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

Författarna erkänner ekonomiskt stöd från NOAA-NIDIS, National Coordinated Soil Moisture Monitoring Network (NCSMMN) och USGS Next Generation Water Observing Systems (NGWOS) -programmet. Vi tackar medlemmarna i NCSMMN:s verkställande kommitté, inklusive B. Baker, J. Bolten, S. Connelly, P. Goble, T. Ochsner, S. Quiring, M. Svoboda och M. Woloszyn för synpunkter på detta protokoll. Vi tackar M. Weaver (USGS) för deras första granskning av utkastet till protokoll.

All användning av handels-, firma- eller produktnamn är endast för beskrivande ändamål och innebär inte godkännande av den amerikanska regeringen. Denna artikel är ett amerikanskt regeringsarbete och är i det offentliga området i USA. USDA är en arbetsgivare och leverantör av lika möjligheter.

Markfuktighetstillstånd är ett resultat av många olika miljöfaktorer, inklusive nederbörd, vegetation, solinstrålning och relativ fuktighet, tillsammans med markens hydrauliska och fysiska egenskaper. Dessa interagerar över rum och tid på olika rumsliga och tidsmässiga skalor. För att modellera och prognostisera vatten-, energi- och kolcyklerna är det nödvändigt att förstå SWC-tillståndet. En av de vanligaste typerna av automatiserad mätteknik är en elektromagnetisk SWC-sensor med pinnar avsedda att sättas in på plats i ostörd jord. Detta protokoll är utformat för att ge vägledning för processen att installera dessa vanliga typer av buriable sensorer. Noggrannhet, prestanda och kostnad är vanligtvis proportionella mot sensorernas driftsfrekvens; Sensorer med lägre frekvens kostar mindre men är mer förvirrade av mark- och miljöfaktorer45. Jord- eller platsspecifik kalibrering kan förbättra noggrannheten hos sensorer med lägre frekvens. Mätmetoden påverkar också sensorprestanda på grund av den underliggande fysiken hos det elektromagnetiska fältet (EMF).
Två stora elektromagnetiska fysiska lagar styr elektromagnetisk avkänning. Den ena är Gauss lag, som beskriver hur sensorns förökade EMF är beroende av både mediets ε och BEC. Permittiviteten ökar dock med SWC, det gör också BEC. Därför påverkas sensorer som är beroende av Gauss lag av SWC, BEC och temperatureffekten på BEC, liksom eventuella störningar från salthalten. Kapacitansavkänningsmetoder följer Gauss lag och är därför mer benägna att dessa effekter46. Dessutom beskriver Gauss lag kapacitansens beroende av en geometrisk faktor, som förändras med formen av EMF i jorden. Forskning har visat att EMF-formen förändras med markstrukturen och den småskaliga rumsliga variationen av vattenhalten runt sensorpinnarna. Småskalig rumslig variation av vatteninnehåll och markstruktur är stor i de flesta jordar, vilket resulterar i geometriska faktorförändringar och därmed kapacitansförändringar som har lite att göra med förändringar i bulkmedelvattenhalten. Dessa faktorer minskar kapacitanssensorns noggrannhet och ökar datavariabiliteten46,47,48. Impedans- och transmissionslinjeoscillationsmetoderna beror också på Gauss lag, medan tidsdomänreflektometri och tidsdomäntransmissomerimetoder beror på Maxwells ekvationer, som inte innehåller en geometrisk faktor och inte är beroende av BEC. Även om ingen sensor är problemfri tenderar tidsdomänmetoderna att vara betydligt mer exakta och mindre partiska än antingen kapacitans- eller impedansbaserade metoder.
Det finns flera kritiska steg i proceduren. För ett glest nätverk krävs korrekt platsval och sensorplacering för att få den mest lämpliga rumsliga representationen av SWC. Valet av plats kan påverkas mer av externa faktorer, såsom tillgång till mark, eller andra atmosfäriska övervakningskrav där markfuktighet är den kompletterande mätningen. Meteorologiska platser i mesoskala ligger på breda och öppna, välskötta gräsytor för att minimera eventuella mikroskalpåverkan. Sådana platser kan vara mindre idealiska för SWC-övervakning. I tillämpliga fall bör trådlös sensorteknik övervägas 49,50,51,52,53 för att SWC-övervakning ska kunna ske utanför den befintliga miljöövervakningsstationen och i representativ jord. Att arbeta runt aktiv jordbruksverksamhet och bevattningsutrustning är utmanande. De flesta nätverk (t.ex. SCAN och USDA-ARS) håller sig i utkanten av fälten för att undvika jordbearbetningsaktiviteter som plogar eller skördare som kan klippa kablarna och gräva upp sensorer. Alla sensorer och kablar på plats måste vara tillräckligt nedgrävda och ha en tillräckligt låg ytprofil för att undvika slutsatser vid drift på gården. Trådlösa system53 och löstagbara borrhålssensorer47 kan vara lämpligare. Grundvattenskydd med storskalig, markfuktighetsbaserad bevattning54 är ett växande område för SWC-sensorer; Detta protokoll avser rumsligt representativa långsiktiga SWC-data i ostörda jordar.
Vissa jordar är svårare att mäta än andra. I steniga, grusiga eller mycket torra jordar kan det vara omöjligt att sätta in pinnarna utan skador. Ett alternativ är att gräva ut jordgropen och lägga sensorerna på plats medan de återfylls och försöker komprimera till den ursprungliga BD. Steniga jordar tenderar att ha liten struktur, vilket sannolikt kommer att läka efter flera vätnings- och torkningscykler; En sådan störning kan dock aldrig vara helt representativ för platsens markhydrologi. Alternativt, om sensorer installeras i botten av skruvhål, kan den borttagna jorden siktas för att ta bort stenar och packas om i hålet precis tillräckligt djupt för att rymma sensorpinnarna. Sensorn kan sedan installeras vertikalt och skruvhålet fyllas på med den återstående icke-siktade jorden, med frekvent komprimering när jord läggs till.
