X 0 00 2 oc 0 00 2 oc 0 00 20 4 0 6 oc 0 00 20 4 0 60
u 150 là tốc độ gió ở chỗ cách mặt đất 150 cm, Kết qa ơ rộn đại mạch
ở bề mặt quần thể nồng độ CO2 tăng dần lên, còn ở bên trong quần thế thì giảm xuống nil nhanh, ở gần tầng mật độ diện tích lá lớn nhất thi thấp nhất, còn đến gần mặt đất thi lại tăng lên. ờ đây nói rỗ, vào buổi trưa, CO2 cùa đồng ruộng lưu động từ phía trên xuống phía dưới, đến gần mặt đất thì ngược lại, từ mặt đất lưu động lên trên.
Hình 26.2 cho thấy sự biến đổi trong ngày của nồng độ CO2 ờ bề mặt quần thể cây ngô. Có thể thấy rõ, nồng độ CO2 giảm vào buôi trưa; trong trường hợp chi số diện tích lá 0,5 trở xuống, nồng độ là 20 - 30 ppm. Neu chi so diện tích lá (F| tăng lên. tức là khi F, ^ 0,56 thì nồng độ CO2 tương ứng là 30 - 40 ppm, khi F| = 2.5 nồng độ là 70 - 80 ppm; khi r, = 4,2 thi nồng độ là 100 ppm; có thể thấy, lượng hạ thấp nồng độ CO2 vào buổi trưa là tâng
lên tưcng ứng. Sự biến đồi này rõ ràntỉ là có quan hệ chặt chẽ vóã quang hợp. Sự biến đổi nồng độ CO2 cùa ngày 8 và ngày 9 tháng 8 tu> nói là thời kỳ sinh trưởng phát triển giống nhau, cũng vẫn có khác nhau rõ rẹt. rmuyên nhân chính có thể là tốc độ gió trên quần thể không giống nhau, tốc độ gió ò chỗ cao cách mặt đất 245 cm buổi trưa ngày 8 Iháng 8 là 40 cm/s, còn ngày 9 là 50 - 90 cm/s.
Sư phân bố theo phương thẳng dứng của nồnu độ CO2 có thể tính theo công thức;
Pii z - d
c„ - c , =
kV In (35)
c\ . Cỵ là nồng độ CO2 (g c o y cm^) ờ độ cao d + Z(, và z ; pvi là thông lượng CO2
trên tham thực vật (g CO2/ cm .s).
ffin/t 26.2. Biến đổi trong ngày cùa nồng độ C O2 ở bề mặt quần thê ngô
H ì n h n ày b i ê u thị c h i s ố d i ệ n tích lá F, v à đ ộ c a o đ o . C h ữ s ố tr ên đ ư ờ n g c o n g là ntỉày thánii đ o
Nếu p h (tương đương với cường độ quanu hợp cùa quần thề) là trị số nhất định, thì nồng độ CO2 tỷ lệ nghịch với V*.
Dưới đây sẽ đề cập tới nồng độ CO2
ờ bên trong quần thể, như hinh 26.2 cho thấv. cũng có biến đổi trong ngày rõ ràng. Nhất là ngày 8 tháng 8 tốc độ gió tưcmg đôi nhó. quang hợp mạnh, có thê hiện thành mặt cắt rất phát triển. Tầng thấp của nồng độ CO2, sáng sớm xuất hiện ở gần tầng mặt quần thể, sau đó vị trí của nó thấp xuống theo với mặt trời lên cao, đến
' ' giờ 35 phút, khi gần giờ đúng Nam
* • t?*'- 0^ ‘ >
xuống thấp đến độ cao 100 cm (cách mặt đất). Lúc này CO2 trong và ngoài quần thế chênh ỉệch đến 27 ppm.
