KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 3

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

Thêm vào BST

Báo xấu

104
lượt xem 22
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA ĐẤT Nhiệt độ đất là một trong những nhân tố quan khối ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống của thực vật và sự hoạt động của lớp khí quyể n gần sát mặt đất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP - CHƯƠNG 3

nhữ ng điều kiện bất thuận của ngoại cảnh, tăng diện tích và tuổi thọ của lá là m tăng k hả năng hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời dẫn tới năng suất tăng. ***** CHƯƠNG 3 CH Ế ĐỘ NHIỆT CỦA ĐẤT N hiệt độ đất là một trong những nhân tố quan k hối ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động sống của thực vật và sự hoạt động của lớp khí quyể n gần sát mặt đất. Chúng ta đều biết rằng: sự nảy mầm của hạt, sự hình thành v à phát tri ển của bộ rễ thực vật xảy ra ở trong đất, sự phân giải các chất hữu cơ (cành rơ i, lá rụng, các xác động thực vật trong đất,…), chất dinh dưỡng ho à tan trong nước v à nhiều quá trình sinh v ật học, hoá học, vật lý học khác cũng xảy ra ở trong đất . Tất cả những điều đó đối với sự sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây trồng đều có ý ngh ĩa quan khối. Do đó muốn 27
xác đ ịnh đúng đắn điều kiệ n khí tượng nô ng nghiệp trong sự sinh trư ởng, phát triển của thực vật, cần phải biết trạng thá i nhiệt của mặt đất. 1. Tính chất nhiệ t của đất. a . Nhiệt dung của đất. N hiệt dung của đ ất là đại lượng d ùng đ ể đánh giá khả nă ng nóng lên nhanh hay c hậ m của đất. Nhiệt dung của đất đư ợc chia là m ha i lo ại: * Nhiệt dung k hối lượng Cp (calo/g.đ ộ) là lư ợng nhiệt cần thiết để là m 1gam đất nóng lên 1oC. * Nhiệt dung thể tích C v (calo/c m3 .đ ộ) là lượng nhiệt cần thiết để làm 1c m3 đất nóng lên 1oC. Gọi d là tỷ khối của đất, mối quan hệ giữa nhiệt dung thể tích và nhiệt dung khối lượng đư ợc biểu diễn: Cv = Cp.d (calo/cm3 .độ) Bảng 5: Nhiệt dung cuả 1 số thành phần cấu tạo đất. N hiệt dung c ủa đất phụ thuộc vào: Thành phần cấu tạo đất: c ác lo ại đất có cấu tạo từ thành phần khác nhau có - nhiệt dung khác nhau: Thành phần N hiệt dung khối lư ợng Cp N hiệt dung thể tích Cv (calo/g/độ) (calo/c m3/độ) Cát 0,18 0,49 Sét 0,28 0,59 Than bùn 0,48 0,60 K hông khí trong đất 0,24 0,0003 Nư ớc trong đất 1,00 1,00 Từ kết quả nghiên c ứu ở bảng 6 cho thấy: + N hiệt dung thể tíc h của mọi thành phần rắn trong đất dao động từ 0,4-0,6 calo/c m3 .đ ộ + N hiệt dung thể tíc h của không khí trong đất là 0,0003 calo/cm3 .độ. + N hiệt dung của nư ớc bằng 1 calo/c m3 .đ ộ (V1g= 1cm3 ) Trong đ ất hầu như luôn có chứa nư ớc và không khí. Chính vì vậy trong đất c àng nhiề u nư ớc, c àng ít không khí thì nhiệt dung thể tích c àng lớn. Độ ẩm đất: - Bảng 6: Nhiệt dung thể tích của các lo ại đất có độ ẩm khác nha u (calo/cm3 /độ) Các loại đất Độ ẩ m đất (%) 28
