Nông Nghiệp - Khí Tượng Nông Nghiệp phần 3

Chia sẻ: Qwdqwgferhrt Verbnrtjheth | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST

Báo xấu

72
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thuật ngữ Khí tượng học (meteorology) bắt nguồn từ Aristotle's Meteorology. Mặc dù thuật ngữ khí tượng học ngày nay được dùng để chỉ một môn khoa học về khí quyển, nó có ý nghĩa rộng hơn trong các công trình của Aristotle.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nông Nghiệp - Khí Tượng Nông Nghiệp phần 3

3.4. Thành ph n không khí trong qu n th th c v t S có m t c a th c v t làm cho thành ph n không khí xung quanh chúng có s khác bi t l n v i không khí t do c v hàm lư ng, thành ph n và s phân b các ch t khí. M c ñ khác bi t ph thu c vào m c ñ phát tri n c a t ng tán th c v t (m t ñ , ñ cao và ñ r m r p c a tán cây). Khi m t ñ thưa, ho c cây non m i gieo tr ng thì h u như không có s sai khác nhi u gi a không khí trong qu n th so v i không khí t do. Khi cây trư ng thành, ñ che ph tán cây l n thì s khác bi t v thành ph n không khí trong qu n th th c v t và không khí t do tr nên ñáng k . Nguyên nhân gây ra s khác bi t là do tán lá th c v t ñã ngăn c n s trao ñ i không khí gi a qu n th và khí quy n t do (t c ñ gió gi m, h n ch b c x m t tr i chi u xu ng m t ñ t. Do s h p thu, ph n x và ñi u ti t nhi t ñ nh b lá c a th c v t mà ch ñ nhi t không khí trong qu n th ít bi n ñ ng hơn so v i không khí bên ngoài. M t khác do các ho t ñ ng s ng như thoát hơi nư c, h p thu cácbonic, quang h p, hô h p ... khi n cho không khí trong qu n th th c v t có s bi n ñ ng c v thành ph n và t l m t s ch t. a) Khí CO2 CO2 là nguyên li u c a quá trình quang h p ñ ng th i l i là s n ph m c a quá trình hô h p, vì v y vào nh ng gi ban ngày lư ng CO2 gi m ñi ñáng k . N u kh o sát t g c cây lên t ng tán lá d y nh t thì th y hàm lư ng CO2 gi m d n theo chi u cao. Vào ban ñêm cây xanh không h p thu CO2 mà th i ra m t lư ng ñáng k do quá trình hô h p làm cho hàm lư ng CO2 tăng v t lên và có th ñ t t i m c 0,06% - g p ñôi hàm lư ng CO2 có trong khí quy n t do. b) Ôxy Ôxy trong qu n th th c v t cũng có t l bi n ñ ng m nh nhưng ngư c chi u v i CO2. Lư ng O2 tăng lên vào ban ngày nh quá trình quang h p và l i gi m ñi ñáng k vào ban ñêm do b s d ng cho quá trình hô h p c) Hơi nư c Hơi nư c trong qu n th th c v t bao gi cũng cao hơn do ho t ñ ng thoát hơi nư c qua b m t lá c a cây xanh. Vào ban ñêm hơi nư c trong qu n th th c v t thư ng m c bão hòa ho c quá bão hòa. Tuy nhiên, n u dư i tán lá dày không khí có nhi t ñ cao hơn trên m t tán lá thì ñ m trong qu n th th p. ð m cao thư ng thúc ñ y ho t ñ ng c a n m b nh và vi sinh v t trong qu n th th c v t, vì v y trong k thu t canh tác ngư i ta thư ng ph i t a cành, t o tán, tr ng cây che bóng… thích h p ñ ñi u ti t ñ m. B ng 2.5. nh hư ng c a bi n pháp tr ng cây che bóng ñ i v i sâu, b nh h i cà phê chè Catimor huy n Hư ng hóa, Qu ng tr Bi n pháp k thu t T l cây b sâu B nh g s t (%)** ñ c thân (%)* T l lá b b nh Ch s b nh Vư n không che bóng 4,3 5,3 0,47 Vư n che bóng thưa 2,9 5,6 0,56 Vư n che bóng dày 1,8 10,3 0,91 n: ðoàn Văn ði m, Lê Quang Vĩnh, 2001 Ngu Ghi chú: *Sâu ñ c thân: Xylotrechus quadripes và Zeuzera coffea ** B nh g s t: Hemileia vastatrix 39 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------
