Yıl 2021, Cilt 10 , Sayı 1, Sayfalar 1 - 12 2021-03-30

Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi
An Investigation on Heat Flow and Quantity of Heat Young and Developing Soils formed on Alluvial Deposit

İmanverdi EKBERLİ [1] , Coşkun GÜLSER [2] , Orhan DENGİZ [3]


Toprak horizonlarındaki ısı akışı ve ısı miktarı, çeşitli toprak ordolarının pedogenik süreçlerine, toprakta biriken potansiyel enerji değişimine, enerji bilançosunun oluşumuna, diğer faktörlerle beraber önemli düzeyde etki yapan temel termo-fiziksel parametrelerdendir. Bu araştırmanın amacı, yarı humid ekolojik koşullar altında ve aluviyal depositler üzerinde oluşmuş genç (Entisol) ve gelişmekte olan (Inceptisol) toprakların profillerinde ölçülen sıcaklık değerlerine bağlı olarak, ısı akışının ve ısı miktarının belirlenmesidir. Inceptisol toprakların genetik horizon gelişimine bağlı olarak Entisol topraklarla karşılaştırıldığında, ısı akışı ve ısı miktarının daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Inceptisol ordosuna ait Vertic Haplustept ve Typic Haplustept toprak profillerinde ısı akışı ve ısı miktarı sırasıyla 13.221-50.035 watt m-2 ve 2.285∙106-8.646∙106 J m-2; 7.757-29.284 watt m-2 ve 1.340∙106-5.060∙106 J m-2 aralıklarında değişmektedir. Entisol ordusunun ait topraklarda (Typic Ustifluvent, Mollic Ustifluvent-1, Mollic Ustifluvent-2) ise ısı akışının 8.958-34.300 watt m-2, ısı miktarının 1.548∙106-5.927∙106 J m-2 aralığında değiştiği tespit edilmiştir. Ayrıca, her iki ordoya ait topraklarda derinlik artışına bağlı olarak ısı akışı ve ısı miktarı azalmıştır. Meydana gelen bu değişimin, ordolara ait horizonlardaki kil, ve organik madde miktarları ile toprakların hacim ağırlıklarındaki farklılıkların ısı akışı ve ısı miktarı üzerinde önemli düzeyde etkilemesinden ileri geldiği düşünülmektedir. Ayrıca, herhangi zaman aralığında sıcaklık farkının değişimi; hacimsel ısı kapasitesi, ısısal yayınım ve ısı iletkenliği arasındaki karşılıklı etkileşim horizonlardaki ısı akışı ve ısı miktarını önemli düzeyde etkilemektedir.

The heat flow and quantity, which are the basic thermo-physical parameters, impact pedogonic processes of different soil types, energy potential changes accumulated in soil and formation of energy balance, along with other factors. This study aims to determine thermal conductivity and quantity of heat depending upon temperature values wihin profiles of newly formed (entisol) and currently developing (inceptisol) soils on aluvial depisits under semihumid ecological conditions. It has been determined that thermal conductivity and amount of heat within inceptisol soil depending upon its genetic horizon development are higher than that in entisol soils. The heat flow and heat amount in horizons of Vertic Haplustept and Typic Haplustept soils, which belong to inceptisol soil type, varied within 13.221-50.035 watt m-2, 2.285∙106-8.646∙106 J m-2 and 7.757-29.284 watt m-2, 1.340∙106-5.060∙106 J m-2 intervals, respectively. Also, the heat flow in entisol soils (Typic Ustifluvent, Mollic Ustifluvent-1, Mollic Ustifluvent-2) varied between 8.958 watt m-2 and 34.300 watt m-2 interval, while amount of heat values within those soils varied between 1.548∙106 J m-2 and 5.927∙106 J m-2 interval. Also, heat flow and heat amount in both soils types reduced as the soil depth increased. The above mentioned variances was thought to be occurred due to differences between quantity of clay, organic matter in horizons of those soils and particle density, which have significant impact on thermal conductivity and heat amount. Besides, mutual interferences between variances in temperature difference in certain time period, dimensional heat preservation capacity, thermal diffusion and thermal conductivity significantly affect heat flow and heat amount.

