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विनिर्माण सरल और सस्ती मिट्टी की सतह तापमान और Gravimetric पानी सामग्री सेंसर

Published: December 21, 2019 doi: 10.3791/60308
Automatic Translation
1, 1, 1, 2,3, 1, 4, 5,6, 1
1Southwest Biological Science Center, U.S. Geological Survey, 2Centre for Energy Technology Brandenburg, 3Institute of Environmental Sciences, Brandenburg University of Technology Cottbus-Senftenberg, 4Umweltanalytische Produkte GmbH, 5Institute of Plant Sciences, University of Graz, 6Multiphase Chemistry Department, Max Planck Institute for Chemistry

Summary

मिट्टी की सतह के ऊपरी 5 मिमी के तापमान और पानी की मात्रा को सही मापने से जैविक, रासायनिक और भौतिक प्रक्रियाओं पर पर्यावरणीय नियंत्रण की हमारी समझ में सुधार हो सकता है। यहां हम मिट्टी की सतह के तापमान और नमी सेंसर के साथ विनिर्माण, अंशांकन और माप के संचालन के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन करते हैं।

Abstract

मिट्टी की सतह पर तापमान और नमी का परिमाणीकरण यह समझने के लिए आवश्यक है कि मिट्टी की सतह बायोटा पर्यावरण में परिवर्तन का जवाब कैसे देती है। हालांकि, मिट्टी की सतह पर ये चर अत्यधिक गतिशील होते हैं और मानक सेंसर स्पष्ट रूप से मिट्टी प्रोफ़ाइल के ऊपरी कुछ मिलीमीटर में तापमान या नमी को मापते नहीं हैं। यह पेपर सरल, सस्ती सेंसर ों के निर्माण के तरीकों का वर्णन करता है जो मिट्टी की सतह के ऊपरी 5 मिमी के तापमान और नमी को एक साथ मापते हैं। सेंसर निर्माण के अलावा, गुणवत्ता नियंत्रण के लिए कदम, साथ ही विभिन्न सब्सट्रेट्स के लिए अंशांकन के लिए, समझाया जाता है। सेंसर 5 मिमी की गहराई में सेंसर के अंत में दो सोने चढ़ाया धातु जांच के बीच प्रतिरोध को मापने के द्वारा तापमान को मापने और मिट्टी की नमी का आकलन करने के लिए एक प्रकार ई थर्मोकपल को शामिल करते हैं । यहां प्रस्तुत तरीकों को विभिन्न गहराई या सब्सट्रेट्स के लिए जांच को अनुकूलित करने के लिए बदला जा सकता है। इन सेंसरों के वातावरण की एक किस्म में प्रभावी रहा है और उष्णकटिबंधीय जंगलों में भारी बारिश के महीनों सहा है और साथ ही पश्चिमी अमेरिका के परिणामों के रेगिस्तान में तीव्र सौर विकिरण मूल्यांकन के लिए इन सेंसरों की प्रभावशीलता का प्रदर्शन वैश्विक परिवर्तन प्रयोग में मिट्टी की सतह को गर्म करना, सुखाना और ठंड।

Introduction

पर्यावरण सेंसर पारिस्थितिकी तंत्र की गतिशीलता का आकलन करने, निगरानी करने और समझने के लिए महत्वपूर्ण उपकरण हैं। तापमान और नमी मिट्टी में जैविक प्रक्रियाओं के मौलिक चालक हैं और मिट्टी के जीवों की गतिविधि और सामुदायिक संरचना को प्रभावितकरतेहैं 1,2. इसके अतिरिक्त, तापमान और नमी अंकुर उद्भव और कूड़े अपघटनदर3,4,5के समय को प्रभावित करने के लिए दिखाया गया है । शुष्क भूमि पारिस्थितिकी प्रणालियों में, संवहनी पौधों द्वारा कवर नहीं की गई मिट्टी की सतहों को अक्सर काई, लाइकेन और साइनोबैक्टीरिया के समुदायों के साथ सबसे ऊपर किया जाता है, जिसे जैविक मिट्टी की पपड़ी (बायोक्रस्ट)(चित्रा 1)के रूप में जाना जाता है। ये समुदाय मिट्टी की सतह पर मौजूद हैं और मिट्टी6में कुछ मिलीमीटर से अधिक गहरे प्रवेश करते हैं । जैविक मिट्टी की पपड़ी मिट्टी स्थिरीकरण, पानी की घुसपैठ और वाष्पीकरण दरों, एल्बेडो, तापमान, पोषक तत्वों की साइकिल चालन, और मिट्टी के वायुमंडल सीओ2 एक्सचेंज7,8,9को दृढ़ता से प्रभावित कर सकती है। बदले में, कुछ प्रणालियों के लिए इन सतह समुदायों की गतिविधि समग्र मिट्टी विशेषताओं और विभिन्न प्रक्रियाओं की दरों10पर हावी हो सकती है। उथले गहराई पर स्पष्ट रूप से माप केंद्रित करने वाले सेंसर हमें आगे यह समझने में मदद कर सकते हैं कि सर्फीशियल तापमान और नमी बीज अंकुरण, अपघटन दरों और मिट्टी की सतह बायोटा की प्रतिक्रियाओं के साथ-साथ कई अन्य पारिस्थितिकी तंत्र कार्यों को कैसे प्रभावित करती है।

मृदा संवेदक प्रौद्योगिकी में हाल की घटनाओं ने मिट्टी की सतह11,12पर जैविक प्रक्रियाओं को समझने के लिए स्थानिक रूप से स्पष्ट मापन का महत्व दर्शाया है । मिट्टी की नमी का विश्लेषण करने के लिए पारंपरिक तरीके मिट्टी की सतह के नीचे रखे सेंसर को शामिल करते हैं और अक्सर गहराई में माप को एकीकृत करते हैं। इन जांचों द्वारा दर्ज की गई मिट्टी की नमी मिट्टी के जीवों पर पर्यावरणीय नियंत्रण की हमारी समझ को सूचित करने में मदद कर सकती है, लेकिन संभावना है कि मिट्टी की सतह पर होने वाली कई बारीकियों को याद करें । मिट्टी के शीर्ष कुछ मिलीमीटर की पानी की सामग्री को स्पष्ट रूप से मापने के लिए, वेबर एट अल. हाल ही में बायोक्रस्ट गीलापन जांच (बीडब्ल्यूपी) विकसित किया गया है जो मिट्टी की सतह की विद्युत चालकता के माध्यम से मिट्टी की नमी को 3 मिमी11की गहराई तक निर्धारित करता है। 0 से 5 सेमी एकीकृत नमी जांच के साथ संयोजन के रूप में वेबर के सेंसर का उपयोग करना, टकर एट अल नमी सेंसर के महत्व का प्रदर्शन किया है कि मिट्टी की सतह के शीर्ष कुछ मिलीमीटर पर ध्यान केंद्रित । विशेष रूप से, छोटी वर्षा की घटनाएं, जो बायोक्रस्ट समुदायों की गतिविधि के लिए अत्यधिक प्रासंगिक थीं, ने 0-50 मिमी (यानी, 5 सेमी) एकीकृत जांच के लिए पंजीकरण नहीं किया और केवल बीडब्ल्यूपीएस12द्वारा पता लगाया गया। मिट्टी के शीर्ष कुछ मिलीमीटर पर केंद्रित सेंसर नमी की घटनाओं को मापने के लिए आवश्यक हैं जो सतह के पिछले घुसपैठ करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं, लेकिन सतह पर बायोटा से प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करने के लिए पर्याप्त हैं।

मिट्टी की सतह का तापमान शारीरिक प्रक्रियाओं को चलाने वाला एक और महत्वपूर्ण पर्यावरणीय कारक है। दैनिक मिट्टी की सतह का तापमान अत्यधिक परिवर्तनीय हो सकता है, विशेष रूप से पौधे के इंटरस्पेस में जहां अनशड मिट्टी की सतह बड़ी मात्रा में सौर विकिरण के संपर्क में आती है। इसके अलावा, मिट्टी की सतह पर तापमान मिट्टी की सतह पर मिट्टी प्रोफ़ाइल13 या हवा14में गहरे से अधिक परिवर्तनशील है। उदाहरण के लिए, टकर एट अल ने केवल 24 घंटे से अधिक होने वाली लगभग 60 डिग्री सेल्सियस (13-72 डिग्री सेल्सियस) की अधिकतम दैनिक मिट्टी की सतह की तापमान सीमा दिखाई। इन तापमानों को मिट्टी की सतह में 3 मिमी डाले गए थर्मोकपल का उपयोग करके मापा गया था। इस बीच, पास के तापमान की जांच ५० मिमी गहरी एक ही दिन12के दौरान केवल 30 डिग्री सेल्सियस (22-52 डिग्री सेल्सियस) की एक सीमा मापा । मिट्टी की सतह पर स्पष्ट रूप से तापमान को मापने वाले थर्मोकपल ने 50 मिमी गहराई में सेंसर की तुलना में बहुत अधिक भिन्नता दिखाई, क्योंकि सतह की मिट्टी रात में 10 डिग्री सेल्सियस ठंडी थी और 50 मिमी गहरे मूल्यों के सापेक्ष दिन की गर्मी के दौरान 20 डिग्री सेल्सियस गर्म थी।