4. CÂU H I ÔN T P 1. Anh /ch hãy trình bày c u trúc c a khí quy n theo chi u th ng ñ ng ? ð c ñi m chính c a các t ng khí quy n ? 2. M t ñ , kh i lư ng và phân b theo ñ cao c a không khí t ng ñ i lưu ? Công th c xác ñ nh m t ñ không khí ? 3. Phân tích ñ c ñi m c a các thành ph n nitơ, CO2, O2, hơi nư c, b i l p không khí sát m t ñ t ? Vai trò c a chúng ñ i v i sinh v t, phương pháp khai thác ? 4. Thành ph n Ôzôn (O3) trong không khí, Vai trò c a Ôzôn ñ i v i khí h u trái ñ t, quá trình phân h y Ôzôn và nguy cơ t ng Ôzôn b th ng ? 5. Thành ph n không khí trong ñ t và qu n th th c v t ? Hãy nêu s bi n ñ ng và vai trò c a m t s thành ph n chính ? 40 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------
Chương III. CH ð NHI T C A ð T VÀ KHÔNG KHÍ Nhi t ñ ñ t có vai trò ñ c bi t ñ i v i các quá trình v t lý x y ra trong ñ t và khí quy n, là nh ng y u t môi trư ng quan tr ng tác ñ ng t i các ho t ñ ng s ng c a sinh v t. Không khí là m t ch t trong su t r t ít ñư c ñ t nóng tr c ti p b i b c x m t tr i vì kh năng h p thu năng lư ng b c x m t tr i c a chúng r t kém. Tính trung bình khí quy n c a trái ñ t ch h p thu ñư c 14% t ng năng lư ng b c x m t tr i ñi qua, còn l i trên 80% năng lư ng nh n ñư c ch y u nh m t ñ t cung c p cho nó. ð c tính h p thu, truy n nhi t c a ñ t và không khí ñ u mang nh ng s c thái riêng. Nghiên c u các tính ch t nhi t cũng như ch ñ nhi t c a ñ t và không khí giúp chúng ta hi u rõ b n ch t tác ñ ng c a chúng ñ i v i khí h u và ñ i s ng sinh v t. 1. CH ð NHI T C A ð T 1.1. Các ñ c tính nhi t l c c a ñ t a) Nhi t dung c a ñ t Nhi t dung c a ñ t là ñ i lư ng dùng ñ ñánh giá kh năng nóng lên nhanh hay ch m c a ñ t. Nhi t dung ñư c chia ra làm hai lo i: Nhi t dung tr ng lư ng (Cp): Là lư ng nhi t c n thi t làm cho 1 gam ñ t nóng lên 1oC. • ðơn v tính nhi t dung tr ng lư ng là calo/g/ñ . Nhi t dung th tích (Cv): Là lư ng nhi t c n thi t làm cho 1cm3 ñ t nóng lên 1oC . • ðơn v tính nhi t dung th tích là calo/cm3/ñ . Nhi t dung tr ng lư ng và nhi t dung th tích có quan h m t thi t v i nhau ñư c bi u th b ng bi u th c sau ñây: Cv = d . Cp (1) Trong ñó: Cv: Nhi t dung th tích Cp: Nhi t dung tr ng lư ng d: T tr ng c a ñ t Nhi t dung c a ñ t ph thu c ph n l n vào nhi t dung c a các ch t hình thành nên ñ t. T b ng 3.1 có th rút ra nh ng nh n xét sau: B ng 3.1. Nhi t dung c a các ch t c u t o ñ t + Nhi t dung c a các Nhi t dung Nhi t dung thành ph n c u t o nên ñ t Thành ph n c a ñ t tr ng lư ng th tích r t khác nhau. (Calo/cm3/ñ ) (Calo/g/ñ ) + Nhìn chung nhi t Cát 0,18 0,4900 dung th tích c a m i thành ph n r n ch y u trong ñ t Sét 0,23 0,5900 h u như gi ng nhau, vào Than bùn 0,48 0,6000 kho ng t 0,5 – 0.6 Không khí trong ñ t 0,24 0,0003 calo/cm3/ñ Nư c trong ñ t 1,00 1,0000 - + Các lo i ñ t cát ho c pha cát bao gi cũng có nhi t dung nh , nóng lên nhanh nhưng cũng ngu i ñi nhanh chóng. 41 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
+ Các lo i ñ t sét ho c pha sét có nhi t dung l n, chúng nóng lên ch m và l nh ñi ch m hơn so v i ñ t cát ho c pha cát. + ð t khô có nhi t dung nh hơn so v i ñ t m. Vì v y các lo i ñ t khô thi u m thư ng có ch ñ nhi t không n ñ nh, chúng nóng lên v ban ngày nhanh chóng và l nh ñi r t nhanh vào ban ñêm. S bi n ñ ng nhi u c a nhi t ñ s nh hư ng r t l n ñ n quá trình sinh trư ng và phát tri n c a cây tr ng, ñ c bi t là các vùng ñ t cát. ð t m, các lo i ñ t th t, th t pha có ch ñ nhi t ôn hoà, ít dao ñ ng hơn so v i các lo i ñ t trên. Do v y làm m ñ t b ng cách B ng 3.2. Nhi t dung th tích c a m t s lo i ñ t có ñ m khác nhau (ðơn v : Cal/cm3/ñ ) Lo i ñ t ð m ñ t (%) 0 20 50 80 100 ð t cát 0,35 0,40 0,48 0,58 0,63 ð t sét 0,26 0,36 0,53 0,72 0,90 ð t nhi u mùn 0,15 0,30 0,52 0,75 0,90 ð t than bùn 0,20 0,32 0,56 0,79 0,94 tư i nư c có th ñi u ti t ñư c ch ñ nhi t thích h p cho cây tr ng, gi ñư c nhi t trong mùa ñông và làm gi m nhi t ñ trong mùa hè. b) H s d n nhi t (ñ d n nhi t) c a ñ t H s d n nhi t là ñ i lư ng v t lý bi u th