我們告訴自己有關(guān)站點(diǎn)干擾在測(cè)量土壤濕度時(shí)，場(chǎng)地干擾是不可避免的。我們可能會(huì)認(rèn)為土壤傳感器會(huì)告訴我們一些關(guān)于土壤水分的信息，即使該地點(diǎn)的大量土壤受到干擾。或者我們可能認(rèn)為傳感器周圍的土壤特性是否發(fā)生變化并不重要，因?yàn)獒槻迦氲轿词芨蓴_的土壤中。事實(shí)上，場(chǎng)地干擾確實(shí)很重要，并且有辦法減少其對(duì)土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)的影響。以下是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)干擾的探索，以及研究人員如何調(diào)整他們的安裝技術(shù)以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)中的不確定性。

非干擾方法達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)——但在土壤濕度傳感器安裝過程中，為了獲得具有代表性的測(cè)量結(jié)果，盡可能減少土壤干擾非常重要。確實(shí)存在無(wú)干擾方法，例如衛(wèi)星、探地雷達(dá)和 COSMOS。然而，這些方法面臨挑戰(zhàn)，使它們作為單一的含水量方法不切實(shí)際。衛(wèi)星占地面積大，但一般測(cè)量土壤頂部5～10厘米，分辨率和測(cè)量頻率較低。探地雷達(dá)分辨率高，但價(jià)格昂貴，下邊界深度未知時(shí)數(shù)據(jù)解釋困難。COSMOS 是一種基于地面的非侵入性中子方法，可連續(xù)測(cè)量并在直徑達(dá) 800 米的區(qū)域內(nèi)比衛(wèi)星更深。但它在許多應(yīng)用中成本過高，并且對(duì)植被和土壤都很敏感，因此研究人員必須將這兩種信號(hào)分開。這些方法還沒有準(zhǔn)備好取代土壤濕度傳感器，但是當(dāng)與土壤濕度傳感器可以提供的地面實(shí)況數(shù)據(jù)結(jié)合使用時(shí)，它們會(huì)很好地工作。

1. 擾亂的后果是……令人不安
研究地點(diǎn)受到干擾后，土壤可能需要長(zhǎng)達(dá)六個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)到自然狀態(tài)。影響因素包括降水（潮濕氣候比干燥氣候更快恢復(fù)到“正常”狀態(tài)）、土壤類型和土壤密度。研究人員在等待平衡恢復(fù)時(shí)忽略前兩三個(gè)月的數(shù)據(jù)是很常見的。當(dāng)研究人員挖掘時(shí)，成熟的草或植物被移除然后更換。通常，這些植物很難重建，并且在大規(guī)模干擾的情況下，大量這些植物要么表現(xiàn)不佳，要么死亡。由于這些植物不再蒸發(fā)水分，因此水平衡發(fā)生了變化，這會(huì)對(duì)土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)產(chǎn)生重大影響。任何減少干擾表面積的選擇都可以降低植物死亡率并改善結(jié)果。

2. 粉碎大孔可能是災(zāi)難性的
當(dāng)土壤被移動(dòng)或壓實(shí)時(shí)，它會(huì)不成比例地影響微孔和大孔，微小的毛細(xì)管具有廣泛的孔徑，使土壤具有結(jié)構(gòu)并允許水運(yùn)動(dòng)。場(chǎng)地?cái)_動(dòng)和土壤重新堆積破壞了土壤大孔，導(dǎo)致水沿不同路徑移動(dòng)更慢。這反過來(lái)又會(huì)影響改變區(qū)下方的補(bǔ)給。任何去除較少土壤的安裝選項(xiàng)都會(huì)限度地減少這個(gè)問題。3. 土壤密度很難準(zhǔn)確
當(dāng)土壤重新填充太松時(shí)，會(huì)發(fā)生與壓實(shí)相反的情況。這會(huì)導(dǎo)致沿鉆孔或溝壁側(cè)面的優(yōu)先流動(dòng)，使更多的水流入該區(qū)域。這些多余的水通常被吸收到未受干擾的土壤中，在那里插入傳感器針，從而扭曲土壤濕度數(shù)據(jù)。為了解決這個(gè)問題，研究人員應(yīng)該計(jì)劃時(shí)間仔細(xì)地將洞重新填充到合適的密度。這是通過添加土壤并分層填充直到表面上有一個(gè)小丘以防止積水來(lái)完成的。如果表面平坦，隨著時(shí)間的推移，土壤可能會(huì)陷入洼地。大坑會(huì)導(dǎo)致明顯的洼地，這些洼地將優(yōu)先收集水并改變水滲入傳感器周圍土壤的方式。