£)(’ /ih/ợ/, độ âm: dạng thức phân số độ nhiệt không khí và độ nhiệt đất như hình 25.2. Từ sự phân bố độ nhiệt không khí trong hinh 26.2 có thể thấy nhiệt độ nhiệt hình như hoi cao hơn ở khu trồng cây. ỉ)iều này cỏ thổ có quan hệ với tốc độ gió bên trong quần thể.
Q tan sát nồng độ hơi nước ờ hình 27.2. ở bồ mặt quần thể, nồng độ này giảm dần theo độ cao. Có nghĩa là ngược lại với sự phân bố CO2 đã nói ở trên. Vào buôi trưa, hơi nước lưu động từ mặt đất lên trên, tức là sự bốc hơi và thoát hơi nước rất mạnh.
Đc nhiệt đất của đồng ruộng có ảnh hưcmg rất lớn đến sự nẩy mầm của hạt giong, sự phát ririèn cùa rễ, sự hút nước và chất dinh dưỡng. Độ nhiệt đất chủ yếu do lượng nhiệt mà mặt (tất tiếp thu (lượng nhiệt tru>'ền dẫn xuống dưới đất) và tính chất nhiệt của đất quyết định.
T ứ c đ ) c a o c á c h m ặ t đất
Các đại lượng đặc trưng cho nhiệt của đất là: hệ số truyền dẫn nhiệt của đất X (cal/cm.s.®C) hệ số khuếch tán nhiệt của đất K (cm^/s), dung lượng nhiệt của đất Cv = cp
(cal/cm^‘’C).
Trong bổn đại lượng trên, X. và Cv là các đại lượng đặc trưng cơ bản, các đại lượng khác gọi là đặc trưng dẫn xuất.
Hình 28.2 biểu thị sự biến đổi trong ngày, biến đổi trong năm của nhiệt độ đât và sự ỉưu động của nhiệt tương ứng (nhiệt truyền dẫn dưới đất). Như trên đã nói, sự luu thông nhiệt dưới đất có thể tính bàng công thức d T c «/“, vr. o OỌOQQ o 2 Q iCí § (8), trên thực tế dz z = 0 khó Nồng độ CO: 0,04 0.02 0
xác định, nên thường dùng ba phưomg Hinh 27.2. Biến đổi trong ngay cùa nồng độ CO2
pháp sau đây: trong quần thể ngô (Uchijima và ctv, 1968)
Phương pháp phân tích độ nhiệt : C h ữ s ố trên đ ư ờ n g c o n g là ửiời gian, phần g ạ c h bên phai hinh
căn cứ vào sự phân bố theo phương thị sự phân bố phưom g thảng đứng mật độ diện tích lá thẳng đứng của độ nhiệt đất, tính bàng công thức sau:
n = 1
H „ . c V n . A T n (36)
Hni độ dày của tầng đất khác nhau (cm);
C v „ : dung lượng nhiệt bình quân của tầng đất khác nhau.
ATn = (Tt2- T t|) n
Công thức (36) cho thấy, lấy chênh lệch độ nhiệt ờ thời gian t2 và ti của mỗi tầng đất đã phân, nhân với độ dày tầng đất và Cn bình quân của các tầng, tổng cùa các tầng tức là 3o.
24 12 2 4
Hình 28.2. Biến đổi trong ngày, biến đổi trong nàm của nhiệt độ đất và luxỉ động nhiệt dưới đất tương ứng
Phương pháp tấm Iruyền nhiệí: Vận dụng phương pháp đo lượng nhiệt truyền qua luừng, các nhà kiến trúc đã dùng công thức sau để tính toán trong kỹ thuật truyền nhiệt:
= a (Te - Tu) (37)
Tc và Tu là độ nhiệt (*’c) mặt trên và mặt dưới của tấm truyền nhiệt
Xa là hệ số truyền nhiệt cùa tấm (cal/cm.s. "c)
L là độ dày của tấm (cm); a là hàng số thực nghiệm
Trên ửiực tế, bên ừong tấm truyền nhiệt có kẹp cặp nhiệt điện, dừìg để đo Te - Tu.
