Preview

Почвоведение и агрохимия

Расширенный поиск

INVESTIGATING SOIL TEMPERATURE VARIABILITY AND THERMAL DIFFUSIVITY IN GRASS COWERED AND SHADED AREAS BY TREES

Аннотация

Изменения в температурном режиме почвы являются одним из самых важных компонентов микроклимата почвы и оказывают значительное влияние на изменение свойств почвы и развитие растений. В этом исследовании, температура почвы и значения теплопроводности определялись на двух различных полях, которые покрыты травой, и затемненных участках под персиковыми деревьями. Теоретические значения температуры почвы, полученные из решения уравнения теплопроводности сравнили с экспериментальными значениями температуры почвы. Полевые исследования проводились на поле фермы в Турции, Самсун, округ Чаршамба, Есилирмакском районе (36 ° 43,380' к востоку, 41° 13,061' к северу) в период с августа по сентябрь 2011 года. Средняя температура почвы на первом экспериментальном поле, покрытом травой, в 7:00, 12:00, 18:00 часов были определены как 19,5° С; 28,4° С; 23,4 ° С на поверхности почвы, 20,2° С; 26,9° С; 23,3° С на глубине 10 см, 20,7° С; 26,0° С; 23,1° С на 20 см, 21,1° С; 25,3° С, 22,9° С на глубине 30 см и 21,4° С; 24,9° С; 22,9° C при глубине почвы 40 см, соответственно. Средняя температура почвы на втором опытном поле в тени персиковых деревьев в 7:00, 12:00, 18:00 часов была 19,4° С; 24,7° С; 22,5° С на поверхности почвы, 20,3 ° С; 24,5° С; 22,7° С на глубине 10 см, 20,8° С; 24,1° С; 22,6° С на глубине 20 см, 21,1° С; 23,7° С; 22,4° С на 30 см и 21,0° С; 23,5° С; 22,2° С на глубине почвы 40 см, соответственно. Средняя проводимость температуры на 1-м опытном поле в слое почвы от 0 до 40 см была 0.460 cm2 s-1; 0.029 cm2 s-1 и 0.167 sm2 s-1 в 700, 1200 и 1800 часов соответственно. Средняя проводимость температуры на 2-м опытном поле в почвенном слое от 0 до 40 см была 0.234 cm2 s-1; 0.115 cm2 s-1 и 1.677 cm2 s-1 в 7:00, 12:00 и 18:00 часов соответственно. Средние относительные погрешности между расчетными результатами с использованием решения уравнения теплопроводности и экспериментальными измерениями температуры были 0,089 на поверхности почвы и 0,055 на глубине почвы 20 см. Сравнение экспериментальных измерений температуры с расчетными значениями температуры показали, что исходное абсолютное решение уравнения теплопроводности в течение короткого периода (< 3 дня) дает гораздо лучшие периодические тепловые изменения на поверхности почвы и в слоях почвы.

Об авторах

Ekberli Imanverdi
Ondokuz Mayis University, Faculty of Agriculture, Department of Soil Science and Plant Nutrition
Казахстан


Sarilar Yildiz
Ministry of Food Agriculture and Livestock, Qaramba District Directorate ofAgriculture
Казахстан


Список литературы

1. Allison, L. E., Moodie, C. D., 1965. Carbonate. In: C. A. Black et all (ed). Methods of Soil Analysis, Part 2. Agronomy 9:1379-1400. American Socety Of Argon., Inc., Madison, Wisconsin, USA.

2. Andry, H., Yamamoto, T., Irie, T., Moritani. S., Inoue, M., Fujiyama. H., 2009. Water retention. hydraulic conductivity of hydrophilic polymers in sandy soil as affected by temperature and water quality. Journal of Hydrology, 373: 177-183.

3. Anonymous, 1984. Samsun ili Verimlilik Envanteri ve Gubre ihtiyaci Raporu.Yayin No:23. Genel Yayin No:760, Ankara.

4. Arkhangel'skaya, T.A., 2004. Thermal diffusivity of gray forest soils in the Vladimir Opolie region. Pocvovedeniye, 3: 332-342.

5. Arkhangelskaya, T.A., 2014. Diversity of thermal conditions within the paleocryogenic soil complexes of the East European Plain: The discussion of key factors and mathematical modeling. Geoderma, 213: 608-616.

6. Arkhangel'skaya, T.A., Guber, A.K., Mazirov, M.A., Prokhorov, M.V., 2005. The temperature rejime of soils in Vladimir Opol'e Region. Pocvovedeniye, 7: 832-843.

7. Arkhangel'skaya, T.A., Umarova, A.B., 2008. Thermal diffusivity and temperature regime of soils in large lysimeters of the experimental soil station of Moscow State University. Pocvovedeniye, 3: 311-320.

8. Bayrakli, F., 1987. Toprak ve Bitki Analizleri. 19 Mayis Universitesi Ziraat Fakultesi Yayinlari No: 17, Samsun.

9. Black, C.A., 1957. Soil Plant Relationships. John Wiley and Sons. Inc., New York, 332 pp.

10. Chow, T.T., Long, H., Mok, H.Y., Li, K.W., 2011. Estimation of soil temperature profile in Hong Kong from climatic variables. Energy and Buildings, 43: 3568-3575.

