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Institut für Bio- und Geowissenschaften

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Forschergruppe 1320

Crop Sequence and the Acquisition from the Subsoil

TP 3 - ImpTom
Non-destructive characterization and monitoring of root structure and function at the rhizotron and field scale using spectral electrical impedance tomography

Das Teilprojekt zielt darauf ab, die spektrale elektrische Impedanztomographie (EIT) zu einem nichtdestruktiven Werkzeug weiterzuentwickeln, mit dessen Hilfe die Visualisierung, Charakterisierung und Verfolgung der Struktur und Funktion von Wurzeln im Unterboden auf der Feldebene erreicht werden soll.

Der Ansatz nutzt die kapazitiven Eigenschaften der Boden-Wurzel-Grenzfläche aus, die mit induzierten elektrischen Polarisationsprozessen an der Wurzeloberfläche assoziiert sind. Diese generieren eine charakteristische elektrische Signatur (Impedanzspektrum), die unter Verwendung von EIT bildgebend messbar ist. In der ersten Projektphase wird die Methodik mit Hilfe kontrollierter Rhizotron-Experimente im Labor entwickelt. Das Ziel ist es, quantitative Beziehungen zwischen Charakteristika der analysierten Impedanzspektren und Parametern herzustellen, die die Morphologie des Wurzelsystems, das Wurzelwachstum und die Wurzelaktivität in Abhängigkeit von Wurzeltyp, Bodentyp und -struktur (mit/ohne Bioporen) sowie den ambienten Bedingungen beschreiben. Parallel hierzu werden problemadaptierte EIT-Inversionsalgorithmen, die die natürlichen Charakteristika der Architektur von Wurzelsystemen bei der Lösung des inhärenten inversen Problems berücksichtigen, an Hand numerischer Experimente entwickelt und getestet. Auf diese Weise wird das Teilprojekt die Interpretation von elektrischen Impedanzspektren in Abhängigkeit von Wurzelstruktur und -funktion ermöglichen sowie spezifisch angepasste EIT-Inversionsalgorithmen zur Bildgebung und Verfolgung der Wurzeldynamik bereitstellen. Die Methode soll auf der Feldskala angewendet werden (zentraler Feldversuch in Klein-Altendorf), wo nichtdestruktive Werkzeuge zur Bildgebung und Verfolgung der Wurzeldynamik im Unterboden dringend benötigt werden, aber zur Zeit noch fehlen.

Laufzeit: 1.4.2010 - 31.3.2013

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