Name: in situ soil moisture sensors in undisturbed soils
Uploaded: 2022-11-18T14:10:00
Duration: 8 min 20 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils at JoVE.com

Os autores reconhecem o apoio financeiro da NOAA-NIDIS, da National Coordinated Soil Moisture Monitoring Network (NCSMMN) e do programa USGS Next Generation Water Observing Systems (NGWOS). Agradecemos aos membros do Comitê Executivo do NCSMRN, incluindo B. Baker, J. Bolten, S. Connelly, P. Goble, T. Ochsner, S. Quiring, M. Svoboda e M. Woloszyn pela contribuição sobre este protocolo. Agradecemos ao M. Weaver (USGS) por sua revisão inicial do projeto de protocolo.

Qualquer uso de nomes comerciais, de empresas ou de produtos é apenas para fins descritivos e não implica endosso pelo governo dos EUA. Este artigo é um trabalho do governo dos EUA e está em domínio público nos EUA. O USDA é um empregador e provedor de oportunidades iguais.

O estado de umidade do solo é resultado de muitos fatores ambientais diferentes, incluindo precipitação, vegetação, irradiância solar e umidade relativa, juntamente com propriedades hidráulicas e físicas do solo. Estes interagem ao longo do espaço e do tempo em diferentes escalas espaciais e temporais. Para modelar e prever os ciclos de água, energia e carbono, é necessário entender o estado SWC. Um dos tipos mais comuns de tecnologias de medição automatizada é um sensor SWC eletromagnético com tines destinados a serem inseridos in situ em solo não perturbado. Este protocolo é projetado para fornecer orientação para o processo de instalação desses tipos comuns de sensores enterráveis. A precisão, o desempenho e o custo são tipicamente proporcionais à frequência de operação dos sensores; os sensores de baixa frequência custam menos, mas são mais confundidos por fatores ambientais e do solo45. A calibração específica do solo ou do local pode melhorar a precisão dos sensores de baixa frequência. O método de medição também afeta o desempenho do sensor devido à física subjacente do campo eletromagnético (EMF).
Duas grandes leis físicas eletromagnéticas governam a detecção eletromagnética. Uma delas é a lei de Gauss, que descreve como o EMF propagado do sensor é dependente do ε e BEC do meio. A permissividade aumenta com o SWC, no entanto, o mesmo acontece com o BEC. Portanto, os sensores dependentes da lei de Gauss são afetados pelo SWC, BEC e pelo efeito da temperatura no BEC, bem como por qualquer interferência da salinidade. Os métodos de detecção de capacitância obedecem à lei de Gauss e, portanto, são mais propensos a esses efeitos46. Além disso, a lei de Gauss descreve a dependência da capacitância de um fator geométrico, que muda com a forma do EMF no solo. A pesquisa demonstrou que a forma EMF muda com a estrutura do solo e a variabilidade espacial em pequena escala do conteúdo de água ao redor dos dentes do sensor. A variabilidade espacial em pequena escala do teor de água e da estrutura do solo é grande na maioria dos solos, resultando em mudanças geométricas de fatores e consequentes mudanças de capacitância que têm pouco a ver com mudanças no teor médio de água do solo. Esses fatores diminuem a precisão do sensor de capacitância e aumentam a variabilidade dos dados46,47,48. Os métodos de impedância e oscilação da linha de transmissão também dependem da lei de Gauss, enquanto os métodos de reflectometria no domínio do tempo e transmissometria no domínio do tempo dependem das equações de Maxwell, que não incluem um fator geométrico e não são dependentes do BEC. Embora nenhum sensor esteja livre de problemas, os métodos do domínio do tempo tendem a ser sensivelmente mais precisos e menos tendenciosos do que os métodos baseados em capacitância ou impedância.
Existem várias etapas críticas no procedimento. Para uma rede esparsa, a seleção adequada do local e a localização do sensor são necessárias para ter a representação espacial mais apropriada do SWC. A seleção do local pode ser mais influenciada por fatores externos, como o acesso à terra ou outros requisitos de monitoramento atmosférico em que a umidade do solo é a medição auxiliar. Os sítios meteorológicos de mesoescala estão localizados em superfícies gramadas amplas e abertas, bem cuidadas para minimizar quaisquer influências de microescala. Tais locais podem ser menos ideais para o monitoramento SWC. Se aplicável, as tecnologias de sensores sem fio devem ser consideradas 49,50,51,52,53 para permitir que o monitoramento SWC ocorra longe da estação de monitoramento ambiental existente e em solo representativo. Trabalhar em torno de operações agrícolas ativas e equipamentos de irrigação é um desafio. A maioria das redes (por exemplo, SCAN e USDA-ARS) permanece à margem dos campos para evitar atividades de lavoura, como arados ou colheitadeiras, que podem cortar os cabos e desenterrar sensores. Qualquer sensor e cabo in situ precisa estar suficientemente enterrado e ter um perfil de superfície baixo o suficiente para evitar inferências com operações na fazenda. Os sistemas sem fio53 e os sensores de poço removíveis47 podem ser mais apropriados. A conservação das águas subterrâneas utilizando irrigação em larga escala, baseada na humidade do solo54, é um campo em crescimento para os sensores SWC; este protocolo refere-se a dados SWC espacialmente representativos a longo prazo em solos não perturbados.
Alguns solos são mais difíceis de medir do que outros. Em solos rochosos, cascalhos ou muito secos, pode ser impossível inserir os dentes sem qualquer dano. Uma opção é escavar o poço de solo e colocar os sensores no lugar durante o enchimento, tentando compactar para o BD original. Solos rochosos tendem a ter pouca estrutura, que provavelmente se curará após vários ciclos de umectação e secagem; no entanto, tal perturbação pode nunca ser verdadeiramente representativa da hidrologia do solo do local. Alternativamente, se os sensores forem instalados no fundo dos orifícios do trado, o solo removido pode ser peneirado para remover pedras e reembalado no orifício apenas o suficiente para acomodar os dentes do sensor. O sensor pode então ser instalado verticalmente e o orifício do trado reabastecido com o solo restante não peneirado, com compactação frequente à medida que o solo é adicionado.