  • Agam N, Kustas, WP, Evett SR, Colaizzi PD, Cosh MH, McKee LG (2012). Soil heat flux variability influenced by row direction in irrigated cotton. Advances in Water Resources, 50: 31-40.
  • Al-Shammary AAG, Al-Sadoon JNA (2014). Influence of tillage depth, soil mulchingsystems and fertilizers on some thermal properties of silty clay soil. European Journal of Forest Research [Published by European Centre for Research Training and Development UK (www.ea-journals.org)], 2(2): 1–16.
  • Al-Shammary AAG, Kouzani A, Gyasi-Agyei Y, Gates W, Rodrigo-Comino J (2020). Effects of solarisation on soil thermal-physical properties under different soil treatments: A review. Geoderma, 363: 114137.
  • Başayiğit L, Dinç U (2005). Toprak taksonomisine göre toprak iklim rejimleri ve Türkiye toprakları için örnekler. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 22(1): 83-91.
  • Beardsmore G, Sandiford M, Gordon K, McLean M, Egan S, McLaren S (2017). Heat flow and inferred ground surface temperature history at Tynong North, southeastern Australia, Australian Journal of Earth Sciences, 64(6): 753-767.
  • Blake GR, Hartge KH (1986). Bulk ensity and Particle Denstity. In: Methods of Soil Analysis, Part I, Phsical and mineralogical Methods. Pp: 363-381. ASA and SSSA Agronomy Monograph no 9(2nd ed), Madison.
  • Bonachela S, Lopez JC, Granados MR, Magan JJ, Hernandez J, Baille A (2020). Effects of gravel mulch on surface energy balance and soil thermal regime in an unheated plastic greenhouse. Biosystems Engineering, 192: 1-13.
  • Bouyoucous GJ (1951). A Recalibration of Hydrometer for Making Mechanical Analysis of Soils. Agronomy Journal. 43: 9.
  • Chen S, Li X., Wu T, Xue K, Luo D, Wang X, Wu Q, Kang S, Zhou H, Wei D (2020). Soil thermal regime alteration under experimental warming in permafrost regions of the central Tibetan PlateauGeoderma, 372: 114397.
  • Coşkan A, Erdal İ, Öz H (2017). Toprak altı sıcaklığının erkencilikte kullanılma potansiyeli. Akademia Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, ICAE - IWCB 2017, Özel Sayı, 318-324.
  • 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.
  • Dengiz O (2010). Morphology, physico-chemical properties and classification of soils on terraces of the Tigris River in the South-East Anatolia Region of Turkey. Journal of Agricultural Sciences, 16 (3): 205-212.
  • Dengiz O, Efendiler A (2016). Farklı iki fizyografik ünite üzerinde oluşmuş toprakların karakteristiklerinin belirlenmesi ve dağılım haritalarının oluşturulması. Uluslararası Coğrafya Sempozyumu, TÜCAUM, 13-14 Ekim, Ankara, s: 156-168.
  • Dengiz O, Ekberli İ (2017). Bazı vertisol alt grup topraklarının fizikokimyasal ve ısısal özelliklerinin incelenmesi. Akademik Ziraat Dergisi, 6(1):45-52.
  • Ekberli İ, Dengiz O (2016). Bazı Inceptisol ve Entisol alt grup topraklarının fizikokimyasal özellikleriyle ısısal yayınım katsayısı arasındaki regresyon ilişkilerin belirlenmesi. Toprak Su Dergisi, 5 (2): 1-10.
  • Ekberli İ, Gülser C (2014). Estımatıon of soil temperature by heat conductıvıty equatıon. Vestnik Bashkir State Agrarian University (Вестник Башкирского Государственного Аграрного Университета), 2 (30), 12-15.
  • Ekberli İ, Gülser C, Dengiz O (2020). Yarı humid ekolojik koşullar altında oluşmuş bazı Vertisol alt grup toprakların profillerinde ısı akışının belirlenmesi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 35(2): 198-207.