Rötter i skogsmark utgör liknande utmaningar som sondinsättning, men rötter kan skäras i vissa situationer. Skogsmark har ofta organiska (O) horisonter ovanpå mineraljorden, som kan ha mycket låg BD och hög specifik yta, med stora mängder bundet vatten vilket resulterar i mycket olinjära sensorsvar vid högre SWC55. Dessutom sätter utövaren nolldatumet som antingen toppen av O-horisonten eller mineraljordnoteringen som i metadata. Lerrika jordar och expansiva leror med hög krymp-/svällningspotential kan vara extremt ledande för elektromagnetiska signaler när de är våta och kan spricka när de är torra. Sådana jordar kan behöva ytterligare korrigeringar för att få rimlig SWC från råmätningarna56,57. I grunda jordar kan berggrund eller en restriktiv markhorisont (t.ex. caliche eller hardpan) påträffas innan det ideala maximala djupet nås. Det kan vara nödvändigt att byta plats eller helt enkelt inte installera de djupare sensorerna. Alltför torra eller våta jordar kan vara utmanande, och det är också att föredra att välja installationsdatum utanför säsongens ytterligheter. Torr jord kan vara mycket stark, och det kan visa sig omöjligt att sätta in en sensor utan skador. Vid behov kan föraugered hål fyllas med vatten för att mjuka gropytan, även om det kan ta lite tid innan marken återgår till ett naturligt tillstånd. Våta jordar kan vara för svaga för att stödja gropytor eller diket kan fyllas med vatten. Det är också lättare att överkomprimera en våt mark.
Sensorutgången bör inkludera permittivitet, inte bara SWC, så att korrigeringar eller jordspecifika kalibreringar kan göras senare. Högfrekventa sensorer är mer lämpliga i höga BEC-jordar, medan kortare pinnar kan vara lättare att installera i mer kompakta jordar. Det kanske mest kritiska steget är dock markkontakt; Dålig kontakt försämrar signalen från alla elektromagnetiska sensorer. Slutligen låter återfyllning av utgrävningen trivialt, men det är nyckeln till att minimera preferensflödet till sensorområdet, hålla kablarna skyddade och avskräcka djur från att störa området. En jord- eller platsspecifik kalibrering kan förbättra sensornoggrannheten men kräver mer detaljer än vad som är möjligt i detta protokoll. Fältjordar som justerats eller packats om till varierande SWC-nivåer är idealiska för att kontrollera linjäriteten i responsen och kan fungera som en platsspecifik kalibrering för vissa sensortyper21. Dielektriska vätskor kan också vara effektiva medier för att kontrollera sensorrespons58. Temperaturkontrollerade vattenbad kan användas för att förbättra marktemperaturkalibreringar59. Detta protokoll är det första steget mot upprättandet av en standardprocedur för in situ SWC-sensorinstallation, eftersom det inte finns någon befintlig metod eller någon accepterad kalibreringsmetod för SWC-sensorer60,61.
Medan SWC-övervakning har varit i fokus för detta protokoll, har metoden begränsningar, och SWC ensam kan inte ge en fullständig bild av markvattenstatus. Många ekosystemprocesser regleras också av markvattenpotentialen, som är mindre vanligt mätt in situ62. Markvattenpotential, nyligen granskad av S. Luo, N. Lu, C. Zhang och W. Likos 63, är energitillståndet för vatten; Sådana sensorer kan påverkas mindre av markens egenskaper och ger kvalitetskontroll för SWC-sensorer64. Dessutom omfattar bulkfältet SWC grus, stenar, rötter och tomrum (t.ex. preferensflödesvägar). In situ SWC-givare omplaceras i allmänhet runt stenar och rötter, och den begränsade mätvolymen, koncentrerad runt pinnarna, kan missa diskreta men viktiga aspekter av bulkfältet SWC.
Detta protokoll kommer förhoppningsvis att leda till mer harmoniserade och enhetliga SWC-data för ett brett spektrum av applikationer, inklusive övervakning av torka, vattenförsörjningsprognoser, hantering av avrinningsområden, jordbruksförvaltning och grödplanering. Tillkomsten av fjärranalysplattformar4 har avsevärt förbättrat möjligheten att uppskatta SWC globalt, men dessa produkter behöver markvalidering, vilket fortfarande endast rimligen samlas in av in situ-nätverk 65. Datorframsteg har gjort det möjligt att utveckla SWC-modellering66 med hyperupplösning, vilket ger SWC-status med hög upplösning och subdaglig effekt, men dessa produkter behöver också uppskattningar av SWC in situ för att ge en viss grund för beräkning av osäkerhet. Ofta är den första frågan som ställs när en ny produkt introduceras "vad är osäkerheten?" För SWC-produkter är den primära jämförelsen för validering markbaserade nätverksdata67.
Det har nyligen skett nätverksutvidgningar i samband med National Coordinated Soil Moisture Monitoring Network (NCSMMN), inklusive US Army Corps of Engineers Upper Missouri River Basin markfuktighetsprojekt och NOAA-stödd sydöstra USA: s nätverksuppbyggnad, alla utformade för att förbättra förutsägelse, övervakning och stöd för resurshantering. SWC-uppskattningarnas säkerhet och exakthet för sådana tillämpningar kan endast uppnås med grundliga protokoll och förfaranden för att skapa förtroende för dataintegriteten. NCSMMN är en federalt ledd, multiinstitutionell insats som syftar till att ge hjälp, vägledning och stöd genom att bygga en praktikgemenskap kring mätning, tolkning och tillämpning av markfuktighet - ett "nätverk av människor" som länkar dataleverantörer, forskare och allmänheten68. Detta protokoll är en produkt av NCSMMN-ansträngningar. Ett arbetsflöde för datakvalitetskontroll kommer.

