KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP ( Đặng Thị Hồng Thủy - NXB Đại học Quốc gia Hà Nội ) - CHƯƠNG 3 ppt

CHƯƠNG CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA ĐẤT VÀ KHƠNG KHÍ Bức xạ mặt trời lớp khí gần bề mặt đất hấp thụ tạo thành nhiệt Một phần lượng nhiệt dùng làm nóng lớp khí gần mặt đất dùng trình bốc nước chứa lớp khí phía mặt đất bề mặt thực vật; phần nhiệt lại truyền sâu xuống lòng đất Do dòng xạ mặt trời không giống thời gian ngày năm nên nhiệt độ khơng khí đất thay đổi dao động khoảng lớn Trong thể sống thực vật, trình quang hợp, trình thở, trình bốc tiềm năng, q trình hấp thụ chất hữu đất trình sinh học khác xanh diễn khoảng nhiệt độ định Khoảng nhiệt độ gây tác động sống cho thực vật, phát triển hình thành mùa màng diễn tích cực - nhiệt độ tối thấp sinh vật nhiệt độ tối cao sinh vật Những giá trị nhiệt độ khác khác Nhiệt độ đất gây ảnh hưởng lớn đến phát triển hệ rễ, đến hoạt tính vi chất hữu đất đến hấp thụ Phôtphát Nitơrat xanh từ đất Nhiệt độ khơng khí tăng kích thích phát triển xanh, tới giới hạn xác định đó; nhiệt độ tiếp tục tăng xanh bị ảnh hưởng khơng tốt chết Khi thời tiết nóng khơ thời kỳ tưới gặp chứng thở gấp xanh hạt gầy, ốm, làm giảm suất chất lượng hạt Khi nhiệt độ đất cao, củ khoai tây bị thối hóa dẫn đến chất lượng giống thấp Sự phân bố sâu bệnh côn trùng nông nghiệp gắn chặt với chế độ nhiệt Điều kiện nhiệt độ chừng mực định trạng thái, hành vi sản lượng động vật ni Ví dụ: thời tiết nóng, hạn chế hoạt động động vật làm chậm tăng cân, nên thời tiết nắng nóng cần bảo vệ động vật ni chống nóng Vì vậy, nghiên cứu qui luật chế độ nhiệt đất lớp khí gần mặt đất có ý nghĩa quan trọng sản xuất nơng nghiệp 32 3.1 Tính chất nhiệt đất Chế độ nhiệt đất phụ thuộc vào nhiệt dung độ dẫn nhiệt Nhiệt dung đất bao gồm nhiệt dung thể tích nhiệt dung khối lượng Nhiệt dung thể tích Cv - lượng nhiệt (J) cần thiết để làm nóng 1m3 đất lên 1oC Nhiệt dung khối lượng (hay gọi nhiệt dung riêng) CR - lượng nhiệt (J) để làm nóng 1kg đất lên 1oC Giữa nhiệt dung thể tích nhiệt dung riêng có mối quan hệ sau: (3.1) Cv = CR d Ở đây, d - tỷ khối đất Ở đa số đất trồng, nhiệt dung thể tích dao động khoảng 2,05 2,51J/(m3.oC) Độ dẫn nhiệt đất - khả truyền nhiệt đất từ lớp tới lớp khác Hệ số truyền nhiệt (khả truyền nhiệt) đất lượng nhiệt (J) qua thiết diện 1m2 lớp dày 1m hiệu nhiệt độ hai biên 1oC sau khoảng thời gian giây Độ dẫn nhiệt phụ thuộc vào thành phần chất khoáng đất, độ ẩm đất sức chứa khơng khí khe hở đất Nhiệt dung độ dẫn nhiệt số loại đất thành phần cấu thành bảng 3.1 Bảng 3.1 Nhiệt dung hệ số dẫn nhiệt phần cấu thành đất Nhiệt dung riêng, J/(kg.oC) Nhiệt dung thể tích,J/(m3.oC) Hệ số dẫn nhiệt, (W/m.oC) 753,6 – 963 2,05 - 2,43 0,84 - 1,26 mùn 2009,7 2,51 0,84 khơng khí đất 1004,8 0,0016 0,02 nước đất 4186,8 4,19 0,50 Các phần cấu thành đất cát sét Nhiệt dung đất mà khe hở chứa tồn nước lớn nhiệt dung đất khơ, nhiệt dung nước lớn nhiều so với nhiệt dung khơng khí chuyển động Màu sắc làm ảnh hưởng đến nóng lên đất: đất sáng màu có Albeđơ lớn đất tối màu dịng xạ nhau, đất sáng nóng lên chậm đất tối, đất lớp phủ thực vật nóng lên 33 chậm so với đất trống Nhiệt độ trung bình lớp đất phía (0 - cm) vào mùa hè, ban ngày lớn nhiệt độ khơng khí độ cao 2m Ở độ sâu 20cm lớp phủ thực vật, nhiệt độ đất cát nhẹ lớn nhiệt độ khơng khí, cịn đất sét nặng độ sâu tồn thời gian mùa hè lạnh nhiệt độ không khí - 2oC Mưa nước tưới làm tăng