在過(guò)去的幾十年里，環(huán)境監(jiān)測(cè)變得越來(lái)越重要。氣候變化、水資源減少和棲息地受威脅等環(huán)境因素正在推動(dòng)監(jiān)測(cè)環(huán)境并實(shí)施更好的政策來(lái)保護(hù)環(huán)境的需求。環(huán)境中的許多自然過(guò)程是由土壤水文過(guò)程驅(qū)動(dòng)的，或者在某些方面與土壤水文過(guò)程相關(guān)。監(jiān)測(cè)土壤水分狀況為保護(hù)和了解當(dāng)?shù)睾蛥^(qū)域水資源提供了重要信息。
農(nóng)業(yè)
農(nóng)作物灌溉占用水量的 90%。監(jiān)測(cè)作物根區(qū)的土壤水分將優(yōu)化灌溉。使用土壤濕度傳感器優(yōu)化灌溉計(jì)劃的好處包括提高作物產(chǎn)量、節(jié)約用水、保護(hù)當(dāng)?shù)厮Y源免受徑流、節(jié)省能源成本、節(jié)省肥料成本和提高農(nóng)民的盈利能力。
考古學(xué)
在世界的干旱地區(qū)，古代人耕種和灌溉莊稼來(lái)養(yǎng)活自己和牲畜。在西部的沙漠中，人能夠在看似無(wú)水的沙漠環(huán)境中種植農(nóng)作物，而這些古代人的灌溉方式仍然是個(gè)謎。一些考古學(xué)家認(rèn)為，古代中美洲人從粘土層中提取水來(lái)種植農(nóng)作物。考古遺址中部署了土壤水分探測(cè)器，以更好地了解土壤水文，并幫助我們了解遠(yuǎn)古祖先的日常生活。
植物養(yǎng)分研究
幾千年來(lái)，人們一直在種植玉米和其他作物，以滿足人口和牲畜的營(yíng)養(yǎng)需求。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，出于這一特定目的，農(nóng)作物已被馴化并從其野生同類(lèi)中進(jìn)行了遺傳改變。現(xiàn)在生物燃料是一種可能的替代能源，需要種植農(nóng)作物以生產(chǎn)乙醇。近年來(lái)，出現(xiàn)了一個(gè)新的農(nóng)學(xué)分支，稱為生物量研究。專門(mén)研究生物質(zhì)的農(nóng)學(xué)家正在尋找新的方法來(lái)發(fā)酵作物以提高乙醇產(chǎn)量。目標(biāo)是不僅能夠從果實(shí)的發(fā)酵中生產(chǎn)乙醇，還能夠從莖、葉和根中生產(chǎn)乙醇。本研究中使用土壤水分傳感器來(lái)表征生物質(zhì)作物的水文要求。
侵蝕研究
每年，土地用途變化造成的侵蝕都會(huì)對(duì)財(cái)產(chǎn)和自然水系統(tǒng)造成數(shù)百萬(wàn)美元的損失。為了了解侵蝕的原因并預(yù)測(cè)侵蝕發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)，水文學(xué)家需要記錄降雨量、沉積物和土壤濕度。土壤水分入滲速率是土壤水分的函數(shù)。如果土壤干燥，滲透率將足以防止流失。如果降雨事件發(fā)生在土壤飽和時(shí)，可能會(huì)發(fā)生陸上水流。監(jiān)測(cè)土壤水分是侵蝕預(yù)測(cè)模型的重要輸入?yún)?shù)。
干旱預(yù)測(cè)模型
區(qū)域性干旱會(huì)嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)，甚至?xí)?dǎo)致世界某些地區(qū)出現(xiàn)饑餓。隨著計(jì)算機(jī)處理和環(huán)境建模方法的進(jìn)步，科學(xué)家們開(kāi)始了解區(qū)域水資源收支和水文過(guò)程。干旱預(yù)測(cè)模型的一個(gè)重要輸入是區(qū)域土壤水分的變化。大區(qū)域的長(zhǎng)期土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)可用于預(yù)測(cè)和描述有害干旱。
粉塵控制
空氣中的顆粒物導(dǎo)致空氣質(zhì)量差，不僅會(huì)對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生負(fù)面影響，還會(huì)對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。未鋪砌道路上的車(chē)輛通行會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的灰塵問(wèn)題。在西部地區(qū)，土壤中天然富含多種石棉。當(dāng)?shù)毓賳T根據(jù)土壤濕度條件關(guān)閉未鋪砌的道路，以防止發(fā)生危險(xiǎn)的揚(yáng)塵情況。
滑坡研究