Markfuktighet erkändes nyligen som en väsentlig klimatvariabel i det globala observationsklimatsystemet1. Markfuktighet, eller kvantitativt volymetrisk markvattenhalt (SWC), spelar en viktig roll för att partitionera flödet av inkommande strålning till latent och känslig värme mellan jordytan och atmosfären och partitionera nederbörd mellan avrinning och infiltration2. Den spatiotemporala variationen av markfuktighet vid punkt-, fält- och avrinningsskalor komplicerar dock vår förmåga att mäta SWC i lämplig skala som behövs för att uppfylla forsknings- eller förvaltningsmål3. Nya metoder för att kvantifiera SWC, inklusive markbaserade nätverk av in situ-sensorer , proximala detektorer och fjärranalys, ger unika möjligheter att kartlägga variationen av SWC med en aldrig tidigare skådad upplösning4. In situ SWC-sensorer ger de mest tidsmässigt kontinuerliga och djupspecifika dataposterna, men är också föremål för små avkänningsvolymer och lokal variation som är inneboende i markegenskaper, topografi och vegetationstäckning5.
Dessutom saknas standarder eller allmänt accepterade metoder för installation, kalibrering, validering, underhåll och kvalitetskontroll av in situ SWC-sensorer. Markfuktighet är i sig en utmanande parameter att mäta och kan vara den svåraste variabeln att kvalitetssäkra6. Medan allmänna protokoll för insamling av SWC-data har tagits fram av Internationella atomenergiorganet7, Committee on Earth Observation Satellites8, federala myndighetsrapporter9 och American Association of State Climatologists10, finns det begränsad specifik vägledning om installation, underhåll, kvalitetskontroll och verifiering av SWC-data från begravda på plats Sonder. Detta har gjort antagandet av sådan teknik utmanande för operativa övervakningsnätverk, såsom statliga Mesonets, för att lägga till SWC-mätningar. På samma sätt är det också utmanande för operativa hydrologer, till exempel vid flodprognoscentra, att införliva dessa data i sitt arbetsflöde. Syftet med denna videografi och medföljande dokument är att ge sådan vägledning och dokumentera ett sammanhängande installationsprotokoll för nedgrävda SWC-sonder på plats .
Välja en plats för markfuktighetsövervakning på plats Jordarna inom något intresseområde (AOI) bildas genom en unik och kopplad återkoppling över tiden mellan topografi, ekologi, geologi och klimat11,12. SWC:s variation i olika landskap gör platsval till en kritisk aspekt för alla markfuktighetsstudier. För vissa forskningsmål kan en webbplats väljas för att representera en viss funktion eller mikrosite på landskapet eller ekosystemet. När det gäller övervakningsnät bör området vara rumsligt representativt för en större landskapskomponent. Målet är att hitta en plats som ger den bästa rumsliga representationen av AOI. På fältet måste mer pragmatiska överväganden nås, såsom kraven på annan meteorologisk instrumentering, tillgänglighet eller tillstånd. Den dominerande markkartenheten inom AOI är dock vanligtvis en bra rumslig representation av miljöförhållandena i ett större område13. Den dominerande markkartenheten kan bestämmas med hjälp av Web Soil Survey (https://websoilsurvey.sc.egov.usda.gov/); Denna jordkartenhet bör också verifieras med en grund grop eller ett testhål.
En typisk övervakningsstation kan uppta 5-50 m2, beroende på sensorbehov och antal tillhörande mätningar. Figur 1 visar en typisk övervakningsstation med ett 3 m torn som rymmer en anemometer för vindhastighet och riktning, en lufttemperatur- och relativfuktighetssensor, en pyranometer för solstrålning och en National Electrical Manufacturers Association (NEMA) väderbeständig och vattentät kapsling (NEMA-betyg 4). NEMA-höljet rymmer datakontrollplattformen (DCP), mobilmodem, solpanelladdningsregulator, batteri och annan relaterad hårdvara (se materialförteckning; Systemkomponenter). Tornet ger också en plattform för kommunikationsantenn, solpanel och blixtstång. En flytande nederbörd (PPT) gage ingår också vanligtvis, som bör placeras bort från tornet och på lägsta möjliga höjd för att minska vindeffekterna på PPT-fångst. SWC-sensorerna bör installeras på tillräckligt avstånd (3-4 m) och uppåt så att det inte finns någon potentiell störning från tornet på vare sig nederbörd eller landflöde. Alla tillhörande kablar ska grävas ner i ledningen minst 5 cm under ytan.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64498/64498fig01.jpg"> Figur 1: En typisk övervakningsstation. USDA SCAN samlar in information varje timme om markvatteninnehåll och temperatur vid standarddjup (5, 10, 20, 50 och 100 cm), lufttemperatur, relativ luftfuktighet, solstrålning, vindhastighet och riktning, nederbörd och barometertryck. Det finns över 200 SCAN-webbplatser över hela USA. Förkortningar: SCAN = Soil Climate Analysis Network; NEMA = Nationella eltillverkarförbundet. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64498/64498fig01large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
Mätdjup, orientering och antal sensorer In situ SWC-givare installeras vanligtvis horisontellt för att representera specifika djup i jorden (figur 2). Federalt finansierade, nationella nätverk som Soil Climate Network (SCAN)14, Snow Telemetry Network (SNOTEL)15 och U.S. Climate Reference Network (USCRN)16 mäter SWC vid 5, 10, 20, 50 och 100 cm. Dessa djup uppnåddes genom konsensus under SCAN-utvecklingen av olika skäl. Djupet på 5 cm motsvarar fjärranalyskapacitet17; 10 och 20 cm djup är historiska mätningar för marktemperatur18; 50 och 100 cm djup komplett rotzon jordvattenlagring.