nhiệt dung đất, làm giảm nhiệt độ Mùn khơ có nhiệt dung thấp so với loại đất khác, đất bão hồ nước đất lại có nhiệt dung lớn 3.2 Biến trình ngày năm nhiệt độ đất Định luật Furie Sự thay đổi nhiệt độ đất ngày gọi biến trình ngày, biến trình ngày nhiệt độ đất thường có giá trị cực đại giá trị cực tiểu Trên bề mặt đất, giá trị nhiệt độ cực tiểu vào ngày sáng rõ trước lúc mặt trời mọc, lúc cán cân xạ có giá trị âm trao đổi nhiệt khơng khí đất không đáng kể Giá trị nhiệt độ cực đại vào gần 13 giờ, sau bắt đầu giảm đến giá trị nhiệt độ cực tiểu vào sáng hôm sau Hiệu giá trị nhiệt độ đất cực đại giá trị nhiệt độ đất cực tiểu gọi biên độ biến trình nhiệt độ ngày (Đng ) Các nhân tố ảnh hưởng lên biên độ biến trình nhiệt độ ngày (Đng ) bao gồm: thời gian năm: mùa hè - Đng lớn, mùa đông -Đng nhỏ; vĩ độ địa lý: Đng liên quan tới độ cao mặt trời vào lúc trưa.Trong ngày, độ cao mặt trời tăng theo hướng từ cực tới xích đạo; vùng cực Đng nhỏ nhất, hoang mạc nhiệt đới nơi mà có tán xạ lớn Đng đạt tới 50oC địa hình: so sánh với độ phẳng, sườn dốc hướng Nam nóng lên mạnh hướng Bắc yếu hơn; hướng Tây mạnh hướng Đông biên độ Đng thay đổi tương ứng lớp phủ thực vật: làm giảm Đng nhiệt dung độ dẫn nhiệt đất: Đng tỷ lệ nghịch với nhiệt dung độ dẫn nhiệt đất màu sắc đất: Đng bề mặt đất tối màu lớn so với bề mặt đất sáng màu hấp thụ xạ bề mặt đất tối màu lớn phản hồi yếu 34 so với bề mặt đất sáng mây phủ: vào ngày có thời tiết âm u, Đng nhỏ nhiều lần so với ngày sáng, quang mây Sự biến thiên nhiệt độ đất năm gọi biến trình nhiệt độ đất theo năm (Đn ) xác định theo nhiệt độ trung bình tháng bề mặt lớp đất tương ứng Đn phụ thuộc vào dòng xạ mặt trời năm Nhiệt độ trung bình tháng lớn bề mặt đất đo vào tháng VII dòng nhiệt tới đất đạt giá trị lớn nhất; nhỏ vào tháng I, tháng II Các nhân tố ảnh hưởng lên Đng gây ảnh hưởng lên Đn (trừ nhân tố thứ - thời gian năm) Đn tăng với vĩ tuyến địa lý, vùng xích đạo Đn có giá trị khoảng 3oC, lục địa vùng cực Đn tăng tới 70oC (ở Iarcutria ) Nhiệt độ bề mặt đất ngày năm dao động khả dẫn nhiệt loại đất, nhiệt truyền sâu vào lịng đất Sự phân bố dao động nhiệt độ theo độ sâu đất diễn theo qui luật Furie sau đây: Chu kỳ dao động với độ sâu khơng thay đổi, có nghĩa bề mặt đất sâu lòng đất, khoảng thời gian hai giá trị lớn nhỏ liên tiếp biến trình ngày 24 biến trình năm 12 tháng Nếu độ sâu tăng biên độ giảm: nhiệt độ lớp đất mà khơng đổi ngày (hoặc năm) gọi lớp đất ổn định nhiệt theo ngày (hoặc theo năm), vĩ độ trung bình: lớp đất ổn định nhiệt theo ngày độ sâu 70 - 100cm; lớp đất ổn định nhiệt theo năm độ sâu 15 - 20cm Nhiệt độ lớn nhỏ sâu lòng đất thường khảo sát muộn so với bề mặt đất, tỷ lệ thuận với độ sâu; giá trị nhiệt độ lớn nhỏ ngày muộn 2,5 - 3,5giờ sâu xuống lòng đất 10cm, năm 20 - 30 ngày sâu xuống 1m Số liệu thay đổi nhiệt độ bề mặt đất lịng đất có ý nghĩa thực tế to lớn: chúng dùng sản xuất nơng nghiệp, phục vụ lợi ích cơng cộng, dùng công nghiệp xây dựng đường xá 35 3.3 Ảnh hưởng địa hình lớp phủ thực vật nhiệt độ đất Địa hình ảnh hưởng lớn đến chế độ nhiệt đất, dòng xạ mặt trời lên bề mặt đất phụ thuộc vào độ nghiêng hướng nghiêng sườn dốc Ở Bắc bán cầu, dốc hướng Nam nhận nhiều nhiệt hơn, dốc hướng Bắc nhận nhiệt so với bề mặt ngang Đất trống sườn dốc nóng lên mạnh so với đất lớp phủ thực vật che phủ ( bảng 3.2.) Lớp phủ thực vật che tối bề mặt đất hấp thụ lượng xạ lớn chí hấp thụ tồn lượng xạ mặt trời tới Nhưng vào thời gian này, làm mặt đất nóng lên tạo tán xạ hữu hiệu; phía lớp phủ thực vật, mùa hè đất lạnh đất trống mùa đông - ấm Bảng 3.2 Hiệu nhiệt độ đất sườn dốc hướng Nam hướng Bắc độ sâu 10cm vào tháng VII ( dốc nghiêng 20 - 22o) Bề mặt đất Đất trống Đất có cỏ bao phủ 10 o 8,4 C 3,2oC 12 o 11,8 C 4,3oC 14 o 16,1 C 6,2oC 16 15,7oC 7,4oC Về mùa hè nhiệt độ đất bỏ hố độ sâu 20cm nóng - 6oC so với đất trồng độ sâu Rừng có ảnh hưởng đặc biệt lên nhiệt độ đất, nhiệt độ trung bình năm đất rừng độ sâu 1m thấp 1oC so với đồng, mùa hè đất rừng độ sâu 20cm mát - 6o C so với vùng đất trống 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ đất sinh trưởng phát dục trồng Nhiệt độ đất ảnh hưởng lớn hoạt động sống thực vật có ý nghĩa đặc biệt quan trọng nảy mầm hạt giống, sinh trưởng mầm non phát dục hoạt động hệ rễ Chỉ đất có nhiệt lượng định hạt giống nảy mầm, rễ non phát dục được, mầm non chồi lên khỏi mặt đất Các loại hạt giống khác mọc mầm mầm non sinh trưởng địi hỏi nhiệt độ khơng giống (bảng 3.3) Nếu hạt giống bắt đầu nảy mầm, nhiệt độ đất cao nhiệt độ thấp 36 thích hợp nảy mầm sớm hơn, cịn điều kiện nhiệt độ tối thích nảy mầm nhanh Nhưng nhiệt độ đất cao tốc độ nảy mầm lại chậm nhiệt độ tiếp tục tăng hạt giống khơng nảy mầm Nhiệt độ đất tăng (tới giới hạn đó) làm rút ngắn thời ky nảy mầm, làm rễ non sinh trưởng nhanh, đồng thời làm rút ngắn thời gian “ gieo nảy mầm” Đất nóng lên nhanh, mọc mầm nhanh ngược lại đất nóng lên chậm mọc mầm chậm Nếu sau gieo, trời rét lâu, đất nóng lên hạt giống không đủ nhiệt lượng nên trương lên nảy mầm Bảng 3.3 Nhiệt độ thấp thích hợp cho loại hạt giống nảy mầm mọc mầm Tên trồng Nhiệt độ thấp đất,oC Hạt giống nảy mầm Mọc mầm Đay 0–1 2-3 Mạch đen, tiểu mạch, đại mạch, yến mạch 1–2 4-5 Khoai tây 5–6 8-9 Ngô – 10 10 - 11 Bông, lạc, vừng, lúa 12 – 14 14 - 15 Căn vào đòi hỏi nhiệt lượng khác hạt giống thời kỳ nảy mầm, chia trồng làm năm loại: Các trồng cần nhiệt nhất, nảy mầm nhiệt độ đất - 2oC tiểu mạch, đại mạch, yến mạch Các trồng cần nhiệt tương đối ít: nhiệt độ đất - 5oC đay Các trồng cần nhiệt tương đối nhiều: nhiệt độ đất > 6oC khoai tây Các trồng ưa nóng: nhiệt độ đất ÷ 10oC ngơ Các trồng cần nhiều nhiệt nhất: nhiệt độ đất ≥10oC bông, lạc, vừng 3.5 Các phương pháp tác động lên chế độ nhiệt đất cho mục tiêu sản xuất nông nghiệp Chế độ nhiệt đất vùng khác điều tiết tương ứng 37 cho mục tiêu khác Ở phía Bắc, để gieo trồng sớm tận dụng điều kiện khí hậu thuận lợi để sinh trưởng, tạo rễ để phát triển nông nghiệp cần tăng nhiệt độ đất, đặc biệt vào mùa xn Ở phía Nam ngược lại lượng nhiệt dư thừa làm hủy hoại xanh, cần áp dụng biện pháp để làm giảm nhiệt độ bề mặt đất lớp đất sâu 20cm Người ta dùng biện pháp sau đây: làm đất tơi xốp độ sâu - 4cm giảm nhiệt độ lớp xuống - 3oC ( mùa hè giảm xuống nhiều mùa đông); làm đất mịn tăng nhiệt độ lên - 2oC; phủ lên bề mặt đất lớp than bùn rơm làm giảm dao động nhiệt độ đất; độ sáng chất phủ làm nhiệt độ đất tăng lên giảm Ví dụ: nhiệt độ trung bình đất tháng VII độ sâu 3cm vùng đất không phủ 32oC; vùng che phủ bụi than đá 36,2oC; vùng che phủ vôi bột 25,6oC Để tăng nhiệt độ đất người ta dùng than bùn để làm đen đất; đất tối Albeđô giảm vào ngày sáng rõ xuống 5% tăng hấp thụ xạ lên 15% Các nhựa suốt bao phủ nông nghiệp làm tăng nhiệt độ độ ẩm lớp đất phía trên; nhà kính, nhiệt độ đất tăng lên - 6oC Một phương pháp quan trọng để tăng nhiệt độ đất tạo rãnh luống, làm tăng diện tích bề mặt hoạt động lên 