Cuando se trata de medir la humedad del suelo, las alteraciones del terreno son inevitables. Podemos aplacarnos con la idea de que los sensores de suelo nos dirán algo sobre el agua del suelo aunque se haya alterado gran parte del suelo del lugar. O podemos pensar que no importa si las propiedades del suelo cambian alrededor del sensor porque las agujas se insertan en suelo inalterado. Lo cierto es que las alteraciones del terreno son importantes, y hay formas de reducir su impacto en los datos de humedad del suelo. A continuación se analizan las alteraciones del terreno y la forma en que los investigadores pueden ajustar sus técnicas de instalación para combatir la incertidumbre en sus datos.
Durante la instalación de un sensor de humedad del suelo, es importante perturbar lo menos posible el suelo para obtener una medición representativa. Existen métodos sin perturbación, como el satélite, el radar de penetración en el suelo y COSMOS. Sin embargo, estos métodos se enfrentan a retos que los hacen poco prácticos como enfoque único del contenido de agua. El satélite tiene una gran huella, pero generalmente mide los 5 a 10 cm superiores del suelo, y la resolución y la frecuencia de medición son bajas. El radar de penetración en el suelo tiene una gran resolución, pero es caro, y la interpretación de los datos es difícil cuando se desconoce la profundidad del límite inferior. COSMOS es un método de neutrones no invasivo basado en tierra que mide de forma continua y llega más profundo que un satélite en un área de hasta 800 metros de diámetro. Pero su coste es prohibitivo en muchas aplicaciones y es sensible tanto a la vegetación como al suelo, por lo que los investigadores tienen que separar las dos señales. Estos métodos aún no están preparados para desplazar a los sensores de humedad del suelo, pero funcionan bien cuando se utilizan junto con los datos reales sobre el terreno que pueden proporcionar los sensores de humedad del suelo.
Después de alterar un lugar de investigación, el suelo puede tardar hasta seis meses o incluso más en volver a su estado natural. Entre los factores que influyen están las precipitaciones (los climas húmedos vuelven a la "normalidad" más rápido que los climas secos), el tipo de suelo y su densidad. Es habitual que los investigadores ignoren los dos o tres primeros meses de datos mientras esperan a que vuelva el equilibrio. Cuando los investigadores excavan, retiran hierba o plantas maduras y luego las vuelven a colocar. A menudo, estas plantas son difíciles de restablecer, y con una perturbación a gran escala, un número significativo de estas plantas no funcionan bien o mueren. Como estas plantas ya no transpiran agua, se modifica el balance hídrico, lo que puede tener un impacto crítico en los datos de humedad del suelo. Cualquier opción que permita perturbar menos superficie puede reducir la mortalidad de las plantas y mejorar los resultados.
Cuando el suelo se mueve o se compacta, afecta desproporcionadamente a los micro y macroporos, diminutos tubos capilares con una amplia gama de tamaños de poro que dan al suelo su estructura y permiten el movimiento del agua. La alteración del terreno y la compactación del suelo destruyen los macroporos del suelo, haciendo que el agua se mueva más lentamente y por vías diferentes. Esto, a su vez, afecta a la recarga por debajo de la zona alterada. Cualquier opción de instalación que remueva menos suelo minimizará este problema.
Lo contrario de la compactación se produce cuando el suelo se vuelve a compactar con demasiada holgura. Esto provoca un flujo preferente a lo largo de los laterales de una perforación o de la pared de una zanja, lo que permite que entre en la zona más agua de lo normal. Este exceso de agua suele ser absorbido por el suelo inalterado en el que se insertan las agujas del sensor, lo que distorsiona los datos de humedad del suelo. Para combatir este problema, los investigadores deben planificar el tiempo necesario para volver a rellenar cuidadosamente el agujero hasta alcanzar una densidad adecuada. Para ello, se añade tierra y se rellena en capas hasta que se forme un ligero montículo en la superficie para evitar la formación de charcos. Si la superficie es plana, la tierra podría depositarse en una depresión con el tiempo. Los hoyos grandes pueden dar lugar a depresiones de tamaño considerable que recogerán preferentemente el agua y cambiarán la forma en que ésta se infiltra en el suelo alrededor de los sensores.