0 20 50 80 100 Đất cát 0,35 0,40 0,48 0,58 0,63 Đất sét 0,26 0,36 0,53 0,72 0,90 Đất nhiều mùn 0,15 0,30 0,52 0,75 0,90 Tha n bùn 0,20 0,32 0,56 0,79 0,94 Từ đó ta có thể giải thíc h được sự nóng lên và lạnh đi rất khác nhau của các loại đất khi có cùng một nguồn nă ng lượng bức xạ mặt trời như nhau. - C ác lo ại đất có nhiệt dung nhỏ dễ bị đốt nóng lên và lạnh đi nhanh hơn so với đất có nhiệt dung lớn làm cho các lo ại đất có nhiệt dung nhỏ biến động mạ nh mẽ hơn so với các loại đất có nhiệt dung lớn. - Đất ẩm có chế độ nhiệt ôn ho à hơn ít dao đ ộng h ơn so với đất khô. Vì vậy, các loại đất khô thiếu ẩm thường có chế độ nhiệt không ổn định, chúng nóng lên về ban ngày nhanh và lạnh đi về ban đê m nhanh. Sự biến động này đã ả nh hưởng lớn đến quá tr ình sinh trư ởng và phát triển của cây trồng, đặc biệt đối với đất cát. b. Hệ số dẫn nhiệt của đất λ (calo.cm-2 .cm-1 .s-1 .đ ộ-1 ): hệ số dẫn nhiệt của đất là đại lư ợng dùng để đánh giá khả năng truyề n nhiệt của các loại đất. Hệ số dẫn nhiệt của đất λ (calo.cm-2.cm-1.s-1 .độ-1 ) là lượng nhiệt đi qua một đơn v ị diện tích 1 cm2 , có đ ộ d ày 1 cm, trong thời gian một giây, khi nhiệt độ chênh lệch giữa hai lớp kế cận nhau là 10C . Độ lớn của hệ số dẫn nhiệt quyết định bởi đặc tính vật lý của đất. Các loại đất k hác nha u thì hệ số dẫn nhiệt của chúng cũng rất khác nhau và nó phụ thuộc vào: Thành phần cấu tạo của đất: đ ất có thành phần cấu tạo khác nhau thì hệ số - dẫn nhiệt của chúng c ũng khác nhau. + Hệ số dẫn nhiệt (HSDN) của nư ớc: 0,0013 calo.cm-2 .cm-1.s-1 .độ-1 + Hệ số dẫn nhiệt của không khí: 0,00005 calo.c m-2 .c m-1 .s-1.độ-1 + HSDN c ủa thành phần rắn trong đất: 0,001- 0,006 calo.c m-2 .c m-1 .s-1.độ-1 Bảng 7: Hệ số dẫn nhiệt λ ( calo.cm-2 .cm-1 .s-1 .độ-1 ) của một số thành phần cấu tạo đất. Thà nh phần Hệ số dẫn nhiệt Thành phần Hệ số dẫn nhiệt Đá vôi Hạt sét 0,0019 0,0044 Nư ớc Cát khô 0,00026 0,0013 Cát ẩ m 20% 0,00252 K hông khí 0,00005 - Ẩ m độ đất: nư ớc trong đất có thể làm tăng thê m hệ số dẫn nhiệt của đất Nư ớc và không khí trong đất là ha i thành phần có tính chất đối kháng. Sự có mặt của nước và không khí trong đất nhiề u hay ít đã ả nh hư ởng đến tính dẫn nhiệt của đất. Chính vì vậy ở những loại đất có ẩm độ cao chế độ nhiệt ôn ho à hơn, ổn định hơn, 29
b iên độ nhiệt độ ngày đêm nhỏ, ngư ợc lại đối với đất khô chế độ nhiệt ngày đêm biến động lớn, biên độ nhiệt độ ngày đêm cao. - Độ xốp: đất c àng xốp hệ số dẫn nhiệt càng kém. Kích thước của hạt đất c àng lớn thì hệ số dẫn nhiệt c àng nhỏ. - Bốc hơi: hệ số dẫn nhiệt trong đất còn phụ thuộc nhiề u vào s ự bốc hơi. c . Hệ số truyền nhiệt của đất (k): Tốc độ truyền nhiệt độ trong lớp đất trồng trọt và đ ặc biệt ở tầng canh tác có ý ngh ĩa lớn trong kỹ thuật trồng trọt. Khi thực hiện các biện pháp canh tác thư ờng dựa trên sự phân bố nhiệt độ ở các lớp đất khác nhau. Để giải quyết vấn đề này ngư ời ta d ùng một khái niệ m gọ i là hệ số truyề n nhiệt độ của đất. Hệ số truyền nhiệt độ của đất là tỷ số giữa hệ số dẫn nhiệt ( λ) và nhiệt dung thể tích (Cv) c ủa chúng. k   .Cv 1 ( cm2 /s) Hệ số truyền nhiệt độ của đất phụ thuộc vào đ ộ ẩm và tỷ khố i của đất. Kết quả nghiên cứu của A.I.Gupalo cho thấy tỷ khối của đất càng cao thì hệ số truyền nhiệt của đất c àng lớn. Hệ số truyền nhiệt độ của đất đạt giá trị lớn nhất khi ẩm độ đất khoảng 18 – 20 %. Hệ số truyề n nhiệt độ của nư ớc và không khí nhỏ hơn so với phần rắn trong đất c ho nên đ ất ẩm và đất xốp truyền nhiệt xuống sâu và mất nhiệt trong không khí c hậm hơn so với đất khô và cứng. 2 . Cân bằng nhiệt của mặt đất. 2 .1. Cơ chế nhiệt của đất. Ban ngày, mặt đất nóng lên ch ủ yếu là nhờ nguồn năng lượng của bức xạ mặt tr ời. Mặt đất hấp thụ các tia bức xạ mặt trời và chuyển thành nhiệt năng làm cho mặt đất nóng lê n. Vào những giờ có mặt trời, mặt đất đư ợc đốt nóng và nhiệt của bề mặt đất nhậ n đư ợc lạ i truyề n cho những lớp không khí tiếp giáp và cho những lớp đất sâu hơn. Vào ban đêm và những ngày mùa đông lạnh, mặt đất bị nguội đi do phát xạ. S ự nguội lạnh này c ũng làm cho lớp không khí kế tiếp và những lớp đất dư ới lạ nh đi. Mặt trực tiếp nhận và phát nhiệt ngư ời ta gọi là mặt hoạt động. Bề mặt hoạt động có thể là r ừng cây, mặt nư ớc, đá, cát,… cho nên tính chất nhiệt của chúng rất k hác nha u. Vì vậy, quá tr ình nóng lên, nguội đi và truyền nhiệt vào sâu trong đất của các b ề mặt nà y cũng rất khác nhau, dẫn đến có biến thiên nhiệt độ ngày đêm và nă m. N hư vậy, quá tr ình nóng lên c ủa mặt đất là do sự nhận năng lư ợng và quá trình lạnh đi của c húng là do sự mất năng lượng của lớp bề mặt đất. Hai quá tr ình này xảy ra liên tục suốt ngày đêm, tạo nên một cân bằng động. Mặt đất chỉ nóng lê n khi phần nă ng lượng nhận đư ợc lớn hơn phần năng lượng mất đi. Ngư ợc lại khi phầ n năng lư ợng mất đ i chiếm ư u thế th ì mặt đất bị lạnh đi. 30
2.2. Cân bằng nhiệt của bề mặt đất. S ự nóng lên hay lạnh đi của đất là k ết quả của sự cân bằng động nhiệt độ đất và được quyết định bởi cân bằng nă ng lư ợng bức xạ tr ên mặt đất. C ân bằng nhiệt của mặt đất là hiệu số g iữa phần năng lượng nhận được và phần năng lượng mất đi của mặt đất. Nếu cân bằng nhiệt có giá trị dương th ì mặt đất nóng lên, cân b ằng nhiệt bằng 0 th ì nhiệt độ mặt đất không đổi, cân bằng nhiệt là một số âm thì mặt đất sẽ bị lạnh đi. a. S ự cân bằng n hiệt của mặt đất v ào ban ngày: Vào ban ngày b ề mặt đất nhận đư ợc những nguồn nhiệt từ: - Tổng xạ gồ m trực xạ và tán xạ ( Q= S’+D ). - L uồng phát xạ sóng dài c ủa khí quyể n (Ek q ). Đồng thời mất đi những nguồn nhiệt: - Do phản xạ sóng ngắ n (Rn) - Do phát xạ sóng dài của bề mặt đất (Eđ) - Do dòng thăng đi lên (V) - Do lư ợng nhiệt truyền sâu vào lòng đ ất (P) - Do quá trình b ốc hơi (LE). Vì vậy phương tr ình cân bằng nhiệt của mặt đất vào những ban ngày có d ạng: B 1  S ' D  R n  E d  E kq  P  V  LE  B1  ( S ' D )(1  A)  E hd  P  V  LE Ba lượng nhiệt P, V, LE mất đi không đáng kể so với năng lượng bức xạ mặt tr ời mà mặt đất nhận đ ư ợc. Vì vậ y, cân bằng nhiệt của bề mặt đất vào ban ngày luô n có giá tr ị dương. Tr ừ những v ùng c ực vào mùa đông không có trực xạ thì cân b ằng nhiệt độ của bề mặt đất vào ban ngày mang giá tr ị â m. b . Cân bằng nhiệt của bề mặt đất v ào ban đêm: Vào ban đêm không có bức xạ mặt trời nên không có tr ực xạ (S’) và tán xạ (D). Mặt đất nhận đ ư ợc các nguồ n nhiệt: - Do phát xạ sóng dài của bề mặt đất (Eđ) - Do dòng giáng đi xuống (V) - Do lư ợng nhiệt truyền ra từ lòng đ ất (P) - Do sự ngưng kết hơi nư ớc (LE). Mặt đất mất đi các nguồn nhiệt: - Tổng xạ 31