20 - 25% hấp thụ xạ mặt trời tăng Tưới nước cho xanh ảnh hưởng lớn tới nhiệt độ đất; nhiệt độ lớp đất bề mặt giảm 16 - 19oC; độ sâu 10cm: giảm - 7oC độ sâu 20cm: giảm - 3oC Sự thoát nước vùng đầm lầy vào mùa hè làm tăng nhiệt độ lớp đất 20cm nhiệt độ bề mặt đất 3.6 Các q trình làm nóng làm lạnh lớp khơng khí gần mặt đất Nguồn lượng để làm nóng lớp khí nhiệt mặt hoạt động Ban ngày cán cân xạ mặt hoạt động dương, phần nhiệt truyền vào khơng khí; ban đêm hệ tán xạ hữu 38 hiệu, nhiệt độ mặt hoạt động trở nên lạnh khơng khí làm lạnh lớp khí gần Các q trình trao đổi nhiệt mặt hoạt động trái đất lớp khí gần mặt đất bao gồm: Dòng nhiệt thăng - dịch chuyển khối khơng khí theo chiều cao, xuất bề mặt đất nóng lên khơng đồng Nơi bề mặt đất nóng hơn, khơng khí ấm nhẹ xung quanh nên có chuyển động lên trên, khoảng không gian mà thể tích khơng khí nóng chuyển động lên nóng lên lại tiếp tục chuyển động lên lớp phía Vì tạo dịng khơng khí chuyển động lên phần nhiệt mang từ mặt hoạt động trái đất lên lớp phía khí Sự sáo trộn rối - chuyển động xốy hỗn loạn thể tích khơng khí gây trao đổi nhiệt bề mặt đất khí Khi xáo trộn rối, dịch chuyển phân tử nhiệt mạnh lên hàng ngàn lần Sự ngưng tụ nước (khi ngưng tụ 1kg nước sinh gần 2520.103 Jun) - Lượng nhiệt xâm nhập vào khí làm nóng lớp khơng khí gần mặt đất đặc biệt lớp khí cao - nơi hình thành mây Khơng khí nóng lên hay lạnh phụ thuộc vào tính chất mặt hoạt động Trên bề mặt đất khơng khí ban ngày ấm ban đêm lạnh so với bề mặt biển Trên đất liền, nhiệt độ khơng khí phía dạng bề mặt hoạt động khác (đồng ruộng, thảo nguyên, rừng, đầm lầy ) khác nhau; lên cao ảnh hưởng bề mặt nhiệt độ khơng khí giảm 3.7 Sự thay đổi nhiệt độ khơng khí theo chiều thẳng đứng Trong tầng đối lưu, nhiệt độ khơng khí lên cao giảm Sự thay đổi nhiệt độ khơng khí lên cao 100m gọi Gradient nhiệt độ thẳng đứng Gradient nhiệt độ thẳng đứng thay đổi theo thời gian năm, theo thời gian ngày (ở lớp khí gần mặt đất) theo độ cao Gradient nhiệt độ thẳng đứng tầng đối lưu xấp xỉ 0,5 - 0,6oC/100m; giá trị dương nhiệt độ giảm theo chiều cao âm nhiệt độ tăng theo chiều cao Sự tăng nhiệt độ theo chiều cao gọi nghịch nhiệt Nếu nhiệt độ khơng khí khơng đổi theo chiều cao Gradien thẳng đứng 0oC/100m 39 Trong lớp khí gần mặt đất, Gradient nhiệt độ thẳng đứng phụ thuộc vào thời gian ngày, độ mây phủ đặc tính bề mặt đệm Ban ngày Gradient nhiệt độ thẳng đứng dương, đặc biệt vào mùa hè lục địa; thời tiết sáng rõ Gradient nhiệt độ thẳng đứng lớn 10 lần so với thời tiết âm u Lúc trưa ngày sáng rõ vào mùa hè, nhiệt độ khơng khí gần bề mặt đất (độ cao 2cm) đạt 40 - 45oC, cịn độ cao 2m tương đương với 28 - 30oC, hiệu nhiệt độ chúng 12 - 15oC Đất ẩm làm giảm Gradient nhiệt độ thẳng đứng lớp khí gần mặt đất Ban đêm tán xạ hữu hiệu, đặc biệt bầu trời trong, bề mặt đất bị lạnh nhanh làm lạnh lớp khơng khí gần - tạo xạ nghịch, đơi sảy độ cao vài chục mét 3.8 Biến trình ngày năm nhiệt độ khơng khí Nhiệt độ khơng khí nhỏ độ cao 2m thường vào trước lúc mặt trời mọc đạt giá trị lớn vào - chiều Biến trình thay đổi có xâm nhập khối khơng khí nóng lạnh Ví dụ: khơng khí lạnh tràn tới vào ban ngày nhiệt độ khơng khí nhỏ nhiệt độ đêm hôm trước Biên độ ngày nhiệt độ khơng khí (Kng ) nhỏ biên độ ngày nhiệt độ đất (Đng ); biên độ lớn vùng nhiệt đới cận nhiệt đới nơi mà Kng năm tăng tới 20oC Trung bình năm biên độ nhiệt độ ngày vùng nhiệt đới Kng = 12oC, vùng ôn đới Kng nhỏ vào mùa đông lớn vào mùa