  • Ekberli İ, Gülser C, Mamedov A (2015). Toprakta bir boyutlu ısı iletkenlik denkleminin incelenmesinde benzerlik teorisinin uygulanması. Süleyman Demirel Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 10(2): 69-79.
  • Ekberli İ, Sarılar Y (2015). Toprak sıcaklığının profil boyunca sönme derinliğinin ve gecikme zamanının belirlenmesi. Ege Üniversitesi Ziraat Fakültesinin Dergisi, 52 (2): 219-225.
  • Evett SR, Agam N, Kustas WP, Colaizzi PD, Schwartz RC (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.
  • Fritschen LJ (1998). Energy and radiation balance components for three grass surfaces near Kursk, Russia. Remote Sensing Reviews, 17(1-4): 269-280.
  • Gao Z (2005). Determination of soil heat flux in a tibetan short-grass prairie. Boundary-Layer Meteorology, 114(1): 165-178.
  • Greenland DE (1969). Soil heat flow investigation at Cass, South Island high country. New Zealand Journal of Agricultural Research, 12(2): 352-366.
  • Guan XJ, Spence C, Westbrook CJ (2010). Shallow soil moisture-ground thaw interactions and controls-Part 2: Influences of water and energy fluxes. Hydrology and Earth System Sciences, 14: 1387-1400.
  • Gülser C, Ekberli İ (2019). Toprak sıcaklığının tahmininde ısı taşınım denklemi ve pedotransfer fonksiyonun karşılaştırılması. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi, 7(2): 158-166
  • Gülser C, Ekberli İ, Mamedov A (2019). Toprak sıcaklığının yüzey ısı akışına bağlı olarak değişimi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 29(1): 1-9.
  • Gülser C, Ekberli İ, Mamedov A, Özdemir N (2018). Faz değişimine bağlı olarak ısı iletkenliği denkleminin incelenmesi ve toprak neminin ısısal yayınıma etkisi. Anadolu Tarım Bilimleri Dergisi, 33(3): 261-269.
  • Günal H (2006). Ardışık iki topografya’da yer alan toprakların oluşumları ve sınıflamaları. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 23 (2): 59-68.
  • Hanks RJ, Ashcroft GJ (1980). Applied soil physics. Soil water and temperature applications. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp. 125-144.
  • Hedayati-Dezfooli M, Leong WH (2019). An experimental study of coupled heat and moisture transfer in soils at high temperature conditions for a medium coarse soil. International Journal of Heat and Mass Transfer, 137: 372-389.
  • Heitman JL, Horton R, Sauer TJ, Renn TS, Xiao X (2010). Latent heat in soil heat flux measurements. Agricultural and Forest Meteorology, 150(7-8): 1147-1153.
  • Heusinkveld BG, Jacobs AFG, Holtslag AAM, Berkowicz SM (2004). Surface energy balance closure in an arid region: role of soil heat flux. Agricultural and Forest Meteorology, 122(1-2): 21-37.
  • Hilel D (2004). Introduction to environmental soil physics. Elsevier Academic Press, USA, pp. 215-233.
  • Iden SC, Blöcher JR, Diamantopoulos E, Peters A, Durner W (2019). Numerical test of the laboratory evaporation method using coupled water, vapor and heat flow modelling. Journal of Hydrology, 570: 574-583.
  • Isachenko VP, Osipova VA, Sukomel AS (1981). Heat transfer (in Russian). Energoizdat Press, Moscow, 417 p.
  • Jackson, M.L., 1958. Soil Chemical Analysis. Prentice Hall Inc., Englewood Cliffs, N.J. Ji XB, Kang ES, Zhao WZ, Zhang ZH, Jin BW (2009). Simulation of heat and water transfer in a surface irrigated, cropped sandy soil. Agricultural Water Management, 96: 1010-1020.
  • Ju Z, Hu C (2018). Experimental warming alters soil hydrothermal properties and heat flux in a winter wheat field. Archives of Agronomy and Soil Science, 64(5): 718-730.
  • Kader MA, Nakamura K, Senge M, Mojid MA, Kawashima S (2019). Numerical simulation of water- and heat-flow regimes of mulched soil in rain-fed soybean field in central Japan. Soil and Tillage Research, 191: 142-155.
  • Liu X, Yang S, Xu J, Zhang J, Liu J (2017). Effects of soil heat storage and phase shift correction on energy balance closure of paddy fields. Atmosfera, 30(1): 39-52.
  • Luikov AV (1967). Theory of thermal conductivity (in Russian). Vysshaya Shkola Press, Moscow, 599 p.
  • Luikov AV, Mikhailov YuA (1965). Theory of energy and mass transfer. Pergamon Press, Oxford, England, 392 p.
  • Lukiashchenko KI, Arkhangelskaya TA (2018). Modelling thermal diffusivity of differently textured soils. Eurasian Soil Science, 51(2): 183-189.
  • Masseroni D, Facchi A, Romani M, Chiaradia EA, Gharsallah O, Gandolfi C (2015). Surface energy flux measurements in a flooded and an aerobic rice field using a single eddy-covariance system. Paddy Water Environment, 13: 405-424.
  • Mihalikova M, Dengiz O (2019). Towards more effective irrigation water usage by employing land suıtability assessment for various irrigatıon techniques. Irrigation and Drainage. 0.1002/ird.2349.
  • Novak MD, Black TA (1983). The surface heat flux density of a bare soil. Atmosphere-Ocean, 21(4): 431-443.
  • Ochsner TE, Sauer TJ, Horton R (2006). Field tests of the soil heat flux plate method and some alternatives. Agronomy Journal, 98 (4): 1005–1014.
  • Peng X, Heitman J, Horton R, Ren T (2015). Field evaluation and improvement of the plate method for measuring soil heat flux density. Agricultural and Forest Meteorology, 214-215: 341–349.
  • Richards LA (1954). Diagnosis and Improvement of Saline and Alkaline Soils. U.S. Dept. Agr. Handbook, 60, 109. Riverside.
  • Soil Survey Staff (1992). Procedures for collecting soil samples and methods of analysis for soil survey. Soil Surv. Invest. Rep. I. U.S. Gov. Print. Office, Washington D.C. USA.
  • Soil Survey Staff, (1993). Soil Survey Manual, USDA. Handbook No: 18 Washington D.C.
  • Soil Survey Staff (1999). Soil taxonomy. A basic of soil classification for making and interpreting soil survey. U.S.D.A Handbook No: 436, Washington D.C.
  • Sterling AT, Jackson RD (1986). Temperature. In: Klute, A. (Ed.), Methods of Soil Analysis Part 1. Physical and Mineralogical Methods. Agronomy Monograph No: 9, ASA, SSSA, Madison WI.
  • Turan M, Dengiz O, Turan Demirağ İ (2018). Samsun ilinin Newhall Modeline göre toprak sıcaklık ve nem rejimlerinin belirlenmesi. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 5:2, 131-142.
  • Tikhonravova PI, Khitrov NB (2003). Estimation of thermal conductivity in Vertisols of the Central Ciscaucasus region. Eurasian Soil Science, 36(3): 313-322 [Pocvovedeniye, 3: 342- 351, in Russian].
  • Trombotto D, Borzotta E (2009). Indicators of present global warming through changes in active layer-thickness, estimation of thermal diffusivity and geomorphological observations in the Morenas Coloradas rockglacier, Central Andes of Mendoza, Argentina. Cold Regions Science and Technology, 55: 321–330.
  • Usowicz B, Lukowski MI, Rudiger C, Walker JP, Marczewski W, 2017. Thermal properties of soil in the Murrumbidgee River Catchment (Australia). International Journal of Heat and Mass Transfer, 115: 604–614.
  • Van der Tol C (2012). Validation of remote sensing of bare soil ground heat flux. Remote Sensing of Environment, 121: 275-286.
  • Van Lier J, Durigon A (2013). Soil thermal diffusivity estimated from data of soil temperature and single soil component properties. Revista Brasileira de Ciencia do Solo, 37(1): 106-112.