तापमान शारीरिक प्रक्रियाओं पर एक महत्वपूर्ण नियंत्रण का प्रतिनिधित्व करता है। उदाहरण के लिए, प्रयोगशाला की स्थितियों में लगातार मिट्टी की नमी पर, अधिकांश पारिस्थितिकी प्रणालियों में तापमान में वृद्धि के साथ मिट्टी से सीओ2 नुकसान नाटकीय रूप से बढ़ता है2,15,16। इसी तरह, क्षेत्र जलवायु हेरफेर अध्ययन है कि नियंत्रण के सापेक्ष साजिश तापमान बढ़ाने का लक्ष्य से डेटा से पता चला है कि गरम मिट्टी पास के गरम मिट्टी की तुलना में अधिक सीओ2 जारी (उपचार के पहले वर्षों में17,18)और है कि biocrusted मिट्टीवार्मिंग 7,9के लिए एक समान प्रतिक्रिया दिखाते हैं । तापमान और नमी दोनों को महत्वपूर्ण पर्यावरणीय चर और सेंसर के रूप में प्रदर्शित किया गया है जो मिट्टी की सतह जलवायु परिस्थितियों को सही ढंग से कैप्चर कर सकते हैं , यह स्पष्ट कर सकते हैं कि वे मिट्टी की सतह11,12पर जीवों की शारीरिक प्रक्रियाओं को कैसे प्रभावित करते हैं ।

यह पेपर मिट्टी की सतह के नीचे 5 मिमी गहराई तक तापमान और नमी दोनों को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए सेंसर प्रस्तुत करता है, यह आकलन करने में महत्वपूर्ण शक्ति प्रदान करता है कि ये चर सर्फिकियल बायोटा से जैविक प्रतिक्रियाओं के साथ कैसे बातचीत करते हैं और ड्राइव करते हैं। टाइप ई थर्मोकपल दो धातुओं (क्रोमल और कॉन्स्टैंटिन) से बना होता है, और धातुओं में तापमान परिवर्तन विभिन्न वोल्टेज बनाते हैं जो डेटा लॉगर द्वारा दर्ज किए जाते हैं। मिट्टी नमी सेंसर दो सोने चढ़ाया धातु शूल के बीच प्रतिरोध उपाय । प्रतिरोध मिट्टी के पानी की सामग्री से प्रभावित होता है, क्योंकि अधिक पानी आचरण को बढ़ाता है और इस प्रकार शूल के बीच प्रतिरोध कम हो जाता है। वेबर एट अल11के डिजाइन के बाद, ये सेंसर मिट्टी की नमी को 5 मिमी की गहराई तक मापते हैं और इसके अतिरिक्त एक ही जांच पर तापमान को मापने के लिए एक थर्मोकपल शामिल करते हैं। ये सेंसर एक परिष्कृत दृश्य की अनुमति देते हैं कि एक ही जांच का उपयोग करके मिट्टी की सतह पर संगीत कार्यक्रम में तापमान और नमी की गतिशीलता कैसे भिन्न होती है। ये जांच यह पता लगाने के लिए असंख्य अवसर प्रदान करती हैं कि सतह पर रहने वाले जीव अपने पर्यावरण में परिवर्तन का जवाब कैसे देते हैं । इन सेंसरों का एक अतिरिक्त लाभ यह है कि वे अपेक्षाकृत सरल और बनाने और जांचना करने के लिए सस्ती हैं, और शोधकर्ताओं को आसानी से उनके उपयोग को अपनाने में सक्षम हो जाएगा ।

निम्नलिखित प्रोटोकॉल सेंसर के निर्माण के लिए सामग्री और तरीकों का विस्तार से वर्णन करता है, जिसमें सेंसर को डेटा संग्रह करने वालों से जोड़ने की रूपरेखा शामिल है। इन सेंसरों का उपयोग व्यावसायिक रूप से उपलब्ध संग्रह करने वालों का किया जाता है, लेकिन किसी भी डेटा लॉगर का उपयोग किया जा सकता है जो मल्टीप्लेक्सर से जुड़ा हो सकता है। सेंसर को ब्याज के सब्सट्रेट्स तक अंशांकन करने के तरीके भी बताए गए हैं ।

Protocol

1. विनिर्माण सेंसर

  1. उचित केबल लंबाई में कटौती।
    1. डेटा लॉगर स्थान से वांछित सेंसर प्लेसमेंट के लिए अधिकतम दूरी निर्धारित करें। केबल, बाधाओं, और डेटा लॉगर के लिए लगाव में झुकता के लिए आवश्यक अतिरिक्त केबल लंबाई के लिए खाते।
    2. इस अधिकतम वांछित लंबाई के लिए सभी थर्मोकपल और मिट्टी नमी केबल काटें। केबल लंबाई में अंतर सेंसर के बीच परिवर्तन शील प्रतिरोध करने के लिए नेतृत्व कर सकते हैं। सभी सेंसर केबल लंबाई को एक ही रखकर इस मुद्दे से बचा जा सकता है।
  2. थर्मोकपल केबल तैयार करें।
    1. केबल जैकेट को केबल के अंत से 4−5 सेमी पट्टी करें।
    2. तारों के अंत से नए उजागर, छोटे व्यास के म्यान 5 मिमी पट्टी करें।
    3. आर्क तारों के उजागर युक्तियों को एक साथ वेल्ड करता है और तारों पर धीरे-धीरे टगिंग करके नए वेल्ड की ताकत का परीक्षण करता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि वे अलग न हों।
      सावधानी: आर्क वेल्डिंग करते समय उत्पन्न विकिरण से बचाने के लिए वेल्डिंग हेलमेट या फेस शील्ड का उपयोग किया जाना चाहिए। संभावित सदमे से बचने के लिए काम के माहौल में सब कुछ सूखा रखें। अपने श्वास क्षेत्र से धुएं या गैसों को रखने के लिए एक अच्छी तरह से हवादार क्षेत्र में काम करें।
    4. उजागर तारों की रक्षा के लिए थर्मोकपल केबल के आर्क-वेल्डेड युक्तियों को तरल विद्युत टेप में डुबोएं। तरल विद्युत टेप तारों की उजागर धातु और छोटे व्यास तार म्यान के कम से कम 3 मिमी को कवर करना चाहिए।
      सावधानी: तरल विद्युत टेप में ज्वलनशील वाष्प होते हैं जो श्वसन तंत्र को परेशान कर सकते हैं। खुली लपटों से दूर एक अच्छी तरह से हवादार क्षेत्र में उपयोग करें। आंखों और त्वचा के सीधे संपर्क से बचें, क्योंकि इससे जलन हो सकती है।
    5. तरल विद्युत टेप को लगभग 4 घंटे या निर्माता द्वारा निर्देशित के लिए सूखने की अनुमति दें।
    6. 0.13 में (~ 3.3 मिमी) नमी-सील गर्मी का एक टुकड़ा काटें जो छोटे व्यास के म्यान पर तरल विद्युत टेप को कवर करने के लिए पर्याप्त है और थर्मोकपल केबल जैकेट (लगभग 6 सेमी लंबा) का कम से कम 1 सेमी है। तारों को गर्मी में डालें ट्यूब सिकुड़ते हैं और ट्यूब को केबल जैकेट के ऊपर वापस ले जाएं। बाद में चरण (चरण 1.5.3) तक गर्मी लागू करने के लिए प्रतीक्षा करें।
  3. मिट्टी नमी केबल तैयार करें।
    1. केबल जैकेट को केबल के अंत से 5 सेमी पट्टी करें।
    2. केबल जैकेट पर जमीन तार (कोई म्यान) काट लें ताकि यह जैकेट से परे उजागर न हो।
    3. मिट्टी नमी तारों के सिरों से भीतरी छोटे व्यास के म्यान के 1 सेमी पट्टी।
    4. छोटी किस्में मजबूत करने के लिए प्रत्येक तार की उजागर धातु को मोड़ें।
    5. टिन प्रत्येक तार अंत में उजागर धातु के लिए मिलाप लगाने से छोटे मुड़ किस्में ।
      सावधानी: टांका लगाने के लिए आवश्यक अत्यंत गर्म उपकरणों का उपयोग करते समय देखभाल की जानी चाहिए। अच्छी तरह से हवादार क्षेत्रों में मिलाप और उचित आंख और त्वचा की सुरक्षा पहनते हैं।
    6. 0.38 का एक टुकड़ा काट (~ 10 मिमी) गर्मी टयूबिंग है कि 1 सेमी दूरी से दूरी है जहां केबल जैकेट डिब्बाबंद तारों के अंत तक छीन लिया गया था से अधिक है हटना। दोनों तारों पर इस ट्यूब प्लेस और यह केबल जैकेट पर वापस स्लाइड करने के लिए एक बाद में कदम पर जगह में तय ।
    7. 0.13 में (~ 3.3 मिमी) नमी-सील गर्मी के दो 1.5 सेमी टुकड़े काटें ट्यूबिंग को सिकोड़ते हैं और प्रत्येक तार पर एक जगह रखते हैं। इन्हें तब तक गर्म न करें जब तक कि आपने तार को टू-शूल सॉकेट स्ट्रिप पर टांका न लगाया हो।
    8. टू-शूल सॉकेट स्ट्रिप के शूल पर मिलाप फ्लक्स लगाएं।
    9. दो शूल पट्टी के सिरों के लिए तार के डिब्बाबंद सिरों मिलाप। दोनों सिरों को अलग रखने के लिए सावधान रहें ताकि वे छू न सकें।
    10. 0.13 के दो टुकड़ों को (~ 3.3 मिमी) नमी-सील गर्मी दो-शूइंग सॉकेट स्ट्रिप के आधार पर टयूबिंग को सिकोड़ें ताकि सभी धातु भागों को कवर किया जा सके। गर्मी सिकुड़ती ट्यूबों का पालन करने के लिए हीट गन का उपयोग करें, ध्यान रखने के लिए गरम और ट्यूबों के नीचे मिलाप पिघल नहीं है ।
    11. 0.38 में (~ 10 मिमी) नमी-सील गर्मी दो शूकेट पट्टी के अंत से 1 मिमी तक ट्यूब हटना ताकि यह सॉकेट पट्टी, छोटे व्यास के तारों, और केबल जैकेट के कुछ कवर कर रहा है । जगह में इस गर्मी हटना ट्यूब को ठीक करने के लिए हीट गन का प्रयोग करें।
  4. सेंसर हेड के लिए टर्मिनल स्ट्रिप को बदलें।
    1. आठ शूल टर्मिनल पट्टी को संशोधित करने के लिए, पट्टी उन्मुख तो शीर्ष शूल देखने से दूर घुमावदार हैं । काले प्लास्टिक संपर्क पट्टी(चित्रा 2)के ठीक नीचे बाईं ओर से दूसरे, चौथे और सातवें शूल को काटने के लिए तार स्निप्स का उपयोग करें।
    2. काले प्लास्टिक संपर्क पट्टी के नीचे 5 मिमी उपाय और 5 मिमी निशान पर बाईं ओर से तीसरे, पांचवें, और छठे शूल निशान । 5 मिमी के निशान पर इन शूल स्निप । इस लंबाई को विभिन्न शोध प्रश्नों के अनुरूप संशोधित किया जा सकता है।
  5. सेंसर हेड को इकट्ठा करें।
    1. 0.5 में (~ 13 मिमी) नमी-सील गर्मी के दो 1 सेमी टुकड़े काटें ट्यूबिंग हटना और थर्मोकपल और मिट्टी नमी केबल में से प्रत्येक पर एक स्लाइड।
    2. तीसरे काटा शूल के शीर्ष पर थर्मोकपल तारों के चाप-वेल्डेड अंत को स्थानांतरित करें ताकि थर्मोकपल की नोक काटा हुआ शूल के अंत के साथ उन्मुख हो। तारों को मोड़ें ताकि वे शूल के शीर्ष वक्र का पालन करें।
    3. 0.13 में स्लाइड (~ 3.3 मिमी) नमी-सील गर्मी टेंपरट्यूब (चरण 1.2.6 से) शूल और थर्मोकपल तारों के घुमावदार हिस्से पर ऊपर। जांच करें कि गर्मी हटना ट्यूब भी थर्मोकपल केबल जैकेट का हिस्सा कवर कर रहा है और जगह में गर्मी हटना ट्यूब का पालन करने के लिए एक गर्मी बंदूक का उपयोग करें । गर्मी के हिस्से को निचोड़ें ट्यूब जो इसे सुरक्षित करने के लिए उंगलियों के साथ घुमावदार शूल पर है।
    4. शूल 5 और 6 के शीर्ष घुमावदार सिरों को टू-शूल सॉकेट स्ट्रिप(चित्रा 2)में डालें।
    5. नमी-सील गर्मी के शीर्ष 0.5 टुकड़े को सेंसर सिर की ओर ले जाएं ताकि यह सिर से लगभग 1 सेमी तैनात हो। एक हीट गन का उपयोग करने के लिए यह जगह में पालन करें, देखभाल करने के लिए दृढ़ता से शूल 5 और 6 से जुड़े और शूल 3 पर थर्मोकपल तार के लिए ।
    6. नमी-सील गर्मी के अन्य 0.5 टुकड़े का पालन करने के लिए एक हीट गन का उपयोग करें गर्मी के पिछले टुकड़े के पीछे कुछ सेंटीमीटर टयूबिंग को सिकोड़ते हैं।
    7. थर्मोकपल वायर के सभी पक्षों पर लिक्विड इलेक्ट्रिकल टेप लगाएं और शूल 3 करें।
    8. सॉकेट स्ट्रिप कनेक्शन के सभी पक्षों पर तरल विद्युत टेप लागू करें ताकि यह सुनिश्चित किया जा हो कि सभी उजागर धातु कवर की गई है। हालांकि, इस कनेक्शन(चित्रा 3)से जुड़े 5 मिमी काटा शूल को कवर न करें।

