ينظم محتوى التربة المائي العديد من العمليات فوق وتحت الأرض ، من إنتاج المحاصيل إلى الطقس. لقد أصبح مؤخرا مطلبا حاسما للمهمة للعديد من الوكالات الحكومية والفيدرالية. يجمع هذا البروتوكول الجهود متعددة الوكالات لقياس رطوبة التربة ، باستخدام أجهزة استشعار كهرومغناطيسية مدفونة في الموقع.
سيكون هذا البروتوكول مفيدا للعلماء والمهندسين الذين يأملون في نشر محطة واحدة أو شبكة كاملة. تم الاعتراف مؤخرا بمحتوى التربة المائي كمتغير مناخي أساسي في النظام العالمي لمراقبة المناخ. ومع ذلك ، لم يكن هناك سوى القليل من التوحيد القياسي لممارسة تركيب أجهزة استشعار مدفونة في الموقع.
نأمل أن يتمكن البروتوكول المكتوب والفيديو من تحسين جمع البيانات. لا توجد طريقة سهلة للتحقق من أن مستشعر محتوى مياه التربة المدفونة يوفر بيانات جيدة. في البداية ، يتطلب الأمر الثقة والتأكيد على أن المستشعرات على اتصال جيد بالتربة ، وأن التركيب لم يؤثر على هيدرولوجيا التربة المحلية.
سيوضح الإجراء أليكس وايت ، عالم الفيزياء في مختبر الهيدرولوجيا والاستشعار عن بعد التابع لوزارة الزراعة الأمريكية هنا في بيلتسفيل بولاية ماريلاند. للبدء ، قم بتوصيل كل مستشعر بشكل منفصل بمنصة التحكم في البيانات. استخدم أمر علامة الاستفهام والتعجب للاستعلام عن عنوان المستشعر، وتسجيل القيم مع الرقم التسلسلي وعنوان SDI-12 لكل مستشعر في دفتر المختبر.
ثم قم بتسمية رأس المستشعر ونهاية الكبل بعنوان SDI-12 باستخدام علامة. قم بإعداد مستشعرات محتوى الماء في التربة وأي مستشعرات مساعدة في المختبر ، وتوصيلها بمنصة التحكم في البيانات والبطارية ، وترك مستشعرات محتوى الماء في التربة معلقة في الهواء ، وإدخالها في مكان جاف ، و / أو غمرها في الماء. تحقق من أن البيانات مسجلة بالمعدلات المناسبة ، وأن القيم مناسبة.
الاستعلام عن الموقع باستخدام تطبيق USDA SoilWeb وحفر حفرة اختبار باستخدام حفار حفرة آخر. تأكد من أن نسيج الحقل متوافق مع وصف التربة. ضع قماش القنب فوق منطقة الحفر لحماية سطح التربة من الاضطراب.
قم بفك المستشعر ووضع رأس المستشعر على وجه الحفرة. ثم ضع طرف الكابل حيث سيتم وضع حامل العدادات ، وتحقق من صحة طول الكابل ، واضبطه حسب الحاجة ، وحدد موقع الحامل بعلم. باستخدام حفار آخر الحفرة ، احفر حفرة بعمق 55 سم تقريبا.
قم بتنظيف الحفرة باستخدام الأشياء بأسمائها الحقيقية الحادة ، وتأكد من أن وجه الحفرة عمودي بحيث يكون لكل مستشعر تربة غير مضطربة فوقه. حافظ على الفتحة والمنطقة المضطربة صغيرة قدر الإمكان حتى تتعافى بسرعة. قم بإزالة التربة بزيادات قدرها 10 سم ، وضع كل مصعد على الطرف البعيد من قماش القنب ، واقترب مع كل زيادة أثناء تفتيت أي كتل وإزالة الصخور الكبيرة.
بعد ذلك ، احفر خندقا مستقيما وضيقا يزيد عمقه عن 10 سم لدفن كابلات المستشعر. قم بفك جميع المستشعرات ، وضعها على جانب واحد من الخندق. لاحظ عمق أي تغييرات واضحة في لون التربة أو نسيجها أثناء جمع عينات التربة التمثيلية في كيس تجميد سعة ربع لتر واحد عند كل عمق مستشعر.
تأكد من أن وجه الحفرة عمودي ، أو مقطوع قليلا للتأكد من أن كل مستشعر سيكون له تربة غير مضطربة فوقه. أولا ، أدخل المستشعر الذي يبلغ طوله 50 سم وادفع المستشعر أفقيا في التربة ، محاولا عدم تذبذب المستشعر ، لأن هذا يمكن أن يخلق فجوات. إذا لزم الأمر ، استخدم الرافعة لدفع المستشعر برفق ، وتأكد من أن الأسنان مدمجة بالكامل في التربة.
قم بتوجيه كل كابل مستشعر إلى نفس الجانب من الحفرة ، مما يسمح لهم بالتعليق في قاع حفرة الحفر. التقط صورة للفتحة المحفورة وأجهزة الاستشعار باستخدام شريط قياس للمقياس. بالنسبة لمستشعر 100 سم ، احفر حفرة إلى 100 سم ناقص نصف طول سن المستشعر ، أو 94 سم في هذه الحالة.