As raízes no solo florestal representam desafios semelhantes à inserção da sonda, no entanto, as raízes podem ser cortadas em algumas situações. Os solos florestais geralmente têm horizontes orgânicos (O) no topo do solo mineral, que podem ter BD muito baixa e alta área de superfície específica, com grandes quantidades de água ligada, resultando em respostas de sensores muito não lineares em SWCs mais altos55. Além disso, o praticante define o zero-datum como o topo do horizonte O ou o solo mineral observando o que nos metadados. Solos ricos em argila e argilas expansivas com alto potencial de encolhimento / ondulação podem ser extremamente condutores de sinais eletromagnéticos quando molhados e podem rachar quando secos. Tais solos podem necessitar de correções adicionais para obter SWC razoável a partir das medições brutas56,57. Em solos rasos, o leito rochoso ou um horizonte de solo restritivo (por exemplo, caliche ou hardpan) pode ser encontrado antes de atingir a profundidade máxima ideal. Pode ser necessário mudar de local ou simplesmente não instalar o(s) sensor(es) mais profundo(s). Solos excessivamente secos ou úmidos podem ser desafiadores, e também é preferível escolher datas de instalação fora dos extremos sazonais. O solo seco pode ser muito forte e pode ser impossível inserir um sensor sem danos. Se necessário, os orifícios pré-traídos podem ser preenchidos com água para suavizar a face do poço, embora possa levar algum tempo até que os solos retornem a um estado natural. Solos úmidos podem ser muito fracos para suportar faces de poço ou a trincheira pode se encher de água. Também é mais fácil compactar demais um solo úmido.
A saída do sensor deve incluir permissividade, não apenas SWC, para que correções ou calibrações específicas do solo possam ser feitas posteriormente. Sensores de alta frequência são mais apropriados em solos de alto BEC, enquanto os dentes mais curtos podem ser mais fáceis de instalar em solos mais compactos. Talvez o passo mais crítico, no entanto, seja o contato com o solo; O mau contato degrada o sinal de qualquer sensor eletromagnético. Finalmente, o enchimento da escavação parece trivial, mas é fundamental para minimizar o fluxo preferencial na área dos sensores, manter os cabos protegidos e desencorajar os animais de perturbar a área. Uma calibração específica do solo ou do local pode melhorar a precisão do sensor, mas requer mais detalhes do que é possível neste protocolo. Solos de campo ajustados ou reembalados para diferentes níveis de SWC são ideais para verificar a linearidade da resposta e podem servir como uma calibração específica do local para alguns tipos de sensores21. Os líquidos dielétricos também podem ser meios eficazes para verificar a resposta do sensor58. Banhos de água com temperatura controlada podem ser usados para melhorar as calibrações da temperatura do solo59. Este protocolo é o primeiro passo para o estabelecimento de um procedimento operacional padrão para a instalação de sensores SWC in situ, uma vez que não existe um método existente, nem qualquer método aceito de calibração para sensores SWC60,61.
Embora o monitoramento SWC tenha sido o foco deste protocolo, o método tem limitações, e o SWC sozinho não pode dar uma imagem completa do estado da água do solo. Muitos processos ecossistêmicos também são regulados pelo potencial hídrico do solo, que é menos comumente medido in situ62. O potencial hídrico do solo, recentemente revisado por S. Luo, N. Lu, C. Zhang e W. Likos 63, é o estado energético da água; tais sensores podem ser menos afetados pelas propriedades do solo e fornecer controle de qualidade para sensores SWC64. Além disso, o SWC de campo a granel inclui cascalhos, rochas, raízes e espaço vazio (por exemplo, caminhos de fluxo preferenciais). In situ Os sensores SWC são geralmente reposicionados em torno de rochas e raízes, e o volume de medição limitado, concentrado em torno dos tines, pode perder aspectos discretos, mas importantes, do SWC de campo a granel.
Espera-se que este protocolo leve a dados SWC mais harmonizados e uniformes para uma ampla gama de aplicações, incluindo monitoramento de secas, previsão de abastecimento de água, gerenciamento de bacias hidrográficas, gerenciamento agrícola e planejamento de culturas. O advento das plataformas de sensoriamento remoto4 aumentou muito a capacidade de estimar o SWC globalmente, mas esses produtos precisam de validação terrestre, que ainda é razoavelmente coletada apenas por redes in situ 65. Os avanços do computador permitiram que a modelagem SWC66 de hiper-resolução fosse desenvolvida, produzindo status SWC de alta resolução e sub-diária, mas esses produtos também precisam de estimativas in situ de SWC para fornecer alguma base para calcular a incerteza. Muitas vezes, a primeira pergunta feita quando um novo produto é introduzido é "qual é a incerteza?" Para produtos SWC, a principal comparação para validação são os dados de rede in situ 67.
Houve expansões recentes da rede associadas à Rede Nacional Coordenada de Monitoramento da Umidade do Solo (NCSMMN), incluindo o projeto de umidade do solo da Bacia do Alto Rio Missouri do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA e o acúmulo de rede do Sudeste dos EUA apoiado pela NOAA, todos projetados para melhorar a previsão de riscos hídricos, monitorar e fornecer suporte à decisão de gerenciamento de recursos. A certeza e a precisão das estimativas SWC para tais aplicações só podem ser alcançadas com protocolos e procedimentos completos para fornecer confiança na integridade dos dados. O NCSMMN é um esforço multi-institucional liderado pelo governo federal que visa fornecer assistência, orientação e apoio, construindo uma comunidade de prática em torno da medição, interpretação e aplicação da umidade do solo - uma "rede de pessoas" que conecta provedores de dados, pesquisadores e o público68. Este protocolo é um produto dos esforços do NCSMRN. Um fluxo de trabalho de controle de qualidade de dados está por vir.