2. सेंसर को डेटा लॉगर और मल्टीप्लेक्सर से जोड़ना

नोट: इन सेंसरों का उपयोग एक मल्टीप्लेक्सर के साथ किया जाना चाहिए जो डेटा लॉगर से जुड़ा होता है। इस प्रोटोकॉल में सभी कदम सामग्री की तालिका में सूचीबद्ध डेटा लॉगर और मल्टीप्लेक्सर के साथ उपयोग के लिए हैं (अन्य डेटा संग्रहकर्ता भी काम करेंगे)। प्रत्येक माप समय में, डेटा लॉगर मल्टीप्लेक्सर के लिए संचार खोलता है, जो बदले में, रिले के रूप में कार्य करता है और वर्तमान को प्रतिरोधकता सेंसर में प्रवाहित करने की अनुमति देता है।

  1. ऑडियो तारों का उपयोग कर के मल्टीप्लेक्सर को डेटा लॉगर से कनेक्ट करें। डाटा लॉगर पर कॉम पोर्ट को मल्टीप्लेक्सर पर आरईएस पोर्ट से कनेक्ट करें। डेटा लॉगर पर अलग कॉम पोर्ट को मल्टीप्लेक्सर पर सीएलके पोर्ट से कनेक्ट करें। डेटा लॉगर पर जी और 12 वी पोर्ट को क्रमशः मल्टीप्लेक्सर पर जीएनडी और 12 वी पोर्ट से कनेक्ट करें।
  2. डेटा लॉगर पर वीएक्स पोर्ट और एच डीआईएफ पोर्ट के बीच थ्रू-होल 1 kΩ ± 0.1% प्रतिरोधक को जोड़कर डेटा लॉगर पर वोल्टेज डिवाइडर बनाएं।
  3. इस वोल्टेज डिवाइडर से मल्टीप्लेक्सर तक एक जमीन से दो ऑडियो तारों को जोड़ें। उसी एच डीआईएफ पोर्ट से एक तार कनेक्ट करें कि वोल्टेज डिवाइडर मल्टीप्लेक्सर पर कॉम ऑड एल पोर्ट से डेटा लॉगर से जुड़ा हुआ है। सुनिश्चित करें कि अन्य तार मल्टीप्लेक्सर पर कॉम ऑड एच पोर्ट से डेटा लॉगर पर एक ग्राउंड पोर्ट जोड़ता है। सुनिश्चित करें कि एक जमीन तार डेटा लॉगर से मल्टीप्लेक्सर पर एक जमीन के लिए एक जमीन को जोड़ता है ।
  4. डाटा लॉगर और मल्टीप्लेक्सर से टाइप ई थर्मोकपल वायर कनेक्ट करें। पर्पल वायर डाटा लॉगर पर डीआईएफ 1 एच पोर्ट को मल्टीप्लेक्सर पर कॉम ईवेन एच पोर्ट से जोड़ता है । रेड वायर डाटा लॉगर पर डीआईएफ 1 एल पोर्ट को मल्टीप्लेक्सर पर कॉम ईवेन एल पोर्ट से जोड़ता है। सुनिश्चित करें कि जमीन तार दोनों डेटा लॉगर और मल्टीप्लेक्सर पर एक जमीन से जोड़ता है।
  5. मल्टीप्लेक्सर को बदलकर 4 x 16 मोड करें।
  6. सेंसर को मल्टीप्लेक्सर से कनेक्ट करें। मिट्टी नमी ऑडियो केबल काले तार के साथ अजीब बंदरगाहों से एच और लाल तार एल थर्मोकपल तारों के लिए कनेक्ट भी बैंगनी तार के साथ एच और लाल तार एल के लिए लाल तार के साथ कनेक्ट । थर्मोकपल तारों का क्रम उचित माप के लिए महत्वपूर्ण है।

3. सेंसर का परीक्षण

  1. एक दो शूल्ड सॉकेट कनेक्टर पर शूल के लिए एक फिल्म प्रतिरोधी के सिरों मिलाप सीसा मिलाप और मिलाप प्रवाह का उपयोग कर ।
  2. मल्टीप्लेक्स रहो से जांचे जाने वाले सभी सेंसर को कनेक्ट करें।
  3. डेटा लॉगिंग प्रोग्राम को हर 30 एस को स्कैन करने के लिए या कई सेंसर स्कैन करने के लिए पसंदीदा आवृत्ति पर समायोजित करें।
  4. नमी सेंसर के लिए, सेंसर के शूल 5 और 6 पर फिल्म प्रतिरोधक के साथ सॉकेट कनेक्टर रखें और डेटा लॉगर से डेटा रिकॉर्ड करें।
  5. प्रत्येक सेंसर पर प्रतिरोधक रखें ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि वे सभी एक ही पढ़ने देते हैं।
  6. थर्मोकपल डेटा की निगरानी सुनिश्चित करने के लिए वे इसी तरह के तापमान संवेदन कर रहे हैं ।
  7. तापमान सेंसर के लिए, थर्मोकपल अंत को दो उंगलियों के बीच रखें ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि तापमान तदनुसार बदल जाए।

4. संकारांकन सेंसर

नोट: यह अनुभाग मिट्टी की नमी के लिए सेंसर आउटपुट से संबंधित प्रक्रिया का वर्णन करता है।