- P hát xạ sóng d ài mặt đất. P hương tr ình cân bằng nhiệt c ủa bề mặt đất vào ban đê m có d ạng: B 2  P  V  LE  E d  E kq  B2  P  V  LE  E h d Do lư ợng nhiệt nhận đư ợc từ P, V, LE không đáng kể, nên cân bằng nhiệt vào ban đêm c ủa mặt đất phụ thuộc vào bức xạ hiệu dụng. Thô ng thư ờng thì cân bằng nhiệt của mặt đất có giá trị â m, vì phần nă ng lư ợng nhậ n đư ợc về ban đêm r ất nhỏ, không bù được phần năng lư ợng mất đi, do đó nhiệt độ c ủa mặt đất về ban đ ê m giả m đi rất nhanh, dặc biệt vào những đêm tr ời quang mây, lặng gió hoặc có gió nhẹ là m xúc tiến quá tr ình phát xạ mặt đất, làm cho nhiệt độ mặt đất lạnh đi nhanh, nhất là vào mùa đông và không quá nóng vào những đ ê m mùa hè. Cân b ằng nhiệt của mặt đất về ban đê m ch ỉ lớn hơn 0 khi bức xạ hiệu dụng nhỏ hơn 0, ngh ĩa là Ek q > Eđ , điều này ch ỉ xảy ra vào những ngày trời nhiề u mây. 3. S ự diễn biến hàng ngày và hàng nă m c ủa nhiệt độ đất. 3.1. S ự diễn biến hằng ng ày c ủa nhiệt độ đất. Sự nóng lên vào ban ngày và lạnh đi vào ban đêm c ủa mặt đất gây ra sự biến thiê n nhiệt độ liên tục trong suốt thời gia n một ngày đêm, gọi là s ự diễn biến hà ng ngày c ủa nhiệt độ đất. a. Th ời gian xuất hiện các cực trị về nhiệt độ đất trong ngày. Dao động hằng ngày của nhiệt độ mặt đất là một dao động đ ơn giả n, có một trị số cực đại và một trị số cực tiểu. - Cực đại của nhiệt độ mặt đất trong ngà y thư ờng xuất hiện vào giữa trưa (kho ảng 13 giờ) - Cực tiểu của nhiệt độ mặt đất thư ờng xuất hiệ n vào trư ớc khi mặt trời mọc khoảng 1 giờ. b . Biên độ biến thiên hằng ng ày của nhiệt độ mặt đất Biê n đ ộ biến thiê n hàng ngày c ủa nhiệt độ mặt đất là hiệ u số giữa trị số nhiệt độ cao nhất và nhiệt độ thấp nhất trong ngày đó và đư ợc biểu diễn như sau: Δ t = tm ax – tm in tmax là giá tr ị nhiệt độ cao nhất trong ngà y (0 C) trong đó: tmin là giá tr ị nhiệt độ thấp nhất trong ngày đó (0 C). Biê n đ ộ biến thiên hằng ngày c ủa nhiệt độ mặt đất là yếu tố biến động rất lớn và nó ph ụ thuộc vào những yế u tố sau: - T hời gian trong năm: mùa hè biên đ ộ biế n thiên hàng ngày c ủa nhiệt độ đất lớn hơn mùa đông. Biê n đ ộ biến thiên hàng ngà y c ủa nhiệt độ đất vào mùa hè kho ảng 32
200 C và trên nữa, mùa đông vào khoảng 10- 110 C và dư ới nữa tuỳ theo vĩ độ địa p hương. Riêng trong điều kiện khí hậu gió mùa, biên đ ộ biến thiên hà ng ngày c ủa nhiệt độ đất cao nhất ở những n gày cuối thu, đầu đông và nhỏ nhất trong những ngày giữa mùa đông. - V ĩ độ địa phương: vĩ độ địa phương càng thấp thì biên đ ộ biến thiên hàng ngày c ủa nhiệt độ đất c àng cao. Ở v ùng xích đ ạo và vùng nhiệt đới biên độ biế n thiên hà ng ngà y của nhiệt độ đ ất có giá trị lớn nhất. Vĩ độ càng cao, biên đ ộ biế n thiên hàng ngày c ủa nhiệt độ đất c àng giảm nhưng biên độ biến thiên hàng năm c ủa nhiệt độ đất c àng tăng. - L ượng mây: lư ợng mây tr ên bầu trời càng ít thì biên độ biến thiên hằng ngày c ủa nhiệt độ đ ất c àng cao (vì lư ợng mâ y làm giả m trực xạ vào ban ngày và giả m phát xạ hiệu dụng vào ban đêm). - Tính chất nhiệt của đất (nhiệt dung v à hệ số dẫn nhiệt của đất): + Nhiệt dung của đất c àng lớn thì biên đ ộ biến thiên hà ng ngà y của nhiệt độ đất càng nhỏ. + Hệ số dẫn nhiệt c àng lớn th ì biên đ ộ biến thiê n hàng ngày c ủa nhiệt độ đất c àng nhỏ. - Màu s ắc của đất: b iên đ ộ biến thiên hàng ngà y của nhiệt độ đất ở đất sẫm màu lớn hơn so với đất nhạt màu. - Đ ộ ẩm đất: b iên đ ộ hằng ngà y c ủa đ ất ẩm nhỏ hơn đ ất khô. - Đ ộ cứng: biên độ hằng ngà y ở đ ất xốp nhỏ hơn đất cứng - Đ ịa h ình v à hướng dốc: + Địa h ình càng cao thì biên đ ộ biến thiên hà ng ngày của nhiệt độ đất c àng lớn. + Biê n độ biến thiên hằng ngà y ở đ ất ghồ ghề lớn hơn đ ất bằng phẳng. + Hư ớng s ư ờn dốc khác nha u thì mức độ nóng lên c ủa đất khác nhau. Biên độ nhiệt độ hàng ngày c ủa nhiệt độ đất ở sườn Tây lớn hơn sườn Đô ng. -L ớp phủ thiên nhiên của đất: Đất có phủ thực vật (cỏ cây, rừng,…) biên độ biến thiên hằng ngày c ủa mặt đất nhỏ hơn so với đất tr ơ trụi (do thực vật ngăn cản đ ược rất nhiề u bức xạ mặt trời tới được mặt đất). Độ trong suốt của khí quyển: b iên đ ộ biế n thiên hàng ngày của nhiệt độ đất tăng - lên khi độ trong suốt của khí quyển tăng. Bảng 8: N hững biến thiê n nhiệt độ hàng ngà y trên mặt những loại đất khác nha u: N hiệt độ (0 C) Đá Granit Không khí Cát Than bùn T max 22,7 34,8 42,3 27,7 T min 9,6 14,5 7,8 6,3 33
Biê n độ 13,1 20,1 43,5 21,4 Đối với cát do có nhiệt dung và hệ số dẫn nhiệt thấp nên biên đ ộ biến thiên hằ ng ngà y của của đất cát rất lớn. Điều này gây ả nh hư ởng lớn cho sự sinh trư ởng và phát triển của cây trồng trên vùng đất cát. 3.2. S ự diễn biến h àng năm c ủa nhiệt độ đất. Sự diễ n biến hàng nă m c ủa nhiệt độ đất liên quan đ ến sự b iến thiên hàng năm c ủa lư ợng nhập năng lư ợng bức xạ mặt trời. Tại Bắc bán cầu điể m cực đại của nhiệt độ đất thấy vào tháng 7, 8. Còn điể m cực tiểu vào tháng 1, tháng 2.  Biên độ biến thiên hàng năm c ủa nhiệt độ mặt đất là hiệu số giữa nhiệt độ đất trung bình tháng cao nh ất v à tháng th ấp nhất trong năm đó. Δtn = ttm ax – ttmin (0 C) t rong đó: ttmax là nhiệt độ trung b ình tháng cao nhất trong nă m ttmin là nhiệt độ trung b ình tháng thấp nhất trong nă m. B iên đ ộ biến thiên hà ng nă m c ủa nhiệt độ đất phụ thuộc vào: - Vĩ độ địa phương: vĩ độ càng cao thì biên độ biến thiên hàng nă m c ủa nhiệt độ đất càng lớn. Càng gần biể n biên độ nhiệt độ càng giả m. Tại những vĩ độ trung b ình biên độ hàng nă m kho ảng 300 C. - Lớp phủ thực v ật: b iên đ ộ nhiệt độ hàng nă m c ủa đất tr ơ tr ụi lớn hơn so với đất có p hủ thực vật. Biê n đ ộ biến thiê n hàng nă m c ũng như hàng ngày c ủa nhiệt độ đất giả m theo độ sâu và ở một độ sâu nào đó là lớp có nhiệt độ hàng ngày (hàng nă m) b ất biến. Tùy theo đặc điểm c ủa đất mà biên đ ộ nhiệt độ hàng nă m (hàng ngà y) triệt tiêu ở n hững độ sâu k hác nha u. Tại những v ùng nhiệt đới nơi biê n độ nhiệt độ hàng năm b ất biến ở độ sâu k ho ảng 5- 10 m, còn ở v ùng vĩ độ trung b ình lớp đất có nhiệt độ hàng năm bất biến ở độ sâu 15-20m. Thời gian xảy ra nhiệt độ hàng nă m cực đại (cực tiểu) chậm dần theo độ sâu. Vùng vĩ độ trung b ình thường khoảng 20- 30 ngày cho mỗi mét độ sâu. 4. Ảnh hư ởng của nhiệ t độ đất đối với sản xuất nông nghiệ p: 4.1. Nhiệt độ đất ảnh hưởng đến cây trồng: N hiệt độ đất là một trong nhữ ng yếu tố c ơ bản ảnh hư ởng đến quá tr ình sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng. Nhiệt độ đất đặc biệt có ý nghĩa đối với sự nảy mầm của hạt, sự phát triển của bộ rễ cây, ảnh hư ởng đến hoạt động sống của vi s inh vật đất. C hỉ khi có một nhiệt lư ợng nhất định hạt giống mới có thể nảy mầ m, rễ non mới phát dục đ ược, mầ m no n mới có thể mọc lên khỏ i mặt đất. Nhiệt độ đất ảnh hưởng đến: Các giai đo ạn sinh tr ưởng v à phát triển của cây trồng, đặc biệt là giai đoạn nảy - mầm của hạt giống. 34