La mezcla de capas de horizontes del suelo durante el relleno de una fosa de instalación puede cambiar drásticamente las propiedades hidráulicas del suelo. Por ejemplo: si un suelo tiene un horizonte A arenoso y un horizonte B arcilloso, invertir o mezclar las capas tendría consecuencias obvias. Algunas capas del suelo son fáciles de diferenciar, mientras que otros tipos de suelo tienen horizontes difíciles de distinguir. Por esta razón, el suelo debe retirarse cuidadosamente y devolverse por capas, para evitar un cambio en la hidrología del suelo. Los investigadores pueden conseguirlo colocando lonas alrededor de la fosa de instalación y retirando cuidadosamente la tierra, capa por capa, colocándola sobre las lonas en una secuencia. Es fácil confundir estas capas, por lo que resulta útil preparar un método para recordar las capas antes de empezar. Tras la instalación de los sensores, los investigadores deben volver a colocar las capas de tierra en la fosa en orden inverso, volviendo a empaquetar con la densidad correcta entre cada capa.
Excavar una zanja para instalar sensores de humedad del suelo puede destruir grandes sistemas radiculares, especialmente si los investigadores excavan en una zona con arbustos y árboles maduros. Dado que las raíces son el principal mecanismo de depleción de agua en el suelo, cuando mueren, cambia la representatividad de las mediciones de humedad del suelo en toda la zona de investigación. Si mueren todas las raíces cercanas a los sensores, las mediciones pueden sugerir que el agua es más abundante de lo que realmente es. Los investigadores pueden reducir este problema utilizando perforaciones estratégicamente situadas que perturben menos sistemas radiculares.
Una de las ventajas de la excavación de zanjas es que los investigadores pueden ver todo el perfil del suelo, lo que les permite identificar más fácilmente las capas duras, determinar los horizontes y tipos de suelo e identificar la estructura y formación del suelo. Sin embargo, al excavar una zanja grande se extrae una gran cantidad de suelo. Y una vez que todo ese suelo se vuelve a apilar, es probable que muchos macroporos queden aplastados y que ahora exista una discontinuidad hidráulica en el suelo, lo que aumenta la posibilidad de que el agua se desvíe artificialmente de los sensores o se dirija hacia ellos. La situación empeora si un investigador utiliza una retroexcavadora para ahorrar tiempo. Las orugas y las zapatas de la retroexcavadora compactan el suelo, sobre todo si está húmedo, y la cuchara grande arranca las plantas y los sistemas radiculares.
Las sondas de perfil son atractivas porque utilizan pequeñas perforaciones que alteran menos el suelo. Sin embargo, la forma rígidamente recta de una sonda de perfil requiere una pared perfectamente perpendicular para un buen contacto entre el suelo y el sensor. Por desgracia, las paredes de un sondeo rara vez son perfectamente perpendiculares. Hay curvas y hoyos a lo largo de la pared del suelo. Una sonda de perfil de lados rectos rara vez obtiene una buena conectividad, y la instalación suele estar plagada de espacios de aire y flujo preferencial. Los usuarios de sondas de perfil suelen intentar compensarlo rellenando con una lechada espesa de lodo, pero este método también plantea problemas, como la introducción de tierra no autóctona y las imprecisiones causadas por las grietas que se producen al secarse la tierra. Para mitigar estos problemas, la nueva sonda de perfilTEROS 54 de METER tiene un diseño patentado de aletas cuádruples diseñado específicamente para un buen contacto entre el suelo y el sensor.
Una perforación altera las capas del suelo, pero el tamaño relativo del impacto en el lugar es una fracción de lo que sería con una instalación en zanja. Una zanja puede tener entre 60 y 90 cm de largo por 40 cm de ancho. Una instalación de sondeo realizada con una pequeña barrena manual y el TEROS Borehole Installation Tool crea un orificio de sólo 10 cm de diámetro, lo que equivale al 2-3% de la superficie de una zanja. Al reducirse al mínimo la alteración del terreno, se alteran menos macroporos, raíces y plantas, y el terreno puede volver a su estado natural mucho más rápidamente. Además, cuando la herramienta de instalación se utiliza dentro de una perforación pequeña, se garantiza un buen contacto entre el suelo y el sensor, y es mucho más fácil separar las capas del horizonte y volver a empaquetar a la densidad correcta del suelo porque hay menos suelo que separar.
La clave para reducir el impacto de la alteración del emplazamiento en los datos de humedad del suelo es controlar la escala de la alteración. La excavación a gran escala afecta a zonas más extensas, mientras que la perforación de un pequeño sondeo tendrá un impacto mucho menor en las plantas circundantes y en las propiedades hidráulicas del suelo, lo que permitirá que el lugar de investigación vuelva a su estado natural a un ritmo mucho más rápido.
Vea el siguiente vídeo en el que el experto en instalación de sensores, Chris Chambers, explica cómo conseguir una instalación de sensores más inteligente. Aprende:
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