hè Trong ngày sáng rõ, Kng lớn ngày âm u Trên đại dương, Kng trung bình vào khoảng - 3oC, lục địa 20 - 22oC Trên mặt đất Kng phụ thuộc vào địa hình: Kng lớn thung lũng kín chân núi, Kng có giá trị nhỏ đỉnh núi nơi mà sáo trộn khơng khí diễn mạnh Độ cao so với mực nước biển lớn Kng giảm Biến trình năm nhiệt độ khơng khí biến trình nhiệt độ bề mặt đệm theo nhiệt độ trung bình tháng Biên độ biến trình năm hiệu số nhiệt độ trung bình tháng tháng nóng nhiệt độ trung bình tháng tháng lạnh (Kn ) Kn thay đổi phụ thuộc vào vĩ độ địa lý, khoảng cách tới biển, độ cao so với mực nước biển độ mây phủ năm 40 3.9 Các đặc tính chế độ nhiệt, chế độ nhiệt lớp phủ thực vật, cán cân nhiệt Khi đánh giá chế độ nhiệt vùng hay vị trí cho sản xuất nơng nghiệp, cho y tế, cho xây dựng công nghiệp , người ta dùng khái niệm lượng nhiệt năm hay chu kỳ (chu kỳ sinh trưởng, mùa năm, tháng năm ) biến trình ngày năm nhiệt độ khơng khí Nhiệt độ trung bình Nhiệt độ trung bình ngày trung bình số học nhiệt độ tất lần đo ngày Ngày nay, trạm khí tượng, người ta đo nhiệt độ khơng khí lần ngày, tổng cộng tất giá trị lần đo chia cho 8, nhận nhiệt độ khơng khí trung bình ngày Nhiệt độ trung bình tháng - trung bình số học từ nhiệt độ trung bình ngày tất ngày tháng Nhiệt độ trung bình năm - trung bình số học từ nhiệt độ trung bình ngày nhiệt độ trung bình tháng năm Nhiệt độ trung bình năm đưa khái niệm thô lượng nhiệt chung mà khơng đặc trưng cho biến trình nhiệt độ năm Để đặc trưng cho biến trình năm nhiệt độ vị trí đó, người ta dùng số liệu nhiệt độ trung bình tháng nóng nhiệt độ trung bình tháng lạnh Nhiệt độ cực trị biên độ nhiệt Những đặc tính bổ sung thêm vào khái niệm nhiệt độ trung bình Ví dụ, biết nhiệt độ nhỏ tháng khác nhau, khẳng định điều kiện sống qua đông trồng mùa thu ăn quả, thời kỳ kết thúc băng giá vào mùa xuân bắt đầu băng giá vào mùa thu Số liệu nhiệt độ lớn vào mùa đông đưa số lần trời trở ấm, cường độ chúng, vào mùa hè - đưa số ngày mà thực vật động vật phải chịu nóng nực Nhiệt độ lớn cịn đưa khái niệm khả làm hỏng hạt thời kỳ tưới Biên độ biến trình nhiệt độ ngày (Kng ) năm (Kn ) xác định rõ tính lục địa khí hậu Ví dụ: khí hậu biển Valeski (Ailen), biên độ biến trình năm Kn - 9oC, vùng lục địa (Iarcutria ) Kn = 67oC Biên độ biến trình ngày lớp khí gần mặt đất số chế độ nhiệt quan 41 trọng sản xuất nơng nghiệp Tổng nhiệt độ Trong khí tượng nơng nghiệp, tổng nhiệt độ ứng dụng rộng rãi số cho điều kiện lượng nhiệt vị trí chu kỳ xác định Tổng giá trị nhiệt độ khơng khí lớn 10oC chu kỳ gọi tổng nhiệt hoạt động, tính từ tổng nhiệt độ trung bình ngày mà có giá trị lớn 10oC Buđưcơ M.I khẳng định rằng: tồn mối quan hệ tổng nhiệt hoạt động tổng cán cân xạ năm Khi nghiên cứu phân bố tổng nhiệt độ hoạt động lớn 10oC trái đất cho phép xác định xác tài nguyên nhiệt vùng khí hậu khác cho sản xuất nơng nghiệp Để biểu diễn yêu cầu nhiệt trồng, người ta sử dụng tổng nhiệt độ hữu hiệu - tổng nhiệt độ trung bình ngày sau trừ nhiệt độ tối thiểu sinh học Nhiệt độ tối thiểu sinh học nhiệt độ mà nhiệt độ trồng phát triển chúng có giá trị khác loại trồng khác (của đậu tương 8oC, ngô 10oC, 13oC, lúa 15oC ) Tổng nhiệt độ hữu hiệu có giá trị xác định loại giống giống lai nơng nghiệp chính, thời kỳ phát triển riêng chúng, đồng thời toàn chu kỳ sinh trưởng trồng Tổng nhiệt đặc trưng cho đòi hỏi nhiệt tổng cộng loại giống giống lai trồng mà khác độ chín Chế độ nhiệt lớp phủ thực vật Trong quần hệ thực