シンプルで安価な土壌表面温度と重力水分センサの製造

この方法は、誰もが測定するダイナミックで困難な領域、土壌の上部5ミリメートルの温度と水分を測定することができるセンサーを構築することができます。土壌表面の微気候を同時に測定することで、温度と土壌の水分が土壌表面で生物、ガスフラックス、および生態系の他の成分にどのような影響を与えるかを評価することができます。土壌表面は、特に温度や水分の大きな変動を起こしやすく、生態系活動全体を調節する上で不釣り合いに重要である可能性があります。

このセンサーは、土壌水分表面ビオタがどのように調節されているかを新たな洞察に与え、過去に研究が困難であった温度や水分の変化に対応します。熱電対ケーブルを準備するには、ケーブルジャケットを4枚取ってケーブルの端からセンチメートルを与え、新しく露出した小径のシースをワイヤの端から5ミリメートル取り除き、ケーブルジャケットで接地線を切断してジャケットを越えて露出しないようにします。適切な保護具を身に着けているARCは、ワイヤーの露出した先端を溶接し、ワイヤを軽く引っ張って溶接の強度をテストし、先端が分離しないことを確認します。

熱電対ケーブルのアーク溶接チップを液体の電気テープに浸して、ワイヤーの露出した金属を覆い、小径のワイヤーシースの少なくとも3ミリメートルをカバーします。電気テープを少なくとも4時間乾燥させた後、またはメーカーが推奨するように、小径シースの電気テープと熱電対ジャケットの少なくとも1センチメートルを覆うのに十分な長さの約3.3ミリメートルの熱収縮チューブを切断し、チューブにワイヤーを挿入し、チューブをケーブルジャケットの上に戻します。土壌水分ケーブルを準備するには、ケーブルの端から5センチメートルのケーブルジャケットを取り除き、ジャケットの向こうに露出しないようにケーブルジャケットでアースワイヤーを切り落とします。

土壌水分線の端から内側の小径シースの1センチメートルを取り除き、小さなストランドを統合するために各ワイヤの露出金属をねじります。次に、適切な皮膚および眼保護を用いて、各ワイヤー端部の露出金属にはんだを適用し、小さな、ねじれたストランドをスズする。次に、直径10ミリメートルの熱収縮チューブを、ケーブルジャケットが錫メッキされたワイヤの端まで剥がした距離よりも約1センチメートル長く切断し、このチューブを両方のワイヤーの上に置きます。

ケーブルジャケットの上にチューブをスライドさせ、3.3ミリメートルの熱収縮チューブの2つの1.5センチメートルの部分をカットします。各ワイヤの上にチューブを1つ配置し、2 本のソケットストリップの突起にはんだフラックスを適用します。2つのソケットストリップの端にワイヤーの錫の端をはんだ付けし、彼らが触れないように2つの端を分離し続けることを確認します。

直径3.3ミリメートルの熱収縮の2つの部分を2つのソケットストリップのベースに移動し、すべての金属部品が覆われているようにします。ヒートガンを使用して熱収縮チューブを付着させ、チューブの下のはんだを過熱して溶かしないように注意してください。直径10ミリメートルの熱収縮管を2本のソケットストリップの端から1ミリメートルに移動して、ソケットストリップ、小径ワイヤー、ケーブルジャケットの一部を覆い、ヒートガンを使用してヒートシュリンクチューブを所定の位置に固定します。

8本の端子台を変更するには、上部のプロングが視界から離れて曲がるようにストリップの向きを変え、ワイヤースニップを使用して、黒いプラスチック製のコンタクトストリップのすぐ下にある2番目、4番目、7番目のプロングを左から切ります。黒いプラスチック製のコンタクトストリップの下5ミリメートルを測定し、5ミリメートルで左から3番目、5番目、6番目のプロングをマークし、5ミリメートルのマークでこれらのプロングを切り取ります。センサーヘッドアセンブリの場合、直径約13ミリメートルの熱収縮チューブの1センチメートルを2つカットし、熱電対ケーブルと土壌水分ケーブルのそれぞれに1つをスライドさせます。

熱電対の先端がクリップされたプロングの端の端に向き合うように、熱電対ワイヤの溶接された端を 3 つ目のクリッピングプロングの上に移動し、ワイヤを曲げて、プロングの上カーブに沿うように曲げます。直径3.3ミリメートルの熱収縮チューブを突き刺し線と熱電対線の湾曲部分の上にスライドさせ、熱収縮チューブが熱電対ケーブルジャケットの一部を覆っていることを確認します。ヒートガンを使用して熱収縮チューブを所定の位置に接着し、指を使用して湾曲した突起の上にある熱収縮チューブの一部を絞ります。

突起5と6の上湾曲した端を2つのソケットストリップに挿入し、直径13ミリメートルの熱収縮チューブをセンサーヘッドに向かって移動させ、ヘッドから約1センチメートル離れた位置に配置します。ヒートガンを使用してチューブを固定し、ソケットストリップをプロング5と6にしっかりと接続し、3本の熱電対線にしっかりと接続し、他の13ミリメートル直径の熱収縮チューブを熱収縮チューブの数センチメートル後ろに貼り付けるように注意してください。熱収縮チューブを所定の位置に固定する場合、2つのソケットストリップと、変更されたセンサーヘッドの5と6の間の良好な接続が重要です。

次に、熱電対線の側面の全てに液体電気テープを塗布し、3本を突き出し、ソケットストリップ接続の全ての側面に貼り付け、露出した金属の全てが覆われていることを保証する。ただし、接続に関連付けられた 5 ミリメートルのクリッププロングをカバーしないでください。ここで、3つの土壌基質のそれぞれについて2つのサンプルのドライダウンキャリブレーションデータが、それぞれ独自のプローブを有して、示されている。

シルトローム土壌サンプルの回帰は、他の2つの土壌基質とは異なるため、シルトローム土壌の回帰式を苔のバイオクラストまたはその逆に適用すると、劇的に異なる値が生じる。一方、高重量水と微細砂土とコケバイオクラストのプローブ抵抗との関係は似ていた。基板内にばらつきが生じる可能性があるので、正確なキャリブレーションカーブを生成し、すべての部位に対して個別のキャリブレーションカーブを作成するのに十分な大きさのサンプルサイズを得ることが重要です。

これらのグラフでは、2018年5月上旬に発生した2つの別々の雨の事象の加熱および制御されたプロットからの平均温度および重量測定水分量が観察される。温められたプロットの平均気温は、制御されたプロットの平均温度よりも一貫して高かった。これら2つの雨のイベントの過程で、加熱されたプロットの抵抗センサーは、コントロールよりも少ない土壌水分を登録し、加熱されたプロットはより迅速に乾燥しました。

熱電対線を溶接する際や、第2のストリップをセンサヘッドに接続する際には、良好な接続が行われていることを確認することが重要です。温度処理が土壌表面微気候データを解釈する上で重要な点が、複数の温暖化実験で使用されるセンサーを設置しました。他の機器と組み合わせることで、これらのセンサーは、土壌表面の温度と水分が大気への二酸化炭素流出のような基本的な土壌プロセスにどのような影響を与えるかを調査することができました。

表面土壌微気候と土壌流出との間のこの新しいリンクは、乾燥地土壌が地球規模の変化に対するフィードバックをどのように生み出すかについての我々の理解にとって重要であった。