بررسي نفوذ گرماي ناشي از سوزاندن بقاياي گياهي و عمليات شعله افكني در خاك هاي زراعي، با استفاده از روش جسم نيمه بينهايت

ايواني افشين,خوش تقاضا محمدهادي

 

 

 

پژوهشگراني كه روي فيزيك حرارت در خاك هاي زراعي تحقيق كرده اند، اثر رژيم هاي حرارتي بلند مدت شبانه روزي و يا فصلي را مورد مطالعه قرار داده و مدل هاي مناسبي ارايه نموده اند. اما اين مدل ها براي ارزيابي انتقال حرارت زودگذر، مانند خسارت ناشي از شعله افكني و سوزاندن بقاياي گياهي، قابل استفاده نيست. به همين دليل در مقاله حاضر فرايند زود گذر انتشار گرماي ناشي از عمليات شعله افكني و سوزاندن بقاياي گياهي در خاك هاي زراعي مورد تحليل قرار مي گيرد. در اين راستا، از معادله موسوم به جسم نيمه بينهايت استفاده شده است. به اين صورت كه خاك زراعي به عنوان يك جسم نيمه بي نهايت در نظر گرفته شده كه از طرف سطح زمين محدود، و از ساير جهت ها، تا بينهايت گسترده شده است. سپس با اعمال فرض هاي ساده كننده، كه مبتني بر فيزيك مساله و تحقيقات ساير پژوهشگران است، نفوذ گرماي ناشي از سوزاندن بقاياي گياهي و شعله افكني را در لايه هاي سطحي خاك، مورد تحليل رياضي قرار گرفته. آنگاه معادلات نسبتا پيچيده حاصل، به منظور استفاده در شرايط عملي، بر مبناي بافت و رطوبت خاك بصورت يك مدل آماري، شبيه سازي شده است. در نهايت، نتايج حاصل از معادلات و مدل هاي پيشنهادي، با نتايج آزمايشات تجربي ساير محققين مقايسه شده و بصورت نظري، اعتبارسنجي گشته اند. مدل ارايه شده كه به اسم Sds نامگذاري شده، نشان مي دهد كه دو عامل زمان تداوم شعله و شرايط خاك (شامل رطوبت و بافت آن)، در آهنگ نفوذ گرما به خاك، داراي نقش اصلي بوده و شدت گرماي شعله سطحي، در اولويت بعدي قرار دارد. از نظر شرايط خاك نيز، حداقل آهنگ نفوذ، در خاك خشك و كم شن رخ داده و حداكثر آن نيز، مجددا در خاك خشك، اما كاملا شني اتفاق مي افتد. بنابراين با استفاده از مدل ارايه شده در اين مقاله ، در هنگام سوزاندن بقاي گياهي مي توان رطوبت مناسب خاك را با توجه به بافت موجود به نحوي توصيه نمود كه نفوذ عمقي گرما در خاك، به حداقل برسد. نتايج ديگر حاصل از عدد گذاري در مدل نشان مي دهد كه در شرايط موسوم، اثر عمليات شعله افكني از عمق 0.5 سانتيمتري خاك، پايين تر نمي رود، در حالي كه در هنگام سوزاندن بقاياي گياهي، با وجود كمتر بودن دماي شعله، دامنه تاثير گرماي سطحي، تا عمق 2.5 سانتيمتري ادامه دارد. حتي در بدترين شرايط، حداكثر عمق نفوذ گرما ناشي از سوزاندن بقايا در خاك زراعي، كمتر از 5 سانتي متر بوده و مواد آلي خاك نيز حداكثر تا عمق 4 سانتي متري تحت تاثير دماي بحراني (كه در اين مقاله 50 درجه سانتيگراد فرض شده) قرار مي گيرند. در عمليات شعله افكني، به علت زمان كوتاه ابقاي گرماي سطحي، حداكثر عمق نفوذ گرما در خاك، به حدود 12 ميلي متر محدود شده و ميكروارگانيسم هاي پايين تر از عمق 7 ميلي متري، از آسيب گرماي بحراني در امان مي مانند. نتايج اين مطالعه، براي درك مكانيسم نفوذ گرما در خاك و اشراف بر شرايط تسريع كننده آهنگ نفوذ، مناسب بوده و از منحني هاي حاصل از مدل، مي توان براي پيش بيني عواقب احتمالي عمليات سوزاندن بقايا و شعله افكني استفاده كرد. هچنين مي توان شرايط را در مزرعه به نحوي مديريت نمود كه در هنگام عمليات فوق، حداقل آسيب به ميكروارگانيسم هاي خاك وارد گردد.

 منبع: مرکز مقالات کشاورزی AKE( بزرگترین وبلاگ کشاورزی ایران )