kh năng truy n nhi t c a các lo i ñ t. Là lư ng nhi t ñi qua m t ñơn v di n tích 1 cm2, có ñ dày là 1cm, trong th i gian 1 giây khi nhi t ñ chênh l ch gi a 2 l p ñ t là 1oC. Ký hi u c a h s ñ n nhi t: λ ; ñơn v tính là calo/cm2/cm/giây/ñ . H s d n nhi t c a các lo i ñ t r t khác nhau và ph thu c vào h s d n nhi t c a các ch t c u t o nên ñ t, ñ x p, ñ m c a ñ t B ng 3.3. H s d n nhi t c a m t s v t ch t c u t o ñ t (ðơn v : Calo/cm2/cm/giây/ñ ) Các ch t Các ch t λ λ 5. ðá vôi 1. B t phenspat 0,00580 0,00190 2. Cát khô 0,00026 6. Cát m (20%) 0,00252 3. H t sét 0,00440 7. Th ch cao 0,00220 4. Nư c 0,00130 8. Không khí 0,00005 H s d n nhi t c a cát r t th p, do v y ñ t cát ho c ñ t pha nhi u cát cũng có h s d n nhi t nh . Vì th , s truy n nhi t xu ng các l p ñ t sâu ch m, l p ñ t m t nóng lên nhanh hơn so v i các l p phía dư i vào ban ngày nhưng l nh ñi r t nhanh vào ban ñêm. Ngư c l i ñ t sét ho c ñ t sét pha có h s d n nhi t l n, kh năng truy n nhi t nhanh gi a các l p ñ t nên nóng lên và l nh ñi ch m, ch ñ nhi t ít bi n ñ ng hơn. Nư c có h s d n nhi t l n hơn không khí, do v y s có m t nhi u hay ít c a nư c và không khí s nh hư ng ñ n tính d n nhi t c a ñ t. Khi ñ m c a ñ t tăng lên s làm tăng h s d n nhi t, nh v y mà nhi t ñ m t ñ t cao vào ban ngày ñư c truy n nhanh xu ng các l p ñ t sâu hơn, ít b ñ t nóng hơn so v i ñ t thi u m. Vào ban ñêm l p ñ t m t b c x b m t nhi t thì ñ ng th i s ñư c b sung b ng lư ng nhi t truy n t dư i sâu lên. ñ t khô thi u 42 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
m, ch a nhi u không khí, h s d n nhi t kém nên di n bi n c a nhi t ñ ngư c l i v i ñ t m. B i v y các lo i ñ t có ñ m cao thư ng có ch ñ nhi t ôn hoà hơn các lo i ñ t khô, biên ñ nhi t ñ ngày ñêm cũng nh hơn. c) H s truy n nhi t ñ c a ñ t H s truy n nhi t ñ c a ñ t là t s gi a h s d n nhi t và nhi t dung th tích c a ñ t và ñư c bi u th b ng công th c: ) λ (2) 2 K= (cm /giây) Cv Như v y s tăng nhi t ñ c a m t l p ñ t nào ñó t l thu n v i lư ng nhi t ( λ ) ñi qua và t l ngh ch v i nhi t dung th tích (Cv) c a ñ t. Trong ñ t, các thành ph n r n có nhi t dung th tích h u như không thay ñ i, ñ m và ñ x p trong ñ t tác ñ ng nhi u ñ n h s truy n nhi t ñ c a ñ t. Do ñ t m ch a nhi u nư c có ñ truy n nhi t ñ nh hơn so v i ñ t khô nên trong ñ t m s thay ñ i nhi t ñ theo ñ sâu và bi n thiên nhi t ñ trong m t ngày ñêm cũng nh hơn so v i ñ t khô. Nghiên c u c a Gupalo v h s truy n nhi t ñ ñư c trình bày b ng 3.4. B ng 3.4. nh hư ng c a t tr ng và ñ m ñ i v i h s truy n nhi t ñ c a ñ t T tr ng c a ñ t (g/cm3) ð mñ t (%) 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 0 0,0012 0,0013 0,0015 0,0016 0,0017 4 0,0013 0,0015 0,0016 0,0017 0,0017 10 0,0023 0,0026 0,0027 0,0030 -- 20 0,0033 0,0035 0,0038 0,0041 0,0043 25 0,0031 0,0033 0,0035 0,0037 0,0039 H s truy n nhi t ñ ph n nh t c ñ truy n nhi t ñ trong ñ t. t ng ñ t canh tác t c ñ truy n nhi t ñ có ý nghĩa l n ñ i v i k thu t tr ng tr t. Mùa ñông giá l nh, n u h s tru n nhi t ñ cao thì b r cây tr ng ho t ñ ng t t. d) Lưu lư ng nhi t Lưu lư ng nhi t là ñ i lư ng dùng ñ ch t ng lư ng nhi t ñư c truy n xu ng m t l p ñ t sâu nào ñó trong m t kho ng th i gian nh t ñ nh. Lưu lư ng nhi t ph thu c vào các y u t sau ñây: • H s d n nhi t càng l n thì lư ng nhi t truy n xu ng l p ñ t dư i sâu càng nhi u. • Th i gian càng dài thì t ng lư ng nhi t truy n xu ng l p ñ t sâu càng l n. • Gradient nhi t ñ gi a các l p ñ t càng cao thì t ng lư ng nhi t truy n xu ng l p ñ t sâu càng l n. Công th c tính lưu lư ng nhi t như sau: (t2 - t1) Q = - λ ---------- . τ (3) (z2 - z1) 43 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