A umidade do solo foi recentemente reconhecida como uma Variável Climática Essencial no Sistema Global de Observação do Clima1. A umidade do solo, ou o teor de água do solo quantitativamente volumétrico (SWC), desempenha um papel importante na partição do fluxo de radiação recebida em calor latente e sensível entre a superfície da Terra e a atmosfera, e na partição da precipitação entre escoamento e infiltração2. No entanto, a variabilidade espaço-temporal da umidade do solo nas escalas de ponto, campo e bacia hidrográfica complica nossa capacidade de medir o SWC na escala apropriada necessária para atender às metas de pesquisa ou manejo3. Novos métodos para quantificar SWC, incluindo redes terrestres de sensores in situ , detectores proximais e sensoriamento remoto, oferecem oportunidades únicas para mapear a variação do SWC em uma resolução sem precedentes4. In situ Os sensores SWC fornecem os registros de dados mais temporalmente contínuos e específicos de profundidade, mas também estão sujeitos a pequenos volumes de detecção e variabilidade em escala local inerente às propriedades do solo, topografia e cobertura vegetal5.
Além disso, há uma falta de padrões ou métodos amplamente aceitos para a instalação, calibração, validação, manutenção e controle de qualidade de sensores SWC in situ . A umidade do solo é inerentemente um parâmetro desafiador de medir e pode ser a variável mais difícil de garantir a qualidade6. Embora os protocolos gerais para a coleta de dados SWC tenham sido produzidos pela Agência Internacional de Energia Atômica7, pelo Comitê de Satélites de Observação da Terra8, pelos relatórios da agência federal9 e pela Associação Americana de Climatologistas Estaduais10, há orientações específicas limitadas sobre a instalação, manutenção, controle de qualidade e verificação de dados SWC de enterrados in situ Sondas. Isso tornou a adoção de tais tecnologias desafiadora para redes de monitoramento operacional, como mesonetas estaduais, para adicionar medições SWC. Da mesma forma, também é um desafio para os hidrólogos operacionais, por exemplo, em centros de previsão de rios, incorporar esses dados em seu fluxo de trabalho. O objetivo desta videografia e do artigo que a acompanha é fornecer essa orientação e documentar um protocolo de instalação coeso para sondas SWC enterradas in situ .
Selecionando um local para monitoramento in situ da umidade do solo Os solos dentro de qualquer área de interesse (AOI) se formam por meio de um feedback único e acoplado ao longo do tempo entre a topografia, ecologia, geologia e clima11,12. A variabilidade do SWC entre as paisagens torna a seleção do local um aspecto crítico para qualquer estudo de umidade do solo. Para alguns objetivos de pesquisa, um local pode ser escolhido para representar uma característica ou microsite específico na paisagem ou ecossistema. Para efeitos de monitorização das redes, o sítio deve ser espacialmente representativo de uma componente paisagística mais vasta. O objetivo é encontrar um local que forneça a melhor representação espacial do AOI. No campo, considerações mais pragmáticas devem ser alcançadas, como os requisitos de outra instrumentação meteorológica, acessibilidade ou permissão. No entanto, a unidade dominante do mapa do solo dentro do AOI é geralmente uma boa representação espacial das condições ambientais de uma área maior13. A unidade dominante do mapa do solo pode ser determinada usando o Web Soil Survey (https://websoilsurvey.sc.egov.usda.gov/); esta unidade de mapa do solo também deve ser verificada com um poço raso ou orifício de teste.
Uma estação de monitoramento típica pode ocupar de 5 a 50 m2, dependendo das necessidades do sensor e do número de medições auxiliares. A Figura 1 mostra uma estação de monitoramento típica com uma torre de 3 m que contém um anemômetro para velocidade e direção do vento, um sensor de temperatura e umidade relativa do ar, um piranômetro para radiação solar e um gabinete resistente às intempéries e resistente às intempéries da National Electrical Manufacturers Association (NEMA) (classificação NEMA 4). O gabinete NEMA abriga a plataforma de controle de dados (DCP), modem celular, regulador de carga do painel solar, bateria e outros hardwares relacionados (consulte Tabela de Materiais; Componentes do sistema). A torre também fornece uma plataforma para a antena de comunicação, painel solar e para-raios. Um medidor de precipitação líquida (PPT) também é tipicamente incluído, que deve ser colocado longe da torre e na menor elevação possível para reduzir os efeitos do vento na captura de PPT. Os sensores SWC devem ser instalados a uma distância suficiente (3-4 m) e inclinação ascendente para que não haja interferência potencial da torre na precipitação ou no fluxo terrestre. Quaisquer cabos relacionados devem ser enterrados em conduíte pelo menos 5 cm abaixo da superfície.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64498/64498fig01.jpg"> Figura 1: Uma estação de monitoramento típica. O USDA SCAN coleta informações horárias sobre o teor de água do solo e a temperatura em profundidades padrão (5, 10, 20, 50 e 100 cm), temperatura do ar, umidade relativa, radiação solar, velocidade e direção do vento, precipitação e pressão barométrica. Existem mais de 200 sites SCAN nos EUA. Abreviaturas: SCAN = Rede de Análise Climática do Solo; NEMA = Associação Nacional de Fabricantes de Eletricidade. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64498/64498fig01large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Profundidade de medição, orientação e número de sensores In situ Os sensores SWC são normalmente instalados horizontalmente para representar profundidades específicas no solo (Figura 2). Financiadas pelo governo federal, redes nacionais como a Soil Climate Network (SCAN)14, a Snow Telemetry Network (SNOTEL)15 e a U.S. Climate Reference Network (USCRN)16 medem SWC em 5, 10, 20, 50 e 100 cm. Essas profundidades foram alcançadas por consenso durante o desenvolvimento da SCAN por uma variedade de razões. A profundidade de 5 cm corresponde às capacidades de sensoriamento remoto17; As profundidades de 10 e 20 cm são medidas históricas para a temperatura do solo18; 50 e 100 cm de profundidade completa o armazenamento de água do solo na zona radicular.
As sondas podem ser orientadas verticalmente, horizontalmente ou inclinadas/angulares (Figura 3). A instalação horizontal é mais comum para alcançar uma medição uniforme da temperatura do solo a uma profundidade discreta. Embora o sensor possa estar centrado em uma profundidade discreta, a medição SWC é um volume ao redor dos dentes (ou seja, eletrodos), que pode variar com os níveis de umidade, a frequência de medição e a geometria da instalação (horizontal, vertical ou angulada). Para a instalação horizontal, o volume de detecção integra a umidade acima e abaixo da profundidade, e 95% do volume de detecção está tipicamente dentro de 3 cm dos dentes19. Instalações verticais ou angulares integram SWC ao longo dos tines, de modo que a instalação vertical pode representar o armazenamento ao longo de todo o comprimento das profundidades do sensor20. Alguns sensores não medem uniformemente ao longo de seus dentes. Por exemplo, os osciladores de linha de transmissão são mais sensíveis à umidade perto da cabeça da sonda onde os pulsos eletromagnéticos são gerados21. As instalações verticais são mais adequadas para sondas mais profundas, onde os gradientes de temperatura e umidade tendem a ser reduzidos.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64498/64498fig02.jpg"> Figura 2: Instalação de sensores SWC in situ . Posicionamento horizontal do sensor nas profundidades escolhidas usando (A,B) um gabarito de referência de profundidade zero e (C) uma placa de profundidade zero ou (D) uma alça de pá de profundidade zero para referência. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64498/64498fig02large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64498/64498fig03.jpg"> Figura 3: Orientação das sondas verticalmente, horizontalmente ou em uma inclinação . (A) Inserção inclinada e vertical e (B) inserção horizontal-vertical e profundidade central de inserção horizontal-horizontal de um sensor SWC de três latas. Abreviatura: SWC = teor de água do solo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64498/64498fig03large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
A instalação em profundidades inferiores a 50 cm é relativamente intuitiva, enquanto sensores mais profundos exigem um pouco mais de esforço. O SWC da zona radicular ou o armazenamento de água do solo de perfil normalmente requer medições de 1 ou 2 m. Como ilustrado neste protocolo, as instalações de 0-50 cm são concluídas em um poço escavado ou furo de trado com sondas instaladas horizontalmente no solo não perturbado, minimizando a perturbação da superfície. Para sensores mais profundos (por exemplo, 100 cm), tanto o SCAN quanto o USCRN instalam o sensor verticalmente em orifícios separados e trados à mão usando um poste de extensão (Figura 4).
Dada a heterogeneidade do SWC, particularmente perto da superfície, e os pequenos volumes de medição dos sensores, as medições triplicadas permitem uma melhor representação estatística do SWC. No entanto, um perfil de sensores in situ é típico para a maioria das redes (por exemplo, SCAN e SNOTEL). O USCRN usa três perfis espaçados de 3 a 4 m de distância para fazer medições triplicadas em cada profundidade16. Além disso, a redundância na medição adiciona resiliência e continuidade ao registro da estação se os recursos financeiros estiverem disponíveis.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64498/64498fig04.jpg"> Figura 4: Instalação de sensores . (A) Os sensores rasos são normalmente instalados horizontalmente na parede lateral de um poço de solo escavado. Para sensores mais profundos, (B) um trado manual é usado para cavar um buraco até a profundidade usando uma referência de profundidade zero (por exemplo, madeira que abrange a trincheira) e os sensores são empurrados verticalmente para o fundo dos orifícios usando (C) uma seção de tubo de PVC modificada para prender o sensor e o cabo durante a instalação ou (D) uma ferramenta de instalação. As camadas de solo são observadas como horizontes de solo superficial (horizonte A) e subsolo com argilas translocadas (Bt) e acúmulo de carbonato (Bk). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64498/64498fig04large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Tipo de sensor SWC in situ Sensores comercialmente disponíveis inferem SWC a partir da resposta medida a um sinal eletromagnético propagado ao longo de tines em contato direto com o solo22. Os sensores enterrados se dividem em cinco classes, dependendo do tipo de sinal eletromagnético propagado e do método de medição da resposta: capacitância, impedância, reflectometria no domínio do tempo, transmissometria no domínio do tempo e oscilação da linha de transmissão (Tabela Suplementar S1, com links para as informações de cada fabricante). Essas tecnologias tendem a se agrupar por frequência de operação e fabricante. Dentes mais longos integram um volume maior de solo; no entanto, podem ser mais difíceis de inserir e estão mais sujeitos à perda de sinal em solos com argila e maior condutividade elétrica a granel (BEC). Os fabricantes relatam erros de medição SWC de 0,02-0,03 m3m−3, enquanto os usuários normalmente acham que estes são significativamente maiores 23. A calibração e padronização adequadas dos sensores eletromagnéticos melhoram o desempenho22; no entanto, essas calibrações específicas do solo estão além do escopo deste protocolo, que se concentra na instalação.
A seleção do sensor deve considerar a saída desejada, o método de medição, a frequência de operação e a compatibilidade com outras medições. Antes de 2010, a maioria dos sensores SWC eram analógicos e exigiam que o DCP fizesse medições de tensões diferenciais, resistências ou contagens de pulsos, o que exigia componentes mais caros e canais individuais (ou multiplexadores) para cada sensor. Agora, a interface de dados seriais a 1.200 baud (SDI-12) protocolos de comunicação (http://www.sdi-12.org/) permite que sensores inteligentes implementem algoritmos de medição interna e, em seguida, transmitam dados digitais ao longo de um único cabo de comunicação. Cada sensor pode ser conectado em sequência (ou seja, uma corrente em margarida) usando um fio comum conectado por conectores de porca de alavanca ou bloco de terminais (Figura 5) com cada sensor tendo um endereço SDI-12 exclusivo (0-9, a-z e A-Z). O fio de comunicação comum dos sensores SDI-12 forma um único circuito, juntamente com um fio de energia e aterramento. Multiplexadores ou quaisquer medições no DCP não são necessários; em vez disso, o DCP simplesmente envia e recebe comandos digitais e linhas de texto. Muitos sensores SDI-12 SWC também incluem temperatura do solo, permissividade relativa (ε) e medições BEC. Tais medições são úteis para o diagnóstico do sensor e calibração específica do solo. Neste ponto, o usuário selecionou um local, determinou o tipo de sensor, o número e as profundidades e obteve todo o hardware necessário e as ferramentas de campo (Tabela de Materiais). Assim, eles podem prosseguir para o protocolo de instalação.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64498/64498fig05.jpg"> Figura 5: Conectores de emenda de fio e blocos de terminais usados para unir fios comuns de alimentação, aterramento e comunicação a uma única entrada na plataforma de coleta de dados. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64498/64498fig05large.jpg" target="_blank">Por favor, clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>System components, essential</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>This system is the typcial micro-station used in the TxSON soil moisture network. The TxSON meteorlogical station is listed under optional components. https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.2136/vzj2019.04.0034&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Battery, sealed rechargable 12 V 12 AH&#160;</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>BP12</td>
			<td>7 amp-hour (AH) minimum</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Charging regulator</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>CH200</td>