  1. अंशांकन सेंसर सिर का निर्माण।
    1. मिट्टी नमी केबल से जैकेट की 12 सेमी पट्टी।
    2. तारों से पन्नी की परिरक्षण हटा दें।
    3. दोनों आंतरिक छोटे व्यास मिट्टी नमी तारों की एक 10 सेमी लंबाई काट।
    4. प्रत्येक तार के दोनों सिरों से लगभग 1 सेमी म्यान पट्टी करें।
    5. प्रत्येक सिरों पर छोटे तारों को मोड़ें और उन्हें टांका लोहे के साथ टिन करें।
    6. चरण 1.4.1 और 1.4.2 के रूप में एक ही विनिर्देशों के लिए एक आठ शूल टर्मिनल पट्टी को संशोधित करें।
    7. शूल 5 और 6 के शीर्ष घटता करने के लिए मिलाप प्रवाह लागू करें।
    8. आठ शूल टर्मिनल पट्टी पर शूल 5 और 6 के शीर्ष घटता करने के लिए तारों मिलाप ।
    9. आठ शूल टर्मिनल स्ट्रिप्स के दो बाहरी शूल को 5 मिमी तक क्लिप करें।
    10. (~ 3.3 मिमी) नमी-सील गर्मी दोनों तारों पर टयूबिंग हटना में 0.13 का 2 सेमी टुकड़ा रखें।
    11. संभव के रूप में संशोधित सेंसर सिर के करीब के रूप में गर्मी हटना टुकड़े का पालन करें ।
    12. 0.13 के दो 2 सेमी टुकड़े (~ 3.3 मिमी) नमी-सील गर्मी दोनों तारों पर टयूबिंग हटना, प्रत्येक तार पर एक रखें। बाद के कदम पर जगह में उनका पालन करने के लिए प्रतीक्षा करें।
    13. एक चौका टर्मिनल पट्टी के दो लंबे मध्य शूल को 1 सेमी तक काट लें।
    14. चार शूल टर्मिनल पट्टी पर मध्य शूल के शीर्ष घुमावदार सिरों पर मिलाप प्रवाह लागू करें।
    15. दोनों तारों के मुक्त सिरों को चार शूल टर्मिनल पट्टी के कट शूल में मिलाप करें ताकि शीर्ष चार घुमावदार शूल संशोधित सेंसर हेड(चित्रा 4)से दूर सामना कर रहे हैं।
    16. पहले रखी नमी सील गर्मी चार शूल टर्मिनल पट्टी के आधार तक हटना और यह जगह में गर्मी ले जाएँ।
  2. अंशांकन के लिए मिट्टी नमी केबल तैयार करें।
    1. मिट्टी की नमी वाली केबल को काटें जो खेत में इस्तेमाल किए जा रहे सेंसर की तरह ही लंबाई है।
    2. केबल की जैकेट को अंत से 5 सेमी तक पट्टी करें।
    3. केबल जैकेट पर जमीन तार (कोई म्यान) काट लें ताकि यह जैकेट से परे उजागर न हो।
    4. मिट्टी नमी तारों के सिरों से छोटे व्यास के तार म्यान के 1 सेमी पट्टी।
    5. छोटी किस्में मजबूत करने के लिए प्रत्येक तार की उजागर धातु को मोड़ें।
    6. टिन प्रत्येक तार अंत में उजागर धातु के लिए मिलाप लगाने से छोटे मुड़ किस्में ।
    7. (~ 10 मिमी) नमी-सील गर्मी में 0.38 के 6 सेमी टुकड़े को काटें ट्यूबिंग हटना, इसे दोनों तारों पर रखें, और बाद में कदम पर इसका पालन करने के लिए इसे केबल जैकेट पर वापस स्लाइड करें।
    8. (~ 3.3 मिमी) गर्मी में 0.13 के दो 1.5 सेमी टुकड़े काटें ट्यूबिंग को सिकोड़ते हैं और प्रत्येक तार पर एक जगह रखते हैं। जब तक तार को टू-शूल सॉकेट स्ट्रिप पर टांका न लगे तब तक गर्मी न लगाएं।
    9. टू-शूल सॉकेट स्ट्रिप के शूल पर मिलाप फ्लक्स लगाएं।
    10. दो शूल पट्टी के सिरों के लिए तार के डिब्बाबंद सिरों मिलाप। दोनों सिरों को अलग रखने के लिए सावधान रहें ताकि वे छू न सकें।
    11. 0.13 के दो टुकड़ों को (~ 3.3 मिमी) नमी-सील गर्मी दो-शूइंग सॉकेट स्ट्रिप के आधार पर टयूबिंग को सिकोड़ें ताकि सभी धातु भागों को कवर किया जा सके। गर्मी का पालन करने के लिए हीट गन का उपयोग करें जगह में ट्यूब हटना, ध्यान रखने के लिए गरम और ट्यूबों के नीचे मिलाप पिघल नहीं है ।
    12. 0.38 में (~ 10 मिमी) नमी-सील गर्मी हटना ट्यूब (कदम 4.2.7 से) दो शूलेट पट्टी के अंत से 1 मिमी तक ले जाएं ताकि यह सॉकेट पट्टी, छोटे व्यास के तारों और कुछ केबल जैकेट को कवर कर सके। जगह में गर्मी हटना ट्यूब का पालन करने के लिए हीट गन का प्रयोग करें।
  3. अंशांकन मिट्टी कंटेनर बनाएं(चित्रा 5)।
    1. ढक्कन के ऊपर से 50 मिलीआर पॉलीप्रोपाइलीन डिस्पोजेबल सेंट्रलाइज ट्यूब 4 सेमी काट लें। यह एक छोर पर एक खोलने के साथ एक ट्यूब और दूसरे पर एक हटाने योग्य ढक्कन पैदा करेगा।
    2. ढक्कन के केंद्र में 2.5 सेमी छेद ड्रिल करने के लिए ड्रिल बिट का उपयोग करें। एक चरण ड्रिल बिट का उपयोग करना आसान है और प्रभावी है।
    3. ट्यूब के खुले छोर पर शुरू करने और ढक्कन के नीचे तक विस्तारित करते हुए, दो ऊर्ध्वाधर स्लिट 6 मिमी के अलावा काटें। दो स्लिट को जोड़ने और प्लास्टिक पट्टी(चित्रा 5)को हटाने के लिए ढक्कन के नीचे एक लंबवत कट का उपयोग करें। इससे सेंसर हेड के तारों को डालने के लिए काफी बड़ा गैप पैदा होगा।
    4. पॉलीप्रोपाइलीन जाल कपड़े का 6 सेमी व्यास का गोलाकार टुकड़ा काट ें। जाल को ढक्कन और ट्यूब के बीच रखें और ढक्कन पर पेंच करें।
    5. अंशांकन सेंसर सिर की आठ शूल टर्मिनल पट्टी को ट्यूब में डालें ताकि तार चरण 4.3.3 में बनाए गए अंतर को नीचे स्लाइड करें।
    6. ट्यूब के खुले छोर के किनारे चार शूल टर्मिनल पट्टी के लंबे शूल को टेप करें ताकि ऊपरी शूल ट्यूब से दूर हो जाएं और आसानी से अंशांकन केबल(चित्रा 5)की टू-शूंग सॉकेट स्ट्रिप से जुड़ सकें।
    7. किसी भी नमी को दूर करने के लिए कंटेनर को 60 डिग्री सेल्सियस सुखाने वाले ओवन में संलग्न सेंसर हेड के साथ रखें।
  4. संवेदक और मिट्टी को कैलिब्रेट करते हैं।
    1. 0.0001 ग्राम परिशुद्धता के साथ एक संतुलन पर एक अंशांकन सेंसर सिर के साथ खाली, ओवन-सूखे अंशांकन कंटेनरों का वजन करें। इस माप का उपयोग बाद के चरण में ग्रेवेट्रिक पानी की सामग्री (जीडब्ल्यूसी) की गणना करने के लिए किया जाएगा।
    2. एक वातावरण में अंशांकन का संचालन करना जो निरंतर तापमान बनाए रख सकता है।
    3. अंशांकन के लिए बायोक्रस्ट मिट्टी तैयार करें।
    4. अंशांकन ट्यूब के ढक्कन को हटा दें और एक ही व्यास के बायोक्रस्ट के एक टुकड़े को काटने के लिए मोल्ड के रूप में थ्रेड किए गए अंत का उपयोग करें। बायोक्रस्ट को खींचे जाने पर ट्यूब में रहना चाहिए लेकिन इसे ट्यूब में रखने के लिए कुछ सहायता की आवश्यकता हो सकती है।
    5. एक उंगली का उपयोग करके, ट्यूब के कट अंत से बायोक्रस्ट नमूने को धक्का दें ताकि बायोक्रस्ट के शीर्ष का 3-5 मिमी ट्यूब में बने रहें। ट्यूब के पिरोए गए अंत से बाहर धकेल दिया जाता है कि किसी भी अतिरिक्त मिट्टी से परिमार्जन ताकि बायोक्रस्ट के नीचे ट्यूब के नीचे के साथ फ्लश है ।
    6. बायोक्रस्ट के नीचे थ्रेडकिए गए अंत पर 6 सेमी व्यास पॉलीप्रोपाइलीन जाल रखें, और तंग पर ढक्कन को पेंच करें।
    7. बायोक्रस्ट नमूने को गीला करें और सब्सट्रेट के शीर्ष में सेंसर सिर को धीरे से ठीक करें ताकि शूल पूरी तरह से दफन हो जाएं। तारों को यह सुनिश्चित करने के लिए झुकने की आवश्यकता हो सकती है कि सेंसर सिर जगह में रहता है और अंशांकन के दौरान स्थानांतरित नहीं होता है।
    8. अंशांकन के लिए खनिज मिट्टी तैयार करें।
    9. उस क्षेत्र में ऊपरी 5 मिमी से मिट्टी एकत्र करें जहां सेंसर रखा जाएगा।
    10. मिट्टी से बड़ी चट्टानों और कार्बनिक सामग्री को हटाने के लिए 2 मिमी छलनी का उपयोग करें।
    11. सुनिश्चित करें कि ढक्कन और ट्यूब के बीच तय 6 सेमी व्यास पॉलीप्रोपाइलीन जाल के साथ तंग पर खराब हो गया है।
    12. सोद मिट्टी को अंशांकन कंटेनर में रखें ताकि यह कंटेनर के नीचे 6 मिमी गहराई तक कवर करे।
    13. मिट्टी के नमूने को गीला करें और सब्सट्रेट के शीर्ष में सेंसर सिर को धीरे से ठीक करें ताकि शूल पूरी तरह से दफन हो जाएं। तारों को यह सुनिश्चित करने के लिए झुकाने की आवश्यकता हो सकती है कि सेंसर सिर जगह में रहता है और अंशांकन के दौरान स्थानांतरित नहीं होता है।
    14. सतह पर चमकदार पानी की परत दिखाई न देने तक डिओनाइज्ड पानी के साथ सब्सट्रेट (बायोक्रस्ट या मिट्टी) को संतृप्त करें।
    15. संतृप्त सब्सट्रेट को रातोंरात सूखने दें।
    16. किसी भी माप शुरू करने से पहले, जांच करें कि सेंसर सिर अभी भी जगह में है और शूल सभी पूरी तरह से सब्सट्रेट में दफन हैं।
    17. सतह पर चमकदार परत दिखाई न देने तक डिओनाइज्ड पानी के साथ सब्सट्रेट को संतृप्त करें।
    18. सब्सट्रेट को 15 मिन के लिए सुखा लें।
    19. अंशांकन मिट्टी नमी केबल के दो शूल सॉकेट पट्टी को चार शूल टर्मिनल पट्टी के भीतरी दो शूल से जोड़ें।
    20. हर मिनट माप रिकॉर्ड करने के लिए डेटा लॉगर कार्यक्रम।
    21. प्रतिरोध माप इकट्ठा करना शुरू करने के लिए डेटा लॉगर चालू करें।
    22. एक प्रशंसक की स्थिति धीरे अंशांकन कंटेनर पर हवा उड़ाने के लिए जब वजन सुखाने को बढ़ावा देने के लिए दर्ज नहीं किया जा रहा है ।
    23. सतह पर चमक दिखाई देने तक डिओनाइज्ड पानी के साथ सब्सट्रेट गीला करें।
    24. टपकाव के पानी को अवशोषित करने के लिए कागज के तौलिया पर गीली मिट्टी के साथ अंशांकन कंटेनर रखें।
    25. चार शूल टर्मिनल पट्टी से अंशांकन मिट्टी नमी तार डिस्कनेक्ट।
    26. टपकाव का पानी निकालने के लिए कंटेनर को हल्के से टैप करें।
    27. संतुलन पर अंशांकन कंटेनर रखने से पहले पंखे को बंद कर दें।
    28. कंटेनर को संतुलन पर रखें और वजन और माप के समय को रिकॉर्ड करें।
    29. मिट्टी नमी तार को फोर-शूल टर्मिनल स्ट्रिप से फिर से कनेक्ट करें।
    30. अंशांकन कंटेनर को पेपर तौलिया पर वापस रखें।
    31. सुखाने में तेजी लाने के लिए पंखे को चालू करें।
    32. रिकॉर्ड वजन हर 15 मीटर जब तक सब्सट्रेट पूरी तरह से हवा सूख गया है । माप के बीच अंशांकन कंटेनर वजन में कम या कोई परिवर्तन नहीं द्वारा पूर्ण सुखाने का संकेत दिया जाता है।
    33. 48 घंटे के लिए 60 डिग्री सेल्सियस सुखाने वाले ओवन में अंशांकन कंटेनर, अंशांकन सेंसर सिर, और सब्सट्रेरेट करें।
    34. ओवन-सूखे सब्सट्रेट, कंटेनर और सेंसर हेड का वजन करें।
  5. सेंसर अंशांकन डेटा विश्लेषण।
    1. चरण 4.4.34 में निर्धारित सब्सट्रेट के साथ सूखे अंशांकन कंटेनर के वजन से चरण 4.4.1 में निर्धारित सूखे सब्सट्रेट कंटेनर वजन को घटाकर सूखे सब्सट्रेट वजन की गणना करें।
    2. हर 15 न्यूनतम वजन दर्ज वजन से सब्सट्रेट (चरण 4.4.34) के साथ सूखे अंशांकन कंटेनर वजन को घटाकर प्रत्येक 15-न्यूनतम टाइमपॉइंट या अंशांकन के लिए पानी के वजन की गणना करें।
    3. सूखी मिट्टी के वजन (4.5.1) द्वारा पानी के वजन (चरण 4.5.2) को विभाजित करके प्रत्येक 15-मिन टाइमपॉइंट के लिए जीडब्ल्यूसी की गणना करें।
    4. चरण 4.5.3 में निर्धारित प्रत्येक 15-मिन टाइमपॉइंट के जीडब्ल्यूसी के लिए प्रतिरोध माप समय मैच करें।
    5. डब्ल्यूडब्ल्यूसी के साथ प्रतिगमन विश्लेषण से अंशांकन वक्र को निर्भर चर और सीमेंस के रूप में स्वतंत्र चर(चित्र 6)के रूप में निर्धारित करें। विभिन्न वक्र प्रकार (रैखिक, शक्ति, logarithmic) विभिन्न सब्सट्रेट्स के अंशांकन के लिए सबसे उपयुक्त हो सकता है।