土地利用的變化可能會(huì)增加發(fā)生山體滑坡危險(xiǎn)的可能性。每年，山體滑坡造成的財(cái)產(chǎn)和生命損失達(dá)數(shù)百萬(wàn)美元。在一些城市地區(qū)，預(yù)測(cè)和預(yù)防滑坡災(zāi)害變得非常重要?；骂A(yù)測(cè)模型的輸入是坡度、植被、坡腳坡度、土壤粘性和土壤濕度。在一些經(jīng)歷棲息地下水位的地區(qū)，隨著土壤變得飽和，棲息地下水位中的土壤變得非常重，因此更受重力影響。監(jiān)測(cè)土壤水分是滑坡災(zāi)害的重要指標(biāo)。
介子網(wǎng)和氣象站網(wǎng)絡(luò)
由于越來(lái)越需要模擬和了解我們的環(huán)境和不斷變化的氣候，政府正在增加氣象站網(wǎng)絡(luò)（介網(wǎng)）的數(shù)量和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的站點(diǎn)數(shù)量。土壤水分監(jiān)測(cè)是大多數(shù)介子網(wǎng)的重要組成部分。
植物修復(fù)
植物修復(fù)是利用植物去除土壤污染的方法。污染物被植物吸收后，污染物會(huì)積聚在植物組織中，植物就可以被處理掉，或者污染物會(huì)蒸發(fā)到空氣中，在那里陽(yáng)光將其化學(xué)分解成無(wú)害成分。植物修復(fù)已成功去除化學(xué)物質(zhì)，如 PCB、砷和石油產(chǎn)品。這些植物修復(fù)植物通常需要灌溉。土壤濕度傳感器確保毒素不會(huì)因過(guò)度灌溉而向下浸出，并確保植物獲得足夠的水分以有效去除土壤中的污染物。
給水庫(kù)補(bǔ)充水分
在北部，很大一部分用于灌溉的水來(lái)自融化的積雪。人們?cè)絹?lái)越擔(dān)心氣候變化不僅會(huì)影響季節(jié)性積雪的深度，還會(huì)影響融雪發(fā)生的時(shí)間。土壤是積雪下儲(chǔ)水的大型水庫(kù)。例如，如果秋季土壤干燥，大于平均水平的積雪仍將導(dǎo)致水庫(kù)補(bǔ)給量低。同樣，如果秋季有大量降雨，低于平均水平的積雪也會(huì)導(dǎo)致洪水。監(jiān)測(cè)土壤水分是估算水庫(kù)補(bǔ)給量的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。門(mén)計(jì)劃有數(shù)百個(gè)站點(diǎn)，用于監(jiān)測(cè)水庫(kù)補(bǔ)給模型的土壤水分。
土壤碳封存研究
近年來(lái)，氣候變化建模者已將土壤確定為溫室氣體的主要來(lái)源和主要匯。隨著農(nóng)田為春季種植做準(zhǔn)備，有機(jī)土壤變得更容易被微生物利用。微生物會(huì)消耗土壤的有機(jī)部分，將二氧化碳和甲烷釋放到大氣中。每年，大量的溫室氣體從農(nóng)業(yè)耕作中釋放到大氣中。農(nóng)學(xué)家現(xiàn)在正在對(duì)某些作物進(jìn)行“免耕”研究。不耕地種莊稼，可以保持土壤中的碳，減少土壤中溫室氣體的排放。土壤中有機(jī)成分的增加會(huì)增加土壤的持水能力。土壤的持水能力與有機(jī)碳含量有關(guān)。
運(yùn)動(dòng)草坪
在世界范圍內(nèi)，有成千上萬(wàn)個(gè)高爾夫球場(chǎng)和運(yùn)動(dòng)場(chǎng)需要定期灌溉。正如任何其他類(lèi)型的作物生產(chǎn)一樣，過(guò)度灌溉會(huì)浪費(fèi)水、能源、肥料，并會(huì)產(chǎn)生徑流，對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。土壤濕度傳感器是幫助優(yōu)化運(yùn)動(dòng)草坪灌溉的工具。
流域水文研究
許多水文學(xué)家在許多不同機(jī)構(gòu)的流域研究中使用土壤傳感器。流域研究的原因可能從補(bǔ)給問(wèn)題到保護(hù)地表水的水質(zhì)。土壤水分是任何流域水文收支的重要因素。
濕地劃定指標(biāo)
濕地在維持自然棲息地方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，并且是含水層的重要補(bǔ)給地點(diǎn)。在規(guī)劃新道路、橋梁和建筑開(kāi)發(fā)項(xiàng)目時(shí)，重要的是要確定所有將受到影響的濕地。環(huán)境法保護(hù)濕地，建筑活動(dòng)對(duì)濕地的影響。土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)現(xiàn)在可用于幫助監(jiān)管機(jī)構(gòu)確定濕地的邊界。
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