			<td>Charge regulator, needed for any unregulated solar panel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Conduit, schedule 40 PVC, 1 to 2&#34; diameter&#160;&#160;</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Diameter sized appropriate to number of sensors and cable thickness. Length dependent on height of enclosure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data aquistion software</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>PC400</td>
			<td>Free versions with limited programability, for more basic applications, manual downloads and simple sensor configurations</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data control platform</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>CR300</td>
			<td>Any SDI-12 compatible DCP is sufficint. Many also have integrated cellular modems available&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Enclosure (NEMA), 10 x 12 inch, -DC 2 conduits for cables, -MM tripod mast mount</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>ENC10/12-DC-MM</td>
			<td>Two bottom conduits are required for above and below ground instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounting pole (47 inch) with pedestal legs</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>CM305-PL</td>
			<td>Smaller footprint, not tall enough for weather sensors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rain Gage with 8 in. Orifice, 20 ft of cable</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>TE525WS-L20-PT</td>
			<td>Recommend installing rain gage on a separate vertical pole some distance from the instrument stand</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensors, 12 cm water content reflectometer, 17ft cable, -VS SDI-12 address varies</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>CS655-17-PT-VS</td>
			<td>See Supplement Table 1 for more options&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solar panel, 20 W</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>SP20</td>
			<td>Use higher wattage panels for northern sites and lower for southern sites with higher exposre</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>System components, optional</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cellular Antenna, 2 dB multiband omnidirectional&#160;</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>32262</td>
			<td>Directional antennas can improve signal, if the tower location is known.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cellular modem for Verizon/ATT</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>CELL210/205</td>
			<td>Provider is site-dependent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Crossarm mount, 4 feet</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>CM204</td>
			<td>Ideal for mounting 2 m sensors&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data aquistion software, advanced</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>Loggernet</td>
			<td>More advanced commercial sofware that includes remote communications options and advanced programming</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DIN Rail Perforated Steel</td>
			<td>Phoenix Contact</td>
			<td>1207639</td>
			<td>Used to mount terminal blocks inside enclosure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Galvanized steel water pipe, 1.5 or 2 inch diameter, 10 ft in length</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>The most economical option for an instrument mast. Can be cut to length. Replaces the 47 inch mounting pole with legs</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Instrument tripod, 10 foot stainless-Steel with grounding kit</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>CM110</td>
			<td>Taller instrument stand for 2 m meteorologic sensors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lever nut connectors, five ports (Figure 5)</td>
			<td>Digi-Key</td>
			<td>222-415/VE00/1000</td>
			<td>Connect one SDI-12 wire to 4 sensor wires. Alternative to DIN rail.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Null modem cable&#160;</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>18663</td>
			<td>Inteface cable between DCP with modem. Not required for integrated cellular modems</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plug-in bridge - FBS 3-5</td>
			<td>Phoenix Contact</td>
			<td>3030174</td>
			<td>Used to connect the curcuit of multiple terminal blocks. Available at mouser.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Secure Set Foam, 10 Post Kit (2 gallon)</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Altnerative to concrete when using a steel pipe mast or for precipation gage pole. Two part foam mixture</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor, air temperature and relative humidity, 10 ft cable&#160;</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>HygroVUE10-10-PT</td>
			<td>Lower accuracy and pression option. Replacable chips are the fastest means to meet annual calibration cycles.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor, solar radiation pyranometer, digital thermopile&#160;</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>CS320</td>
			<td>Most inexpensive, ISO class C (second class). Better options are available but much more expensive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sensor, wind speed anemometer, 10 ft cable</td>
			<td>Met One</td>
			<td>014A-10</td>
			<td>More expensive options include wind direction, or sonic sensors with no moving parts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solar shield for air temperature and relative humidity sensor</td>
			<td>Campbell Scientific&#160;</td>
			<td>RAD10E</td>
			<td>All air temperature sensors require sheilded from the sun</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Terminal blocks (Figure 5), feed-through&#160;</td>
			<td>Phoenix Contact</td>
			<td>3064085</td>
			<td>The most secure method to connect multiple SDI-12 sensor wires. Available at mouser.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Field tools, essential</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freezer bags: quart and gallon sized</td>
			<td>Any grocery store</td>
			<td></td>
			<td>Storage for soil samples collected for characterization</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Miscellaneous digging tools including hand trowl, flat spade, and pointed spade</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Backup tools to aid excavation&#39;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shovel (Sharpshooter) 16 in. D-handle drain spade</td>
			<td>Razorback</td>
			<td></td>
			<td>Manual tool for excavating soil pit. Any narrow pointed spade will work.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shovel, trenching, 4 in wide steel blade&#160;</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Ideal trenching tool for burying cable or conduit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soil auger (&#60;4 in diameter) with T-handle or and extension bar as needed for r test holes</td>
			<td>AMS Samplers</td>
			<td>400.06</td>
			<td>Recommended for test holes. The auger type should match soil, but &#39;regular&#39; performs well in most soils</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tarp (plastic) or plywood sheet</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Soil management during excavation and trenching</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Field tools, optional</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2,000 lb Mini Excavator</td>