Representative Results

मिट्टी की सतह के माइक्रोक्लाइमेट का आकलन जैविक, रासायनिक और वहां होने वाली शारीरिक प्रक्रियाओं को समझने और भविष्यवाणी करने के लिए आवश्यक है। ये जांच मिट्टी के प्रोफाइल की सतह ी परत पर माइक्रोक्लाइमेट की निगरानी करने के शक्तिशाली अवसर प्रदान करती हैं और इसलिए मिट्टी के शीर्ष कुछ मिलीमीटर11,12में होने वाली जैविक गतिविधि के आकलन के लिए मूल्यवान हैं । इन जांचों को जैविक मृदा क्रस्ट गतिविधि पर नियंत्रण का आकलन करने के लिएविकसित और परिष्कृत किया गया था क्योंकि बायोक्रस्ट में तापमान और नमी 2 ,8,10,12,15के लिए महत्वपूर्ण हो सकती है । हालांकि, जबकि इन जांचों को शुष्क भूमि में फोटोसिंथेटिक मिट्टी के लिए विकसित किया गया था, उन्हें सिस्टम की एक विस्तृत श्रृंखला में लागू करने के साथ-साथ यह आकलन करने की मजबूत क्षमता है कि मिट्टी की गहराई प्रोफाइल के साथ तापमान और नमी कैसे बदलती है। उदाहरण के लिए, इन सेंसरों को उष्णकटिबंधीय वन वार्मिंग प्रयोग में तैनात किया गया है ताकि यह पता लगाया जा सके कि मिट्टी की प्रक्रियाओं, तापमान और नमी में सहभिन्नता निर्धारित करने के लिए वार्मिंग उपचार और जलवायु में प्राकृतिक भिन्नता कैसे बातचीत करती है।

फिर भी, मिट्टी की सतह सेंसर को लागू करने से पहले कुछ महत्वपूर्ण विचार हैं। उदाहरण के लिए, जीडब्ल्यूसी जैसे मिट्टी की नमी के अधिक सामान्य रूप से उपयोग किए जाने वाले मीट्रिक प्रतिरोध की इकाइयों को परिवर्तित करने के लिए अंशांकन घटता विकसित किया जाना चाहिए। मिट्टी की सतह सेंसर सीमेंस (1/ओम) में धातु शूल और आउटपुट आचरण (प्रतिरोध के विलोम) मूल्यों के बीच प्रतिरोध को मापता है । इस प्रकार, सीमेंस से मिट्टी की नमी में रूपांतरण किया जाना चाहिए। मिट्टी सब्सट्रेट के कई रासायनिक और भौतिक गुण सीमेंस और मिट्टी की नमी में सेंसर के आचरण रीडिंग के बीच संबंधको प्रभावित कर सकते हैं। इसलिए जांच रीडिंग को मिट्टी की नमी मूल्यों में बदलने के लिए सब्सट्रेट-विशिष्ट अंशांकन ों का संचालन करना महत्वपूर्ण है । इन मतभेदों को प्रदर्शित करने वाले तीन सब्सट्रेट्स से अंशांकन डेटा दिखाए गए हैं।

चित्रा 6 में तीन मृदा सब्सट्रेट्स में से प्रत्येक के दो नमूनों के लिए अंशांकन डेटा को सूखा दर्शाया गया है, प्रत्येक अपनी जांच के साथ । सब्सट्रेट्स पूरी तरह से संतृप्त थे जब तक कि सतह पर थोड़ी मात्रा में पानी दिखाई नहीं देता था। जांच प्रतिरोध और मिट्टी के वजन हर 15 मिन मापा गया जब तक सभी नमूने सूखे थे । बाद में जीडब्ल्यूसी की गणना करने के लिए मृदा द्रव्यमान का उपयोग किया गया। चित्रा 6 प्रत्येक नमूने के लिए आचरण और जीडब्ल्यूसी की प्रतिगमन दिखाता है। इन अंशांकनों के लिए उपयोग किए जाने वाले सब्सट्रेट्स में सिल्ट लोम मिट्टी (23% रेत, 64% गाद, और 13% मिट्टी) शामिल हैं जो एल युनक नेशनल फॉरेस्ट, प्यूर्टो रिको में एक प्रायोगिक क्षेत्र स्टेशन पर एकत्र किए गए हैं; कैसल वैली, यूटा के पास एकत्र काई-प्रभुत्व वाले बायोक्रस्ट; और ठीक रेत मिट्टी (92% रेत, 3% गाद, और 5% मिट्टी) मोआब, यूटा के पास प्रयोगात्मक वार्मिंग भूखंडों से।