vật, chế độ nhiệt khác với môi trường trồng nông nghiệp hay cánh đồng khơng trồng Trong cánh đồng gieo dày đất bị che phủ hoàn toàn, mặt hoạt động lớp phía trên, nhiệt độ lớn quan sát vào ban ngày tầng phía trên; cịn lớp thực vật diễn nghịch nhiệt Vào đêm sáng trong, lớp phía lớp tán xạ, bị lạnh mạnh lớp phía vào mùa thu bị lạnh Nếu thực vật che phủ khoảng 50% diện tích cánh đồng nhỏ nhiệt độ theo chiều cao lớp phủ thực vật khác so với cánh đồng không trồng cây, mặt hoạt động trường hợp lớp đất phía cùng; giá trị nhiệt độ lớn nhỏ biến trình ngày nhận 42 bề mặt đất.Nhiệt độ trồng bóng râm thường gần nhiệt độ khơng khí, nhiệt độ khơng bóng râm thường lớn nhiệt độ mơi trường xung quanh khoảng - 2oC Ở vùng núi cao, nhiệt độ mặt trời chiếu thường lớn nhiệt độ khơng khí - 5oC Cán cân nhiệt mặt hoạt động Đó dịng lượng mà mặt hoạt động nhận dòng lượng mà mặt hoạt động sau khoảng thời gian Trong phương trình cán cân nhiệt ngày bao gồm: dòng xạ mà tổng cán cân xạ B, dịng nhiệt trao đổi rối bề mặt đệm khí P, dòng nhiệt từ bề mặt đệm đến lớp đất thấp A, lượng nhiệt dành cho bốc LE (L - nhiệt hoá hơi, L = 2520.103 Jun/kg; E - lượng nước bốc ngày) Phương trình cán cân nhiệt có dạng: B = LE + P + A (3.2) Trên cánh đồng ẩm ướt, lượng nhiệt dành cho bốc (LE) lớn lượng nhiệt để làm nóng khơng khí (P) cho làm nóng đất (A) Trên cánh đồng khơ ngược lại: LE giảm P A tăng.Khi xem xét thành phần cán cân nhiệt, đưa nhận xét chế độ khí tượng xác cho đồng ruộng nơng nghiệp Khái niệm cán cân nhiệt có tầm quan trọng lớn để nghiên cứu khí hậu trái đất để áp dụng phương thức sản xuất nông nghiệp (tưới, tiêu nước, bảo vệ rừng ) phù hợp 3.10 Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí sinh trưởng phát dục thực vật Trong khoảng nhiệt độ từ đến 35oC, nhiệt độ khơng khí lần tăng 10oC, nói chung làm cho q trình sống thực vật mạnh lên khoảng đến lần Khi nhiệt độ tăng lên 35oC, trình sống giảm yếu ngừng hẳn Dưới ảnh hưởng lâu dài nhiệt độ cao (chưa vượt nhiệt độ cao nhất), thực vật phát dục nhanh phát dục khơng bình thường Nếu nhiệt độ cao vào thời kỳ phát triển sing dưỡng thực vật cịi cọc, khí quan sinh dưỡng phát triển không tốt, hoa nở sớm, phát dục nhanh sản lượng thấp Nếu nhiệt độ cao khơng có lợi xuất vào thời kỳ sinh trưởng sinh thực sản lượng giảm xuống 43 Khi thực vật chịu ảnh hưởng trực tiếp lâu dài nhiệt độ cao, bị khơ héo Ngun nhân: nhiệt độ cao, thực vật bị khả khép kín lỗ hơi, bốc mạnh, thực vật nhiều nước làm cho bị khô héo Ảnh hưởng nhiệt độ thấp lại khác Thời kỳ sinh trưởng vào mùa xuân mùa thu, sương giá có ảnh hưởng lớn sinh trưởng thực vật vùng ôn đới (sương giá xảy nhiệt độ bề mặt đất bề mặt thực vật giảm xuống đủ trồng bị hại chết vào thời kỳ ấm năm) Nguyên nhân: ảnh hưởng sương giá, chất nguyên sinh tế bào thực vật bị nước; nhiệt độ giảm xuống 0oC, tế bào thực vật bị đóng băng; băng thu hút làm cho chất nguyên sinh bị nước, thể keo nguyên sinh chất bị đông lại, tế bào bị khô Các loại thực vật khác chịu đựng sương giá khác nhau, khả chịu đựng sương giá phụ thuộc vào lượng nước lượng đường chứa Nhiệt độ khơng khí khơng ảnh hưởng đến sinh trưởng thực vật mà ảnh hưởng tới trình phát dục thực vật Tốc độ phát dục phụ thuộc vào nhiệt độ khơng khí: nhiệt độ khơng khí cao, tốc độ phát dục nhanh Ví dụ: nhiệt độ 8oC, bơng khơng thể mọc mầm được; nhiệt độ 15oC, mọc mầm sau 17 ngày; nhiệt độ 25 - 32oC, mọc mầm sau ngày Trong chu kỳ sinh trưởng giai đoạn phát