			<td>Sunbelt Rentals</td>
			<td>350110</td>
			<td>Rental equipment for mechanical excavation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Breaker or digging bar</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Useful to break rocks and cut roots during excavation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Galvanized Cattle Fence Panel, 16 ft x 50 in</td>
			<td>Tractor Supply Co.&#160;</td>
			<td>350207799</td>
			<td>Recommend cutting fencing panels into 8&#39; sections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pick mattock or pulaski&#160;</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Great for loosening in hard or rocky soils&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Post Hole Auger Hydraulic Tow Behind with 18&#34; diameter auger</td>
			<td>Sunbelt Rentals</td>
			<td>700033</td>
			<td>Rental equipment for mechanical excavation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Post hole digger, 48 in handle</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Useful to clear soil in bottom of pit, or for test holes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel fence T-posts, 6 feet tall and fence post driver, ~14 lb.</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Fencing support and installation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Steel rake</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Ideal for smoothing disturbed soil at field area</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Every Day Carry (EDC), recommendations for any field technician&#39;s toolbag</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adjustable wrench with insulated handle&#160;</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Assorted UV-resistant zip ties</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Critical for neat wiring&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diagonal cutting pliers</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Efficient way to cut light and heavy wires and snip zip ties</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital camera, GPS, and compass</td>
			<td>Misc.&#160;</td>
			<td></td>
			<td>Ideally, these are all on your smartphone</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital multimeter</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Key tool for troubleshooting power and connectivity issues in electrical systems</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrical tape&#160;</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Non-black tape can be used for labeling&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrician&#39;s Puddy for filling entrance holes of enclosures</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Needed to close and seal all conduit ports in the enclosure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hex key sets in both standard and metric sizes</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Required for many sensor mounts</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic torpedo level (8 to 12&#34;)</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Needed to get instrument stand vertical and leveling any meteorlogical sensors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Metric tape measure&#160;</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Critical for inserting probes and sampling soils - both use metric depths.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pliers: needle nose, lineman&#39;s, and channel-lock</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Lineman&#39;s pliers are essential for bailing wire fences.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Portable drill, bits, nut drivers</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ratchet wrench and appropriate socket sizes&#160;</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Ratch wrenches can get into tight spaces around sensor mounts where standard box wrenches do not work</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Safety: first aid kit, water (5 gallons),&#160; trash bags, gloves, sunscreen, insect repellent</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screw drivers: small and large size with insulated handles&#160;</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Screws on DCP and terminal blocks are very small. Small flat and phillips heads are required. Larger tools will also come in handy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sharpies, pencils, and notebook</td>
			<td>Forestry Supplier</td>
			<td></td>
			<td>Basic record keeping is essential for metadata</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Step ladder, 6 ft</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Hard to install 2m sensors without a ladder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Utility knife and box cutter</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vegetation control: hand loppers, weed whacker, saw</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Depending on the environment, vegetation can quickly overwhelm a fenced off areas.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wire strippers (8-20 gage)</td>
			<td>Any home supply store</td>
			<td></td>
			<td>Essential tool for preparing wires for insertion into DCP or terminal blocks. Self-adjusting strippers are the latest rage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Annual Maintenance Supplies</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Battery cleaner (baking soda) and brush</td>
			<td>Any grocery store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cleaning:compressed air, isopropyl alcohol, tooth brush, pipe cleaners, paper towels&#160;</td>
			<td>Any grocery store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Desiccant, silica gel bags</td>
			<td>Clariant</td>
			<td>Desi Pak</td>
			<td>Reusable after oven drying at 105 &#176;C for over 24 h. Swap out annually.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Field calibration device for rain gage</td>
			<td>R.M. Young</td>
			<td>52260</td>
			<td>Device that drips water into a rain gage at varying intensity&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handheld Weather Meter</td>
			<td>Kestrel Instruments</td>
			<td>0830</td>
			<td>Direct measurement of air temperature, relative humidity, and wind speed for field verification</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>One quart and one gallon freezer bags</td>
			<td>Any grocery store</td>
			<td></td>
			<td>Storage for any gravimetric soil samples</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Portable soil moisture sensor&#160;</td>
			<td>Delta-T Devics</td>
			<td>SM150T</td>
			<td>A variety of sensors exist. See evaluation at https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/vzj2.20033</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soil core sampler, 2-1/4 in. Diameter</td>
			<td>Soilmoisture Equipment Corp.</td>
			<td>0200</td>
			<td>Gravimetric soil moisture and bulk density sampler&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