प्रत्येक सब्सट्रेट के लिए जांच संचालन और मिट्टी की नमी में भिन्नता से सब्सट्रेट-विशिष्ट सेंसर अंशांकन की आवश्यकता का प्रदर्शन किया जाता है। उदाहरण के लिए, गाद लोम मिट्टी के नमूनों के लिए प्रतिगमन(चित्र6ए)अन्य दो मिट्टी सब्सट्रेट्स से अलग थे। इसलिए, गाद लोम मिट्टी के प्रतिगमन समीकरण को काई बायोक्रस्ट, या इसके विपरीत लागू करने से नाटकीय रूप से अलग-अलग मूल्य होंगे। दूसरी ओर, ठीक रेत मिट्टी के लिए जीडब्ल्यूसी और जांच प्रतिरोध(चित्रा 6सी)और काई बायोक्रस्ट(चित्रा 6बी)के बीच संबंध समान थे। हालांकि, ठीक रेत मिट्टी के रूप में काई के रूप में ज्यादा पानी पकड़ करने में सक्षम नहीं था और तदनुसार बहुत तेजी से सुखाने का अनुभव । चूंकि सब्सट्रेट्स के भीतर भिन्नता है, इसलिए सटीक अंशांकन वक्र का उत्पादन करने और सभी साइटों के लिए व्यक्तिगत अंशांकन घटता बनाने के लिए एक बड़ा पर्याप्त नमूना आकार होना महत्वपूर्ण है।

एक प्रयोगात्मक सेटिंग में, इन मिट्टी की सतह सेंसर मोआब, यूटा, संयुक्त राज्य अमेरिका के पास एक जलवायु हेरफेर अध्ययन के उपचार के प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया गया । इस अध्ययन में एक ही स्थान पर भूखंडों के परिवेश तापमान को 4 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाने के लिए और वेर्टिन एट अल17द्वारा वर्णित इसी तरह के तरीकों के साथ अवरक्त लैंप का उपयोग किया गया । चित्रा 7 मई २०१८ के शुरू में हुई दो अलग बारिश की घटनाओं के लिए गर्म और नियंत्रण भूखंडों से औसत तापमान और GWC से पता चलता है । गर्म भूखंडों में औसत तापमान नियंत्रण भूखंडों के औसत तापमान से लगातार अधिक थे(चित्रा 7ए)। इन दो बारिश की घटनाओं के दौरान गर्म भूखंडों में प्रतिरोधकता सेंसर नियंत्रण की तुलना में कम मिट्टी नमी दर्ज की और गर्म भूखंडों और अधिक तेजी से सूख(चित्रा 7बी)। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि तापमान में वृद्धि से मिट्टी की उच्च चालकता पैदा हो सकती है जिसका हिसाब19होना चाहिए . इन मिट्टी की सतह सेंसर के तापमान और नमी घटकों दोनों की संवेदनशीलता ने हमें न केवल वार्मिंग उपचार के तापमान मतभेदों का निरीक्षण करने की अनुमति दी बल्कि यह भी कि इसने भूखंडों में नमी गतिशीलता को कैसे प्रभावित किया।

तापमान और नमी की बातचीत आगे इन मिट्टी की सतह सेंसर का उपयोग कर एक अवलोकन अध्ययन में जांच की गई कोलोराडो पठार, संयुक्त राज्य अमेरिका पर फ्रीज गल स्थितियों के दौरान बायोक्रस्ट के लिए नमी की उपलब्धता के समय का विश्लेषण । सेंसर को शीर्ष 5 मिमी बायोक्रस्ट में रखा गया था जो मुख्य रूप से काई सिंट्रीचिया कैनिनेर्विससे बने थे, और जनवरी और फरवरी 2018 के महीनों के दौरान सतह का तापमान और नमी दर्ज की गई थी। जब तापमान 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे था, काई की सतह पर नमी जम गई थी, और सेंसर आउटपुट आचरण मूल्य0% जीडब्ल्यूसी(चित्रा 8)के अनुरूप थे। हालांकि, तापमान 0 डिग्री सेल्सियस से अधिक होने के कारण, ठंढ काई की सतह पर पिघल गया और प्रतिरोधकता सेंसर पर पंजीकृत तरल पानी। इस उदाहरण में, तापमान और नमी के समवर्ती मापने से पता चला कि कैसे चर ों ने मिट्टी की सतह पर मौजूद जीवों की जैविक प्रक्रियाओं को संभावित रूप से प्रभावित करने के लिए बातचीत की।

Figure 1
चित्रा 1: कोलोराडो पठार, संयुक्त राज्य अमेरिका पर बायोक्रस्टेड इंटरस्पेस। कई रेगिस्तान पारिस्थितिकी प्रणालियों में पौधों के बीच रिक्त स्थान अक्सर लाइकेन, मॉस और साइनोबैक्टीरिया से बने बायोक्रस्ट समुदायों से ढके होते हैं। मिट्टी के दो तापमान और नमी सेंसर को काई बायोक्रस्ट की सतह में रखा गया था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: आठ शूल टर्मिनल पट्टी कतरन । सोने चढ़ाया टर्मिनल पट्टी शीर्ष घुमावदार शूल दूर का सामना करना पड़ के साथ उन्मुख है । शूल 1 से 8 के माध्यम से गिने जाते हैं, बाईं ओर शुरू और सही चलती है । शूल 2, 4, और 7 काले प्लास्टिक के नीचे के साथ फ्लश काटा जाता है। शूल 3, 5, और 6 काले प्लास्टिक के नीचे 5 मिमी पर काट रहे हैं । शूल 3 चाप-वेल्डेड थर्मोकपल तारों को स्थिर करता है, जबकि प्रतिरोध शूल 5 और 6 के बीच मापा जाता है। ये मिट्टी नमी सेंसर के रूप में कार्य करते हैं। शूल 1 और 8 मिट्टी में होल्डफास्ट के रूप में काम करते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: समाप्त सेंसर सिर। संशोधित सेंसर हेड और थर्मोकपल केबल तरल विद्युत टेप से ढके हुए हैं। शूल 5 और 6 (नमी सेंसर) को साफ रखना महत्वपूर्ण है और तरल विद्युत टेप के साथ लेपित नहीं किया गया है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि कोई संदूषण नहीं है जो प्रतिरोध माप को प्रभावित करेगा। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4: अंशांकन सेंसर सिर। फोर शूल टर्मिनल स्ट्रिप को तारों में टांका लगाया जाता है ताकि यह संशोधित सेंसर हेड से दूर का सामना करे । तारों के बीच क्रॉसटॉक को रोकने के लिए टर्मिनल स्ट्रिप्स के करीब नमी सील हीट सिकोड़ना तय किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5: अंशांकन कंटेनर और सेंसर सिर। फोर शूल टर्मिनल स्ट्रिप को कंटेनर और ओरिएंटेड में टेप किया जाता है ताकि इसे आसानी से टू-शूल सॉकेट स्ट्रिप से जोड़ा जा सके । यह प्लेसमेंट सेंसर हेड को कट भट्ठा में रखने और ब्याज के सब्सट्रेट में तय करने की अनुमति देता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 6
चित्रा 6: तीन मिट्टी सब्सट्रेट्स के लिए सेंसर कैलिब्रेशन। सब्सट्रेट ड्राई-डाउन के दौरान मिट्टी द्रव्यमान को मापने के द्वारा निर्धारित ग्रेवेट्रिक पानी की सामग्री (जीडब्ल्यूसी) प्रतिशत की गणना की गई थी, जांच (सीमेंस में मापा जाता है) से मृदा सेंसर आचरण मूल्यों के साथ तुलना की गई थी। दिखाया गया डेटा तीन अलग मिट्टी सब्सट्रेट्स में से प्रत्येक से दो नमूनों के लिए कर रहे हैं । मिट्टी सब्सट्रेट्स(क)एक गाद लोम मिट्टी,(ख)एक काई बायोक्रस्ट, और(ग)एक ठीक रेत मिट्टी थी। (क)मुख्य रूप से गाद लोम मिट्टी में जीडब्ल्यूसी और आचरण मूल्यों के संबंध को शक्ति प्रतिगमन द्वारा सबसे अच्छा प्रतिनिधित्व किया गया था । (ख) काई सिन्ट्रिचिया कैनेर्विसके प्रभुत्व वाले बायोक्रस्ट के लिए जीडब्ल्यूसी और सेंसर आचरण का एक मजबूत रैखिक संबंध देखा गया . (ग)एक रैखिक प्रतिगमन ने जीडब्ल्यूसी और सेंसर आचरण मापन के बीच ठीक रेत की मिट्टी में संबंधों का सबसे अच्छा प्रतिनिधित्व किया । उच्च जीडब्ल्यूसी पर आचरण मूल्य अंशांकन वक्र से हट जाते हैं, जो मिट्टी संतृप्त होने पर सेंसर की संभावित सीमा का संकेत देता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 7
चित्रा 7: क्षेत्र अवरक्त वार्मिंग उपचार के साथ तापमान और ग्रीमेट्रिक पानी की सामग्री। प्रति घंटा औसत सतह तापमान और जीडब्ल्यूसी 5 गर्म और 4 दिनों में 5 नियंत्रण भूखंडों में 10-न्यूनतम अंतराल पर दर्ज किया गया। डेटा कोलोराडो पठार, संयुक्त राज्य अमेरिका17पर एक अर्द्ध शुष्क कदम पारिस्थितिकी तंत्र में एक वैश्विक परिवर्तन प्रयोग से कर रहे हैं । डेटा बताते हैं कि मिट्टी की सतह सेंसर उपचार प्रभाव पर कब्जा कर लिया । (क)गर्म भूखंडों में मिट्टी की सतह पर औसत तापमान लगातार अधिक था । (ख)जीडब्ल्यूसी मूल्यों में वार्मिंग के प्रभाव भी स्पष्ट थे, जिससे पता चलता है कि गर्म भूखंड मिट्टी तेजी से सूखने के समय को बनाए रखा । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 8
चित्रा 8: ठंढ की घटनाओं के दौरान काई बायोक्रस्ट तापमान और ग्रीमेट्रिक पानी की मात्रा। 24 जनवरी, 2018 से 11:20 AM 25 जनवरी, 2018 तक 10-10 बजे के अंतराल पर दर्ज सिन्ट्रिचिया कैनिनेर्विस मॉस बायोक्रस्ट की चार प्रतिकृतियों का औसत सतह तापमान और जीडब्ल्यूसी। रात के समय ग्रे छायांकित क्षेत्र और बेश्ड क्षेत्रों में दिन के घंटे में प्रतिनिधित्व कर रहे हैं । जब काई की सतह पर ठंढ के रूप में पानी जम गया था, तो सेंसर द्वारा कोई आचरण नहीं मापा गया था। इस तरह जीडब्ल्यूसी 0 था। रात के कुछ देर बाद ठंड की स्थिति आई क्योंकि मिट्टी का तापमान 0 डिग्री सेल्सियस से नीचे गिरा । विगलन सूर्योदय के कुछ ही समय बाद हुआ क्योंकि तापमान 0 डिग्री सेल्सियस से ऊपर बढ़ गया, जब ठंढ पिघल गई, और तरल पानी का पता सेंसर द्वारा लगाया गया । ये परिणाम तरल पानी और बर्फ को अलग करने में सेंसर की प्रभावशीलता को प्रदर्शित करते हैं, जिसमें जैविक प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हो सकते हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Discussion

