosyal perspektifleri içeren bütünleştirici bir yaklaşım izlemektedir. Ayrıca IESW, öğrenci ve araştırmacı değişimini kolaylaştıran ve disiplinler arası öğretimi güçlendiren ortak bir jeokampüs oluşturulmasını teşvik etmektedir. Enstitü, yenilikçi araştırma projeleri ve uygulamalı çalışma programları aracılığıyla, çağımızın zorluklarıyla mücadele etmek isteyen geleceğin bilim insanları için bir platform sunuyor.
Görev
Simüle edilmiş kök büyümesi sırasında kuvvetlerin ölçümü
Mucigel'in kök büyümesi için gereken kuvvetler üzerindeki etkisiyle ilgili olarak toprak neminin etkisi hala büyük ölçüde keşfedilmemiştir. Bu nedenle araştırma, bir kökün büyümesini simüle edebilecek bir deneyi tamamen yeniden tasarlama zorluğuyla karşı karşıya kaldı. Bu, konumun ve oluşan kuvvetin kısa aralıklarla ve yüksek doğrulukla ölçülebildiği, ayarlanabilir ölçüm hızına sahip bir sıkıştırma testini gerektiriyordu.
ZwickRoell çözümü
Paslanmaz çelik penetrometre iğnesi ile basma testi
Kökün büyümesi, bir penetrometre iğnesinin hazırlanan toprak numunelerine belirli bir hızda bastırılmasıyla simüle edilmiştir. Özel olarak üretilmiş paslanmaz çelik bir uç (bir bitkinin kök geometrisine dayalı olarak), farklı müsilaj ve su içeriği kombinasyonlarına sahip homojen toprak örneklerine belirli bir hızda bastırıldı. Araştırmacılar ZwickRoell AllroundLine (Z100) malzeme test cihazını kullandılar. Elde edilen kuvvetlerden, penetrasyon direnci ve kök büyümesi için gerekli enerjiler hesaplandı ve mucigel ve su içeriğinin etkisi belirlendi. Mümkün olan geniş test hızı aralığı sayesinde, gerçekçi sonuçları optimize edilmiş ölçüm süresiyle sunan en iyi varyantın seçilmesi ön testle mümkün oldu. Ölçülen kuvvetler, araştırılan faktörlerin hesaplanması ve analizinin temelini oluşturdu.
“ZwickRoell malzeme test cihazını kullanarak, mucigelin özellikle kök için en zor durumların yaşandığı dönemlerde bitkinin kök gelişimine yardımcı olduğunu keşfettik. Yani kuru ve killi bir toprakta. Kısacası: “Toprakta bir bitki kökünün büyümesini simüle ettik ve ortaya çıkan kuvvetleri ölçtük.”
Ulla Rosskopf, Leibniz Üniversitesi Hannover Toprak Bilimi Enstitüsü'nde doktora öğrencisi
Sonuç
Toprak nemi çok önemlidir
Mucigel'in kökün büyüme için ihtiyaç duyduğu enerji üzerindeki etkisi, mevcut toprak nemine bağlıdır. İnce taneli bir toprakta (balçık), Mucigel kuru koşullar altında kök büyümesi için gereken enerjiyi azaltırken, nemli toprakta biraz artırmıştır. Daha iri taneli bir toprakta (kum) bu etkiler çok daha az belirgin olmuştur.
Bilimsel literatürdeki yayını burada bulabilirsiniz.
