Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chế độ nhiệt của đất và ảnh hưởng của chúng trong nông nghiệp

Bài giảng Khí tượng nông nghiệp: Chế độ nhiệt của đất và ảnh hưởng của chúng trong nông nghiệp cung cấp cho học viên các kiến thức về cân bằng nhiệt mặt đất, các đặc tính nhiệt lực của đất, các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ nhiệt của đất, biến thiên nhiệt độ đất, quy luật lan truyền nhiệt độ theo độ sâu của đất, ảnh hưởng của nhiệt độ đất tới cây trồng, biện pháp cải thiện nhiệt độ đất,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Nguyễn Thị Bích Yên ĐHNN Hà Nội (HUA) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/ Chế độ nhiệt đất B Cân nhiệt mặt đất Các đặc tính nhiệt lực đất Các yếu tố ảnh hưởng đến chế độ nhiệt đất Biến thiên nhiệt độ đất Quy luật lan truyền nhiệt độ theo độ sâu đất Ảnh hưởng nhiệt độ đất tới trồng Biện pháp cải thiện nhiệt độ đất LE V P B LE V P Cân nhiệt mặt đất • Định nghĩa: là tổng đại số phần lượng thu và chi mặt đất B’ = B + LE + V + P – B: xạ (net radiation) – L: ẩn nhiệt (latent heat) – E: lượng nước bốc hơi/ngưng tụ – V: thông lượng nhiệt trao đổi với khí (sensible heat) – P: thông lượng nhiệt trao đổi với lớp đất sâu 2.1 Nhiệt dung đất (c) • Nhiệt dung thể tích (Cv): lượng nhiệt cần thiết làm cho mợt cm3 đất nóng lên 1oC (cal cm-3 đợ-1) • Nhiệt dung trọng lượng (Cp): lượng nhiệt cần thiết làm nóng cho mợt gam đất nóng lên 1oC (cal g-1 độ-1) Cv = Cp x ρ ρ : tỷ trọng đất – bulk density (g cm-3)  nhiệt dung cho biết khả nóng lên nhanh hay chậm đất Các đặc tính nhiệt lực đất 2.1 Nhiệt dung đất 2.2 Hệ số dẫn nhiệt đất 2.3 Hệ số truyền nhiệt đất 2.4 Lưu lượng nhiệt Nhiệt dung thành phần cấu tạo nên đất và một số loại đất Thành phần cấu tạo nên đất Nhiệt dung trọng lượng (cal g-1 độ-1) Nhiệt dung thể tích (cal cm-3 độ-1) Cát 0,18 0,4900 Sét 0,23 0,5900 Than bùn 0,48 0,6000 Không khí 0,24 0,0003 Nước 1,00 1,0000 Đất cát (ĐĐR) 0,26 0,42 Đất cát pha (ĐĐR) 0,36 0,51 Đất than bùn (ĐĐR) 0,67 0,60 Đất cát (khô) 0,20 0,32 Đất cát pha (khô) 0,20 0,26 Đất than bùn (khô) 0,45 0,23 http://www.soils.wisc.edu/~ss322/handouts/Pg-42-51.pdf Nguyễn Thị Bích Yên ĐHNN Hà Nội (HUA) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Tỷ trọng đất Cát (sand) Ảnh hưởng độ ẩm đất tới nhiệt dung đất tỷ trọng đất (DB) khác Sét (clay) http://www.soils.wisc.edu/~ss322/ http://soilphysics.okstate.edu/ software/SoilTemperature/docu ment.pdf Than bùn (peat) http://biomet.ucdavis.edu/ATM133/7_SoilHeatFlux.pdf Khả giữ ẩm loại