Trong ñó: Q: lưu lư ng nhi t ; λ: H s d n nhi t ; τ: Th i gian truy n nhi t; (t2 - t1)/(z2 - z1): Gradient nhi t ñ gi a các l p ñ t. Ví d : Tính lưu lư ng nhi t truy n xu ng l p ñ t cát sâu 30cm có nhi t ñ là 250C trong kho ng th i gian 60 giây trên di n tích 100 cm2 , bi t r ng nhi t ñ c a l p ñ t m t là 350 C, h s d n nhi t λ = 0.00252 calo/cm2/cm/giây/ñ . Gi i: 100 cm2 = 1 m2 , nên theo công th c ta tính ñư c: (t1 - t2)) Q = - λ ---------- . τ = 0,00252 x (35 - 25) /30 x 60 x 100 = 5,04 (Cal/m2) (z2 - z1) V y lư ng nhi t truy n xu ng l p ñ t 30 cm2 trong 1 phut là 5,04 (Cal/m2). 1.2. Cân b ng nhi t c a m t ñ t Cân b ng nhi t c a m t ñ t là hi u s gi a ph n năng lư ng nh n ñư c và ph n năng lư ng m t ñi c a m t ñ t. N u cân b ng nhi t có giá tr dương, thì m t ñ t nóng lên, còn n u có giá tr âm thì m t ñ t s b l nh ñi. ði u này ph thu c r t nhi u vào kh năng nh n nhi t và m t nhi t c a m t ñ t vào ban ngày và ban ñêm. Vào ban ngày, m t ñ t nh n ñư c ngu n nhi t t m t tr i g m có: b c x tr c ti p (S’), b c x khuy ch tán (D), b c x ngh ch khí quy n (Eng), ñ ng th i t nó cũng m t ñi ngu n nhi t do ph n x sóng ng n (Rn), phát x sóng dài c a m t ñ t (Eñ), truy n nhi t phân t vào khí quy n (V), m t nhi t do s b c hơi nư c (LE), truy n nhi t vào lòng ñ t (P). Do v y phương trình cân b ng nhi t c a m t ñ t vào ban ngày có d ng: B1 = S’ + D + Eng - Eñ – Rn - V - LE - P Hay B1 = S’ + D – (Ehh + Rn + V + LE + P) (4) Ban ñêm, do không có b c x m t tr i, m t ñ t ch nh n ñư c nhi t t b c x ngh ch khí quy n (Eng), nhi t t khí quy n truy n nhi t phân t (V), nhi t t quá trình ngưng k t hơi nư c (LE), nhi t t trong lòng ñ t truy n lên (P) và m t ñi m t lư ng nhi t r t l n t b c x sóng dài c a m t ñ t (Eñ). Như v y phương trình cân b ng nhi t c a m t ñ t vào ban ñêm có d ng: B2 = V + LE + P + Eng- Eñ Hay B2 = V + LE + P – Ehh (5) Thông thư ng B1 có giá tr dương do nh n ñư c nhi u năng lư ng t b c x m t tr i, còn B2 có giá tr âm do ban ñêm m t ñ t nh n ñư c năng lư ng r t ít không bù ñư c ph n năng lư ng m t ñi do b c x sóng dài. 1.3. S bi n ñ i c a nhi t ñ ñ t a) Di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ ñ t S nóng lên ban ngày và l nh ñi ban ñêm c a m t ñ t gây ra s bi n thiên nhi t ñ liên t c trong su t th i gian m t ngày ñêm g i là di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ ñ t. Di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ m t ñ t là nh ng dao ñ ng tu n hoàn c a nhi t ñ v i m t c c ñ i và m t c c ti u trong th i gian m t ngày ñêm. T khi m t tr i m c, nhi t ñ m t ñ t b t ñ u tăng và sau kho ng 1,0 – 1,5 gi , lư ng nhi t m t ñ t nh n ñư c ñã l n hơn lư ng nhi t b m t ñi, lúc này m t ñ t nóng lên và s truy n nhi t vào trong lòng ñ t và cho t ng khí quy n bên trên. Nhi t ñ ñ t ti p t c tăng d n và ñ t c c ñ i vào lúc 13 gi . Sau 13 gi , nhi t Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 44
ñ c a ñ t b t ñ u gi m. S gi m nhi t ñ ti p di n su t ban ñêm và tr s c c ti u quan sát ñư c vào trư c khi m t tr i m c 1- 2 gi . Th i gian m t tr i m c trong năm có thay ñ i, nên c c ti u c a nhi t ñ ñ t vào mùa hè thư ng s m hơn mùa ñông. Trong m t ngày ñêm, hi u s gi a nhi t ñ cao nh t và th p nh t quan sát ñư c g i là biên ñ nhi t hàng ngày c a m t ñ t và ñư c tính theo công th c: ∆t = (tmax - tmin) (6) Trong ñó: ∆t: biên ñ nhi t ñ (oC); tmax: nhi t ñ cao nh t (oC); tmin: nhi t ñ th p nh t o ( C). Biên ñ hàng ngày c a nhi t ñ ñ t là y u t bi n ñ ng r t l n và ph thu c vào nhi u y u t: - Th i gian trong năm: Mùa hè biên ñ nhi t ñ l n hơn so v i mùa ñông - Vĩ ñ ñ a lý: Vĩ ñ càng nh thì biên ñ nhi t ñ hàng ngày càng tăng. - Lư ng mây: Trên b u tr i lư ng mây càng ít thì biên ñ nhi t ñ càng cao - Tính ch t nhi t c a ñ t: ð t có nhi t dung càng l n thì biên ñ nhi t ñ hàng ngày càng nh và ñ t có tính d n nhi t càng cao thì biên ñ nhi t ñ hàng ngày càng th p. B ng 3.5. Bi n thiên nhi t ñ hàng ngày c a m t s lo i ñ t, ñá t i Hu (oC) Nhi t ñ ðá granit Cát Than bùn Nhi t ñ t i cao (tmax) 34,8 42,3 27,7 Nhi t ñ t i th p (Tmin) 14,5 7,8 6,3 Biên ñ nhi t ñ 20,1 34,5 21,4 Ngu n: Lê Quang Vĩnh (2004) B ng 3.5 cho th y, bi n thiên nhi t ñ hàng ngày trên m t ñ t khác nhau do các lo i ñ t có tính d n nhi t khác nhau. ðá granit là lo i ñá ch c, d n nhi t t t; cát là lo i ñ t x p nên d n nhi t kém hơn; than bùn là lo i ñ t x p nhưng ch a m nhi u nên d n nhi t t t hơn cát. Vì v y ñ t cát có biên ñ nhi t ñ l n nh t, granit có biên ñ nh nh t trong 3 lo i. - Màu s c c a ñ t: Biên ñ nhi t ñ c a ñ t s m màu l n hơn biên ñ nhi t ñ c a ñ t nh t màu. - L p ph th c v t: ð t có l p ph th c v t, biên ñ nhi t ñ bao gi cũng nh hơn so v i ñ t trơ tr i không có th c v t. - ð a hình và hư ng d c: Các d ng ñ a hình l i (ñ i, núi) có biên ñ nhi t ñ nh hơn các vùng ñ t lõm (các vùng ñ t trũng, thung lũng). ð t c a sư n phía Tây biên ñ nhi t ñ l n hơn sư n phía ðông. b) Di n bi n hàng năm c a nhi t ñ ñ t Di n bi n hàng năm c a nhi t ñ ñ t có liên quan v i bi n thiên hàng năm c a năng lư ng b c x m t tr i. T i B c bán c u, th i ñi m c c ñ i c a nhi t ñ m t ñ t xu t hi n vào tháng b y, tháng tám, còn th i ñi m c c ti u thư ng vào tháng giêng, tháng hai. Biên ñ hàng năm c a nhi t ñ ñ t là hi u s gi a nhi t ñ trung bình tháng có giá tr l n nh t và nhi t ñ trung bình tháng có giá tr nh nh t. Vĩ ñ ñ a lý càng tăng thì biên ñ nhi t ñ ñ t hàng năm càng l n do s chênh l ch nhi u v nhi t ñ gi a mùa hè và mùa ñông. Biên ñ nhi t ñ m t ñ t năm vùng xích ñ o ch vào kho ng 3oC, còn vùng c c ñ i có th lên t i 70oC. 45 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
Tr s biên ñ nhi t ñ hàng năm c a ñ t còn ph thu c vào l p ph th c v t. ð t trơ tr i có biên ñ nhi t ñ hàng năm l n hơn ñ t có che ph b i th c v t. Biên ñ bi n thiên hàng năm cũng như hàng ngày c a nhi t ñ ñ t gi m theo ñ sâu, ñ n m t ñ sâu nào ñó thì nhi t ñ không ñ i. Tuỳ theo ñ c ñi m c a ñ t mà ñ sâu có biên ñ nhi t ñ không ñ i khác nhau. T i nh ng vùng nhi t ñ i, l p ñ t có nhi t ñ hàng năm không ñ i ñ sâu 5 - 10 mét, còn nh ng vùng vĩ ñ trung bình, l p ñ t có nhi t ñ hàng năm không ñ i ñ sâu 15 - 20 m. Trên các vùng h , bi n hay ñ i dương, b m t ho t ñ ng r ng nên lư ng nhi t trao ñ i r t l n gi a các l p nư c, do v y bi n thiên nhi t ñ c a m t nư c nh hơn nhi u so v i m t ñ t. Hình 3.1. Bi n thiên nhi t ñ ñ t feralit tr ng cà phê theo chi u sâu t i Tây Hi u, Ngh An (Theo Fritland - 1968) c) Nh ng quy lu t v s lan truy n nhi t ñ xu ng các t ng ñ t sâu Nh quá trình trao ñ i nhi t gi a các l p ñ t, nhi t ñ t m t ñ t ñư c lan truy n xu ng các l p ñ t sâu. Kh năng truy n nhi t c a m i lo i ñ t thư ng khác nhau, nhưng v cơ b n chúng ñ u tuân theo nh ng quy lu t nh t ñ nh. Theo nhi u tác gi , các quy lu t lan truy n nhi t ñ ñ t như sau: 1) Chu kỳ c a nh ng bi n thiên nhi t ñ không thay ñ i theo ñ sâu: Chu kỳ biên thiên c a nhi t ñ (T) thư ng th y là chu kỳ ngày ñêm và chu kỳ năm. 2) Biên ñ bi n thiên c a nhi t ñ gi m d n theo ñ sâu:. Biên ñ nhi t ñ ñ t các ñ sâu gi m ñi nhanh chóng theo c p s nhân khi chi u sâu tăng theo c p s c ng. Có th tính ñư c biên ñ nhi t ñ ñ t b t kỳ ñ sâu nào theo công th c: −z π T .K ∆tz = ∆to.e (7) Trong ñó: ∆tz: biên ñ nhi t ñ ñ sâu z b t kỳ (oC). ∆to: biên ñ nhi t ñ m t ñ t (oC). T: chu kỳ bi n thiên c a nhi t ñ K: h s truy n nhi t ñ c a ñ t. T công th c trên cho th y khi ñ sâu z tăng thì biên ñ nhi t ñ Az gi m ñi theo c p s nhân. T i m t ñ sâu nào ñó biên ñ nhi t ñ s tr nên r t nh h u như b ng không, nh ng bi n thiên nhi t ñ ñó ng ng h n và nhi t ñ không ñ i trong su t chu kỳ T. Các k t qu 46 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
