Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi

İmanverdi EKBERLİ, (Ondokuzmayıs Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Bölümü, Samsun, Türkiye)
Yıldız SARILAR (Gıda, Tarım ve Hayvancılık Müdürlüğü, Samsun, Türkiye)
Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi
4 0
Yıl: 2015 Cilt: 30 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 74 - 85 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi

Öz:
Topraklardaki s ıcaklık de ğ iş imi ve ıs ısal yay ın ım toprak mikro klimas ın ın olu ş umuna, topraközelliklerinin de ğ iş imi ve bitki geliş imi süreçlerine önemli düzeyde etki yapmaktadır. Bu çalış ma,Samsun ili Çarş amba ilçesinde çim örtüsü ile kaplı aç ık (I. deneme alan ı) ve ş eftali bahçesinde a ğ açlarıngölgeleme yaptığ ı (II. deneme alan ı) alanlarda yürütülmü ştür. Deneme alanlarında toprakların yüzeyinde n100 cmye kadar her 10 cm derinliğ inde 7 00, 12 00, 18 00 saatlerindeki günlük toprak s ıcaklıkları 21 ağ ustos19 eylül 2011 tarihleri aras ında ölçülmü ştür. Ölçülen toprak s ıcaklık de ğ erlerinden faydalanarak; günlü ks ıcaklık de ğ iş imi ve bu de ğ iş ime ba ğ lı olarak amplitüt, ısısal yay ın ım katsay ıs ı gibi ıs ısal özellikler,topra ğ ın temel ısı taş ın ım denkleminin çözüme göre elde edilen teorik günlük sıcaklık de ğ erleri ile ölçü mde ğ erlerinin karşılaş tırılmas ı irdelenmiş tir. I. ve II. deneme alanların ın 0-50 cm katmanlarındaki 7 00, 12 00ve 18 00 saatlerinde ölçülen günlük s ıcaklık de ğ erleri sırasıyla 16.5-24.0; 21.0-34.0; 19.5-27.0°C ve 16.5-23.0; 19.0-27.5; 19.0-24.8°C ve 50-100 cm katmanlarında ise s ıras ıyla 19.1-23.0; 21.0- 25.5; 19.2-25.0°Cve 18.9-22.0; 19.2-24.5; 19.0-24.0°C arasında de ğ iş mektedir. Genel olarak her iki deneme alan ında datoprakları yüzeye yakın katmanlarındaki s ıcaklık de ğ iş imleri az olup, aş ağ ı katmanlara do ğ ru (>50 cm)inildikçe bu de ğ iş imler daha da azalmaktadır. Amplitüt de ğ erleri I. deneme alan ında toprak yüzeyinde2.03-5.60ºC, 10 cmden derin katmanlarda ise 0.93-3.07ºC aras ında, II. deneme alan ında ise s ırasıyla1.97-2.77ºC ve 0.94-2.46ºC arasında belirlenmiştir. Ortalama ısısal yay ın ım I. deneme alan ında 10-100cm toprak derinliğ inde 0.0835-0.8830 cm2sn -1; II. deneme alan ında ise 0.2578-1.9692 cm2sn -1aralıklarında bulunmu ştur. Topra ğ ın ısı taş ın ım denklemine göre hesaplanan sıcaklık de ğ erleri ile ölçülens ıcaklık de ğ erleri arasındaki ortalama nispi hata 0.015 - 0.089 aralığ ında belirlenmiştir.
Anahtar Kelime:

Konular: Biyoloji

The determination of soil temperature and thermal diffusivity

Öz:
Changes in the soil temperature and thermal diffusivity conditions are one of the most importan t components of soil microclimate and have a considerable impact on changes iÖn soil properties and plan t development processes. This study is carried out in a field covered with grass (I. experimental field) an d another field covered with peach trees (II. Experimental field) in Çarşamba district of Samsun. The soil temperatures of each 10 cm from soil surface to 100 cm depth were measured daily in the experimental fields at 7 00, 12 00, 18 00 hours between august 21 and september 19, 2011. Some thermal properties of soilssuch as; daily soil temperature changes and due to these changes heat diffusivity, amplitude, an d comparison between theoretical soil temperatures estimated from the solution of heat transfer equatio n and daily measured soil temperatures were investigated. In the I. and II. experimental fields, daily soil temperatures measured at 0-50 cm soil depth at 7 00, 12 00 and 18 00 hours were 16.5-24.0; 21.0-34.0; 19.5- 27.0°C and 16.5-23.0; 19.0-27.5; 19.0-24.8°C, respectively and that measured at 50-100 cm soil depth were 19.1-23.0; 21.0- 25.5; 19.2-25.0°C and 18.9-22.0; 19.2-24.5; 19.0-24.0°C, respectively. Generally,changes in soil temperatures were less near the soil surface and much less in deeper soil layers (>50 cm). Amplitude values in the I. experimental field were 2.03-5.60ºC at the soil surface and between 0.90 an d 3.07ºC at the layers deeper than 10 cm, they were 1.97-2.77ºC at the soil surface and between 0.94 and2.46ºC at the layers deeper than 10 cm in the II. experimental field. Mean heat diffusivity in 0-100 cm soildepth were determined between 0.0835 and 0.8830 cm2 sec -1 in the I. experimental field, and betwee n0.2578 and 1.9692 cm 2 sec -1 in the II. experimental field. The relative error between soil temperaturesestimated from the solution of heat transfer equation and daily measured soil temperatures weredetermined between 0.015 and 0.089.
Anahtar Kelime:

Konular: Biyoloji
Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Allison, L.E., Moodie, C.D. 1965. Carbonate. In: C. A. Black et all (ed). Methods of Soil Analysis, Part 2. Agronomy.. American Socety Of Argon., Inc., Madison, Wisconsin, USA, 9:1379-1400.
  • 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.
  • Anonymous, 1984. Samsun ili verimlilik envanteri ve gübre ihtiyac ı raporu.Yay ın No:23. Genel Yay ın No:760, Ankara. Arkhangel’skaya, T.A. 2004. Thermal diffusivity of gray forest soils in the Vladimir Opolie region. Pocvovedeniye, 3: 332- 342.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bayraklı, F. 1987. Toprak ve bitki analizleri. 19 May ıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yay ınları No: 17, Samsun. Black, C.A. 1957. Soil Plant Relationships. John Wiley and Sons. Inc., New York, 332 pp.
  • 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.
  • 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.
  • Constantz, J. 1982. Temperature dependence of unsaturated hydraulic conductivity of two soils. Soil Science Society of America Journal, 46: 466-470.
  • Correia, A., Vieira, G., Ramos, M. 2012. Thermal conductivity and thermal diffusivity of cores from a 26 meter deep borehole drilled in Livingston Island, Maritime Antarctic. Geomorphology, 155(156): 7–11.
  • Demiralay, İ. 1993. Toprak fiziksel analizleri. Atatürk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yay ınları. 143: 6-51, Erzurum.
  • Dinç, U., Şenol,S. 1997. Toprak etüd ve haritalama. Ç.Ü. Ziraat Fakültesi Genel Yay ın No:161, Ders Kitapları Yay ın No: 50, Adana, 235 s.
  • Ekberli, I. 2006a. Determination of Initial Unconditional Solution of Heat Conductivity Equation For Evaluation of Temperature Variance in Finite Soil Layer. J. of Applied Sci., 6(7): 1520- 1526.
  • Ekberli, İ. 2006b. Is ı iletkenlik denkleminin çözümüne bağ lı olarak topraktaki ıs ı taş ın ımına etki yapan baz ı parametrelerin incelenmesi. O.M.Ü. Zir. Fak. Dergisi, 21(2): 179-189 .
  • 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.
  • Ekberli, İ., Gülser, C., Korkmaz, A., Özdemir, N., Aş kın, T., Mikayil, F. 2002. Toprak olu ş um enerjisinin teorik incelenmesi. Su Havzalarında Toprak ve Su Kaynakların ın Korunmas ı. Geliş tirilmesi ve Yönetimi Sempozyumu. 18 – 20 Eylül, Antakya/Hatay, s. 489-494.
  • Ekberli, İ., Gülser, C., Özdemir, N. 2005. Toprakların termo- fiziksel özellikleri ve ıs ısal yay ın ım katsay ısın ın de ğ erlendirilmesi. O.M.Ü. Zir. Fak. Dergisi, 20(2): 85-91.
  • Ekberli, İ., Gülser, C., Özdemir, N., 2011. Toprakta ıs ı ta şın ımın ın matematiksel modellenmesi. Ulusal Toprak ve Su Sempozyumu, 25-27 May ıs 2011, Ankara, s. 237-243.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Gülser, C., A ş kın, T., Özdemir, N. 2003. Ondokuz May ıs Üniversitesi kampus toprakların ın erozyona duyarlılıkların ın de ğ erlendirilmesi. Ondokuz May ıs Üniversitesi Ziraat Fakültesi Derğ isi, 18 (1): 1-6.
  • Gülser, C., Ekberli, İ. 2002. Toprak s ıcaklığ ın ın profil boyunca de ğ işimi. O.M.Ü. Zir. Fak. Dergisi, 17(3): 43-47.
  • Gülser, 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.
  • Hassan, W., David, J., Farhat Abbas, F. 2014. Effect of type and quality of two contrasting plant residues on CO2 emission potential of Ultisol soil: Implications for indirect influence of temperature and moisture. Catena, 114:90-96.
  • Hillel, D., 1982. Introduction to soil physics. Academic Pres, İnc. San Dieoga, California, USA, 364 pp.
  • Hillel, D. 1998. Environmental soil physics. Academic Press, New York, 771 pp.
  • Hinkel, K.M. 1997. Estimating seasonal values of thermal diffusivity in thawed and frozen soils using temperature time series. Cold Regions Science and Technology, 26:1-15.
  • Hopmans, J.W., Dane, J. H., 1985. Effect of temperature- dependent hydraulic properties on soil water movement. Soil Science Society of America Journal, 49: 51-58.
  • Jaynes, D.B. 1990. Temperature variations effect on field- measured infiltration. Soil Science Society of America Journal, 54: 305-312.
  • Kacar, B. 1994. Bitki ve toprağ ın kimyasal analizleri III. Toprak analizleri. A.Ü. Ziraat Fakültesi Eğ itim, Araş tırma ve Geliş tirme Vakfı Yay ınları, No:3, Ankara., s. 89-98.