N hu c ầu về nhiệt độ đất ở gia i đoạn mọc mầ m của các giống cây trồng khác nha u thì khác nhau. Muốn cho hạt giống nảy mầm được nhiệt độ đất phải cao hơn giới hạn tối thấp sinh vật học mà hạt giố ng đó yêu c ầu. Nếu nhiệt độ quá thấp (dưới giới hạn tối thấp sinh vật học) hạt giố ng sẽ không nảy mầ m đư ợc. Ví dụ lúa chỉ gieo khi nhiệt độ đất cao hơn 12-140 C; ngô gieo khi nhiệt độ cao hơn 8-100 C. Trong kho ảng nhiệt độ thích hợp, nhiệt độ tăng sẽ rút ngắn thời gian từ gieo đến mọc mầ m, chất lượng mầ m tốt, tỷ lệ mầ m cao. Ngư ợc lại, nếu nhiệt độ quá cao (quá giới hạn tối cao s inh vật học) cũng là m cho hạt giố ng mất khả năng nảy mầm hoặc chất lư ợng mầm kém, cây phát triển yếu. Hạt giống nằm lâu ngày dưới đất sẽ bị thố i do các loại nấm bệnh, vi sinh vật, côn trùng phá hoại. Đặc biệt là các lo ại hạt giống có hà m lư ợng dầu cao như vừng, lạc, bông, hư ớng d ương,… Bảng 9: N hu cầu về nhiệt độ đất trong thời kỳ nảy mầ m của một số loại hạt giống N hiệt độ đất Lo ại hạt giống Tối thấp Thích hợp Tối cao Tiể u mạch; đại mạch 1- 2 20- 25 28- 32 N gô 8- 10 25- 35 40- 44 Bầu bí 10- 15 37- 44 44- 50 Lúa 12- 14 25- 30 45 Dưa b ở 15- 18 31- 37 44- 50 Hư ớng dương 5- 10 31- 37 37- 44 Các giai đo ạn khác nha u của cây trồng cũng yê u cầu nhiệt độ đất khác nhau: những quá tr ình sinh lý chủ yếu của cây như quang hợp, hô hấp,… chủ yếu diễn ra ở nhiệt độ đất từ 30- 350 C, quá trình sinh lý được tăng cư ờng thêm khi nhiệt độ tăng, sau đó lạ i yếu đi và tới 40- 450 C thì ngừng hẳn. Nhiệt độ đất tr ên 500 C thường đã có hại rõ rệt đối với cây. Khả năng chịu đư ợc nhiệt độ thấp cũng không giống nha u đối với từng lo ại cây. Các cây nhiệt đới có thể ngừng sinh trưởng ở điề u kiệ n nhiệt độ đất 3- 40 C và có khi ở nhiệt độ cao hơn nữa, lúc này quá trình vận chuyển chất dinh d ư ỡng từ rễ lên các b ộ phận tr ên mặt đất bị đình tr ệ. Riêng các cây xứ lạnh có thể chịu đ ư ợc nhiệt độ thấp hơn tới - 200 C, - 300 C hay hơn nữa. Ở nước ta, vụ Đông và vụ Xuân là những vụ trồng trọt có nhiệt độ thấp, do đó cần phải nghiên c ứu để nắ m vững đ ư ợc nhu cầu nhiệt cần cho sự mọc mầm của hạt giống, đồng thời cần nắ m đư ợc sự diễn biến về nhiệt độ và ẩ m độ đất tự nhiê n ở thời k ỳ gieo hạt nhằm xác định thời vụ gieo thíc h hợp, tạo điều kiện tốt nga y từ pha sinh trưởng đầu tiên. - Ả nh hưởng đến sự phát sinh v à phát triển của rễ. N hiệt độ đ ất ảnh hư ởng trực tiếp đến quá tr ình phát sinh, phát triển của rễ và các bộ phận d ưới mặt đất. Theo tài liệu của Xine nnhicốp, nhiệt độ đất ảnh hưởng đến độ dài c ủa rễ ngô trong ngà y như sau: Bảng 10: Nhiệt độ đất ảnh hưởng đến độ d àic ủa rễ 0 N hiệt độ ( C) 4, 4 10,2 15,8 19,0 35
