Yerinde Bozulmamış Topraklarda Toprak Nemi Sensörleri

Toprak suyu içeriği, mahsul üretiminden hava durumuna kadar birçok yer üstü ve yer altı işlemini düzenler. Son zamanlarda birçok eyalet ve federal kurum için kritik bir görev gereksinimi haline gelmiştir. Bu protokol, gömülü yerinde elektromanyetik sensörler kullanarak toprak nemini ölçmek için çok kurumlu çabaları sentezler.

Bu protokol, tek bir istasyonu veya tüm ağı dağıtmayı uman bilim adamları ve mühendisler için yararlı olacaktır. Toprak suyu içeriği son zamanlarda küresel iklim gözlem sisteminde önemli bir iklim değişkeni olarak kabul edildi. Yine de, gömülü yerinde sensörlerin kurulması uygulamasında çok az standardizasyon olmuştur.

Yazılı protokol ve videonun veri toplamayı geliştirebileceğini umuyoruz. Gömülü bir toprak suyu içerik sensörünün iyi veriler sağladığını doğrulamanın kolay bir yolu yoktur. İlk başta, sensörlerin toprakla iyi temas halinde olduğu ve kurulumun yerel toprak hidrolojisini etkilemediği konusunda güven ve güvence gerekir.

Prosedürü gösteren, Maryland, Beltsville'deki USDA ARS Hidroloji ve Uzaktan Algılama Laboratuvarı'nda fizik bilimci olan Alex White olacak. Başlamak için, her sensörü ayrı ayrı bir veri kontrol platformuna bağlayın. Sensörün adresini sorgulamak için soru işareti ve ünlem komutunu kullanın ve değerleri, her sensörün seri numarası ve SDI-12 adresiyle birlikte bir laboratuvar defterine kaydedin.

Ardından sensör kafasını ve kablo ucunu bir işaretleyici kullanarak SDI-12 adresiyle etiketleyin. Toprak suyu içeriği sensörlerini ve yardımcı sensörleri laboratuvarda kurun, bunları veri kontrol platformuna ve bataryaya bağlayın, toprak suyu içeriği sensörlerini havada asılı bırakın, kuru yere yerleştirin ve / veya suya batırın. Verilerin uygun oranlarda kaydedildiğini ve değerlerin uygun olduğunu doğrulayın.

USDA SoilWeb uygulamasını kullanarak konumu sorgulayın ve bir post hole kazıcı kullanarak bir test deliği kazın. Tarla dokusunun toprak tanımıyla tutarlı olup olmadığını kontrol edin. Toprak yüzeyini bozulmadan korumak için kazı alanının üzerine bir muşamba yerleştirin.

Bir sensörü açın ve sensör kafasını çukur yüzüne yerleştirin. Ardından, kablo uzunluğunun doğru olduğunu doğrulayarak kablo ucunu gösterge standının yerleştirileceği yere yerleştirin, gerektiğinde ayarlayın ve standın konumunu bir bayrakla işaretleyin. Bir direk deliği kazıcı kullanarak, yaklaşık 55 santimetre derinliğinde bir delik kazın.

Keskin bir kürek kullanarak deliği temizleyin ve çukur yüzünün dikey olduğundan emin olun, böylece her sensörün üzerinde bozulmamış toprak olacaktır. Deliği ve rahatsız edilen alanı mümkün olduğunca küçük tutun, böylece hızlı bir şekilde iyileşir. Toprağı 10 santimetrelik artışlarla çıkarın ve her asansörü muşambanın uzak ucuna yerleştirin, herhangi bir parçayı parçalarken ve büyük kayaları çıkarırken her artışta daha da yaklaşın.

Ardından, sensör kablolarını gömmek için 10 santimetreden daha derin düz, dar bir hendek kazın. Tüm sensörleri açın ve açmanın bir tarafına yerleştirin. Her sensör derinliğinde bir litrelik dondurucu torbasında temsili toprak örnekleri toplarken toprak rengindeki veya dokusundaki belirgin değişikliklerin derinliğine dikkat edin.

Çukur yüzünün dikey olup olmadığını kontrol edin veya her sensörün üzerinde bozulmamış toprak olmasını sağlamak için hafifçe kesin. İlk olarak, 50 santimetrelik sensörü takın ve sensörü yatay olarak toprağa itin, sensörü kıpırdatmamaya çalışın, çünkü bu boşluklar yaratabilir. Gerekirse, dişlilerin toprağa tamamen gömülü olduğundan emin olarak sensörü nazikçe itmek için kaldıraç kullanın.

Her sensör kablosunu çukurun aynı tarafına yönlendirerek kazı çukurunun dibine asılmalarını sağlayın. Kazılan deliğin ve sensörlerin fotoğrafını ölçek için mezura ile çekin. 100 santimetrelik sensör için, sensör çatal uzunluğunun yarısı eksi 100 santimetreye veya bu durumda 94 santimetreye kadar bir delik kazın.