Sonder kan orienteras vertikalt, horisontellt eller lutande/vinklade (figur 3). Horisontell installation är vanligast för att uppnå en enhetlig marktemperaturmätning på ett diskret djup. Medan sensorn kan centreras på ett diskret djup, är SWC-mätning en volym runt pinnarna (dvs. elektroder), som kan variera med fuktnivåer, mätfrekvens och installationens geometri (horisontell, vertikal eller vinklad). För horisontell installation integrerar avkänningsvolymen fukt över och under djupet, och 95% av avkänningsvolymen ligger vanligtvis inom 3 cm från pinnarna19. Vertikala eller vinklade installationer integrerar SWC längs pinnarna, så vertikal installation kan representera lagringen längs hela sensordjupet20. Vissa sensorer mäter inte jämnt längs sina pinnar. Till exempel är transmissionsledningsoscillatorer känsligare för fukt nära sondhuvudet där de elektromagnetiska pulserna genereras21. Vertikala installationer är mer lämpade för djupare prober där temperatur- och fuktgradienter tenderar att minska.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64498/64498fig02.jpg"> Figur 2: Installation av SWC-givare på plats . Horisontell sensorplacering på valda djup med (A,B) en referensjigg med nolldjup och (C) en nolldjupsbräda eller (D) ett nolldjupshandtag för spade. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64498/64498fig02large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64498/64498fig03.jpg"> Figur 3: Orientering av sonder vertikalt, horisontellt eller i en lutning . (A) Lutande och vertikal insättning och (B) horisontell-vertikal insättning och horisontellt-horisontellt införingscentrumdjup för en tre-tinad SWC-sensor. Förkortning: SWC = markvattenhalt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64498/64498fig03large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
Installation till djup mindre än 50 cm är relativt intuitiv, medan djupare sensorer kräver lite mer ansträngning. Rotzon SWC eller profil markvattenlagring kräver vanligtvis mätningar till 1 eller 2 m. Som illustreras i detta protokoll slutförs 0-50 cm installationer i en utgrävd grop eller skruvhål med sonder installerade horisontellt i den ostörda jorden, vilket minimerar ytstörningarna. För djupare sensorer (t.ex. 100 cm) installerar både SCAN och USCRN sensorn vertikalt i separata, handavskruvade hål med hjälp av en förlängningsstolpe (figur 4).
Med tanke på SWC:s heterogenitet, särskilt nära ytan, och sensorernas små mätvolymer, möjliggör tredubbla mätningar en bättre statistisk representation av SWC. En profil av in situ-sensorer är dock typisk för de flesta nätverk (t.ex. SCAN och SNOTEL). USCRN använder tre profiler placerade 3-4 m från varandra för att göra tredubbla mätningar på varje djup16. Dessutom ger redundans i mätningen återhämtning och kontinuitet till stationsposten om ekonomiska resurser finns tillgängliga.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64498/64498fig04.jpg"> Figur 4: Installation av sensorer . (A) Grunda sensorer installeras vanligtvis horisontellt i sidoväggen i en utgrävd jordgrop. För djupare sensorer används (B) en handskruv för att gräva ett hål till djupet med hjälp av en nolldjupsreferens (t.ex. trä som spänner över diket) och sensorerna skjuts vertikalt in i botten av hålen med (C) en sektion av PVC-rör modifierad för att säkra sensorn och kabeln under installationen eller (D) ett installationsverktyg. Jordlager noteras som matjord (A-horisont) och alvhorisonter med flyttade leror (Bt) och karbonatackumulering (Bk). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64498/64498fig04large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</a>
Typ av SWC-givare på plats Kommersiellt tillgängliga sensorer härleder SWC från det uppmätta svaret på en elektromagnetisk signal som sprids längs pinnar i direkt kontakt med jorden22. Begravda sensorer delas in i fem klasser beroende på vilken typ av elektromagnetisk signal som sprids och metoden för att mäta svaret: kapacitans, impedans, tidsdomänreflektometri, tidsdomäntransmissomeri och överföringsledningsoscillation (kompletterande tabell S1, med länkar till varje tillverkares information). Dessa tekniker tenderar att gruppera efter driftsfrekvens och tillverkare. Längre pinnar integrerar en större volym jord; De kan dock vara svårare att sätta in och är mer utsatta för signalförlust i jord med lera och högre elektrisk ledningsförmåga (BEC). Tillverkare rapporterar SWC-mätfel på 0,02-0,03 m3m−3, medan användare vanligtvis tycker att dessa är betydligt större 23. Korrekt kalibrering och standardisering av elektromagnetiska sensorer förbättrar prestanda22; Dessa markspecifika kalibreringar ligger dock utanför ramen för detta protokoll, som fokuserar på installation.
Sensorvalet bör ta hänsyn till önskad effekt, mätmetod, driftsfrekvens och kompatibilitet med andra mätningar. Före 2010 var de flesta SWC-sensorer analoga och krävde att DCP gjorde mätningar av differentialspänningar, motstånd eller pulsantal, vilket krävde dyrare komponenter och enskilda kanaler (eller multiplexorer) för varje sensor. Nu tillåter seriellt datagränssnitt med 1 200 baud (SDI-12) kommunikationsprotokoll (http://www.sdi-12.org/) smarta sensorer att implementera interna mätalgoritmer och sedan överföra digitala data längs en enda kommunikationskabel. Varje sensor kan kopplas ihop i följd (dvs. en kedjekoppling) med en gemensam tråd ansluten med spakmutter eller terminalblockkontakter (figur 5) där varje sensor har en unik SDI-12-adress (0-9, a-z och A-Z). Den gemensamma kommunikationstråden för SDI-12-sensorer bildar en enda krets tillsammans med en ström- och jordledning. Multiplexorer eller några mätningar vid DCP krävs inte; istället skickar och tar DCP helt enkelt emot digitala kommandon och textrader. Många SDI-12 SWC-sensorer inkluderar även marktemperatur, relativ permittivitet (ε) och BEC-mätningar. Sådana mätningar är användbara för sensordiagnostik och jordspecifik kalibrering. Vid denna tidpunkt har användaren valt en plats, bestämt sensortyp, antal och djup och fått all nödvändig hårdvara och fältverktyg (materialförteckning). Således kan de gå vidare till installationsprotokollet.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64498/64498fig05.jpg"> Figur 5: Skarvkontakter och plintar som används för att ansluta gemensamma ström-, jord- och kommunikationsledningar till en enda ingång på datainsamlingsplattformen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64498/64498fig05large.jpg" target="_blank">Klicka här för att se en större version av denna figur.</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