قم بتثبيت المستشعر عموديا عن طريق دفعه إلى قاع الحفرة باستخدام أداة التثبيت. أعد تعبئة ثقب البريمة بالتربة المحفورة. قم بتوجيه جميع كابلات المستشعر من الخندق إلى العلبة في قسم من قناة PVC ومن خلال موصل الحاجز لدخول العلبة.
ثم اسحب عدسة الكابل إلى منفذ العلبة السفلي ، وقم بتثبيتها برباط مضغوط ، وقم بتوصيل المستشعرات الخمسة. تحقق من أن الجهد على البطارية كاف باستخدام مقياس متعدد مضبوط على DC لجهد التيار المباشر. بعد ذلك ، حرك الموصل الطرفي للسلك السالب الأسود فوق طرف الأشياء بأسمائها الحقيقية على العمود السالب للبطارية ، والسلك الأحمر فوق عمود البطارية الموجب.
لتشغيل النظام ، قم بتوصيل كبل البطارية ب DCP. بعد تشغيل برنامج منصة التحكم في البيانات ، قم بتوصيل جهاز كمبيوتر محمول بمنصة التحكم في البيانات ، وتأكد من أن جميع أجهزة الاستشعار تبلغ عن قيم رقمية. بمجرد أن يعمل كل شيء تحت الأرض ويتم توجيه الكابلات إلى العلبة ، املأ وأغلق فتحات العلبة فوق وتحت الأرض بالمعجون الكهربائي.
باستخدام التربة المحفورة العميقة الأقرب إلى قماش القنب ، قم بتعبئة التربة يدويا حول كل رأس مستشعر ، بدءا من الأسفل والعمل لأعلى ، وتجنب إزعاج المستشعر والتأكد من ضغطه جيدا. ردم الحفرة في مصاعد 10 سم ، وتنعيم وضغط السطح حتى يتم الوصول إلى مستشعر 20 سم. قم بتعبئة التربة يدويا حول رأس المستشعر واستمر لأعلى في مصاعد 10 سم حتى تصل إلى السطح.
قم بتغطيتها بعناية بتربة أعمق من قماش القنب أثناء ضغط التربة في قاع الحفرة لتأمين الكابلات ، مع الحرص على عدم سحبها لأسفل بأي قوة. التقط صورا للمحطة المكتملة في اتجاهات الشمال والجنوب والشرق والغرب من سارية الجهاز. حدد موقع تركيب المستشعر مع وضع علامات أو عناصر مميزة أخرى.
يبلغ هذا التركيب الميداني عن درجات حرارة الهواء والتربة كل ساعة ، ومحتوى مياه التربة ، وهطول الأمطار اليومي ، وتخزين مياه التربة ، وتغيره بمرور الوقت. تظهر النتائج زيادة حادة في محتوى الماء في التربة بالقرب من السطح ، مع زيادة متأخرة في أعماق أكبر بعد كل عاصفة. خلال الأحداث التي وقعت في أوائل فبراير وأبريل من عام 2022 ، وصل أعمق مستشعر عند 100 سم إلى هضبة 0.33 متر مكعب لكل متر مكعب ، مما يشير إلى فترة تشبع.
بالنسبة لتركيب مماثل في ولاية ميسيسيبي ، وصل محتوى مياه التربة إلى 0.60 متر مكعب لكل متر مكعب في جميع الأعماق بعد 40 ملم من هطول الأمطار ، في حين أن 70 ملم أخرى لم تؤثر على تخزين مياه التربة ، مما يشير إلى الجريان السطحي الزائد للتشبع. بالنسبة لتركيب مماثل في مونتانا ، أنتجت التربة المتجمدة والغطاء الثلجي انخفاضا كبيرا في محتوى الماء في التربة في منتصف مارس ، ثم زيادة أثناء الذوبان ، دون أي إشارة إلى هطول الأمطار. كن حذرا من سلوك المستشعر غير المنتظم ، مثل الارتفاعات وتغييرات الخطوات والتذبذبات ، والتي يمكن أن تشير إلى ضعف التثبيت أو فشل المستشعر.
يمكن أن يكون إدخال المستشعر أمرا صعبا ، خاصة في التربة الصخرية أو الجذرية أو الجافة. تأكد من دفع رأس المستشعر على التربة. وسيؤدي هذا البروتوكول إلى بيانات أكثر تنسيقا وتوحيدا عن محتوى التربة من المياه، لمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك: رصد الجفاف، والتنبؤ بإمدادات المياه، وإدارة مستجمعات المياه والزراعة، وتخطيط المحاصيل.
تقوم الشبكة الوطنية المنسقة لمراقبة رطوبة التربة ببناء مجتمع من الممارسات حول قياس رطوبة التربة وتفسيرها وتطبيقها. إنها شبكة من الأشخاص تربط بين مزودي البيانات والباحثين والجمهور. يرجى الاطلاع على الوثائق لمزيد من التفاصيل.
