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Issue
Ann. For. Sci.
Volume 60, Number 3, April 2003
Page(s) 185 - 193
DOI http://dx.doi.org/10.1051/forest:2003011
Ann. For. Sci. 60 (2003) 185-193
DOI: 10.1051/forest:2003011

Comparison of soil water-contents as measured with a neutron probe and time domain reflectometry in a Mediterranean forest ("Sierra de Gata", Central Western Spain)

María Amparo Vicentea, Juan Fernando Gallardoa, Gerardo Morenob and María Isabel Gonzálezc

a  Consejo Superior de Investigaciones Científicas, Aptdo. 257, Salamanca 37071, Spain
b  Centro Universitario, Universidad de Extremadura, Plasencia 10600, Cáceres, Spain
c  Área de Edafología, Universidad de Salamanca, Salamanca 37080, Spain

(Received 12 December 2001; accepted 27 November 2002)

Abstract
The present work compares the results obtained with two indirect techniques (neutron probe and time domain reflectometry, TDR) for measuring soil water contents ( $\theta$) at different depths on an experimental plot in the "Sierra de Gata" (Central Western Spain). At the same time, the temporal and spatial evolution of $\theta$ was assessed in the zone studied. Measurements were made over three years (from September 1996 to August 1999). The results point to a good correlation ( r = 0.98) between q measured with both techniques, although TDR slightly (but significantly; P < 0.01) underestimated the q values, but only during the drying periods and with low q values. Non-significant differences between both methods were found for the estimation of soil water contents in the whole soil profile. Accordingly, both techniques are interchangeable and it is thus possible to avoid the potential risk of radioactivity. Considerable inter-annual variability was observed in the soil water content, governed by the annual rainfall distribution. A "flowing-off" effect was observed, followed by a progressive re-wetting of the soil profile from the bottom. Both the temporal and spatial variabilities of soil water content were found to decrease with depth.

Résumé
Comparaison des mesures de teneurs en eau du sol effectuées par sonde à neutrons et TDR dans une forêt méditerranéenne (" Sierra de Gata ", Espagne Centre-Ouest). Le présent travail avait pour objectif de comparer deux méthodes indirectes de mesure de la teneur en eau ( $\theta$) du sol : sonde à neutrons et TDR (Time Domain Reflectometry) dans le cas d'une parcelle forestière située dans la " Sierra de Gata ", région du Centre-Ouest de l'Espagne. Les aspects de variabilités temporelle et spatiale ont été également abordés. Une campagne de mesures s'est poursuivie de septembre 1996 jusqu'à août 1999, soit près de 3 ans. Les résultats obtenus montrent une bonne corrélation ( r = 0,98) entre $\theta$ mesurées avec les deux techniques. L'estimation de la teneur en eau du sol pour l'ensemble du profil montre des différences non significatives ( P > 0,05), bien que le TDR sous-estime légèrement (mais de façon significative ; P < 0.01) les valeurs de $\theta$ seulement quand le sol s'assèche et pour des valeurs de $\theta$ faibles. Les deux techniques sont donc a-priori interchangeables et il est donc possible d'envisager le remplacement des méthodes nucléaires et d'éviter ainsi les risques correspondants. Sur le plan de l'hydrologie, on a constaté une variabilité, temporelle et spatiale, décroissante avec la profondeur du sol et une considérable variabilité inter-annuelle liée aux fluctuations du régime des pluies. Enfin, un phénomène de transfert rapide vers le bas suivi d'une réhumectation par inhibition vers le haut a été également mis en évidence.


Key words: soil water-content / neutron probe / TDR / oak forests / Western Spain / Mediterranean climate

Mots clés : humidité du sol / sonde à neutrons / TDR / chênais / Espagne occidentale / climat mediterranéen

Correspondence and reprints: Juan Fernando Gallardo Tel.: (34) 923219606; fax: (34) 923219609;
    e-mail: jgallard@usal.es

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