मिट्टी की सतह के तापमान और नमी जांच मिट्टी की सतह पर तापमान और पानी की सामग्री का विश्लेषण करने के लिए प्रभावी उपकरण हो सकते हैं। वेबर एट अल द्वारा विकसित बायोक्रस्ट वेटनेस प्रोब्स (बीडब्ल्यूपी) को छोड़कर11,सामान्य मिट्टी का तापमान और नमी सेंसर मिट्टी की सतह के शीर्ष कुछ मिलीमीटर पर इन पर्यावरणीय चरों को स्पष्ट रूप से मापते नहीं हैं। विकास के समय, बीडब्ल्यूपी ने केवल सतह पर मिट्टी की नमी का अनुमान लगाया था न कि तापमान20। एक गाइड के रूप में उपयोग किए जाने वाले मूल बीडब्ल्यूपी डिजाइन के साथ, इस पांडुलिपि में वर्णित जांच को एक साथ तापमान और नमी को मापने के लिए विकसित किया गया था ताकि यह आकलन किया जा सके कि ये पर्यावरणीय चर एक दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं, साथ ही मिट्टी की सतह पर जैविक, रासायनिक और भौतिक प्रक्रियाओं के साथ।

इन जांचों का इष्टतम संचालन सुनिश्चित करने के लिए कई विचार हैं । सेंसर का निर्माण करते समय, आंतरिक म्यानों के माध्यम से कटौती न करने और अंतर्निहित धातु तारों को बेनकाब करने का ध्यान रखना महत्वपूर्ण है। इससे तारों के बीच आचरण और क्रॉसटॉक में भिन्नता हो सकती है। यह भी एक ही वातावरण में प्रत्येक जांच के लिए थर्मोजोड़ और प्रतिरोधकता सेंसर दोनों का परीक्षण करने के लिए महत्वपूर्ण है, पुष्टि करने के लिए कि वे ठीक से निर्माण कर रहे है और रीडिंग में बदलाव मिट्टी सब्सट्रेट में भौतिक और रासायनिक मतभेदों के कारण कर रहे है मापा. अंशांकन प्रक्रिया के दौरान, मिट्टी या बायोक्रस्ट सब्सट्रेट्स में भिन्नता के लिए प्रतिरोध और जीडब्ल्यूसी कैलिब्रेशन की एक बड़ी पर्याप्त नमूना संख्या ठीक से खाते में महत्वपूर्ण है। इसके अलावा, गीले से सूखे तक एक ही जांच और सब्सट्रेट संयोजन का परीक्षण करना सबसे अच्छा है, क्योंकि इलेक्ट्रोलिसिस या जंग के कारण समय के साथ इन जांचों के लिए 'बहाव' होना आम बात है। इसके अतिरिक्त, अंशांकन के दौरान उथले सब्सट्रेट नमूनों का उपयोग करना महत्वपूर्ण है जो जांच की लंबाई (यानी 6 और 7 मिमी के बीच) को समायोजित करने के लिए पर्याप्त हैं, ताकि मापा गया पानी का वजन मुख्य रूप से आचरण माप के क्षेत्र में पानी से हो (जांच के बीच और चारों ओर)। यह सुनिश्चित करता है कि मिट्टी में जल द्रव्यमान में परिवर्तन सीधे जांच के प्रतिरोध माप में परिवर्तन से संबंधित हैं। अंत में, जब क्षेत्र में इन जांच की तैनाती, यह ठीक से मिट्टी की सतह के लिए जांच सुरक्षित करने के लिए महत्वपूर्ण है (उदाहरण के लिए, nonconductive बगीचे दांव के साथ), जो आचरण माप में हस्तक्षेप को सीमित करेगा, लेकिन यह सुनिश्चित कर सकते है सेंसर स्थिति शिफ्ट नहीं है और दीर्घकालिक माप की गुणवत्ता को कम करें।

इन सेंसरों की कुछ सीमाओं पर ध्यान देना भी महत्वपूर्ण है। क्योंकि प्रतिरोधकता जांच केवल 5 मिमी लंबी होती है, इसलिए उनके माप दृढ़ता से सब्सट्रेट्स में बड़ी हवा से भरे पोर रिक्त स्थान से प्रभावित हो सकते हैं। जांच के साथ बड़े हवा के अंतराल सब्सट्रेट की कनेक्टिविटी को कम करते हैं और आम तौर पर मापा गया चालकता कम हो जाती है और इसलिए अनुमानित जल सामग्री कम होती है, जो बड़े पैमाने पर वास्तविक मिट्टी की नमी को प्रतिबिंबित नहीं कर सकती है। इसी तरह मिट्टी की रासायनिक संरचना मिट्टी की नमी रीडिंग को प्रभावित कर सकती है। अधिक लवणता से चालकता बढ़ेगी और सीमेंस मूल्य21से अधिक होगा . दोनों मुद्दों को उचित सब्सट्रेट-विशिष्ट अंशांकन के साथ हल किया जाना चाहिए । हालांकि, कुछ मिट्टी रासायनिक मतभेदों को बनाए रख सकती है या बड़े ताकना अंतरिक्ष वास्तुकला हो सकती है जो उन्हें इन सेंसरों के लिए खराब वातावरण बना सकती है। तापमान मिट्टी की विद्युत चालकता को भी प्रभावित करता है और इस प्रकार15पर विचार किया जाना चाहिए । भविष्य में, इन सेंसरों के साथ तापमान अंशांकन यह निर्धारित करने के लिए आयोजित किया जाना चाहिए कि तापमान मापा सब्सट्रेट्स के प्रतिरोध को कैसे बदलता है।

वेबर एट अल.11द्वारा विकसित बायोक्रस्ट वेटनेस प्रोब्स की तरह, ये सेंसर कैलिब्रेशन बताते हैं कि मध्यम पानी की सामग्री पर प्रतिरोध माप विश्वसनीय हैं, लेकिन वे बहुत अधिक और कम पानी की सामग्री(चित्र6)में कुछ असामान्यताओं का अनुभव करते हैं। इसके अलावा, ड्राई-डाउन कैलिब्रेशन के दौरान, प्रतिरोध मूल्य कभी-कभी शून्य पढ़ते हैं जब सब्सट्रेट नमूने में अभी भी कुछ पानी मौजूद था। यह अंशांकन कंटेनर में सब्सट्रेट की मात्रा सेंसर द्वारा मापा क्षेत्र से थोड़ा बड़ा होने के कारण हो सकता है। यदि प्रतिरोधकता क्षेत्र के बाहर पानी मौजूद था, तो सेंसर शून्य पढ़ेगा जबकि सब्सट्रेट में अभी भी नमी मौजूद थी। प्रतिरोध माप से समझौता किए बिना सब्सट्रेट आकार को कम करने के लिए देखभाल की गई थी। जैसे-जैसे पानी की मात्रा बढ़ती है, सब्सट्रेट के भीतर प्रतिरोध मान कम हो जाते हैं, जिससे सीमेंस आउटपुट अधिक होता है। हालांकि, उच्चतम पानी की सामग्री पर, पानी की मात्रा बढ़ाने के साथ प्रतिरोध मूल्यों में वृद्धि होती है। यह अंशांकन डेटा में एक "हुक" की ओर जाता है जैसा कि चित्रा 1सीमें देखा जाता है। यह हुक अंशांकन के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रत्येक सब्सट्रेट में मौजूद था लेकिन ठीक रेत मिट्टी(चित्रा 6)में सबसे प्रमुख था। वेबर एट अल11 से पता चलता है कि उच्च पानी की मात्रा में असामान्य प्रतिरोध वृद्धि के लिए एक संभावित कारण यह है कि अतिरिक्त पानी संतृप्त मिट्टी में आयनों को पतला करता है, जिससे प्रतिरोध बढ़ जाता है ।

ये सेंसर वर्तमान में मौजूदा मल्टीप्लेक्सर और डेटा लॉगर प्रौद्योगिकियों का उपयोग करने पर निर्भर हैं। मल्टीप्लेक्सर सेंसर को "बंद" करने की अनुमति देता है और केवल एक प्रोग्राम किए गए समय पर सेंसर को एक वर्तमान भेजता है। यह मिट्टी नमी सेंसर टर्मिनलों को जीर्णशीर्ण होने से रोकता है। अन्य इलेक्ट्रॉनिक कंपनियां जांच के लिए डेटा लॉगर और मल्टीप्लेक्सर विकल्प प्रदान करती हैं, और प्रोग्रामेबल सर्किट बोर्ड और कंप्यूटर को मिट्टी के तापमान और नमी सेंसर के वायरलेस डिजाइन के लिए भी शामिल किया जा सकता है, जो एक का प्रतिनिधित्व कर सकता है रोमांचक अग्रिम।