Markfuktighet påverkar direkt operativ hydrologi, livsmedelssäkerhet, ekosystemtjänster och klimatsystemet. Antagandet av markfuktighetsdata har dock varit långsamt på grund av inkonsekvent datainsamling, dålig standardisering och vanligtvis kort rekordtid. Markfuktighet, eller kvantitativt volymetrisk markvattenhalt (SWC), mäts med hjälp av nedgrävda, in situ-sensorer som härleder SWC från ett elektromagnetiskt svar. Denna signal kan variera avsevärt med lokala platsförhållanden som lerinnehåll och mineralogi, jordens salthalt eller bulkelektrisk ledningsförmåga och marktemperatur; Var och en av dessa kan ha olika effekter beroende på sensortekniken.
Dessutom kan dålig markkontakt och sensornedbrytning påverka kvaliteten på dessa avläsningar över tid. Till skillnad från mer traditionella miljösensorer finns det inga accepterade standarder, underhållsmetoder eller kvalitetskontroller för SWC-data. Som sådan är SWC en utmanande mätning för många miljöövervakningsnätverk att implementera. Här försöker vi etablera en gemenskapsbaserad standard för SWC-sensorer in situ så att framtida forskning och tillämpningar har konsekvent vägledning om platsval, sensorinstallation, datatolkning och långsiktigt underhåll av övervakningsstationer.
Videografin fokuserar på en konsensus mellan flera myndigheter om bästa praxis och rekommendationer för installation av SWC-sensorer på plats . I detta dokument presenteras en översikt över detta protokoll tillsammans med de olika steg som är nödvändiga för högkvalitativ och långsiktig insamling av SWC-data. Detta protokoll kommer att vara till nytta för forskare och ingenjörer som hoppas kunna distribuera en enda station eller ett helt nätverk.