Phương phÚỊT truyền dẫn nhiệt: Dựa vào lý thuyết dẫn nhiệt mà tiến hành xử lý đường cong biểu diễn sự biến đồi trong ngày (biến đồi trong năm) của độ nhiệt mặt đất,
z = 0 của công thức 8, vì: tìm dT dz dTs dz ocz = 0 = ^ A. ATosin (cot + n + ọ)
Do đó: B ( 0 , t ) = ~7>-cp.V cõ'A T „ sin( cot + — + (p)
(38) (39) ĩ -S' § 2 ' 160
ATo là biên độ biến đồi độ nhiệt đất. (jo= 2 n/x góc thời gian, (p góc lệch pha.
về quan hệ giữa biên độ biến đổi nhiệt độ mặt đất và sự lưu động nhiệt dưới đất,
biểu thị như hình 29.2.
Phương pháp xác định hệ số khuếch tán dòng xoáv và lốc độ trao đổi:
Quan sát khói từ ống khói đi ra, có thể thấy sự lưu động cùa khói không hình thành hưtVng có quy tắc. Lại như khi gió bão, đồng hồ đo tốc độ gió và đồng hồ đo hướng gió cũng không ngừng dao động. Cho nên sự vận động của không khí không phải là sự lưu động có quy tấc, mà là không quy tẳc. cũng tức là dòng xoáy. Gọi là dòng xoáy, như trong cùng một thể loãng, bao gồm một cách quy tắc nhiều chồ 0 .... o o d P ° o , ...r .. / / 0 n é o / 0 0 / o • / n ' / • y í • r • • V • 1 0 ABq • Qs 0 4 8 12
Biên độ hiển đỏi nhiệt đ ộ m ật đắt (AT(/^C
160120 :$■ s: 120 :$■ s: Ss ^ 80 s: ũũ ^ í . 40 i : 6 5
Hình 29,2 Quan hệ của biên độ biến đồi độ nhiệt mặt đất và lưu động động nhiệt dưới đất
(Uchijima, 1961)
Ọs là tồng nhiệt lượng tích trữ trong đất trong suốt thời gian độ nhiệt đất lên cao
xoáy phức tạp to nhỏ khác nhau. Những chồ xoáy như vậy gọi là dòng xoáy. Trong tầng không khí gần mặt đất, do sự cọ sát cùa không khí với mặt đất đã hình thành nhừiig lưu động đặc thù, gọi là tầng ranh giới dòng xoáy. Ngoài ra, thông lượng vật chất (khuếch tán) trong dòng xoáy so với thông lượng ở tầng không dòng xoáy thì lớn hơn rõ ràng. Bời vì thông lượng (lượng khuếch tản) được độ dốc nồng độ vật chất và hệ số khuéch tán dòng xoáy quyết định.
Phương pháp khi động lực. Khuếch tán dòng xoáy ở độ cao Z| và Z2 trên bề mặt quần thẻ cây trồng, lấy CO2 làm thí dụ, có thể biểu thị như sau:
P = D ,.2 ( C ,- C 2 ) (40)
Trong công thức này. p là thông lượng (lượng khuếch tán dòng xoáy), c là gani CO2 /cm . s;
Di-2 là tốc độ trao đổi (cm/s) giữa Z| và Z2\
Ci, C2 là nồng độ CO2 (gam CO2 /cm^) ờ chồ Z \ và Z2.