kh o sát th c t cho th y v i chu kỳ ngày ñêm thì t ñ sâu 100 cm tr ñi nhi t ñ ñ t không thay ñ i và chu kỳ m t năm ng v i ñ sâu 15 – 20 m nhi t ñ ñ t cũng không thay ñ i. K t qu nghiên c u Phú H cho th y, ñ t tr ng chè Vi t nam có ñ sâu nhi t ñ không thay ñ i là 80 cm. 3) Th i gian xu t hi n các c c tr c a nhi t ñ ñ t mu n d n theo ñ sâu. Các giá tr c c tr (c c ñ i, c c ti u) c a nhi t ñ các ñ sâu thay ñ i nhưng th i ñi m x y ra nó thì tuân theo quy lu t này. ð mu n - τ (tính theo th i gian) ng v i các l p ñ t sâu ñư c tính b ng công th c: z Τ (8) τ= 2 πΚ Trong ñó: ñ mu n τ là th i gian ch m tr (gi ho c ngày). ð i v i nh ng ñ t có ñ d n nhi t khác nhau, th i gian ch m tr cũng khác nhau. Trung bình các ñi m c c ñ i và c c ti u hàng ngày, ñ sâu l p ñ t c tăng thêm 10 cm thì ch m ñi 2,5 - 3,5 gi , và các ñi m c c ñ i, c c ti u hàng năm, ñ sâu l p ñ t c tăng thêm 1m thì ch m ñi 20 -30 ngày. B ng 3.6. Biên ñ nhi t ñ ngày ñêm c a ñ t tr ng chè Phú H - Phú Th (oC) ð sâu Các tháng trong năm (cm) I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII 7,5 4,7 6,2 10,0 15,5 14,8 15,9 8,4 5,4 5,3 4,5 3,8 0 3,1 2,3 2,8 3,7 6,3 6,2 5,3 4,1 3,8 3,1 2,9 2,2 5 1,4 1,6 1,6 2,1 3,5 3,6 3,2 2,5 2,1 1,9 1,8 1,4 10 0,6 0,8 0,7 1,1 2,3 1,8 2,3 1,6 1,4 1,6 0,7 0,6 15 0,1 0,8 0,4 0,8 1,5 1,8 2,1 1,5 0,9 0,6 0,7 0,1 20 0,1 0,1 0,1 0,1 0,9 0,8 1,4 0,1 0,1 0,0 0,1 0,1 40 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 80 Ngu n: Vi n nghiên c u chè (1961) 4) Nh ng ñ sâu có ñ gi m biên ñ nhi t ñ như nhau t l v i căn b c hai c a nh ng chu kỳ bi n thiên. Quy lu t này ñư c th hi n b ng công th c sau: z1 T1 = (9) z2 T2 Trong ñó z1, z2 là nh ng ñ sâu mà các biên ñ nhi t ñ (∆t1, ∆t2) gi m ñi cùng m t s l n; T1, T2 là nh ng chu kỳ bi n thiên. Ví d : N u ta coi T1 là chu kỳ bi n thiên ngày, T2 là chu kỳ bi n thiên năm (365 ngày), ñưa vào công th c tính ta s có: √1 z1 1 ----- = ----------- = ------- z2 √365 19 47 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
Như v y gi s biên ñ bi n thiên hàng ngày gi m ñi 2 l n ñ sâu z1 = 10 cm, thì bi n thiên hàng năm s gi m biên ñ 2 l n x y ra t i ñ sâu z2 = 190 cm. 1.4. Nh ng bi n pháp k thu t ñi u ch nh ch ñ nhi t c a ñ t a) Nh ng bi n pháp k thu t gi và tăng nhi t ñ ñ t trong mùa ñông Trong mùa ñông, vùng duyên h i mi n Trung và mi n B c thư ng b nh hư ng c a gió mùa ðông B c, ñ ng th i năng lư ng b c x m t tr i nh n ñư c th p nên nhi t ñ ñ t thư ng b gi m xu ng. ð gi nhi t ho c làm tăng nhi t ñ ñ t c n ng d ng m t s bi n pháp k thu t sau: - C i thi n thành ph n cơ gi i và k t c u c a ñ t: Làm tăng t l cát trong ñ t, gi m t l sét làm gi m nhi t dung c a ñ t, khi ñó ch c n cung c p m t lư ng nhi t nh t b c x m t tr i thì nhi t ñ ñ t ñã tăng. X i xáo k t h p v i bón phân h u cơ làm cho ñ t tơi x p, thoáng khí cũng làm gi m nhi t dung và ñ d n nhi t c a ñ t. Do ñ d n nhi t gi m nên ñ t gi nhi t t t. - Dùng v t che ph m t ñ t: Trong mùa ñông có th dùng rơm r , c khô che ph lên m t ñ t ñ h n ch b c x sóng dài c a m t ñ t vào ban ñêm. Cũng có th dùng các ch t x m màu như tro, b hóng r i lên m t ñ t ñ tăng kh năng h p th b c x m t tr i vào ban ngày ñ tăng nhi t ñ c a ñ t. - Gi nư c ho c tư i nư c cho cây tr ng: ð i v i cây tr ng c n, tư i nư c ñ tăng ñ m ñ t. ð i v i các ru ng lúa nư c nên gi nư c m c ñ thích h p ñ tăng nhi t dung nh m làm