Watch this Scientific Journal Video about In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils at JoVE.com

In Situ Soil Moisture Sensors in Undisturbed Soils

Bestämningen av markvattenhalten är ett kritiskt uppdragskrav för många statliga och federala myndigheter. Detta protokoll syntetiserar insatser från flera myndigheter för att mäta markvattenhalten med hjälp av begravda in situ-sensorer .

In situ Markfuktighetssensorer i ostörda jordar

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

Markvattenhalten reglerar många processer ovan och under jord, från växtproduktion till väder. Det har nyligen blivit ett kritiskt uppdragskrav för många statliga och federala myndigheter. Detta protokoll syntetiserar insatser från flera myndigheter för att mäta markfuktighet med hjälp av begravda elektromagnetiska sensorer på plats.Detta protokoll kommer att vara användbart för forskare och ingenjörer som hoppas kunna distribuera en enda station eller ett helt nätverk. Markvattenhalten erkändes nyligen som en viktig klimatvariabel i det globala klimatobservationssystemet. Ändå har det varit liten standardisering av praxis att installera begravda in situ-sensorer.Vi hoppas att det skriftliga protokollet och videon kan förbättra datainsamlingen. Det finns inget enkelt sätt att verifiera att en sensor för nedgrävt markvatteninnehåll ger bra data. Först krävs det förtroende och försäkran om att sensorerna är i god kontakt med jorden och att installationen inte påverkade den lokala markhydrologin.Demonstrerar proceduren kommer att vara Alex White, en fysisk forskare i USDA ARS Hydrology and Remote Sensing Laboratory här i Beltsville, Maryland. Börja med att koppla varje sensor separat till en datakontrollplattform. Använd frågetecknet och utropstecknet för att fråga sensorns adress och registrera värdena tillsammans med serienumret och SDI-12-adressen för varje sensor i en labbbok.Märk sedan sensorhuvudet och kabeländen med SDI-12-adressen med en markör. Ställ in markvatteninnehållssensorerna och eventuella tillhörande sensorer i labbet, anslut dem till datakontrollplattformen och batteriet, lämna markvatteninnehållssensorerna upphängda i luften, införda på torr plats och / eller nedsänkt i vatten. Kontrollera att data registreras med rätt hastighet och att värdena är lämpliga.Fråga platsen med USDA SoilWeb-appen och gräva ett testhål med en grävare efter hål. Kontrollera att fältstrukturen överensstämmer med jordbeskrivningen. Lägg en presenning över utgrävningsområdet för att skydda markytan från störningar.Rulla upp en sensor och lägg sensorhuvudet vid gropytan. Placera sedan kabeländen där instrumentstativet ska placeras, kontrollera att kabellängden är korrekt, justera efter behov och markera stativets placering med en flagga. Använd en grävmaskin för stolphål och gräv ut ett cirka 55 centimeter djupt hål.Rengör hålet med en vass spade och se till att gropytan är vertikal så att varje sensor kommer att ha ostörd jord ovanför den. Håll hålet och det störda området så litet som möjligt så att det kommer att återhämta sig snabbt. Ta bort jorden i steg om 10 centimeter och placera varje lyft på den bortre änden av presenningen, flytta närmare med varje steg medan du bryter upp eventuella kloddar och tar bort stora stenar.Därefter gräva en rak, smal dike mer än 10 centimeter djup för att begrava sensorkablarna. Lossa alla sensorer och lägg dem på ena sidan av diket. Notera djupet av eventuella uppenbara förändringar i jordfärg eller textur medan du samlar representativa jordprover i en enkvarts fryspåse vid varje sensordjup.Kontrollera att gropytan är vertikal eller något skuren för att säkerställa att varje sensor har ostörd jord ovanför den. Sätt först in 50-centimetersensorn och tryck sensorn horisontellt i jorden och försök att inte vicka sensorn, eftersom det kan skapa luckor. Använd vid behov hävstång för att försiktigt trycka