D i-2 là số nghịch đảo cùa hệ số đề kháng khuếch tán ri-2
Quan hệ giữa chúng như sau:
I I
=
1 - 2 d z
(41) K( z )
K là hệ số khuếch tán dòng xoáy (cm^/s). Từ công thức (40) và (41) có thể thấy, nếu đã biết một số nào đó trong ba số: hệ số khuếch tán dòng xoáy, hệ số đề kháng khuếch tán và tốc độ trao đổi, thì có thể dựa vào lượng chênh lệch nồng độ vật chất trong tầng không khí gần mặt đất (CO2 chẳng hạn) đe tìm ra lượng khuếch tán dòng xoáy, ứ n g dụng công thức phân bố tốc độ gió (30) nói trên, thì ứng lực ma sát cùa không khí - lượng khuếch tán dòng xoáy T của lượng vật chất vận động tính bằng công thức sau:
p K - ( u , - u , ) ' (42)
In Z ; - d
z ] - á
Căn cứ vào công thức (41) và (42), tính tốc độ trao đổi của lượng vật chất vận động .ihư sau:
K=( u, - u, )^
T = (43)
In
Thay công thức (43) vào công thức (40) có thể tim ra thông lượng C O2 (lúc này giá thiết trong sự lưu chuyển lượng vật chất vận động và lưu chuyển CO2 có hệ số khuếch lán dòng xoáy bằng nhau). Phương pháp dựa vào việc xác định phân bố tốc độ gió dê tìm hệ số khuếch tán dòng xoáy, rồi mới tim thông lượng CO2 như vậy. Ir. phương pháp
do Thornthuaite và Hol/.man dc xuắt trinVc tiên (1941) đồ tìm thông lirợntỉ hơi nước, sau dó mới được tiọi là phươne pháp cua dộtm lirc học không khí.
Hình 30.2 cho thấy: dựa \ àd trị sổ Ikhiịim a do dược trên đồng cò, dùng công thức (43) tim dược tốc dộ trao đối. hiến đôi t r o n u nuàv của hộ số khuếch tán dòng xoáy, tốc clộ uió tirơni2 ứng (LỈIOÍ') và toc dộ ma sát. Buỏi sánu uió to. tốc độ ma sát. tốc độ trao dồi \ à hộ số khuếch tán dònu Xíuíy dèu tăng lên, trong dỏ tốc độ trao đổi theo sát nhất \ ới sự biến dổi của tốc độ gió. 'I ro n u tiốt nói về sự phàn bố tốc độ gió đã nêu lên, gọi là clịnh luật louarit, nói một cách chặt chõ thì chí khi tầng không khí gần mặt đất là trung lập (tức là khi không có sự phân bố dộ nhiệt) mới được xác lập. Do đó, công thức (42) và (43) rút ra từ công thức (30) rút ra từ công thức (30) sẽ không dùng được khi tổc độ iỉió nho. troim tầng không khí có sự phàn bố nhiệt rõ rệt (như mưa mùa hạ...). Xét đến ca sự phân bố dộ nhiệt thì tốc độ trao đôi có thể biêu thị như sau;
Tốc độ í*ió (cm s) Tốc độ trao đôi Dn-:(H. (cm/s)
o
o o
'Ị'ốc đ ộ ma sát v * ( c m ' s ) Hệ số khucch tán xoáy K:,H) (x!()^ cnr/s)
Hình 30.2. Biến đổi trong ngày cúa hệ số khuếch tán dòng xoáy, tốc độ trao đổi, tốc dộ ma sát và tốc độ í>ió, (U200 là tốc độ gió ở chỗ độ cao 200cm)
In V
(44)
R, = g T . - T ,
U2
ơ !à hằng số kinh nghiệm, g là gia tốc trọng trường (cm/s^). T| và T2
là độ nhiệt không khí ở độ cao Z| và Z2
và trị số bình quân của chúng T (dùng độ nhiệt tuyệt đối “K); z = Z) + 0,5 (Z2
- Z i) ; u biểu thị tốc độ gió của z.
Khi sử dụng công thức (43), (44) còn một vấn đề là xác định d. Như đã nói ở trên, d biến đổi theo tốc độ gió, nên trước hết dùng công thức phân bố tốc độ gió khi trung lập (tức là không
Khu irón^ dày
5 5 !\1"' 5 I\I"' 5 I\I<' 5