Produzione di sensori di temperatura del suolo e contenuto idrico semplice e poco costoso

Questo metodo consente a chiunque di costruire sensori in grado di misurare la temperatura e l'umidità dei primi cinque millimetri di terreno, un'area dinamica e difficile da misurare. La misurazione simultanea del microclima nella superficie del suolo consente la valutazione di come la temperatura e l'umidità del suolo influenzano gli organismi, i flussi di gas e altri componenti del funzionamento dell'ecosistema sulla superficie del suolo. La superficie del suolo è particolarmente soggetta a grandi fluttuazioni di temperatura e umidità e può essere sproporzionatamente importante per regolare l'attività complessiva dell'ecosistema.

I sensori forniscono nuove informazioni su come il biota superficiale dell'umidità del suolo è regolato e risponde ai cambiamenti di temperatura e umidità, che è stato difficile da studiare in passato. Per preparare il cavo della termoscopia, togliere la giacca del cavo quattro per dare centimetri dall'estremità del cavo e rimuovere le trame di piccolo diametro appena esposte a cinque millimetri dalle estremità dei fili e tagliare il filo di terra alla giacca del cavo in modo che non sia esposto oltre la giacca. Indossando l'attrezzatura di protezione appropriata, ARC salda le punte esposte dei fili insieme e tira delicatamente sui fili per testare la resistenza della saldatura e per assicurarsi che le punte non si separano.

Immergere le punte saldate ARC del cavo della termocopia in nastro elettrico liquido per coprire il metallo esposto dei fili e almeno tre millimetri delle foche metalliche di piccolo diametro. Dopo aver permesso che il nastro elettrico si asciugasse per almeno quattro ore, o come raccomandato dal produttore, tagliare un pezzo di circa 3,3 millimetri di tubo termoretraibile abbastanza lungo da coprire il nastro elettrico sulle trame di piccolo diametro e almeno un centimetro della giacca termocopia, e inserire i fili nel tubo, quindi spostare il tubo indietro sopra la giacca del cavo. Per preparare il cavo di umidità del terreno, rimuovere la giacca del cavo a cinque centimetri dall'estremità del cavo e tagliare il filo di terra alla giacca del cavo in modo che non sia esposto oltre la giacca.

Strisciare un centimetro delle suole interne di piccolo diametro dalle estremità dei fili di umidità del terreno e ruotare il metallo esposto di ogni filo per consolidare i piccoli fili. Quindi, utilizzando l'appropriata protezione della pelle e degli occhi, applicare la saldatura sul metallo esposto ad ogni estremità del filo per intasare i piccoli fili attorcigliati. Successivamente, tagliare un pezzo di tubi termoretraibile di 10 millimetri di diametro per essere circa un centimetro più lungo della distanza alla quale la giacca del cavo è stata spogliata fino all'estremità dei fili in scatola e posizionare questo tubo su entrambi i fili.

Far scorrere di nuovo il tubo sopra la giacca del cavo e tagliare due pezzi da 1,5 centimetri di tubi termoretraibili da 3,3 millimetri. Posizionare un pezzo di tubi su ciascun filo e applicare il flusso di saldatura alle sporgenze della striscia a due punti. Saldare le estremità stagnate del filo alle estremità della striscia della presa a due punte, assicurandosi di mantenere separate le due estremità in modo che non si tocchino.

Spostare i due pezzi di calore di 3,3 millimetri di diametro si restringono alla base della striscia della presa a due sporgenti, in modo che tutte le parti metalliche siano coperte. Utilizzare la pistola termica per aderire ai tubi termoretraibili, facendo attenzione a non surriscaldare e sciogliere la saldatura sotto i tubi. Spostare il tubo termoretraibile di 10 millimetri di diametro a un millimetro dall'estremità della striscia della presa a due prong in modo che copra la striscia della presa, i fili di piccolo diametro e parte della cavità e utilizzare la pistola termica per fissare questo tubo termoretraibile in posizione.