in sensorn och se till att pinnarna är helt inbäddade i jorden.Rikta varje sensorkabel mot samma sida av gropen, så att de kan hänga i botten av utgrävningsgropen. Ta ett foto av det utgrävda hålet och sensorerna med ett måttband för skala. För 100-centimetersensorn, gräva ett hål till 100 centimeter minus halva sensorns längd, eller 94 centimeter i det här fallet.Installera sensorn vertikalt genom att trycka in den i botten av hålet med hjälp av ett installationsverktyg. Packa om skruvhålet med den utgrävda jorden. Dra alla sensorkablar från diket in i höljet i en sektion av PVC-ledning och genom en skottkontakt för att komma in i höljet.Dra sedan kabellinsen i den nedre höljesporten, säkra dem med dragkedjor och anslut de fem sensorerna. Kontrollera att spänningen på batteriet är tillräcklig med en multimeter inställd på DC för likspänning. Skjut sedan terminalkontakten på den svarta negativa ledningen över spadeterminalen på batteriets jordnegativa stolpe och den röda ledningen över den positiva batteristolpen.För att starta systemet, anslut batterikabeln till DCP. När du har startat programvaran för datakontrollplattformen ansluter du en bärbar dator till datakontrollplattformen och bekräftar att alla sensorer rapporterar numeriska värden. När allt under marken fungerar och kablarna har dragits in i höljet, fyll och försegla kapslingsöppningarna ovan och under jord med elektrisk kitt.Använd den djupare uppgrävda jorden närmast presenningen, packa jorden för hand runt varje sensorhuvud, börja från botten och arbeta upp, undvik att störa sensorn och se till att den är väl komprimerad. Återfyll gropen i 10 centimeter lyft, jämna ut och komprimera ytan tills 20-centimetersensorn nås. Handpacka jorden runt sensorhuvudet och fortsätt uppåt i 10 centimeter lyft tills du når ytan.Täck dem försiktigt med djupare jord från presenningen medan du komprimerar jorden i botten av gropen för att säkra kablarna, var försiktig så att du inte drar dem nedåt med någon kraft. Ta bilder av den färdiga stationen i orienteringar norr, söder, öster och väster från instrumentmasten. Avgränsa sensorns installationsplats med flaggning eller andra distinkta objekt.Denna fältinstallation rapporterar luft- och marktemperaturer per timme, markvattenhalt, daglig nederbörd, markvattenlagring och dess förändring över tiden. Resultaten visar en kraftig ökning av markvattenhalten nära ytan, med en fördröjd ökning på större djup efter varje storm. Under händelser i början av februari och april 2022 nådde den djupaste sensorn på 100 centimeter en platå på 0,33 kubikmeter per kubikmeter, vilket indikerar en mättnadsperiod.För en liknande installation i Mississippi nådde markvattenhalten 0,60 kubikmeter per kubikmeter på alla djup efter 40 millimeter nederbörd, medan ytterligare 70 millimeter inte påverkade markvattenlagringen, vilket tyder på mättnadsöverskott av avrinning. För en liknande installation i Montana gav frusen jord och snötäcke en dramatisk minskning av markvattenhalten i mitten av mars, sedan en ökning under upptining, utan någon indikation på nederbörd. Var försiktig med oregelbundet sensorbeteende, till exempel toppar, stegändringar och svängningar, vilket kan indikera dålig installation eller sensorfel.Sensorinsättning kan vara utmanande, särskilt i steniga, rotiga eller torra jordar. Se till att sensorhuvudet trycks jämnt mot jorden. Detta protokoll kommer att leda till mer harmoniserade och enhetliga markvattenhaltsdata för ett brett spektrum av applikationer, inklusive: övervakning av torka, prognoser för vattenförsörjning, vattendrag och jordbruksförvaltning och grödplanering.National Coordinated Soil Moisture Monitoring Network bygger en praktikgemenskap kring mätning, tolkning och tillämpning av markfuktighet. Det är ett nätverk av människor som länkar dataleverantörer, forskare och allmänheten. Mer information finns i dokumentationen.