in situ soil moisture sensors in undisturbed soils

A umidade do solo afeta diretamente a hidrologia operacional, a segurança alimentar, os serviços ecossistêmicos e o sistema climático. No entanto, a adoção de dados de umidade do solo tem sido lenta devido à coleta de dados inconsistente, má padronização e duração de registro tipicamente curta. A umidade do solo, ou o teor de água do solo quantitativamente volumétrico (SWC), é medido usando sensores in situ enterrados que inferem o SWC a partir de uma resposta eletromagnética. Este sinal pode variar consideravelmente com as condições locais do local, como teor de argila e mineralogia, salinidade do solo ou condutividade elétrica a granel e temperatura do solo; cada um deles pode ter impactos variados, dependendo da tecnologia do sensor.
Além disso, o mau contato com o solo e a degradação do sensor podem afetar a qualidade dessas leituras ao longo do tempo. Ao contrário dos sensores ambientais mais tradicionais, não há padrões, práticas de manutenção ou controles de qualidade aceitos para dados SWC. Como tal, o SWC é uma medida desafiadora para muitas redes de monitoramento ambiental implementarem. Aqui, tentamos estabelecer um padrão de prática baseado na comunidade para sensores SWC in situ para que futuras pesquisas e aplicações tenham orientação consistente sobre seleção de locais, instalação de sensores, interpretação de dados e manutenção a longo prazo de estações de monitoramento.
A videografia se concentra em um consenso de várias agências de melhores práticas e recomendações para a instalação de sensores SWC in situ . Este artigo apresenta uma visão geral deste protocolo, juntamente com as várias etapas essenciais para a coleta de dados SWC de alta qualidade e longo prazo. Este protocolo será útil para cientistas e engenheiros que esperam implantar uma única estação ou uma rede inteira.

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In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils

A determinação do teor de água do solo é um requisito de missão crítica para muitas agências estaduais e federais. Este protocolo sintetiza esforços de várias agências para medir o teor de água do solo usando sensores enterrados in situ .

In situ Sensores de umidade do solo em solos não perturbados

Soil moisture directly affects operational hydrology, food security, ecosystem services, and the climate system. However, the adoption of soil moisture ...

