Spatial distribution of topsoil thermal properties in field without crops

• Autorzy: Usowicz B , Moreno F. , Andreu L. , Fernandez J.E.

Warianty tytułu

PL

Przestrzenny rozklad cieplnych wlasciowsci powierzchniowej warstwy gleby na polu bez roslin

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper has been based on the results of the measures of soil moisture and density in 1 - 5 cm layer (soil without crops) as well as the values of thermal properties found from the statistical - physical model of thermal conductivity and from the mathematical formula for heat capacity and thermal diffusivity. The data were derived from the fields with old- and fresh-cultivated soil. Measure points were placed in the knots of a net of squares with 5 m sides and covered an area of 20 x 40 m. The analysis of spatial variability of the investigated physical values of soil was carried out using the methods of classic statistics and geostatistics. The smallest variability was found in heat capacity, while the greatest one was found in thermal conductivity of soil. Differentiation of the moisture of soil in the field showed greater influence on the variability of thermal conductivity and diffusivity than the differentiation of the density of soil. In the case of heat capacity, moisture had the major influence on capacity values, however, the density variation on the field had greater influence on variability of heat capacity of soil. The lack of real spatial relationship of different physical properties of compacted soil was observed. In fresh - cultivated soil this relationship was observed within the range of about 8 m.

PL

Opracowanie oparto na wynikach pomiarów wilgotności i gęstości gleby w warstwie 1-5 cm (gleby bez roślin) oraz o wartości cieplnych właściwości wyznaczonych ze statystyczno-fizycznego modelu przewodnictwa ciephiego i z matematycznej formuły na pojemność i dyfuzyjność cieplną. Dane pochodziły z poletek, o uleżałej i świeżo uprawionej glebie. Punkty pomiarowe umieszczone 'były w wędach siatki kwadratów o boku 5 m i obejmowały powierzchnię 20 x 40 m. Analizę zmienności przestrzennej" badanych wielkości fizycznych gleby dokonano przy zastosowaniu metod statystyki klasycznej i geostatystyki. Najmniejszą zmienność spośród właściwości cieplnych gleby zaobserwowano dla pojemności cieplnej, największą zaś dla przewodnictwa cieplnego gleby. Zróżnicowanie wilgotności gleby na polu wykazywało większy wpływ na zmienność przewodnictwa i dyfuzyjności cieplnej niż zróżnicowanie jej gęstości. W przypadku pojemności cieplnej, wilgotność miała zasadniczy wpływ na wartości pojemności, na jej zmienność większy wpływ miało jednak zróżnicowanie gęstości na polu. Zaobserwowano brak wyraźnej przestrzennej zależności dla poszczególnych właściwości fizycznych gleby w przypadku gleby uleżałej, natomiast dla gleby świeżo uprawionej obserwowano tę zależność z zakresem około 8 m.

Słowa kluczowe

PL

wlasciwosci cieplne; rozklad przestrzenny; gleby; warstwa powierzchniowa

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 1995
• Tom: 419
• Opis fizyczny: s.109-117,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Usowicz B

• Instytut Agrofizyki Polska Akademia Nauk, ul. Doswiadczalna 4, 20-236 Lublin

autor

Moreno F.

autor

Andreu L.

autor

Fernandez J.E.

Bibliografia

• 1. Baranowski P., Kossowski J., Usowicz B.: Spatial variability of soil water content in cultivated fields. Zesz. Prob. Post. Nauk Rol., 405, 9 - 19, 1994.
• 2. Brus D. J.: Incorporating models of spatial variation in sampling strategies for soil. PhD Thesis, Wageningen Agricultural University, The Netherlands, 211pp, 1993.
• 3. Englund E., Sparks A.: Geostatistical Environmental Assessment Software. Environmental Monitoring Systems Laboratory Office of Research and Development, U.S. Environmental Protection Agency, Las Vegas, NV, 89193 - 3478, 1988.
• 4. Davidoff B., Selim H. M.: Correlation between spatially variable soil moisture content and soil temperature. SoilSci. 145, 1 - 10, 1988.
• 5. Gajem Y. M., Warrick A. W., Myers D. E.: Spatial structure of physical properties of a Typie Torrifluvent soil. Soil Sci. Soc. Am. J., 45, 709 - 715, 1981.
• 6. Greminger P. J., Sud Y. K., Nielsen D. R.: Spatial variability of field-measured soil water characteristics. Soil Sci. Soc. Am. J., 49, 1075 - 1082, 1985.
• 7. Hummatov N. G., Zheromskiy S.V., Mironenko Ye.V., Pachepskiy Ya. A., Shcherbakov R. A.: Geostatistical analysis of water retention capacity spatial variability for a grey forest soil. Pochvoviedenie, 6, 52 - 62, 1992.
• 8. McBratney A. B., Webster R.: How many observations are needed for regional estimation of soil properties. Soil Sci., 135(3), 177 - 183, 1983.
• 9. Papritz A. J.: Estimating temporal change of soil properties. PhD Thesis, Swiss Federal Institute of Technology Zurich, 166pp, 1993.
• 10. Usowicz B.: Soil Thermal Properties Software Package. Copyright Institute of Agrophysics PAS, Lublin, 1992a.
• 11. Usowicz B.: Statistical - physical model of thermal conductivity in soil. Pol. J. Soil Sci., 25(1), 25 - 34, 1992b.
• 12. Usowicz B., Kossowski J., Baranowski P.: Topsoil thermal properties distribution in cultivated fields. Proc. Int. Conf. Advances in Water Sciences, Stara Leśna, Slovakia, v. 1, 70 - 74, 1993.
• 13. Usowicz B: Evaluation of methods for soil thermal conductivity calculations. Int. Agrophysics, 9(2), 109 - 113, 1995.
• 14. Vries de D. A.: Thermal properties of soils. In: Physics of plant environment, (Ed. W.R. van Wijk) North-Holland, Amsterdam, 210 - 235, 1963.
• 15. Walczak R.: Basic problems of mass and energy transfer in the soil-plant-atmosphere system. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln., 346, 11 - 22, 1987.
• 16. Walczak R. Usowicz B.: Variability of moisture, temperature and thermal properties in bare soil and in crop field. Int. Agrophysics, 8(1), 161 - 168, 1994.
• 17. Webster R., Burgess T. M.: Sampling and bulking strategies for estimating soil properties in small regions. J. Soil Sci., 35, 127 - 140, 1984.
• 18. Webster R.: Quantitative spatial analysis of soil in the field. Advances in Soil Science, 3, 1 - 70, 1985.
• 19. Wolf J. K., Rogowski A. S.: Spatial distribution of soil heat flux and growing degree days. Soil Sci. Soc. Am. J., 55, 647 - 657, 1991.