triển, loại thực vật khác yêu cầu nhiệt độ không giống Căn vào nhu cầu tương đối nhiệt lượng chia trồng làm hai loại: Loại thứ nhất: trồng ưa nóng phía Nam, bao gồm: Các trồng có thời kỳ sinh trưởng dài, thời kỳ sinh trưởng cần nhiều nhiệt không chịu sương bông, thuốc lá, lạc, vừng, cà chua, bí đỏ hầu hết loại vùng nhiệt đới đa số vùng cận nhiệt đới Chúng sinh trưởng tốt nhiệt độ khơng khí 20 - 25oC cao hơn; nhiệt độ khơng khí 30 - 35oC cao sinh trưởng chậm chịu đựng nhiệt độ 40 - 45oC thời gian ngắn Khi nhiệt độ 5oC, loại thực vật bị hại nặng Các trồng có thời kỳ sinh trưởng ngắn, địi hỏi nhịêt lượng tương đối ít, chịu đựng sương giá không nặng lắm, số giống ngô, khoai tây muộn 44 Loại thứ hai: loại trồng chịu rét (ưa lạnh), đòi hỏi nhiệt độ thấp, chủ yếu loại trồng vùng khí hậu ơn đới Các loại trồng chịu rét vừa chịu đựng sương giá loại vừa: đậu dẻ quạt, đậu ván số giống đậu Các trồng tương đối chịu rét: số giống hướng dương số có củ Các trồng chịu rét: tiểu mạch, yến mạch, đại mạch, đậu ván, cà rốt, củ cải Những loại trồng chịu đựng nhiệt độ từ -6C đến o 9C, phần lớn phát dục tốt nhiệt độ 12 - 18oC; nhiệt độ 23 26oC cao sinh trưởng chậm chạp chịu đựng nhiệt độ 30 - 33oC 3.11 Ý nghĩa chế độ nhiệt độ khơng khí đất sản xuất nơng nghiệp Nhiệt độ môi trường xung quanh nhân tố sống quan trọng trồng thực vật Vì tính tốn chế độ nhiệt quan trọng sản xuất nông nghiệp đặc biệt trồng trọt Để trộn lẫn giống giống lai trồng, cần phải biết giới hạn nhiệt độ sinh trưởng phát triển; nhiệt độ tối ưu để sinh trưởng nhận suất cao, tổng nhiệt hữu hiệu từ gieo đến chín Tính tốn chế độ nhiệt đất khơng khí cịn có tác dụng thời kỳ gieo thu hoạch, đánh giá trạng thái trồng để chuẩn bị chế độ nhiệt tối ưu nhà kính Nhiệt độ khơng khí nhân tố sống quan trọng cho sống thực vật, có ảnh hưởng lớn tới sinh trưởng, phát triển sản lượng trồng Khi nhiệt lượng đầy đủ, thực vật sinh trưởng phát triển bình thường sản lượng tốt, nhiệt lượng khơng đủ q nhiều, khả hoạt động trình sống thực vật giảm đi, với nhiệt độ thấp cao hoạt động sống thực vật ngừng hẳn Đối với trình sống thực vật có ba ngưỡng chính: nhiệt độ cao nhất, nhiệt độ thấp nhiệt độ tối thích Ở nhiệt độ cao nhiệt độ thấp thực vật ngừng sinh trưởng phát triển, nhiệt độ giảm xuống nhiều nhiệt độ tăng lên nhiều thực vật bắt đầu chết phận chết hồn tồn; 45 nhiệt độ thích hợp thực vật sinh trưởng phát triển vừa nhanh lại vừa tốt Đối với loại thực vật khác giới hạn nhiệt độ nói khơng giống Tác dụng nhiệt độ thực vật khơng định cường độ nhiệt lực (sức nóng) mà thời gian tác dụng dài hay ngắn, đồng thời điều kiện tự nhiên, giai đoạn phát dục thực vật trạng thái thực vật Giới hạn nhiệt độ cao mà thực vật tồn 75oC (ở nhiệt độ lòng trắng trứng bị đông lại) nhiệt độ thấp 6oC ( nhiệt độ thấp tác dụng đồng hoá) Nhưng thực tế phạm vi nhiệt độ sống trồng hẹp nhiều Giới hạn nói chung vào khoảng từ 0oC tới 35 - 40oC Nếu nhiệt độ xuống thấp lên cao giới hạn nói đời sống thực vật bị ảnh hưởng khơng tốt có hại cho trồng Trong thời kỳ phát dục, phản ứng trồng nhiệt độ khác Trong thời kỳ hạt giống nảy mầm, đa số thực vật đòi hỏi nhiệt độ khơng khí nhiệt độ đất cao để đảm bảo cho tế bào sinh trưởng Nhiệt độ lúc bắt đầu sinh trưởng phát dục loại trồng khác nhiều tùy loại tùy giống Phạm vi nhiệt độ khoảng - 20oC Có loại trồng ngồi đồng bắt đầu sinh trưởng nhiệt độ khơng khí gần 0oC Nhiều loại trồng lúc bắt đầu sinh trưởng phát dục đòi hỏi nhiệt độ cao: 