Thermal Diffusivity of Peat-Sand Mixtures with Different Peat and Sand Contents
- Authors: Arkhangelskaya T.A.1, Telyatnikova E.V.1
- 
							Affiliations: 
							- Lomonosov Moscow State University
 
- Issue: No 4 (2023)
- Pages: 443-449
- Section: SOIL PHYSICS
- URL: https://ruspoj.com/0032-180X/article/view/665873
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X22601244
- EDN: https://elibrary.ru/HOJKQH
- ID: 665873
Cite item
Abstract
The thermal diffusivity of screened quarry sand with a predominance of a fraction of 0.05–0.25 mm, lowland packed peat, and their mixtures was studied. Sand was mixed with peat in various proportions; the content of peat in mixtures ranged from 1 to 80% by dry weight. Metal cylinders 10 cm high and 3.8 cm in diameter were filled with sand, peat, and peat-sand mixtures. The thermal diffusivity was measured in the laboratory using the unsteady-state method with a working temperature range of 20–26°C. The heating rate of the packed samples was measured after the samples were placed in a liquid thermostat with a constant water temperature. For each sample, a series of measurements was carried out with a step-by-step change in water content from the maximum one after capillary saturation of the sample to the minimum one, corresponding to the air-dry state. The thermal diffusivity vs. water content dependence was almost linear for peat, and for sand it was a curve with a maximum. The lowest thermal diffusivity was obtained for peat and mixtures with low sand contents; the highest one – for pure sand. Within the studied range of water contents, the thermal diffusivity of different samples changed by a factor of 1.3–2.8. The non-linear character of the thermal diffusivity vs. peat content dependence was discovered. Small additions of peat to sand resulted in a noticeable decrease in the thermal diffusivity of the mixture; small additions of sand to peat had practically no effect on thermal diffusivity. The thermal diffusivity of the studied substrates increased with increasing sample bulk density and sand content; decreased with increasing organic matter content.
Keywords
About the authors
T. A. Arkhangelskaya
Lomonosov Moscow State University
							Author for correspondence.
							Email: arhangelskaia@gmail.com
				                					                																			                												                								Russia, 119991, Moscow						
E. V. Telyatnikova
Lomonosov Moscow State University
														Email: arhangelskaia@gmail.com
				                					                																			                												                								Russia, 119991, Moscow						
References
- Архангельская Т.А. Параметры зависимости температуропроводности минеральных почв от влажности для различных текстурных классов // Почвоведение. 2020. № 1. С. 44–55. https://doi.org/10.31857/S0032180X20010037
- Архангельская Т.А. Температуропроводность серых лесных почв Владимирского ополья // Почвоведение. 2004. № 3. С. 332–342.
- Архангельская Т.А., Губер А.К., Мазиров М.А., Прохоров М.В. Температурный режим комплексного почвенного покрова Владимирского ополья // Почвоведение. 2005. № 7. С. 832–843.
- Зайдельман Ф.Р., Батраков А.С., Шваров А.П. Изменение физических свойств осушенных торфяных почв после внесения песка разными способами // Почвоведение. 2005. № 2. С. 218–231.
- Зайдельман Ф.Р., Шваров А.П., Банников М.В., Павлова Е.Б. Влияние разных способов внесения песка в осушенные торфяные почвы на их гидротермический режим // Почвоведение. 1995. № 8. С. 969–976.
- Казакевич П.П. Мелиоративная вспашка торфяников и обоснование основных параметров двухъярусного плуга // Proc. of the National Acad. of Sci. of Belarus, agrarian series. 2019. V. 57(4). P. 470–480.
- Когут Б.М., Большаков В.А., Фрид А.С., Краснова Н.М., Бродский Е.С., Кулешов В.И. Аналитическое обеспечение мониторинга гумусового состояния почв. М.: Изд-во РАСХН, 1993. 73 с.
- Куликов Я.К., Гаевский Е.Е. Торфование и землевание почв как научное направление в биоорганическом земледелии // Экологическая культура и охрана окружающей среды. Мат-лы междунар. науч.-пр. конф. Витебск, 2013. С. 270–273.
- Сологуб Н.С. Торфование легких почв как способ защиты их от деградации // Актуальные проблемы экологии. Мат-лы VII междунар. науч.-пр. конф. Гродно, 2012. С. 162.
- Сусленкова М.М. Структурно-функциональная организация модельных конструктоземов разного строения в условиях г. Москвы. Дис. канд. … биол. наук. М., 2019. 147 с.
- Сусленкова М.М., Умарова А.Б., Бутылкина М.А. Микроструктура почв разного генезиса и ее трансформация в составе конструктоземов в условиях г. Москвы // Почвоведение. 2018. № 10. С. 1265–1273. https://doi.org/10.1134/S0032180X1810012X
- Теории и методы физики почв / Под ред. Шеина Е.В., Карпачевского Л.О. М.: Гриф и К, 2007. 616 с.
- Якобюк Л.И., Еремина Д.В., Еремин М.Д. Создание искусственного почвогрунта с использованием оптимизационной модели плодородия черноземных почв // АПК России. 2017. Т. 24. № 2. С. 360–365.
- Arkhangelskaya T.A., Gvozdkova A.A. Thermal diffusivity of peat-sand mixtures at different water contents // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2019. V. 368. P. 012005. https://doi.org/10.1088/1755-1315/368/1/012005
- Parikh R.J., Havens J.A., Scott H.D. Thermal diffusivity and conductivity of moist porous media // Soil Sci. Soc. Am. J. 1979. V. 43. P. 1050–1052.
- Schumacher B.A. Methods for the determination of total organic carbon (toc) in soils and sediments. Las Vegas: Ecological Risk Assessment Support Center, 2002. 26 p.
- Walczak R., Rovdan E., Witkowska-Walczak B. Water retention characteristics of peat and sand mixtures // Int. Agrophys. 2002. V. 16. P. 161–165.
- Witkowska-Walczak B., Bieganowski A., Rovdan E. Water-air properties in peat, sand and their mixtures // Int. Agrophys. 2002. V. 16. P. 313–318.
- Zhao Y., Si B. Thermal properties of sandy and peat soils under unfrozen and frozen conditions // Soil Till. Res. 2019. V. 189. P. 64–72.
Supplementary files
 
				
			 
					 
						 
						 
						 
						 
									

 
  
  
  Email this article
			Email this article 
 Open Access
		                                Open Access Access granted
						Access granted Subscription or Fee Access
		                                							Subscription or Fee Access
		                                					