  • Krzysztof, M., Bronisław, 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.
  • Lei, S., Daniels, J. L., Bian, Z., Wainaina, N. 2011. Improved soil temperature modeling. Environmental Earth Sciences, 62(6): 1123-1130.
  • Lettau, H.H. 1954. Improved models of thermal diffusion in the soil. Trans. Am. Geophys. Union, 35: 121-132.
  • 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.
  • 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.
  • Olsen, S.R., Sommers, E.L. 1982. Phosphorus availability indices. Phosphorus soluble in sodium bicarbonate. Methods of Soils Analysis. Part II. Chemical and Microbiological Properties. Editors: A. L. Page, R. H. Miller, D. R. Keeney, pp. 404-430.
  • 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.
  • Passerat de Silans, A.M., Monteny , B.A., Lhomme, J.P. 1996. Apparent soil thermal diffusivity, a case study: HAPEX-Sahel experiment. Agricultural and Forest Meteorology, 81: 201- 216.
  • Ponomoryov, D.G., Nadirov, F.D., Ekberov, İ.A. 1984. Topra ğ ın ıs ı mübadelesi denklemi. Azerbaycan SSC Bilimler Akademisinin Genel Dergisi, XL (11): 86-90.
  • Richards, L.A. 1954. Diagnosis and İmprovement of saline and alkali soils. U.S.Dept. Agr. Handbook, 60: 105-106.
  • Schachtschabel, P., Blume, H.-P., Brümmer, G., Hartge, K.-H., Schwertmann, U., 2001. Toprak bilimi (Çevirenler: Özbek, H., Kaya, Z., Gök, M., Kaptan, H.). Ç.Ü. Ziraat Fak. Genel Yay ın No: 73, Ders Kitapları Yay ın No: A-16, s. 349-361.
  • Schütt, 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.
  • 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.
  • Tanaka, K., Hashimoto, S. 2006. Plant canopy effects on soil thermal and hydrological properties and soil respiration. Ecological Modelling, 196: 32-44.
  • 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.
  • Tihonov, A.N., Samarskiy, A.A. 1972. Uravneniya matematiçeskoy fiziki. Nauka Press, Moscow, 735 s.
  • 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.
  • Tikhonravova, P.I., Khitrov, N.B. 2003. Estimation of thermal conductivity in Vertisols of the Central Ciscaucasus region. Pocvovedeniye, 3: 342-351.
  • Usowicz, B., Kossowski, J., Baranowski, P. 1996. Spatial variability of soil thermal properties in cultivated fields. Soil & Tillage Research, 39: 85-100.
  • 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.
  • Wang, Z.H., Bou-Zeid, E. 2012. A novel approach for the estimation of soil ground heat flux. Agricultural and Forest Meteorology, 154– 155: 214-221.
  • 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.
APA EKBERLİ İ, SARILAR Y (2015). Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi. , 74 - 85.
Chicago EKBERLİ İmanverdi,SARILAR Yıldız Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi. (2015): 74 - 85.
MLA EKBERLİ İmanverdi,SARILAR Yıldız Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi. , 2015, ss.74 - 85.
AMA EKBERLİ İ,SARILAR Y Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi. . 2015; 74 - 85.
Vancouver EKBERLİ İ,SARILAR Y Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi. . 2015; 74 - 85.
IEEE EKBERLİ İ,SARILAR Y "Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi." , ss.74 - 85, 2015.
ISNAD EKBERLİ, İmanverdi - SARILAR, Yıldız. "Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi". (2015), 74-85.
APA EKBERLİ İ, SARILAR Y (2015). Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 30(1), 74 - 85.
Chicago EKBERLİ İmanverdi,SARILAR Yıldız Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi 30, no.1 (2015): 74 - 85.
MLA EKBERLİ İmanverdi,SARILAR Yıldız Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, vol.30, no.1, 2015, ss.74 - 85.
AMA EKBERLİ İ,SARILAR Y Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi. 2015; 30(1): 74 - 85.
Vancouver EKBERLİ İ,SARILAR Y Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi. 2015; 30(1): 74 - 85.
IEEE EKBERLİ İ,SARILAR Y "Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi." Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 30, ss.74 - 85, 2015.
ISNAD EKBERLİ, İmanverdi - SARILAR, Yıldız. "Toprak sıcaklığı ve ısısal yayınımın belirlenmesi". Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi 30/1 (2015), 74-85.
Sayfa Oluşturulma Tarihi
22-04-2024 21:14

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları