Quando se trata de medir a umidade do solo, a perturbação do local é inevitável. Podemos nos tranquilizar com a ideia de que os sensores de solo nos dirão algo sobre a água do solo, mesmo que uma grande quantidade de solo no local tenha sido perturbada. Ou podemos pensar que não importa se as propriedades do solo são alteradas ao redor do sensor porque as agulhas são inseridas em solo não perturbado. O fato é que a perturbação do local é importante, e há maneiras de reduzir seu impacto nos dados de umidade do solo. Abaixo está uma exploração da perturbação do local e como os pesquisadores podem ajustar suas técnicas de instalação para combater a incerteza em seus dados.
Durante a instalação de um sensor de umidade do solo, é importante gerar a menor quantidade possível de perturbação do solo para obter uma medição representativa. Existem métodos sem perturbação, como satélite, radar de penetração no solo e COSMOS. No entanto, esses métodos enfrentam desafios que os tornam impraticáveis como uma abordagem única para o conteúdo de água. O satélite tem uma grande área de cobertura, mas geralmente mede os 5 a 10 cm superiores do solo, e a resolução e a frequência de medição são baixas. O radar de penetração no solo tem ótima resolução, mas é caro, e a interpretação dos dados é difícil quando não se conhece a profundidade do limite inferior. O COSMOS é um método de nêutrons não invasivo baseado no solo que mede continuamente e atinge uma profundidade maior do que a de um satélite em uma área de até 800 metros de diâmetro. Mas seu custo é proibitivo em muitas aplicações e é sensível tanto à vegetação quanto ao solo, de modo que os pesquisadores precisam separar os dois sinais. Esses métodos ainda não estão prontos para substituir os sensores de umidade do solo, mas funcionam bem quando usados em conjunto com os dados de verdade do solo que os sensores de umidade do solo podem fornecer.
Depois que um local de pesquisa é perturbado, pode levar até seis meses ou até mais para que o solo volte ao seu estado natural. Os fatores de influência incluem precipitação (climas úmidos voltam ao "normal" mais rapidamente do que climas secos), tipo de solo e densidade do solo. É comum que os pesquisadores ignorem os primeiros dois ou três meses de dados enquanto aguardam o retorno do equilíbrio. Quando os pesquisadores cavam, a grama ou as plantas maduras são removidas e depois substituídas. Muitas vezes, essas plantas são difíceis de restabelecer e, com um distúrbio em grande escala, um número significativo dessas plantas não tem um bom desempenho ou morre. Como essas plantas não estão mais transpirando água, o balanço hídrico é alterado, o que pode ter um impacto crítico nos dados de umidade do solo. Qualquer opção para perturbar menos a área de superfície pode reduzir a mortalidade das plantas e melhorar os resultados.
Quando o solo é movido ou compactado, ele afeta desproporcionalmente os micro e macroporos, minúsculos tubos capilares com uma ampla gama de tamanhos de poros que dão ao solo sua estrutura e permitem o movimento da água. A perturbação do local e o reempacotamento do solo destroem os macroporos do solo, fazendo com que a água se mova mais lentamente e por caminhos diferentes. Isso, por sua vez, afeta a recarga abaixo da zona alterada. Qualquer opção de instalação que remova menos solo minimizará esse problema.
O oposto da compactação ocorre quando o solo é reempacotado de forma muito frouxa. Isso causa um fluxo preferencial ao longo das laterais de um furo de sondagem ou parede de vala, permitindo que mais água entre na zona do que o normal. Esse excesso de água é frequentemente absorvido pelo solo não perturbado onde as agulhas do sensor são inseridas, distorcendo os dados de umidade do solo. Para combater esse problema, os pesquisadores devem planejar o tempo necessário para reempacotar cuidadosamente o buraco até obter uma densidade adequada. Isso é feito adicionando solo e compactando-o em camadas até que haja um pequeno monte na superfície para evitar a formação de poças. Se a superfície for plana, o solo poderá se assentar em uma depressão com o tempo. Poços grandes podem levar a depressões de tamanho significativo que coletarão preferencialmente a água e mudarão a forma como a água se infiltra no solo ao redor dos sensores.