Độ dài c ủa rễ 1,4 3,7 6,5 8,7 ( mm/ngày) Trong kho ảng nhiệt độ đất thích hợp th ì nhiệt độ càng tăng, b ộ rễ phát triển c àng nha nh nhưng nếu nhiệt độ quá cao sẽ ảnh hưởng đến bộ rễ. Tại v ùng nhiệt đới, nhiệt độ cao dưới đất là m hư c ủ khoai tây. Nhiệt độ đất tối thích cho cây trồng nà y là 170 C và k hoai tây ngừng lớn hẳ n ở nhiệt độ 280C. Nhiệt độ đất ảnh hưởng tới qua tr ình hút nư ớc, huy động v à cung cấp chất dinh - dưỡng cho cây. + Nhiệt độ đất cao làm tăng khả năng ho à tan các chất d inh dư ỡng trong đất, làm tăng hoạt tính của dung dịc h đất giúp cho bộ rễ cây trồng hút đư ợc một cách thuận lợi hơn. + Nhiệt độ đất cao là m tăng quá tr ình bốc hơi nước tr ên mặt đất và quá trình phát tán hơi nư ớc của các bộ phận thân lá tạo ra d òng vận chuyển liê n tục của nư ớc và các c hất dinh dư ỡng trong c ơ thể cây trồng. Trong điều kiện nhiệt độ thấp quá là m giảm tốc độ thậm chí là m ngưng trệ các quá tr ình trên gâ y ra nhữ ng ảnh hư ởng xấu đến cây trồng. Nhiệt độ đất ảnh h ưởng đến hoạt động của v i sinh vật đất. - + N hiệt độ đất thích hợp c ường độ hoạt động của vi sinh vật đất mạnh, tốc độ phân giải các chất hữu c ơ trong đ ất xảy ra nhanh chóng, tăng khả năng cung cấp chất hữu cơ c ho cây. + Các loại sản phẩ m phụ như thân lá, rễ cây sau thu hoạch, các loại phân hữu cơ, p hân chuồng, phân xanh bón vào đất phải đư ợc phân giải thành các chất vô c ơ dễ tiêu cây tr ồng mới sử dụng đ ược. Ảnh hư ởng đến sự phát sinh v à phát triển của sâu bệnh. - N hiệt độ đất c òn ả nh hư ởng đến sự phát sinh, phát triển của một số loài sâu bệnh sống trong đất. Nếu nhiệt độ thíc h hợp chúng có thể tồn tại lâu trong đất. Tóm lại, nhiệt độ đất ảnh hưởng rất lớn đến quá tr ình sản xuất nông nghiệp, đến năng suất và chất lư ợng nông sản phẩ m. 5. Những biện phá p kỹ thuật điề u hoà chế độ nhiệ t của đất. 5.1. Những biện pháp kỹ thuật giữ v à tăng nhiệt độ đất trong mùa đông: Trong thời kỳ mùa đông năng lượng bức xạ nhậ n đư ợc ít, lại kè m theo gió lạnh. C hính vì vậy vấn đề giữ nhiệt trong thời kỳ mùa đông cần đư ợc quan tâm đến. Có một số biện pháp kỹ thuật cần quan tâm sau: - C he phủ mặt đất: có thể d ùng những biện pháp sau: Rơm r ạ, cỏ mục, mùn trấu,…Cây phân xanh: rong, b èo, muồng,….Ny lông. Rải tro tr ên mặt ruộng ở một số r uộng mới gieo trồng sẽ là m tăng khả năng hấp thụ nhiệt mặt trời của mặt đất. 36
- T ưới nước v à giữ nư ớc cho cây trồng cạn: tăng ẩ m độ đất sẽ là m tăng nhiệt dung c ủa đất, tăng hệ số dẫn nhiệt của đất sẽ làm tăng hệ số khả năng hấp thụ năng lư ợng bức xạ mặt trời. Như vậy đất sẽ có nhiệt độ cao hơn. - T rồng cây theo luống, hàng và hướng: tr ồng cây theo luố ng có thể làm thay đổi trạng thái đất rất nhiều. Trong điều kiện trồng cây theo luố ng sẽ là m cho bề mặt hoạt động tăng lên 20- 30% so với mặt đất phẳng. Cho nên ban ngày mặt đất trồng theo luốn g hấp thu năng lượng bức xạ mặt trời nhiều hơn so với mặt đất không có luống. Bảng 11: Ảnh hư ởng của đánh luống tới nhiệt độ đất (0 C). Độ sâu (c m) 5 10 15 20 Đ ất K hông đánh luống 14,9 13,1 12,0 11,2 Đánh luống 17,0 15,9 14,1 14,1 Ta thấy ở tất cả các độ sâu nhiệt độ đất nơi có đánh luố ng đều cao hơn so với k hông đánh luống. Trồng cây theo hàng và hư ớng, trong ngà y s ẽ làm giả m sự che chắn lẫn nhau của các cây trồng theo hàng. Như vậy cây trong hàng có thể nhận đư ợc nhiều năng lượng của mặt trời hơn. Những biện pháp này đ ặc biệt có ý nghĩa đối với việc tròng cây ă n quả, cây công nghiệp lâu nă m. - C ải thiện thành phần c ơ giới và k ết cấu đất: g iả m tỷ lệ cát, tăng tỷ lệ sét trong đất. Xới xáo, giữ cho đất tơi xốp, thoáng