土壤监测应用在农业、考古、扬尘、地质滑坡

在过去的几十年里，环境监测变得越来越重要。气候变化、水资源减少和栖息地受威胁等环境因素正在推动监测环境并实施更好的政策来保护环境的需求。环境中的许多自然过程是由土壤水文过程驱动的，或者在某些方面与土壤水文过程相关。监测土壤水分状况为保护和了解当地和区域水资源提供了重要信息。
 
农业
农作物灌溉占全球用水量的 90%。监测作物根区的土壤水分将优化灌溉。使用土壤湿度传感器优化灌溉计划的好处包括提高作物产量、节约用水、保护当地水资源免受径流、节省能源成本、节省肥料成本和提高农民的盈利能力。 考古学
在世界的干旱地区，古代人耕种和灌溉庄稼来养活自己和牲畜。在西部的沙漠中，人能够在看似无水的沙漠环境中种植农作物，而这些古代人的灌溉方式仍然是个谜。一些考古学家认为，古代中美洲人从粘土层中提取水来种植农作物。考古遗址中部署了土壤水分探测器，以更好地了解土壤水文，并帮助我们了解远古祖先的日常生活。
 
植物养分研究
几千年来，人们一直在种植玉米和其他作物，以满足人口和牲畜的营养需求。几个世纪以来，出于这一特定目的，农作物已被驯化并从其野生同类中进行了遗传改变。现在生物燃料是一种可能的替代能源，需要种植农作物以生产乙醇。近年来，出现了一个新的农学分支，称为生物量研究。专门研究生物质的农学家正在寻找新的方法来发酵作物以提高乙醇产量。目标是不仅能够从果实的发酵中生产乙醇，还能够从茎、叶和根中生产乙醇。本研究中使用土壤水分传感器来表征生物质作物的水文要求。
 
侵蚀研究
每年，土地用途变化造成的侵蚀都会对财产和自然水系统造成数百万美元的损失。为了了解侵蚀的原因并预测侵蚀发生的时间和地点，水文学家需要记录降雨量、沉积物和土壤湿度。土壤水分入渗速率是土壤水分的函数。如果土壤干燥，渗透率将足以防止流失。如果降雨事件发生在土壤饱和时，可能会发生陆上水流。监测土壤水分是侵蚀预测模型的重要输入参数。
 
干旱预测模型
区域性干旱会严重影响经济，甚至会导致世界某些地区出现饥饿。随着计算机处理和环境建模方法的进步，科学家们开始了解区域水资源收支和水文过程。干旱预测模型的一个重要输入是区域土壤水分的变化。大区域的长期土壤水分数据可用于预测和描述有害干旱。
 
粉尘控制
空气中的颗粒物导致空气质量差，不仅会对人类健康产生负面影响，还会对区域生态系统产生负面影响。未铺砌道路上的车辆通行会导致严重的灰尘问题。在西部地区，土壤中天然富含多种石棉。当地官员根据土壤湿度条件关闭未铺砌的道路，以防止发生危险的扬尘情况。
 
滑坡研究
土地利用的变化可能会增加发生山体滑坡危险的可能性。每年，山体滑坡造成的财产和生命损失达数百万美元。在一些城市地区，预测和预防滑坡灾害变得非常重要。滑坡预测模型的输入是坡度、植被、坡脚坡度、土壤粘性和土壤湿度。在一些经历栖息地下水位的地区，随着土壤变得饱和，栖息地下水位中的土壤变得非常重，因此更受重力影响。监测土壤水分是滑坡灾害的重要指标。
 
介子网和气象站网络
由于越来越需要模拟和了解我们的环境和不断变化的气候，政府正在增加气象站网络（介网）的数量和现有网络中的站点数量。土壤水分监测是大多数介子网的重要组成部分。
 
植物修复
植物修复是利用植物去除土壤污染的方法。污染物被植物吸收后，污染物会积聚在植物组织中，植物就可以被处理掉，或者污染物会蒸发到空气中，在那里阳光将其化学分解成无害成分。植物修复已成功去除化学物质，如 PCB、砷和石油产品。这些植物修复植物通常需要灌溉。土壤湿度传感器确保毒素不会因过度灌溉而向下浸出，并确保植物获得足够的水分以有效去除土壤中的污染物。
 
给水库补充水分
在北部，很大一部分用于灌溉的水来自融化的积雪。人们越来越担心气候变化不仅会影响季节性积雪的深度，还会影响融雪发生的时间。土壤是积雪下储水的大型水库。例如，如果秋季土壤干燥，大于平均水平的积雪仍将导致水库补给量低。同样，如果秋季有大量降雨，低于平均水平的积雪也会导致洪水。监测土壤水分是估算水库补给量的一个关键参数。农业部门计划有数百个站点，用于监测水库补给模型的土壤水分。
 
土壤碳封存研究
近年来，气候变化建模者已将土壤确定为温室气体的主要来源和主要汇。随着农田为春季种植做准备，有机土壤变得更容易被微生物利用。微生物会消耗土壤的有机部分，将二氧化碳和甲烷释放到大气中。每年，大量的温室气体从农业耕作中释放到大气中。农学家现在正在对某些作物进行“免耕”研究。不耕地种庄稼，可以保持土壤中的碳，减少土壤中温室气体的排放。土壤中有机成分的增加会增加土壤的持水能力。土壤的持水能力与有机碳含量有关。
 
运动草坪
在世界范围内，有成千上万个高尔夫球场和运动场需要定期灌溉。正如任何其他类型的作物生产一样，过度灌溉会浪费水、能源、肥料，并会产生径流，对周围环境产生负面影响。土壤湿度传感器是帮助优化运动草坪灌溉的绝佳工具。
 
流域水文研究
许多水文学家在许多不同机构的流域研究中使用土壤传感器。流域研究的原因可能从补给问题到保护地表水的水质。土壤水分是任何流域水文收支的重要因素。
 
湿地划定指标
湿地在维持自然栖息地方面发挥着关键作用，并且是含水层的重要补给地点。在规划新道路、桥梁和建筑开发项目时，重要的是要确定所有将受到影响的湿地。环境法保护湿地，建筑活动对湿地的影响。土壤水分数据现在可用于帮助监管机构确定湿地的边界。