4. 混合層位導(dǎo)致混合水文
在重新包裝安裝坑時(shí)混合土壤層會(huì)極大地改變土壤水力特性. 例如：如果土壤具有沙質(zhì) A 層和粘土 B 層，則反轉(zhuǎn)或混合這些層會(huì)產(chǎn)生明顯的后果。一些土壤層很容易區(qū)分，而其他土壤類型的層位很難區(qū)分。因此，應(yīng)小心清除土壤并分層返回，以防止土壤水文變化。研究人員可以通過在安裝坑周圍鋪設(shè)防水布并小心地逐層去除土壤，將其按順序放置在防水布上來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。很容易混淆這些層，因此在開始之前準(zhǔn)備一種方法來(lái)記住這些層會(huì)很有幫助。傳感器安裝后，研究人員應(yīng)按相反的順序?qū)⑼翆臃呕乜觾?nèi)，重新填充到每層之間的正確密度。

5. 破壞根系統(tǒng)——破壞你的數(shù)據(jù)
挖溝安裝土壤濕度傳感器可能會(huì)破壞大型根系，特別是如果研究人員在有成熟灌木和樹木的地區(qū)挖掘。由于根是土壤中水分的主要消耗機(jī)制，當(dāng)它們死亡時(shí)，它將改變土壤水分測(cè)量對(duì)整個(gè)研究區(qū)域的代表性。如果傳感器附近的所有根都被殺死，測(cè)量結(jié)果可能表明水比實(shí)際情況更豐富。研究人員可以通過使用戰(zhàn)略性地放置的鉆孔來(lái)減少這個(gè)問題，這些鉆孔會(huì)干擾較少的根系。

溝槽安裝——還是最壞的主意？這取決于。
溝槽安裝的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是研究人員可以看到整個(gè)土壤剖面，使他們能夠更輕松地識(shí)別硬土層，確定地層和土壤類型，并識(shí)別土壤結(jié)構(gòu)和地層。然而，挖一條大溝會(huì)清除大量土壤。一旦所有的土壤被重新填充，許多大孔隙可能會(huì)被壓碎，土壤中現(xiàn)在存在水力不連續(xù)性，增加了水被人為地從傳感器轉(zhuǎn)移或?qū)騻鞲衅鞯目赡苄?。如果研究人員使用反鏟來(lái)節(jié)省時(shí)間，情況會(huì)更糟。反鏟的履帶和墊板會(huì)壓實(shí)土壤，尤其是在潮濕的情況下，大鏟子會(huì)撕裂植物和根系。

剖面探針——如此近，又如此遠(yuǎn)
剖面探頭很誘人，因?yàn)樗鼈兪褂眯°@孔，減少土壤干擾。然而，輪廓探頭的剛性直線形狀系數(shù)需要垂直的壁才能實(shí)現(xiàn)土壤與傳感器的良好接觸。不幸的是，鉆孔的側(cè)面很少垂直。沿土壁有曲線和凹坑。直邊型材探頭很少能獲得良好的連接性，并且安裝經(jīng)常受到氣隙和優(yōu)先流的困擾。剖面探頭用戶經(jīng)常嘗試通過回填厚厚的泥漿來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償，但這種方法也存在一些挑戰(zhàn)，包括引入非本地土壤以及由于土壤干燥時(shí)出現(xiàn)的裂縫而導(dǎo)致的不準(zhǔn)確。

為什么鉆孔方法獲勝
鉆孔會(huì)擾亂土壤層，但對(duì)現(xiàn)場(chǎng)影響的相對(duì)大小只是溝槽安裝的一小部分。溝渠長(zhǎng)約 60 至 90 厘米，寬約 40 厘米。使用小型手動(dòng)螺旋鉆和鉆孔安裝工具進(jìn)行鉆孔安裝，可創(chuàng)建直徑僅 10 厘米的孔 — 僅占溝槽面積的 2-3%。由于場(chǎng)地干擾的規(guī)模被最小化，更少的大孔、根和植物受到干擾，場(chǎng)地可以更快地恢復(fù)到自然狀態(tài)。此外，當(dāng)在小鉆孔內(nèi)使用安裝工具時(shí)，可以確保土壤與傳感器的良好接觸，并且由于要分離的土壤較少，因此更容易分離地平層并重新填充到正確的土壤密度。

無(wú)法消除現(xiàn)場(chǎng)干擾，但可以控制規(guī)模
減少場(chǎng)地?cái)_動(dòng)對(duì)土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)影響的關(guān)鍵是控制擾動(dòng)的規(guī)模。大規(guī)模挖掘會(huì)影響更大的區(qū)域，而鉆一個(gè)小鉆孔對(duì)周圍植物和土壤水力特性的影響要小得多，使研究地點(diǎn)能夠以更快的速度恢復(fù)到自然狀態(tài)。