tăng kh năng d n nhi t và gi nhi t cho ñ t. - Tr ng cây theo lu ng, theo hàng, có tác d ng tăng ñư c lư ng b c x m t tr i chi u xu ng ñ t, làm tăng nhi t ñ c a ñ t (b ng 3.7.).. Như v y t t c các ñ sâu, nhi t ñ ñ t nơi có ñánh lu ng ñ u cao hơn so v i không ñánh lu ng. - Tr ng cây theo hư ng B c Nam: Cây tr ng nh n ñư c ánh sáng ñ ng ñ u, không b che ch n b i các cây tr ng trong cùng m t hàng. B ng 3.7. nh hư ng c a vi c làm lu ng t i nhi t ñ ñ t các ñ sâu (oC) Tr ng thái c a ñ t Nhi t ñ ñ t 5 cm 10 cm 15 cm 20 cm Không ñánh lu ng 14,9 13,1 12,0 11,2 ðánh lu ng 17,0 15,9 14,1 14,1 - Xác ñ nh th i v tr ng thích h p b o ñ m ñư c nhi t ñ c n thi t cho t ng lo i cây, nh t là th i ñi m gieo tr ng v ñông xuân. b) Nh ng bi n pháp k thu t làm gi m nhi t ñ ñ t trong mùa hè - C i t o tính ch t v t lý c a ñ t như thành ph n cơ gi i, k t c u ñ t: ð làm gi m nhi t ñ ñ t trong mùa hè c n làm tăng nhi t dung và ñ d n nhi t c a ñ t. các vùng ñ t cát ho c pha cát như vùng ñ t b c màu, vùng ñ t cát ven bi n... vào nh ng ngày th i ti t khô nóng (gió Lào) nhi t ñ ñ t lên r t cao. N u c i t o ñ t b ng cách cày sâu d n, tư i nư c phù sa ñ tăng hàm lư ng sét thì nhi t ñ ñ t s không tăng quá cao. 48 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- Che t ñ t: Có th dùng rơm r , c khô, cành cây, lá cây... ph trên m t ñ t ho c quanh các g c cây ñ gi m b t năng lư ng b c x m t tr i chi u xu ng m t ñ t. Làm giàn che các vư n ươm v a có tác d ng che n ng cho cây con l i v a h n ch ñư c các y u t b t l i khác như gió khô nóng, mưa l n ... - Dùng th c v t che ph : Tr ng các cây sinh trư ng nhanh, có tàn che l n như keo d u (Leucaena sp.), mu ng hoa vàng (Crotalaria sp.), c t khí (Tephrosia candida)vv...che ph m t ñ t cũng có tác d ng h n ch ñư c nhi t ñ cao trong mùa hè. - Tư i nư c cho cây tr ng: ð t ñư c tư i nư c khi có nhi t ñ cao s b c hơi m nh. Do quá trình b c hơi l y nhi t t m t ñ t, nh ñó nhi t ñ ñ t s ñư c gi m ñi. ð i v i các lo i cây tr ng c n, vi c tư i nư c còn cung c p cho cây ñ m, ñáp ng nhu c u thoát hơi nư c ñ ñi u hoà thân nhi t c a cây. - Các bi n pháp k thu t làm ñ t thích h p cũng có tác d ng làm gi m nhi t ñ c a ñ t: X i xáo k t h p bón phân h u cơ làm cho ñ t tơi x p tăng ñ th m nư c c a ñ t cũng h n ch kh năng tăng nhi t ñ c a m t ñ t. San ph ng m t ru ng ñ làm gi m di n tích ti p xúc c a m t ñ t v i b c x m t tr i và tăng cư ng ph n x sóng ng n cũng gi m ñư c ngu n năng lư ng h p thu. 2. CHÊ ð NHI T C A KHÔNG KHÍ 2.1. Quá trình nóng lên và l nh ñi c a không khí Ngư i ta nh n th y r ng khi m t ñ t h p thu năng lư ng b c x m t tr i thì ñư c chuy n hoá thành nhi t năng làm cho nó nóng lên. M t ph n nhi t lư ng c a m t ñ t s truy n vào các l p ñ t sâu, còn ph n l n truy n cho các l p khí quy n bên trên nó. Tính trung bình b m t ñ t truy n vào không khí 37% năng lư ng b c x mà nó h p thu ñư c. Riêng b m t cát truy n cho khí quy n 43%, m t nư c 0,4% lư ng nhi t c a nó. Quá trình trao ñ i nhi t gi a m t ñ t và không khí di n ra liên t c su t ngày ñêm. Vào ban ngày m t ñ t nh n ñư c nhi u năng lư ng b c x m t tr i nên nhi t ñ tăng cao vì v y nó như ng nhi t cho khí quy n. Còn vào ban ñêm m t ñ t b c x m nh, cân b ng nhi t thư ng có giá tr âm. M t ñ t m t nhi t d n d n và có nhi t ñ th p hơn khí quy n, lúc này khí quy n l i b c x ngư c cho nó. S truy n nhi t t ñ t cho không khí có th x y ra b ng các phương th c khác nhau: a) Phương th c d n nhi t phân t D n nhi t phân t là s truy n nhi t t nh ng phân t có nhi t ñ cao sang nh ng phân t có nhi t ñ th p hơn. Các ph n t ñ t nh n năng lư ng t b c x m t tr i nóng lên, không khí sát m t ñ t khi h p thu nhi t t ñ t s