  • Van Wambeke AR (2000). The Newhall Simulation Model for estimating soil moisture & temperature regimes. Department of Crop and Soil Sciences. Cornell University, Ithaca, NY.
  • Verhoef A, Ottle C, Cappelaere B, Murray T, Saux-Picart S, Zribi M, Maignan F, Boulain N, Demarty J, Ramier D (2012). Spatio-temporal surface soil heat flux estimates from satellite data; results for the AMMA experiment at the Fakara (Niger) supersite. Agricultural and Forest Meteorology, 154-155: 55-66.
  • Xie X, Lu Y, Ren T, Horton R (2019). Soil temperature estimation with the harmonic method is affected by thermal diffusivity parameterization. Geoderma, 353: 97-103.
  • Wen W, Lai Y, You Z (2020). Numerical modeling of water–heat–vapor–salt transport in unsaturated soil under evaporation. International Journal of Heat and Mass Transfer, 159: 120114.
Birincil Dil tr
Konular Fen
Yayınlanma Tarihi Bahar
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Yazar: İmanverdi EKBERLİ (Sorumlu Yazar)
Kurum: ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Yazar: Coşkun GÜLSER
Kurum: ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Yazar: Orhan DENGİZ
Kurum: ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 30 Mart 2021

Bibtex @araştırma makalesi { topraksu768878, journal = {Toprak Su Dergisi}, issn = {2146-7072}, eissn = {2148-5534}, address = {}, publisher = {Toprak Gübre ve Su Kaynakları Merkez Araştırma Enstitüsü}, year = {2021}, volume = {10}, pages = {1 - 12}, doi = {10.21657/topraksu.768878}, title = {Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi}, key = {cite}, author = {Ekberli, İmanverdi and Gülser, Coşkun and Dengiz, Orhan} }
APA Ekberli, İ , Gülser, C , Dengiz, O . (2021). Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi . Toprak Su Dergisi , 10 (1) , 1-12 . DOI: 10.21657/topraksu.768878
MLA Ekberli, İ , Gülser, C , Dengiz, O . "Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi" . Toprak Su Dergisi 10 (2021 ): 1-12 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/topraksu/issue/57793/768878>
Chicago Ekberli, İ , Gülser, C , Dengiz, O . "Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi". Toprak Su Dergisi 10 (2021 ): 1-12
RIS TY - JOUR T1 - Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi AU - İmanverdi Ekberli , Coşkun Gülser , Orhan Dengiz Y1 - 2021 PY - 2021 N1 - doi: 10.21657/topraksu.768878 DO - 10.21657/topraksu.768878 T2 - Toprak Su Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 1 EP - 12 VL - 10 IS - 1 SN - 2146-7072-2148-5534 M3 - doi: 10.21657/topraksu.768878 UR - https://doi.org/10.21657/topraksu.768878 Y2 - 2020 ER -
EndNote %0 Toprak Su Dergisi Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi %A İmanverdi Ekberli , Coşkun Gülser , Orhan Dengiz %T Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi %D 2021 %J Toprak Su Dergisi %P 2146-7072-2148-5534 %V 10 %N 1 %R doi: 10.21657/topraksu.768878 %U 10.21657/topraksu.768878
ISNAD Ekberli, İmanverdi , Gülser, Coşkun , Dengiz, Orhan . "Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi". Toprak Su Dergisi 10 / 1 (Mart 2021): 1-12 . https://doi.org/10.21657/topraksu.768878
AMA Ekberli İ , Gülser C , Dengiz O . Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi. TSD. 2021; 10(1): 1-12.
Vancouver Ekberli İ , Gülser C , Dengiz O . Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi. Toprak Su Dergisi. 2021; 10(1): 1-12.
IEEE İ. Ekberli , C. Gülser ve O. Dengiz , "Aluviyal Depositler Üzerinde Oluşmuş Genç ve Gelişmekte Olan Toprakların Isı Akışı ve Isı Miktarının İncelenmesi", Toprak Su Dergisi, c. 10, sayı. 1, ss. 1-12, Mar. 2021, doi:10.21657/topraksu.768878