डिजाइनिंग और निर्माण सेंसर शोधकर्ता को जांच को अनुकूलित करने की अनुमति देता है। विभिन्न माध्यमों में या विभिन्न गहराई पर नमी का बेहतर आकलन करने के लिए शूल की लंबाई और दिशा को हेरफेर किया जा सकता है। कस्टम वायरिंग एक ही केबल से निकलने वाले कई सेंसर हेड्स के साथ डिजाइन के लिए अनुमति देने का आदेश दिया जा सकता है। सस्ती डेटा लॉगिंग और मल्टीप्लेक्सर विकल्पों को जोड़ने के साथ, ये सेंसर शोधकर्ताओं के लिए मिट्टी की सतह पर तापमान और मिट्टी की नमी को मापने के लिए एक सस्ता और सुलभ विकल्प प्रदान करते हैं । इसमें ठंढ और ओस गठन(चित्रा 8)और वार्मिंग(चित्रा 7)जैसे प्रयोगात्मक उपचार प्रभावों जैसी घटनाओं को पकड़ने के लिए कड़ी मेहनत करना शामिल है। यह पेपर मिट्टी की सतह सेंसर के निर्माण के लिए एक कदम-दर-कदम गाइड प्रदान करता है जो साथ ही तापमान और नमी को मापता है, जिसका उपयोग बायोक्रस्ट समुदायों के पर्यावरण और कई अन्य मृदा प्रकारों की सर्फिकियल परतों का आकलन करने में रुचि रखने वाले किसी भी व्यक्ति द्वारा किया और परिष्कृत किया जा सकता है।

Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

हम अंशांकन के दौरान उसकी परिशुद्धता के लिए अपने सावधान चाप-वेल्डिंग और कारा लौरिया के लिए रॉबिन रीबोल्ड का शुक्रिया अदा करते हैं । हम इस पांडुलिपि के पिछले मसौदे पर उनकी सहायक टिप्पणियों के लिए डॉ स्टीव फिक और तीन गुमनाम समीक्षकों के आभारी हैं । इस काम को अमेरिकी भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण भूमि परिवर्तन विज्ञान कार्यक्रम और विज्ञान के अमेरिकी ऊर्जा कार्यालय, जैविक और पर्यावरण अनुसंधान स्थलीय पारिस्थितिकी तंत्र विज्ञान कार्यक्रम के कार्यालय (पुरस्कार 89243018SSC000017 और DESC-0008168) द्वारा समर्थित किया गया था । BW के काम जर्मन रिसर्च फाउंडेशन (अनुदान WE2393/2-1, 2-2), मैक्स प्लैंक सोसायटी और Graz विश्वविद्यालय द्वारा समर्थित था । व्यापार, फर्म, या उत्पाद के नाम का कोई भी उपयोग वर्णनात्मक प्रयोजनों के लिए ही है और अमेरिकी सरकार द्वारा समर्थन का मतलब नहीं है ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Single sensor audio cable alliedelec.com Allied Stock #: 70004848 Cable; 1Pr; 22AWG; 7x30; TC; PP ins; Foil; Black PVC jkt; CMR
Double sensor audio cable alliedelec.com Allied Stock #: 70004635 Cable; 2Pr; 22AWG; 7x30; TC; PP ins; Foil; Black LSZH jkt; CMG-LS
Thermocouple cable Omega.com Part #: TT-E-24-TWSH-SLE-(Desired length) Type E, 24 ga, PFA (teflon coated), twisted shielded, special limits of error
Eight prong terminal strip Samtec.com MTSW-108-21-G-S-1130-RA
Four prong terminal strip Samtec.com MTSW-104-21-G-S-1130-RA
Two prong socket strip Samtec.com SSW-102-03-G-S
0.13" moisture-seal heat shrink tubing McMaster.com Part #: 7861K51
0.25" moisture-seal heat shrink tubing McMaster.com Part #: 7861K53
0.38" moisture-seal heat shrink tubing McMaster.com Part #: 7861K54
0.5" moisture-seal heat shrink tubing McMaster.com Part #: 7861K55
Liquid electrical tape McMaster.com Part #: 76425A23
Metal film resistor Newark.com Part #: RN55C1001BB14
Voltage divider resistor Newark.com Part #: 83F1210
16- or 32-Channel Relay Multiplexer campbellsci.com AM16/32B This relay multiplexer is critical for the sensors to function correctly
CR1000X Measurement and Control Datalogger campbellsci.com CR1000X

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References

  1. Phillipot, L., Hallin, S., Schloter, M. Ecology of denitrifying prokaryotes in agricultural soil. Advances in Agronomy. Sparks, D. L. 96, Elsevier B.V. San Francisco, CA, USA. 249-330 (2007).
  2. Grote, E. E., Belnap, J., Housman, D. C., Sparks, J. P. Carbon exchange in biological soil crust communities under differential temperatures and soil water contents: implications for global change. Global Change Biology. 16 (10), 2763-2774 (2010).
  3. Thompson, K., Grime, J. P., Mason, G. Seed Germination in response to diurnal fluctuations in temperature. Nature. 267, 147-149 (1977).
  4. Doneen, L. D., MacGillivray, J. H. Germination (emergence) of vegetable seed as affected by different soil moisture conditions. Plant Physiology. 18 (3), 524-529 (1943).
  5. Kirshbaum, M. U. F. The temperature dependence of soil organic matter decomposition, and the effect of global warming on soil organic C storage. Soil Biology and Biochemistry. 27 (6), 753-760 (1995).
  6. Garcia-Pichel, F., et al. Small-scale vertical distribution of bacterial biomass and diversity in biological soil crusts from arid lands in the Colorado Plateau. Microbial Ecology. 46, 312 (2003).
  7. Belnap, J., Büdel, B., Lange, O. L. Biological Soil Crusts: Structure, Function, and Management. Belnap, J., Lange, O. , Springer. Berlin Heidelberg. 263-279 (2003).
  8. Darrouzet-Nardi, A., Reed, S. C., Grote, E. E., Belnap, J. Observations of net soil exchange of CO2 in a dryland show experimental warming increases carbon losses in biocrust soils. Biogeochemistry. 126, 363-378 (2015).
  9. Rutherford, W. A., et al. Albedo feedbacks to future climate via climate change impacts on dryland biocrust. Scientific Reports. 7, 44188 (2017).
  10. Maestre, F. T., et al. Changes in biocrust cover drive carbon cycle responses to climate change in drylands. Global Change Biology. 19 (12), 3835-3847 (2013).
  11. Weber, B., et al. Development and calibration of a novel sensor to quantify the water content of surface soils and biological soil crusts. Methods in Ecology and Evolution. 7, 14-22 (2016).
  12. Tucker, C. L., et al. The concurrent use of novel soil surface microclimate measurements to evaluate CO2 pulses in biocrusted interspaces in a cool desert ecosystem. Biogeochemistry. 135 (3), 239-249 (2017).
  13. Pierson, F. B., Wight, J. R. Variability of near-surface soil temperature on sagebrush rangeland. Journal of Range Management. 44 (5), 491-497 (1991).
  14. Jin, M., Dickenson, R. E. Land surface skin temperature climatology: benefitting from the strengths of satellite observations. Environmental Research Letters. 5 (4), 044004 (2010).
  15. Lange, O. L. Photosynthesis of soil-crust biota as dependent on environmental factors. Biological soil crusts: characteristics and distribution. Biological Soil Crusts: Structure, Function, and Management. Belnap, J., Lange, O. 18, Springer. Berlin Heidelberg. 217-240 (2003).
  16. Davidson, E. A., Janssens, I. A., Luo, Y. On the variability of respiration in terrestrial ecosystems: moving beyond Q10. Global Change Biology. 12 (2), 154-164 (2005).
  17. Wertin, T. M., Belnap, J., Reed, S. C. Experimental warming in a dryland community reduced plant photosynthesis and soil CO2 efflux although the relationship between the fluxes remained unchanged. Functional Ecology. 31, 297-305 (2017).
  18. Darrouzet-Nardi, A., Reed, S. C., Grote, E. E., Belnap, J. Patterns of longer-term climate change effects on CO2 efflux from biocrusted soils differ from those observed in the short term. Biogeosciences. 15 (14), 4561-4573 (2018).
  19. McNeill, D. J. Rapid, Accurate Mapping of Soil Salinity by Electromagnetic Ground Conductivity Meters. Soil Science Society of America. 30, 209-229 (1992).
  20. Scholz, S., Ruckteschler, N., Gypser, S., Weber, B. Determination of drying and rewetting cycles of moss-dominated biocrusts using a novel biocrust wetness probe. Poster session presented at GfÖ Annual Meeting. , (2018).
  21. Rhoades, J. D., Ingvalson, R. D. Determining Salinity in Field Soils with Soil Resistance Measurements. Soil Science Society of America. 35 (1), 54-60 (1971).

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पर्यावरण विज्ञान अंक 154 बायोक्रस्ट माइक्रोक्लाइमेट नमी प्रतिरोध प्रतिरोधकता मिट्टी की सतह थर्मोकपल
विनिर्माण सरल और सस्ती मिट्टी की सतह तापमान और Gravimetric पानी सामग्री सेंसर
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Howell, A., Tucker, C., Grote, E.… More

Howell, A., Tucker, C., Grote, E. E., Veste, M., Belnap, J., Kast, G., Weber, B., Reed, S. C. Manufacturing Simple and Inexpensive Soil Surface Temperature and Gravimetric Water Content Sensors. J. Vis. Exp. (154), e60308, doi:10.3791/60308 (2019).

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