11. Cichota, R., Elias, E.A., de Jong van Lier, Q., 2004. Testing a finite-difference model for soil heat transfer by comparing numerical and analytical solutions. Environmental Modelling & Software, 19: 495-506.

12. Constantz, J., 1982. Temperature dependence of unsaturated hydraulic conductivity of two soils. Soil Science Society ofAmerica Journal, 46: 466-470.

13. Demiralay, i. 1993. Toprak Fiziksel Analizleri. Ataturk Universitesi Ziraat Fakultesi Yayinlari. 143: 6-51, Erzurum.

14. Dinf, U., §enol,S., 1997. Toprak Etud ve Haritalama. £.U. Ziraat Fakultesi Genel Yayin No:161, Ders Kitaplari Yayin No: 50, Adana, 235 s.

15. Ekberli, I., 2006a. Determination of initial unconditional solution of heat conductivity equation for evaluation oftemperature variance in finite soil layer. J. of Applied Sci., 6(7): 1520-1526.

16. Ekberli, i., 2006b. Isi iletkenlik denkleminin fozumune bagli olarak topraktaki lsi ta§mimma etki yapan bazi parametrelerin incelenmesi. O.M.U. Zir. Fak. Dergisi, 21(2): 179189.

17. Ekberli, I, 2010. The possibility of mathematical model application in evaluation of underground water's nourishment via infiltration. International Soil Science Congress on ’’Management of Natural Resources to Sustain Soil Health and Quality”. May 26-28, 2010. Ondokuz Mayis University, Samsun-Turkey. pp. 793-801.

18. Ekberli, i., Gulser, C., Korkmaz, A., Ozdemir, N., A§km, T., Mikayil, F., 2002. Toprak olu§um enerjisinin teorik incelenmesi. Su Havzalarinda Toprak ve Su Kaynaklarinin Korunmasi. Geli§tirilmesi ve Yonetimi Sempozyumu. 18 - 20 Eylul 2002. Antakya/HATAY, s. 489-494.

19. Ekberli, i., Gulser, C., Ozdemir, N., 2005. Topraklarin termo-fiziksel ozellikleri ve isisal yayinim katsayisinin degerlendirilmesi. O.M.U. Zir. Fak. Dergisi, 20(2): 85-91.

20. Ekberli, i., Gulser, C., Ozdemir, N., 2011. Toprakta isi ta§iniminin matematiksel modellenmesi. Ulusal Toprak ve Su Sempozyumu, 25-27 Mayis 2011, Ankara, s. 237-243.

21. Evett, S.R., Agam, N., Kustas, W.P., Colaizzi, P.D., Schwartz, R.C., 2012. Soil profile method for soil thermal diffusivity, conductivity and heat flux: Comparison to soil heat flux plates. Advances in Water Resources, 50: 41-54.

22. Flerchinger, G. N., Pierson, F.B., 1997. Modelling plant canopy effects on variability of soil temperature and water: model calibration and validation. Journal of Arid Environments, 35: 641-653.

23. Gao, Z., Bian, L., Hu, Y., Wan, L., Fan, J., 2007. Determination of soil temperature in an arid region. Journal of Arid Environments, 71: 57-168.

24. Ghee, C., Neilson, R., Hallet, P.D., Robinson, D., Paterson, E., 2013. Priming of soil organic matter mineralisation is intrinsically insensitive to temperature. Soil Biology & Biochemistry, 66: 20-28.

25. Guntinas, M.E., Leiros, M.C., Trasar-Cepeda, C., Gil-Sotres, F., 2012. Effects of moisture and temperature on net soil nitrogen mineralization: A laboratory study. European Journal of Soil Biology, 48: 73-80.

26. Guo, J., Yang, Y., Chen, G., Xie, J., Yang, Z., 2014. Carbon mineralization of Chinese fir (Cunninghamia lanceolata) soils under different temperature and humidity conditions. Acta Ecologica Sinica, 34: 66-71.

27. Gulser, C., Ekberli.i., 2002. Toprak sicakliginin profil boyunca degi§imi. O.M.U. Zir. Fak. Dergisi, 17(3): 43-47.

28. Gulser, C., Ekberli, I., 2004. A comparison of estimated and measured diurnal soil temperature through a clay soil depth. J. of Applied Sci., 4(3): 418-423.

29. Hassan, W., David, J., Farhat Abbas, F., 2014. Effect of type and quality of two contrasting plant residues on CO emission potential ofUltisol soil: Implications for indirect influence oftemperature and moisture. Catena, 114:90-96.

30. Hillel, D., 1982. Introduction to Soil Physics. Academic Pres, inc. San Dieoga, California, USA, 364 p.

31. Hillel, D., 1998. Environmental Soil Physics. Academic Press, New York, 771 p.

32. Hopmans, J.W., Dane, J. H., 1985. Effect of temperature-dependent hydraulic properties on soil water movement. Soil Science Society ofAmerica Journal, 49: 51-58.