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

Design och drift av en kontinuerlig<sup&gt; 13</sup&gt; C och<sup&gt; 15</sup&gt; N Märkning avdelningen för Uniform eller Differential, Metabolic och struktur, växt Isotope Labeling

Tracing rare stable isotopes from plant material through the ecosystem provides the most sensitive information about ecosystem processes; from CO2 fluxes ...

Integrated Field Lysimetry and Porewater Sampling for Evaluation of Chemical Mobility in Soils and Established Vegetation

Integrerad fält Lysimetry och porvatten Provtagning för utvärdering av kemiska mobilitet i jord och Etablerad Vegetation

Potentially toxic chemicals are routinely applied to land to meet growing demands on waste management and food production, but the fate of these chemicals ...

Measurement of Greenhouse Gas Flux from Agricultural Soils Using Static Chambers

Mätning av Greenhouse Gas Flux från jordbruksmark Använda Statiska Chambers

Measurement of greenhouse gas (GHG) fluxes between the soil and the atmosphere, in both managed and unmanaged ecosystems, is critical to understanding the ...

A Bending Test for Determining the Atterberg Plastic Limit in Soils

En Bending test för att bestämma den Atterberg Plastic Limit i jordar

The thread rolling test is the most commonly used method to determine the plastic limit (PL) in soils. It has been widely criticized, because a ...

Extraction and Analysis of Microbial Phospholipid Fatty Acids in Soils

Utvinning och analys av mikrobiell Phospholipid fettsyror i jordar

Phospholipid fatty acids (PLFAs) are key components of microbial cell membranes. The analysis of PLFAs extracted from soils can provide information about ...

Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures

Bedömning av labila organiskt kol i jorden med Sekventiell Bränning inkubation procedurer

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is ...

Methods of Soil Resampling to Monitor Changes in the Chemical Concentrations of Forest Soils

Metoder för mark Omsampling att övervaka förändringar i de kemiska koncentrationer av skogsmark

Recent soils research has shown that important chemical soil characteristics can change in less than a decade, often the result of broad environmental ...

Protocols for Quantifying Transferable Pesticide Residues in Turfgrass Systems

Protokoll för att kvantifiera överlåtbara bekämpningsmedelsrester i turfgrass Systems

Plant canopies in established turfgrass systems can intercept an appreciable amount of sprayed pesticides, which can be transferred through various routes ...

The Calibration and Use of Capacitance Sensors to Monitor Stem Water Content in Trees

För kalibrering och användning av kapacitans sensorer för att övervaka Stem vatteninnehåll i träd

Water transport and storage through the soil-plant-atmosphere continuum is critical to the terrestrial water cycle, and has become a major research focus ...