10oC, 15oC, 20oC Thí dụ nhiệt độ trung bình hàng ngày khơng khí 13-15oC, bơng bắt đầu sinh trưởng Nhiều trồng nhiệt đới bắt đầu sinh trưởng nhiệt độ thấp 20oC Trong lúc mọc mầm, nhiệt độ khơng khí tương đối cao làm cho khả hô hấp thực vật mạnh thêm Vì thời kỳ rễ chưa phát dục đầy đủ, chưa thể hút đầy đủ chất dinh dưỡng đất, nhiệt độ tăng cao làm cho thực vật bị đói ăn tạm thời ảnh hưởng nhiều tới phát dục sau Cho nên nhiệt độ khơng khí cao khơng có lợi cho thời kỳ phát dục (thời kỳ mọc mầm, thời kỳ mọc lá) nhiều trồng Nhiệt độ tăng cao có lợi cho thời kỳ hình thành thực vật ưa nóng Nhiều loại thực vật sau nở hoa đòi hỏi nhiệt độ giảm Khi nở hoa nhiệt độ khơng khí khơng cao q, nhiệt độ cao làm cho sức sống phấn bị Ví dụ ảnh hưởng nhiệt độ cao 32 - 35oC vòng - phấn ngơ bị chết Cịn nhiệt độ khơng khí thấp có hại cho thời kỳ nở hoa Nhiệt độ thấp kỳ nở hoa 46 trồng đồng 14 - 15oC Khi trồng chín nhiệt độ khơng khí phải cao chút không cao Nhiệt độ tương đối cao (23 - 25oC) làm cho trồng chín nhanh hơn, rút ngắn thời kỳ “trổ - chín” Như làm rút ngắn thời kỳ tích lũy chất hữu cơ, làm giảm sản lượng Đối với rau cuối kỳ sinh trưởng, thân nhánh cần nhiệt độ tương đối thấp Nhiệt độ đất có ảnh hưởng lớn tới hoạt động sống thực vật có ý nghĩa đặc biệt quan trọng nảy mầm hạt giống, sinh trưởng mầm non phát dục hoạt động hệ rễ Chỉ đất có nhiệt lượng định hạt giống nảy mầm, rễ non phát dục được, mầm non mọc lên khỏi mặt đất Qua nghiên cứu thấy rằng, loại hạt giống khác mọc mầm mầm non sinh trưởng địi hỏi nhiệt độ khơng giống Nếu hạt giống bắt đầu nảy mầm nhiệt độ đất cao nhiệt độ thấp thích hợp nảy mầm sớm hơn, cịn điều kiện nhiệt độ định (nhiệt độ tối thích) nảy mầm nhanh Nhưng nhiệt độ đất cao tốc độ nảy mầm lại chậm nhiệt độ cao khơng nảy mầm Khi nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đất nảy mầm mọc mầm hạt giống trồng, cần phải ý rằng: số tiêu nhiệt độ cố định không đổi, tiêu phải tuân theo điều kiện khí hậu, giống trồng, trạng thái nước đất nhân tố khác Trong thời kỳ sinh trưởng, gốc thực vật đất xung quanh ảnh hưởng lẫn Cho nên nhiệt độ đất có ảnh hưởng lớn đến phát dục hệ rễ Sau mọc mầm, nhiệt độ đất không cao rễ phát dục thuận lợi Chùm rễ bắt đầu hoạt động vào lúc nhiệt độ thấp so với nhiệt độ sinh trưởng Nói chung, nhiệt độ hệ rễ thực vật thấp nhiệt độ thân cây, thực vật sinh trưởng phát triển tương đối tốt Nhưng cần ý thời gian tương đối dài mùa xuân nhiệt độ đất ln ln thấp quan sát thấy hoạt động thực vật bị giảm yếu đi, nhiệt độ thấp kéo dài làm trở ngại cho sinh trưởng phát triển thực vật Chỉ đất có đầy đủ nhiệt lượng, thực vật hấp thụ tốt nước chất dinh dưỡng tan đất Nếu nhiệt độ đất giảm xuống mức độ định, hoạt động rễ giảm yếu đi, cịn đất lạnh rễ hồn tồn ngừng hoạt động Khi thực vật khơng thể hút chất dinh dưỡng đất, thực vật bắt đầu héo 47 ... thành phần cấu thành bảng 3. 1 Bảng 3. 1 Nhiệt dung hệ số dẫn nhiệt phần cấu thành đất Nhiệt dung riêng, J/(kg.oC) Nhiệt dung thể tích,J/(m3.oC) Hệ số dẫn nhiệt, (W/m.oC) 7 53, 6 – 9 63 2,05 - 2, 43. .. mạnh lên hàng ngàn lần Sự ngưng tụ nước (khi ngưng tụ 1kg nước sinh gần 2520.1 03 Jun) - Lượng nhiệt xâm nhập vào khí làm nóng lớp khơng khí gần mặt đất đặc biệt lớp khí cao - nơi hình thành mây... cho bốc LE (L - nhiệt hoá hơi, L = 2520.1 03 Jun/kg; E - lượng nước bốc ngày) Phương trình cán cân nhiệt có dạng: B = LE + P + A (3 . 2) Trên cánh đồng ẩm ướt, lượng nhiệt dành cho bốc (LE) lớn lượng