الملخص
الهدف الرئيسي من هذا البحث هو التحقق تجريبيا ونظريا في السلوك الحراري وفعالية التسخين بالطاقة الشمسية في التربة وذلك في حالة تغطيتها بغطاء شفاف لحبس الطاقة ومقارنتها مع حالة تركها معراة بدون غطاء. من خلال التجارب العملية والحسابات النظرية تم دراسة توزيع درجات الحرارة خلال التربة المعراة والمغطاة الى عمق 50 سم وفي بعض التجارب حتى عمق 60 سم وذلك اثناء وبعد تشميس التربة. أجريت هذه التجربة في مزرعة في تاجوراء-ليبيا (خط العرض N32 40′ وخط الطول E13 09′) حيث تم قياس درجات حرارة التربة على أعماق مختلفة في ثلاث حالات. الحالة الاولى هي عند تغطية التربة بغطاء بلاستيكي شفاف سمكه 100 m والحالة الثانية عند تغطية التربة بغطاء بلاستيكي اسود ليساعد على امتصاص الاشعاع الحراري وفوقه غطاء بلاستيكي شفاف والحالة الثالثة هي التي تكون فيها التربة معراة بدون غطاء حيث استخدمت كمرجعية. بينت النتائج ان التشميس بتغطية التربة بالغطاء الشفاف في فصل الصيف قد يرفع درجة حرارة التربة الى حوالي 62 م عند السطح وحوالي 51 م عند عمق 30 سم وتصل الى حوالي 36 م عند عمق 60 سم، أي أن التشميس بتغطية التربة يرفع درجة حرارة الارض بمتوسط 15 م عنه في حالة ابقاء التربة معراة. ودرجات الحرارة هذه كافية لتعقيم التربة من الأمراض. كما تم استخدام نموذج رياضي في هذه الورقة للتنبؤ بقيم درجات الحرارة لليوم الكامل وعند أعماق مختلفة في التربة. يستند النموذج على معادلة التوصيل الحراري أحادي البعد والشبه اللانهائي في المواد الصلبة المتجانسة في الخصائص الفيزيائية مثل تربة الارض. وقد تم تقييم النموذج الرياضي بمقارنته بالبيانات التجريبية ووجدت القيم المتوقعة وقياس درجات الحرارة في اتفاق مقبول أثناء النهار عند سطح التربة وتحيد القيم النظرية عن التوافق مع القيم التجريبية اثناء الليل وكلما زاد العمق في التربة. التحليل الشامل والتنبؤ بالأداء الحراري وفعالية التسخين بالطاقة الشمسية في التربة مفيد في تقييم تعقيم التربة وكذلك مفيد في عدة تطبيقات أخرى التي يتم الاحتياج فيها الى تقدير درجات حرارة التربة في الاعماق الصغيرة.
ABSTRACT
The main objective of this study is to investigate experimentally and theoretically the thermal behavior and solar heating effectiveness on bare and mulched soil. Temperature profiles of bare and mulched soil during soil solarization are investigated experimentally and theoretically. The experiment was carried out in a farm in Tajoura–Libya (N32 40′ latitude, E13 09′ longitude). A set of soil’s temperatures were measured at different depths up to 60 cm. Two 4m2 plots were mulched with 100m thickness PE sheets and one plot (same size) without the cover was used as control (bare soil). Results indicated that in the summer time, the mulched soil temperatures reached values of about 62 oC at ground surface and reached about 51 oC and 36 oC at 30 cm and 60 cm depths respectively. Temperatures exceeding 45 oC in solarized soil at depths up to 50 cm have also occurred in several days during summer time; June, July and August; the temperatures of mulched soil get higher by an average of 15 oC than that of bare soil, these temperatures of the soil are high enough for controlling soil borne diseases. A mathematical model has been used in this paper to predict the temperature values for the whole day and at different depths in the soil. The mathematical model has been evaluated by comparison with experimental data. The expected values and measured temperatures have been found to be in acceptable agreement during the day at the soil surface; however, a deviation were recorded during the night and at higher depth in the soil. Comprehensive analysis and prediction of thermal performance and efficient solar heating in soil is helpful in evaluating soil solarization as well as useful in several other applications that need to estimate ground temperatures in small depths.