khí, bón phân hữu cơ là m cho đ ất tơi xốp, có kết cấu viên nhiều, lư ợng không khí trong đất tăng lên là m cho đ ất thoáng, nóng lê n và lạnh đi chậ m. - X ác đ ịnh thời vụ thích hợp: là biện pháp có hiệu quả nhất tránh đ ược thời gian có nhiệt độ thấp. Việc gieo trồng vụ Đông, vụ Xuân c hỉ được thực hiệ n khi nào nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tối thấp sinh vật học mà hạt giống yêu c ầu. 5.2. Các biện pháp k ỹ thuật giảm nhiệt độ đất trong mùa hè: - Biện pháp che phủ. + Có thể d ùng vật che tủ cho cây trong mùa hè bằng những giàn che đ ối với những cây non trong vư ờn ư ơm, vừa có tác dụng hạ n chế sự tăng lên c ủa nhiệt độ đất, lạ i có thể tránh mưa cho cây non. + Có thể d ùng rơm r ạ, cỏ mục hay cây phân xanh phủ tr ên mặt đất để giả m năng lượng bức xạ chiế u trực tiếp xuống mặt đ ất, là m tăng phản xạ của mặt đất và là m giảm nhiệt độ của chúng vào những giờ ban ngà y. - Tư ới nước cho cây: d ùng nư ớc tư ới cho cây trồng là biện pháp chóng nóng có hiệu quả cao. Đất có tư ới trong điều kiện nhiệt độ cao cường độ bốc hơi nước trên mặt đất tăng lê n và là m cho nhiệt độ mặt đất giả m đi đáng kể. Đối với cây trồng cạn, việc tưới nước giữ ẩ m cho đất là biện pháp rất có hiệu quả. Thiếu nư ớc cây trồng phát triển kém do không đủ nước cho các nhu cầu thoát hơi nước mạnh. Đối với cây trồng nước 37
như lúa và các loại rau trồng trong nư ớc về mùa hè nhất thiết phải có lớp nước trên mặt đất. - Xới xáo đất, san phẳng mặt ruộng, bón phân hữu cơ c ho đ ất là m giả m khả năng hấp thụ nhiệt của đất, tăng sức chống chịu của cây. - T rồng cây che bóng v à trồng rừng ph òng hộ: tác d ụng làm giả m bức xạ trực tiếp, ngă n chặn gió nóng xâ m nhập. Tuỳ theo mục đíc h sử dụng đất, tuỳ từng loại cây trồng ngư ời ta có thể trồng các loại cây che bóng (thường là những loạ i cây phân xanh như: muồ ng, cây cốt khí,…). ***** CHƯƠNG 4 CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA KHÔNG KHÍ Mục đích nghiên cứu chế độ nhiệt của không khí là tìm hiểu những quy luật về nhiệt khí quyể n, sự nóng lê n và lạnh đi của không khí, những quy luật biến thiên theo k hông gian và thời gia n, tìm kiế m những biệ n pháp né tránh sự ảnh hư ởng của nhiệt độ, tránh những thiên tai đối với sản xuất nông nghiệp nhằ m đáp ứng nhu cầu cần thiết về nhiệt cho cây trồng và gia súc, gia cầm góp phần vào việc nâng cao năng suất, phẩm c hất và tổng sản lư ợng nông nghiệp. 1 . Quá trình nóng lê n và lạnh đi của không khí. Do khả năng hấp thu nă ng lư ợng bức xạ mặt trời kém của không khí (chỉ được k ho ảng 14% tổng năng lượng bức xạ mặt trời xuy ên qua khí quy ển), không khí ít b ị đốt nóng trực tiếp bởi bức xạ mặt trời. Nguồn n hiệt c ơ b ản để đốt nóng không khí là do mặt đất cung cấp. Mặt đất nhận đ ư ợc bức xạ mặt trời và nóng lên, một phần lư ợng nhiệt đó đư ợc như ờng cho các lớp khí quyển ở phía tr ên. Trung bình bề mặt đất toả vào khí quyển 37% năng lư ợng bức xạ mà nó nhậ n đư ợc. Bề mặt cát nhường nhiệt cho khí quyển 49%. Mặt nư ớc chỉ như ờng cho khí quyển từ 0 - 4 % năng lư ợng nhận đư ợc. Q uá trình trao đổi nhiệt giữa đất và không khí diễn ra suốt ngày đêm. Vào ban ngà y khi nhậ n đ ư ợc năng lượng bức xạ mặt trời, mặt đất nóng hơn không khí, đất 38