A mistura de camadas de horizonte do solo durante o reempacotamento de um poço de instalação pode alterar drasticamente as propriedades hidráulicas do solo. Por exemplo: se um solo tiver um horizonte A arenoso e um horizonte B argiloso, inverter ou misturar as camadas teria consequências óbvias. Algumas camadas de solo são fáceis de diferenciar, enquanto outros tipos de solo têm horizontes que são difíceis de distinguir. Por esse motivo, o solo deve ser cuidadosamente removido e devolvido em camadas, para evitar uma alteração na hidrologia do solo. Os pesquisadores podem conseguir isso colocando lonas ao redor do poço de instalação e removendo cuidadosamente o solo, camada por camada, colocando-o sobre as lonas em uma sequência. É fácil misturar essas camadas, por isso é útil preparar um método para lembrar as camadas antes de começar. Após a instalação do sensor, os pesquisadores devem retornar as camadas de solo à cova na ordem inversa, reembalando-as com a densidade correta entre cada camada.
A escavação de uma trincheira para instalar sensores de umidade do solo pode destruir sistemas de raízes grandes, especialmente se os pesquisadores estiverem escavando em uma área com arbustos e árvores maduras. Como as raízes são o principal mecanismo de esgotamento da água no solo, quando elas morrem, isso altera a representatividade das medições de umidade do solo em toda a área de pesquisa. Se todas as raízes próximas aos sensores forem mortas, as medições poderão sugerir que a água é mais abundante do que realmente é. Os pesquisadores podem reduzir esse problema usando furos de sondagem estrategicamente posicionados que perturbem menos sistemas radiculares.
Uma vantagem da instalação de uma trincheira é que os pesquisadores podem ver todo o perfil do solo, o que lhes permite identificar mais facilmente as camadas de hardpan, determinar horizontes e tipos de solo e identificar a estrutura e a formação do solo. No entanto, a escavação de uma grande trincheira remove uma grande quantidade de solo. E uma vez que todo esse solo é reempacotado, muitos macroporos são provavelmente esmagados e a descontinuidade hidráulica agora existe no solo, aumentando a possibilidade de a água ser artificialmente desviada ou direcionada para os sensores. A situação piora se o pesquisador usar uma retroescavadeira para economizar tempo. As esteiras e as sapatas da retroescavadeira compactam o solo, especialmente se estiver úmido, e a grande pá rasga as plantas e os sistemas radiculares.
As sondas de perfil são atraentes porque usam pequenos furos que causam menos distúrbios no solo. No entanto, o fator de forma rigidamente reta de uma sonda de perfil requer uma parede perfeitamente perpendicular para um bom contato do solo com o sensor. Infelizmente, os lados de um furo de sondagem raramente são perfeitamente perpendiculares. Há curvas e buracos ao longo da parede do solo. Uma sonda de perfil de lado reto raramente obtém boa conectividade, e a instalação é frequentemente afetada por lacunas de ar e fluxo preferencial. Os usuários de sondas de perfil geralmente tentam compensar preenchendo o solo com uma pasta espessa de lama, mas também há desafios associados a esse método, incluindo a introdução de solo não nativo e imprecisões causadas pelas rachaduras que ocorrem quando o solo seca. Para atenuar esses problemas, a nova sonda de perfilTEROS 54 da METER tem um design patenteado de aletas quádruplas que foi projetado especificamente para proporcionar um bom contato entre o solo e o sensor.
Um furo de sondagem perturba as camadas do solo, mas o tamanho relativo do impacto no local é uma fração do que seria com uma instalação de trincheira. Uma trincheira pode ter cerca de 60 a 90 cm de comprimento por 40 cm de largura. Uma instalação de furo de sondagem realizada com uma pequena broca manual e o TEROS Borehole Installation Tool cria um furo de apenas 10 cm de diâmetro - apenas 2 a 3% da área de uma vala. Como a escala de perturbação do local é minimizada, menos macroporos, raízes e plantas são perturbados, e o local pode retornar ao seu estado natural muito mais rapidamente. Além disso, quando a ferramenta de instalação é usada dentro de um pequeno furo, garante-se um bom contato entre o solo e o sensor, e é muito mais fácil separar as camadas do horizonte e reempacotar a densidade correta do solo, pois há menos solo para separar.
A chave para reduzir o impacto da perturbação do local nos dados de umidade do solo é controlar a escala da perturbação. A escavação em grande escala afeta áreas maiores, ao passo que a perfuração de um pequeno furo de sondagem terá um impacto muito menor sobre as plantas ao redor e as propriedades hidráulicas do solo, permitindo que o local de pesquisa retorne ao seu estado natural em um ritmo muito mais rápido.
Assista ao vídeo abaixo, no qual o especialista em instalação de sensores, Chris Chambers, explica como obter uma instalação de sensores mais inteligente. Saiba mais:
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