đất Quan hệ giữa nhiệt dung thể tích và độ ẩm đất của một số loại đất 1.00 Nhiệt dung (cal cm-3 độ-1) Hàm lượng nước đất (%) 35 30 25 20 Nước rễ có thể hấp thụ 15 10 0.90 0.80 0.70 Đất cát 0.60 Đất sét 0.50 Đất nhiều mùn 0.40 Đất than bùn 0.30 0.20 0.10 0.00 Cát Cát pha thịt Thịt pha cát Thịt Sét pha thịt Sét Cách tính nhiệt dung đất Vm, Vo θ tỷ lệ thành phần chất khoáng, chất hữu nước ρb tỷ trọng khối đất θ hàm lượng nước đất 20 50 80 Độ ẩm đất (%) 100 2.2 Hệ số dẫn nhiệt đất () • Đánh giá khả truyền nhiệt đất • Định nghĩa: lượng nhiệt truyền qua đơn vị diện tích có tiết diện 1cm2 giấy ứng với gradient nhiệt độ thẳng đứng 1độ cm-1 Đơn vị cal cm-1 giây-1 độ-1 • Gradient nhiệt độ đất (thẳng đứng, a): đại lượng dùng để mức độ chênh lệch nhiệt độ lớp đất a = dt/dz=(t2-t1)/(z2-z1) a: gradient nhiệt độ đất dt: hiệu số nhiệt độ lớp đất(độ) dz: khoảng cách hai lớp đất (cm) z1: độ sâu lớp đất (cm) z2: độ sâu lớp đất (cm) t1: nhiệt độ lớp đất z1 (oC) t2: nhiệt độ lớp đất z2 (oC) http://biomet.ucdavis.edu/ATM133/7_SoilHeatFlux.pdf Nguyễn Thị Bích Yên ĐHNN Hà Nội (HUA) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam Biến thiên nhiệt độ theo độ sâu t1 t2 Nhiệt độ z1 Độ sâu đất z2 Hệ số dẫn nhiệt đất (tiếp…) • Hệ số dẫn nhiệt loại đất khác khác phụ thuộc vào hệ số dẫn nhiệt chất cấu tạo nên đất: – loại khoáng, hàm lượng mùn đất; – độ ẩm; Ban đêm Ban ngày Hệ số dẫn nhiệt loại đất thành phần cấu tạo nên đất Thành phần cấu tạo nên đất Hệ số dẫn nhiệt (cal cm-1 giây-1 độ-1) Cát 0,016-0.26 Than bùn 0,006 Không khí 0,00006 Nước 0,0014 Đất cát (ĐĐR) 0,004 Đất cát pha (ĐĐR) 0,003 Đất than bùn (ĐĐR) 0,001 Đất cát (khô) 0,00040 Đất cát pha (khô) 0,00025 Đất than bùn (khô) 0,00015 Hàm lượng nước đất (%) http://www.soils.wisc.edu/~ss322/handouts/Pg-42-51.pdf – độ xốp đất (tỷ trọng đất) 2.3 Hệ số truyền nhiệt đất (k) • Hệ sớ truyền nhiệt đất (k): đại lượng đánh giá tốc độ truyền nhiệt lớp đất (cho biết thời gian cần thiết để thay đổi nhiệt độ lớp đất) k = /Cv k: hệ số truyền nhiệt (cm2giây-1) : hệ số dẫn nhiệt (cal cm-1giây-1 độ-1) Cv: nhiệt dung đất (cal cm-3 đợ-1) • Tỷ trọng đất tăng k lớn • K lớn đợ ẩm đất vào khoảng 20% http://soil.scijournals.org/cgi/content/full/64/4/1285 Hệ số truyền nhiệt loại đất thành phần cấu tạo nên đất Thành phần cấu tạo nên đất Hệ số truyền nhiệt (cm-2 giây1) Cát 0,032-0.052 Than bùn - Không khí 0,20 Nước 0,0014 Đất cát (ĐĐR) 0,010 Đất cát pha (ĐĐR) 0,006 Đất than bùn (ĐĐR) 0,002 Đất cát (khô) 0,0013 Đất cát pha (khô) 0,0010 Hà lượng nước đất (%) http://www.soils.wisc.edu/~ss322/handouts/Pg-42-51.pdf Đất than bùn (khô) 0,0007 2.4 Lưu lượng nhiệt đất • Lưu lượng nhiệt đất: đại lượng dùng để lượng nhiệt truyền từ lớp đất đến lớp đất khác một khoảng thời gian xác định Q = -  a n Q: lưu lượng nhiệt đất (cal cm-2)  : hệ số dẫn nhiệt đất n: đơn vị thời gian a: gradient nhiệt độ đất dấu (-) chiều hướng truyền nhiệt • Ban ngày a0, nhiệt độ truyền từ lớp đất mặt xuống lớp đất sâu • Ban đêm a>0 nên Q T đất sâu • Mùa đông T đất mặt < T đất sau  Di chuyển nơi sinh vật đất △t △Z = 490mm t1 t2 Nguyễn Thị Bích Yên ĐHNN Hà Nội (HUA) Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 5.3 Những đợ sâu có nhiệt đợ hàng ngày hàng năm không đổi tỷ lệ với theo số bậc hai chu kỳ dao đợng Vai trị nhiệt đợ đất sinh vật • Quá trình nảy mầm hạt giống Z1= – Sự nảy mầm xẩy khoảng nhiệt độ thích hợp – Trong khoảng nhiệt độ thích hợp, nhiệt độ cao thuận lợi cho quá trình nảy mầm – VD: số giống lúa nảy mầm nhiệt độ đất cao 11oC; Toptimum sắn giống MAus 10 MAus 14.8oC – 36.6oC 12.5oC – 39.8oC • Hoạt động rễ – – – – z1/z2 = 1/3651/2 Z2= ? Nhiệt độ quá cao quá thấp có hại cho rễ Rễ nhạy cảm với nhiệt độ so với phận thân lá Nhiệt độ thấp làm ngưng trệ quá trình hút dinh dưỡng (≤1oC) Nhiệt độ cao 35oC làm giảm phát triển rễ cọc rễ ngừng phát triên nhiệt độ nhỏ 2oC • Hoạt động vi sinh vật đất • Phong hoá đất • Sâu bệnh sống đất Biện pháp cải thiện chế đợ nhiệt đất • Tăng nhiệt dung hệ số dẫn nhiệt đất – Làm đất tưới nước đầy đủ – Tăng hàm lượng sét, giảm hàm lượng cát đất?? – Bón phân hữu cơ??? • Thay đổi khả hấp thụ xạ mặt trời giữ xạ sóng dài mặt đất – Mùa đơng • Che phủ mặt đất: vật có màu sẫm, kết hợp tưới nước • Trồng theo hàng, theo luống thích hợp làm tăng khả nhận xạ mặt đất – Mùa hè • Che phủ mặt đất rơm rạ, làm giàn che nắng cho con, dùng thực vật che phủ (cây sinh trưởng nhanh: keo dậu, muồng, cốt khí) • San phẳng ruộng làm giảm diện tích tiếp xúc mặt đất với BXMT • Xác định thời vụ trồng cho thích hợp ... = 490cm △tz 20 cm 28 40 cm Nhiệt độ (oC) Nhiệt độ (0C) 32 tz: biên độ nhiệt độ độ sâu z (cm) to: biên độ nhiệt độ mặt đất (oC) : chu kỳ dao động nhiệt độ cho một ngày một năm... Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam 24 23 22 △t0 Z = 190mm 21 Nhiệt độ (oC) Nhiệt độ (0C) 5.1 Biên độ dao động mặt đất giảm dần theo độ sâu △tz 20 19 18 17... nhiệt độ đất (0,003 - 0,008 cm -2 giây-1 tuỳ theo độ ẩm đất) Nhiệt độ đất độ sâu khác trạm khí tượng HUA (2001) 24 20 16 Jan 5.2 Thời gian xuất cực trị muộn dần theo độ sâu Nhiệt độ (0C)