O teor de água do solo regula muitos processos acima e abaixo do solo, desde a produção agrícola até o clima. Recentemente, tornou-se um requisito de missão crítica para muitas agências estaduais e federais. Este protocolo sintetiza esforços de várias agências para medir a umidade do solo, usando sensores eletromagnéticos in-situ enterrados.Este protocolo será útil para cientistas e engenheiros que esperam implantar uma única estação ou uma rede inteira. O teor de água do solo foi recentemente reconhecido como uma variável climática essencial no sistema global de observação do clima. No entanto, tem havido pouca padronização para a prática de instalar sensores in-situ enterrados.Esperamos que o protocolo escrito e o vídeo possam melhorar a coleta de dados. Não há uma maneira fácil de verificar se um sensor de conteúdo de água do solo enterrado está fornecendo bons dados. No início, é preciso confiança e garantia de que os sensores estão em bom contato com o solo e que a instalação não afetou a hidrologia do solo local.Demonstrando o procedimento estará Alex White, um cientista físico do Laboratório de Hidrologia e Sensoriamento Remoto do USDA ARS aqui em Beltsville, Maryland. Para começar, conecte separadamente cada sensor a uma plataforma de controle de dados. Use o comando de ponto de interrogação e exclamação para consultar o endereço do sensor e registre os valores junto com o número de série e o endereço SDI-12 de cada sensor em um livro de laboratório.Em seguida, rotule a cabeça do sensor e a extremidade do cabo com o endereço SDI-12 usando um marcador. Configure os sensores de conteúdo de água do solo e quaisquer sensores auxiliares no laboratório, conectando-os à plataforma de controle de dados e à bateria, deixando os sensores de conteúdo de água do solo suspensos no ar, inseridos em local seco e / ou submersos na água. Verifique se os dados são registrados nas taxas apropriadas e se os valores são apropriados.Consulte o local usando o aplicativo USDA SoilWeb e cave um buraco de teste usando um escavador de furo de poste. Verifique se a textura do campo é consistente com a descrição do solo. Coloque uma lona sobre a área de escavação para proteger a superfície do solo de perturbações.Desenrole um sensor e coloque a cabeça do sensor na face do poço. Em seguida, posicione a extremidade do cabo onde o suporte do instrumento estará localizado, verificando se o comprimento do cabo está correto, ajuste conforme necessário e marque a localização do suporte com uma bandeira. Usando uma escavadora de postes, escava um buraco de aproximadamente 55 centímetros de profundidade.Limpe o orifício usando uma pá afiada e certifique-se de que a face do poço seja vertical para que cada sensor tenha solo não perturbado acima dele. Mantenha o buraco e a área perturbada o menor possível para que ele se recupere rapidamente. Remova o solo em incrementos de 10 centímetros e coloque cada elevação na extremidade da lona, aproximando-se a cada incremento, enquanto quebra todos os torrões e remove grandes rochas.Em seguida, escavar uma trincheira reta e estreita com mais de 10 centímetros de profundidade para enterrar os cabos do sensor. Desenrole todos os sensores e coloque-os de um lado da trincheira. Observe a profundidade de quaisquer mudanças óbvias na cor ou textura do solo enquanto coleta amostras representativas do solo em um saco congelador de um litro em cada profundidade do sensor.Verifique se a face do poço é vertical ou ligeiramente cortada para garantir que cada sensor tenha solo não perturbado acima dele. Primeiro, insira o sensor de 50 centímetros e empurre o sensor horizontalmente para o solo, tentando não mexer o sensor, pois isso pode criar lacunas. Se necessário, use alavanca para empurrar suavemente o sensor, certificando-se de que os dentes estejam totalmente embutidos no solo.Oriente cada cabo do sensor para o mesmo lado do poço, permitindo que eles fiquem pendurados no fundo do poço de escavação. Tire uma foto do buraco escavado e sensores com uma fita métrica para escala. Para o sensor de 100 centímetros, cave um buraco a 100 centímetros menos metade do comprimento do sensor, ou 94 centímetros neste caso.Instale o sensor verticalmente empurrando-o para o fundo do orifício usando uma ferramenta de instalação. Reembale o orifício do trado com o solo escavado. Encaminhe todos os cabos do sensor da trincheira para o gabinete em uma seção de conduíte de PVC e através de um conector de anteparo para entrar no gabinete.Em seguida, puxe a lente do cabo para a porta inferior do gabinete, prenda-a com zíperes e conecte os cinco sensores. Verifique se a tensão na bateria é suficiente usando um multímetro definido como DC para tensão de corrente contínua. Em seguida, deslize o conector do terminal do fio negativo preto sobre o terminal da pá no poste negativo do solo da bateria e o fio vermelho sobre o poste positivo da bateria.Para ligar o sistema, conecte o cabo da bateria ao DCP. Depois de iniciar o software da plataforma de controle de dados, conecte um laptop à plataforma de controle de dados e confirme se todos os sensores relatam valores numéricos. Uma vez que tudo abaixo do solo funcione e os cabos tenham sido encaminhados para o gabinete, encha e sele as aberturas do gabinete acima e abaixo do solo com massa elétrica.Usando o solo escavado mais profundamente mais próximo da lona, embale manualmente o solo ao redor de cada cabeça do sensor, começando do fundo e trabalhando, evitando perturbar o sensor e garantindo que ele esteja bem compactado. Encha o poço em elevadores de 10 centímetros, alisando e compactando a superfície até que o sensor de 20 centímetros seja atingido. Embale manualmente o solo ao redor da cabeça do sensor e continue para cima em elevadores de 10 centímetros até chegar à superfície.Cubra-os cuidadosamente com solo mais profundo da lona enquanto compacta o solo no fundo do poço para prender os cabos, tomando cuidado para não puxá-los para baixo com qualquer força. Tire fotos da estação concluída nas orientações norte, sul, leste e oeste do mastro do instrumento. Delineie o local de instalação do sensor com sinalização ou outros itens distintos.Esta instalação de campo relata as temperaturas horárias do ar e do solo, o teor de água do solo, a precipitação diária, o armazenamento de água do solo e sua mudança ao longo do tempo. Os resultados mostram um aumento acentuado no teor de água do solo perto da superfície, com um aumento tardio em maiores profundidades após cada tempestade. Durante eventos no início de fevereiro e abril de 2022, o sensor mais profundo a 100 centímetros atingiu um platô de 0,33 metros cúbicos por metro cúbico, indicando um período de saturação.Para uma instalação semelhante no Mississippi, o teor de água do solo atingiu 0,60 metros cúbicos por metro cúbico em todas as profundidades após 40 milímetros de chuva, enquanto outros 70 milímetros não afetaram o armazenamento de água do solo, sugerindo excesso de saturação de escoamento. Para uma instalação semelhante em Montana, o solo congelado e a cobertura de neve produziram uma diminuição dramática no teor de água do solo em meados de março, depois um aumento durante o descongelamento, sem qualquer indicação de precipitação. Desconfie do comportamento errático do sensor, como picos, mudanças de passo e oscilações, que podem indicar má instalação ou falha do sensor.A inserção do sensor pode ser um desafio, particularmente em solos rochosos, enraizados ou secos. Certifique-se de que a cabeça do sensor seja empurrada contra o solo. Este protocolo levará a dados de conteúdo de água do solo mais harmonizados e uniformizados, para uma ampla gama de aplicações, incluindo: monitoramento de secas, previsão de abastecimento de água, gestão de bacias hidrográficas e agrícolas e planejamento de culturas.A Rede Nacional Coordenada de Monitoramento da Umidade do Solo está construindo uma comunidade de prática em torno da medição, interpretação e aplicação da umidade do solo. É uma rede de pessoas que liga provedores de dados, pesquisadores e o público. Consulte a documentação para obter mais detalhes.

Research

JoVE Journal

Environment

In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

Design and Operation of a Continuous 13C and 15N Labeling Chamber for Uniform or Differential, Metabolic and Structural, Plant Isotope Labeling

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