Sensörü bir kurulum aleti kullanarak deliğin dibine iterek dikey olarak takın. Burgu deliğini kazılan toprakla yeniden paketleyin. Tüm sensör kablolarını açmadan PVC kanalın bir bölümündeki muhafazaya ve muhafazaya girmek için bir bölme konektöründen geçirin.

Ardından kablo lensini alt muhafaza bağlantı noktasına çekin, fermuarlı bağlarla sabitleyin ve beş sensörü bağlayın. Doğru akım voltajı için DC'ye ayarlanmış bir multimetre kullanarak akü üzerindeki voltajın yeterli olduğunu doğrulayın. Ardından, siyah negatif telin terminal konektörünü, pilin topraklama negatif direğindeki kürek terminalinin üzerinden, kırmızı teli ise pozitif pil direğinin üzerine kaydırın.

Sistemi çalıştırmak için, pil kablosunu DCP'ye takın. Veri kontrol platformu yazılımını başlattıktan sonra, veri kontrol platformuna bir dizüstü bilgisayar bağlayın ve tüm sensörlerin sayısal değerleri bildirdiğini onaylayın. Yerin altındaki her şey çalıştıktan ve kablolar muhafazaya yönlendirildikten sonra, yer üstü ve yer altı muhafaza açıklıklarını elektrikli macunla doldurun ve kapatın.

Muşambaya en yakın daha derin kazılmış toprağı kullanarak, toprağı her bir sensör kafasının etrafına, alttan başlayıp yukarı doğru çalışarak, sensörü rahatsız etmekten kaçınarak ve iyi sıkıştırıldığından emin olarak elle paketleyin. Çukuru 10 santimetrelik asansörlerle doldurun, 20 santimetrelik sensöre ulaşılana kadar yüzeyi pürüzsüzleştirin ve sıkıştırın. Toprağı sensör kafasının etrafına elle toplayın ve yüzeye ulaşana kadar 10 santimetrelik asansörlerle yukarı doğru devam edin.

Kabloları sabitlemek için toprağı çukurun dibine sıkıştırırken, herhangi bir kuvvetle aşağı doğru çekmemeye dikkat edin. Tamamlanan istasyonun fotoğraflarını enstrüman direğinden kuzey, güney, doğu ve batı yönlerinde çekin. Sensör kurulum konumunu işaretleme veya diğer farklı öğelerle belirtin.

Bu saha kurulumu, saatlik hava ve toprak sıcaklıklarını, toprak suyu içeriğini, günlük yağışları, toprak suyu depolamasını ve zaman içindeki değişimini rapor eder. Sonuçlar, yüzeye yakın toprak suyu içeriğinde keskin bir artış olduğunu ve her fırtınayı takiben daha büyük derinliklerde gecikmeli bir artış olduğunu göstermektedir. 2022'nin Şubat ve Nisan aylarındaki olaylar sırasında, 100 santimetredeki en derin sensör, metreküp başına 0.33 metreküplük bir platoya ulaştı ve bu da bir doygunluk dönemine işaret etti.

Mississippi'deki benzer bir kurulum için, toprak suyu içeriği 40 milimetre yağıştan sonra tüm derinliklerde metreküp başına 0.60 metreküpe ulaşırken, 70 milimetre daha toprak suyu depolamasını etkilemedi, bu da doygunluğun aşırı akışını düşündürdü. Montana'daki benzer bir kurulum için, donmuş toprak ve kar örtüsü, Mart ayının ortalarında toprak suyu içeriğinde çarpıcı bir düşüşe, daha sonra herhangi bir yağış belirtisi olmadan çözülme sırasında bir artışa neden oldu. Kötü kurulum veya sensör arızasına işaret edebilecek ani artışlar, adım değişiklikleri ve salınımlar gibi düzensiz sensör davranışlarına karşı dikkatli olun.

Sensör yerleştirme, özellikle kayalık, köklü veya kuru topraklarda zor olabilir. Sensör kafasının toprağa karşı aynı hizada itildiğinden emin olun. Bu protokol, kuraklık izleme, su temini tahmini, havza ve tarımsal yönetim ve mahsul planlaması dahil olmak üzere çok çeşitli uygulamalar için daha uyumlu ve üniforma haline getirilmiş toprak suyu içeriği verilerine yol açacaktır.

Ulusal Koordineli Toprak Nemi İzleme Ağı, toprak nemi ölçümü, yorumlanması ve uygulanması etrafında bir uygulama topluluğu oluşturmaktadır. Veri sağlayıcıları, araştırmacıları ve halkı birbirine bağlayan bir insan ağıdır. Daha fazla ayrıntı için lütfen belgelere bakın.