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使用SM150T土壤濕度傳感器幫助探索冰島的土壤侵蝕

2023-10-11 15:10:34 點(diǎn)將科技系統(tǒng)集成部 58

土壤侵蝕對(duì)冰島生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的破壞,未來氣候變暖可能會(huì)加劇這一問題。

2019年,由紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的Nick Cutler博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)著手更好地了解局部土壤濕度水平在冰島南部Hamragareaheiei懸崖特征侵蝕中的作用。

研究團(tuán)隊(duì)假設(shè),靠近現(xiàn)有侵蝕區(qū)域的植物會(huì)比遠(yuǎn)離侵蝕區(qū)域的植物承受更大的壓力,而這種壓力主要是由土壤水分的可用性和行為(潤濕和干燥周期)驅(qū)動(dòng)的。

因此,他們推斷,這些健康程度較低(壓力較大)的近端植物阻礙侵蝕的能力較低,可能會(huì)加速侵蝕區(qū)域的擴(kuò)張,從而形成一種破壞性的反饋機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證他們的理論,該團(tuán)隊(duì)在rofabard(侵蝕懸崖)安裝了九個(gè)SM150T土壤濕度和溫度傳感器,自2014年以來他們一直在密切監(jiān)測侵蝕活動(dòng)。

選擇安裝傳感器的點(diǎn)的特點(diǎn)是表面相對(duì)平坦,覆蓋著苔蘚草甸以及覆蓋植被的中等發(fā)達(dá)的土丘。

如下圖所示,從侵蝕邊緣到rofabard中心建立了一條11.10米長的樣帶。

土壤濕度測量案例

然后,將SM150T土壤傳感器放置在沿著樣帶的點(diǎn)上——在小丘之間的空洞內(nèi),以測量侵蝕斜坡的土壤水分含量。

安裝SM150T傳感器

 研究團(tuán)隊(duì)在樣帶的所有測量點(diǎn)都移除了一小塊草皮,使他們能夠?qū)⒚總€(gè)傳感器水平安裝在5厘米的深度——見下圖。

SM150T傳感器安裝示意圖

然后,該團(tuán)隊(duì)使用SM150濕度傳感器套件(帶即時(shí)讀數(shù)單元)在每個(gè)新埋設(shè)傳感器的精確位置進(jìn)行三次土壤濕度測量 - (三個(gè)讀數(shù)的)平均數(shù)字作為特定于安裝時(shí)間的參考數(shù)據(jù) - 見下表。

土壤濕度測量數(shù)據(jù)

一旦就位,傳感器就會(huì)被先前移除的草皮塊完全覆蓋。

傳感器的電纜(通向Delta-T設(shè)備GP2數(shù)據(jù)記錄器)埋在草皮上的一個(gè)插槽中,因此它們也被完全隱藏,GP2數(shù)據(jù)記錄儀本身也埋在草皮下,見圖。

GP2安裝示意圖

測量過程和結(jié)果

SM150T 和 GP2 記錄儀在 21 個(gè)月內(nèi)成功收集了水分?jǐn)?shù)據(jù),每個(gè)傳感器總共進(jìn)行了 15,095 次測量。

水份測定數(shù)據(jù)的摘要如下。

水份測定數(shù)據(jù)

研究團(tuán)隊(duì)的結(jié)論     


項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Nick Cutler博士說:

“SM150T土壤濕度傳感器在Hamragar?ahei?i現(xiàn)場的部署取得了巨大成功,我們從2019年9月9日至2021年5月19日獲得了相當(dāng)完整的土壤濕度和溫度測量結(jié)果。”

他繼續(xù)說,

“數(shù)據(jù)顯示,年平均土壤濕度水平變化了2倍,從17%到36%不等(在僅11米的距離上差異很大)。

最靠近rofabard懸崖(上圖最左邊)的傳感器的讀數(shù)比我們預(yù)期的要高,該傳感器還顯示,土壤濕度的變化最大。這可能是由于雨水滲透到陡崖表面和暴露沉積物的快速干燥造成的。

數(shù)據(jù)很雜,但至關(guān)重要的是,正如我們預(yù)期的那樣,隨著與陡坡的距離,土壤濕度似乎確實(shí)有所增加。


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