Per modificare la striscia terminale a otto prong, orienta la striscia in modo che le sporgenze superiore si curino lontano dalla vista e usa i frammenti di filo per tagliare la seconda, la quarta e la settima sporgenze da sinistra, appena sotto la striscia di contatto di plastica nera. Misurare cinque millimetri sotto la striscia di contatto in plastica nera e segnare la terza, quinta e sesta sporgenze da sinistra a cinque millimetri, quindi tagliare queste sporgenze ai cinque millimetri di segni. Per l'assemblaggio della testa del sensore, tagliare due pezzi di un centimetro di circa 13 millimetri di diametro tubi termoretraibili e far scorrere uno su ciascuno dei cavi di termocopia e umidità del suolo.

Spostare l'estremità saldata ARC dei fili della termocopia sopra la parte superiore della terza sporgente ritagliata in modo che la punta della termocopia sia orientata con l'estremità dell'estremità dell'azione ritagliata e piegare i fili in modo che seguano la curva superiore dell'azione. Far scorrere il tubo termoretraibile di 3,3 millimetri di diametro sulla parte curva del prong e sui fili della termocopia e verificare che il tubo termoretraibile copra anche parte della giacca del cavo della termocopia. Utilizzare una pistola termica per aderire al tubo termoretraibile in posizione e utilizzare le dita per spremere la parte del tubo termoretraibile che si trova sopra la sporgente curva.

Inserire le estremità curve superiore delle punte cinque e sei nella striscia della presa a due punte e spostare il pezzo superiore di 13 millimetri di diametro del tubo termoretraibile verso la testa del sensore fino a quando non viene posizionato a circa un centimetro dalla testa. Utilizzare una pistola termica per fissare il tubo in posizione, facendo attenzione a mantenere la striscia della presa saldamente collegata alle sporgenze cinque e sei, e al filo della termocopia sulla prong tre e apporre l'altro pezzo di 13 millimetri di diametro del tubo termoretraibile di alcuni centimetri dietro il precedente pezzo di tubi termoretraibile. Quando si fissa il tubo termoretraibile in posizione, è fondamentale una buona connessione tra la striscia della presa a due prong e sporge cinque e sei della testa del sensore modificata.

Quindi, applicare il nastro elettrico liquido su tutti i lati del filo della termocopia e del prong tre, e su tutti i lati della connessione della striscia della presa, assicurando che tutto il metallo esposto sia coperto. Non coprire, tuttavia, le sporgenze ritagliate di 5 millimetri associate alla connessione. Qui vengono mostrati i dati di calibrazione a secco per due campioni di ciascuno dei tre substrati del suolo, ognuno con la propria sonda.

Le regressioni per i campioni di terreno del lomo di limo erano distinte dagli altri due substrati del suolo, quindi l'applicazione dell'equazione di regressione del terreno del temo limo al biocrosta muschiato o viceversa porterebbe a valori drammaticamente diversi. D'altra parte, la relazione tra l'acqua gravimetrica e le resistenze della sonda per il terreno di sabbia fine e il biocrosto di muschio erano simili. Poiché possono esserci variazioni all'interno dei substrati, è importante ottenere una dimensione del campione abbastanza grande da produrre una curva di calibrazione accurata e creare curve di calibrazione individuali per tutti i siti.

In questi grafici, è possibile osservare la temperatura media e il contenuto gravimetrico di acqua da appezzamenti riscaldati e controllati per due eventi di pioggia separati che si sono verificati all'inizio di maggio 2018. Le temperature medie nelle particelle riscaldate erano costantemente superiori alle temperature medie delle particelle controllate. Nel corso di questi due eventi di pioggia, i sensori di resistività nelle trame riscaldate hanno registrato meno umidità del suolo rispetto ai controlli e le trame riscaldate si sono asciugate più rapidamente.

È importante assicurarsi che sia stata effettuata una buona connessione quando ARC salda i fili della termocopia e quando si collega la seconda striscia alla testa del sensore. Abbiamo installato questi sensori per il loro utilizzo in più esperimenti di riscaldamento, poiché capire come i trattamenti di temperatura influenzino le letture dell'umidità del suolo è fondamentale per interpretare i dati del microclima della superficie del suolo. Insieme ad altri strumenti, questi sensori hanno permesso di investigare come la temperatura e l'umidità sulla superficie del suolo influenzino i processi fondamentali del suolo, come l'efflusso di anidride carbonica nell'atmosfera.

Questo nuovo legame tra microclima del suolo superficiale ed efflusso del suolo è stato fondamentale per la nostra comprensione di come i suoli a secco possano creare feedback sul cambiamento globale.