33. Jaynes, D.B., 1990. Temperature variations effect on field-measured infiltration. Soil

34. Science Society ofAmerica Journal, 54: 305-312.

35. Kacar, B., 1994. Bitki ve Topragin Kimyasal Analizleri III. Toprak Analizleri. A.U. Ziraat F akultesi Egitim, Ara§tirma ve Geli§tirme Vakfi Yayinlari, No:3: 89-98, Ankara.

36. Krzysztof, M., Bronislaw, W., Szymanski, W., Muskala. P., 2014. Soil moisture and temperature variation under different types of tundra vegetation during the growing season: A case study from the Fuglebekken catchment, SW Spitsbergen. Catena, 116:10-18.

37. Lei, S., Daniels, J. L., Bian, Z., Wainaina, N., 2011. Improved Soil Temperature Modeling. Environmental Earth Sciences, 62(6): 1123-1130.

38. Li, L.-J., You, M.-Y., Shi, H.-A., Ding, X.-L., Qiao, Y.-F., Han, X.-Z., 2013. Soil CO2 emissions from a cultivated Mollisol: Effects of organic amendments, soil temperature, and moisture. European Journal of Soil Biology, 55: 83-90.

39. Nerpin, S.V., Chudnovskii, A. F., 1984. Heat and Mass Transfer in the Plant-Soil-Air System. Translated from Russian. Published for USDA and National Sci. Found., Washington. D.S., by Amerind Publishing Co. Pvt. Ltd., New Delhi, India, 355 pp.

40. Onder, O., Ozgener, L., Tester, J.W., 2013. A practical approach to predict soil temperature variations for geothermal (ground) heat exchangers applications. International Journal of Heat and Mass Transfer, 62: 473-480.

41. Ponomoryov, D.G., Nadirov, F.D., Ekberov i.A., 1984. Topragin lsi mubadelesi denklemi. Azerbaycan SSC Bilimler Akademisinin Genel Dergisi, XL (11): 86-90.

42. Richards, L.A., 1954. Diagnosis and improvement of Saline and Alkali Soils. U.S.Dept. Agr. Handbook, 60: 105-106.

43. Schachtschabel, P., Blume, H.-P., Brummer, G., Hartge, K.-H., Schwertmann, U., 2001. Toprak Bilimi (£evirenler: Ozbek, H., Kaya, Z., Gok, M., Kaptan, H.). £.U. Ziraat Fak. Genel Yayin No: 73, Ders Kitaplari Yayin No: A-16, s. 349-361.

44. Schutt, M., Borken, W., Spot, O., Stange, C.F., Matzner, E., 2014. Temperature sensitivity of C and N mineralization in temperate forest soils at low temperatures. Soil Biology & Biochemistry, 69: 320-327.

45. Sterling, A.T., Jackson, R.D., 1986. Temperature. In: Klute, A. (Ed.), Methods of Soil Analysis Part 1. Physical and Mineralogical Methods. Agronomy Monograph No: 9, ASA, SSSA, Madison WI.

46. Tanaka, K., Hashimoto, S., 2006. Plant canopy effects on soil thermal and hydrological properties and soil respiration. Ecological Modelling, 196: 32-44.

47. Terrence, H.B., Hugh, A.L.H., 2011. Fine scale variability in soil extracellular enzyme activity is insensitive to rain events and temperature in a mesic system. Pedobiologia, 54: 141-146.

48. Tihonov, A.N., Samarskiy, A. A., 1972. Uravneniya Matemati?eskoy Fiziki. Nauka Press, Moscow, 735 s (s. 246-250).

49. Tikhonravova, P. I., 2007. Effect of the water content on the thermal diffusivity og clay loams with different degrees of salinization ih the Transvolga region. Pocvovedeniye, 1: 55-59.

50. Tikhonravova, P.I., Khitrov, N.B., 2003. Estimation of thermal conductivity in Vertisols of the Central Ciscaucasus region. Pocvovedeniye, 3: 342-351.

51. Wang,C., Wan, S., Xing, X., Zhang, L., Han, X., 2006. Temperature and soil moisture interactively affected soil net N mineralization in temperate grassland in Northern China. Soil Biology & Biochemistry, 38: 1101-1110.

52. Zibilske, L.M., Makus, D.J., 2009. Black oat cover crop management effects on soil temperature and biological properties on a Mollisol in Texas, USA. Geoderma, 149: 379-385.


Рецензия

Для цитирования:


 ,   . Почвоведение и агрохимия. 2014;(4):17-30.

For citation:


Imanverdi E., Yildiz S. INVESTIGATING SOIL TEMPERATURE VARIABILITY AND THERMAL DIFFUSIVITY IN GRASS COWERED AND SHADED AREAS BY TREES. Soil Science and Agrichemistry. 2014;(4):17-30. (In Russ.)

Просмотров: 66


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1999-740X (Print)
ISSN 2959-3433 (Online)