Università Leibniz di Hannover: Misurazione della forza e ricerca con ZwickRoell sulla crescita delle radici delle piante
Case Study
- Cliente: Università Leibniz di Hannover, Istituto di Scienze della terra, Dipartimento di Scienze della terra, Cattedra di Biofisica del suolo
- Luogo: Hannover, Germania
- Settore industriale: Istituti di ricerca e istruzione
- Topic: Resistenza alla penetrazione nel suolo in base agli essudati radicali e all’umidità nel suolo
Gennaio 2025
L’Istituto di Scienze della terra presso l’Università Leibniz di Hannover simula la crescita delle radici nel suolo. Le radici delle piante rilasciano sostanze nel suolo, note come mucigel (una massa mucillaginosa), che possono influire sulla crescita successiva delle radici. Con il supporto di ZwickRoell, l'università indaga su come questo processo viene influenzato dal contenuto di acqua nel suolo e cosa causa lo sviluppo delle radici.
Istituto di Scienze della terra presso l’Università Leibniz di Hannover
L’Istituto di Scienze della terra (IESW) presso l’Università Leibniz di Hannover è stato fondato nel 2024 ed è un importate istituto interdisciplinare che combina diversi istituti precedenti, tra cui Scienza del suolo, Geobotanica, Geologia, Mineralogia, Geografia fisica ed Ecologia del paesaggio. Lo scopo di questa ristrutturazione è aumentare la collaborazione tra diverse aree specialistiche e promuovere la ricerca nelle complesse interazioni fra esseri umani e natura.
Un obiettivo centrale dell’IESW è l’indagine sugli effetti dei cambiamenti globali, in particolare i cambiamenti climatici, la perdita di biodiversità e l’uso sostenibile delle risorse. L’istituto segue un approccio integrativo che comprende punti di vista sia scientifici che sociali, al fine di individuare soluzioni alla pressante questione climatica. Inoltre, l’IESW promuove la creazione di un geocampus congiunto che facilita lo scambio fra studenti e ricercatori e rafforza l’insegnamento interdisciplinare. Mediante progetti di ricerca innovativi e programmi di studio pratici, l’istituto offre una piattaforma per aspiranti scienziati volta ad affrontare le sfide moderne.
Il task
Misurazione delle forze durante la simulazione della crescita delle radici
L’impatto dell’umidità del suolo sull’effetto del mucigel e sulle forze necessarie per la crescita delle radici è ampiamente inesplorato. I ricercatori si sono trovati pertanto ad affrontare la sfida di ideare un esperimento completamente nuovo per simulare la crescita delle radici. Questo ha richiesto una prova di compressione con velocità di misurazione regolabile, in cui la posizione e la forza applicata possono essere misurate a intervalli di ridotti con accuratezza elevata.
La soluzione ZwickRoell
Prova di compressione con ago penetrometro in acciaio inossidabile
La crescita delle radici è stata simulata inserendo un ago penetrometro in campioni di suolo preparati a una determinata velocità. Una punta in acciaio inossidabile appositamente realizzata (basata sulla geometria delle radici di una pianta) è stata inserita a una determinata velocità in campioni di suolo omogenei con combinazioni diverse di mucigel e contenuto di acqua. I ricercatori hanno utilizzato una macchina di prova materiali ZwickRoell AllroundLine (Z100). Dalle forze risultanti sono state calcolate le resistenze di penetrazione e le energie necessarie per la crescita delle radici ed è stata quantificata l’influenza del mucigel e del contenuto di acqua. Grazie alla vasta gamma di velocità di prova possibili, si è riusciti a selezionare la miglior versione possibile con l’aiuto di una prova preliminare, che ha fornito risultati realistici con una durata di misurazione ottimizzata. Le forze misurate hanno costituito la base per calcoli e analisi dei fattori investigati.
“Con la macchina di prova ZwickRoell abbiamo scoperto che il mucigel delle piante è utile soprattutto per la crescita delle radici quando le condizioni sono più difficili per le radici, in particolare nei suoli asciutti e argillosi. In breve, abbiamo simulato la crescita di una radice nel suolo e ne abbiamo misurato le forze risultanti.”
Ulla Rosskopf, PhD presso l’Istituto di Scienze della terra, Università Leibniz di Hannover
Il risultato
L’umidità del suolo è fondamentale
L’influenza del mucigel sulla forza necessaria alla crescita delle radici dipende dall’umidità presente nel suolo. Nel suolo a grana fine (argilla) il mucigel ha ridotto l’energia necessaria per la crescita delle radici in condizioni di scarsa umidità, mentre l’ha aumentata leggermente nel suolo umido. Questi effetti erano nettamente meno pronunciati nei suoli a grana grossa (sabbia).
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