nóng lên và truy n nhi t cho các ph n t không khí bên trên. Do h s d n nhi t c a không khí r t nh ( λ = 0,00005), nên s truy n nhi t x y ra ch m và ch có l p không khí m ng g n m t ñ t ñư c nóng lên. Lư ng nhi t truy n theo hình th c này ñư c tính theo công th c: dt (10) Q1 = - λ . ----- dz Trong ñó: dt/dz là gradient nhi t ñ c a l p không khí ñư c d n nhi t phân t . b) Phương th c truy n nhi t ñ i lưu ðây là phương th c truy n nhi t nh quá trình ñ i lưu không khí. Phương th c này x y ra khi m t ñ t b ñ t nóng, không khí ti p giáp v í nó s nóng lên nhanh và tr nên nh hơn 49 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
b c lên cao. Theo quy lu t t nhiên, không khí l p bên trên có nhi t ñ th p hơn, có áp su t cao hơn nên chuy n ñ ng ñi xu ng chi m ch c a kh i không khí nóng. Quá trình di n ra liên t c, kh i không khí m i ti p t c b ñ t nóng và l i b c lên cao. C như v y t o thành dòng không khí liên t c ñi lên và ñi xu ng theo phương th ng ñ ng. Dòng ñ i lưu có vai trò r t l n trong quá trình trao ñ i nhi t gi a m t ñ t và khí quy n theo chi u hư ng làm gi m nhi t ñ m t ñ t và làm tăng nhi t ñ không khí. Hi n tư ng ñ i lưu nhi t thư ng di n ra m nh trên ñ t li n vào ban ngày và trên b m t bi n vào ban ñêm. c) Phương th c truy n nhi t lo n lưu Do ñ c ñi m b m t trái ñ t, các vùng khác nhau thư ng không gi ng nhau v màu s c, ñ a hình, l p ph th c v t..., nên có nơi nh n ñư c nhi u nhi t, có nơi nh n ñư c ít nhi t hơn.. Không khí ti p xúc v i m t ñ t cũng nh n ñư c nhi t nơi nhi u, nơi ít d n t i chênh l ch v áp su t không khí gi a các vùng. Không khí s di chuy n t nơi có áp su t cao sang nơi có áp su t th p hơn. Nh ñó nhi t ñư c truy n theo các dòng không khí theo phương n m ngang t nơi này ñ n nơi khác. Lo n lưu là s chuy n ñ ng không có tr t t c a t ng kh i không khí nh riêng bi t. Khi không khí chuy n ñ ng trên b m t không b ng ph ng, do ma sát s xu t hi n các xoáy nh di chuy n theo nhi u hư ng khác nhau và gây ra s lo n lưu c a không khí. Lo n lưu có ý nghĩa ñ c bi t l n trong s chuy n v n nhi t t ñ t vào không khí. Nh nó mà lư ng nhi t ñư c truy n vào không khí khá hi u qu và ñ ng ñ u các ñ cao khác nhau. d) Phương th c truy n nhi t nh b c x nhi t Ban ngày, m t ñ t h p thu năng lư ng b c x m t tr i nóng lên. Do có nhi t ñ cao nên m t ñ t l i phát sinh b c x sóng dài truy n vào khí quy n. ð dài bư c sóng b c x m t ñ t ph thu c vào nhi t ñ tuân theo ñ nh lu t Wien. Bi u th c Wien có d ng : λmax = b/T (11) Trong ñó: b là h ng s Wien, b = 2,886.10-3 mm.ñ . Năng lư ng b c x nhi t t l thu n v i lũy th a b c 4 c a nhi t ñ tuy t ñ i (xem chương 1) Eñ = δ.σ.T4 (12) Trong ñó: σ là h ng s Stefan-Boltzmann, σ = 0,826.10-10 [cal/cm2/phút.ñ -4]; nhi t ñ c a v t (0K). Các l p không khí dư i th p h p thu b c x sóng dài và ph n x sóng ng n t m t ñ t vào ban ngày ñ nóng lên, sau ñó ñ n lư t chúng l i phát x và làm nóng các l p lân c n, c như v y s nóng lên s lan d n ñ n nh ng l p cao hơn. Trong th i kỳ l nh ñi c a m t ñ t, dòng b c x ngh ch hư ng t nh ng l p không khí trên cao xu ng m t ñ t b sung năng lư ng cho m t ñ t. Quá trình này thư ng x y ra m nh vào ban ñêm khi quá trình lo n lưu y u, nhi t ñ không khí các l p trên cao nóng hơn các l p dư i th p (ngh ch nhi t). e) Phương th c truy n nhi t nh ti m nhi t b c hơi ð b c hơi m t gam nư c c n cung c p kho ng 600 calo, ngư c l i, khi ngưng k t m t gam hơi nư c cũng s t a ra m t lư ng nhi t tương t . Vì v y khi nư c b c hơi t m t ñ t và 50 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
ñư c ngưng k t các l p trên cao thì b n thân chúng ñã tham gia vào quá trình truy n nhi t cho khí quy n. Phương th c truy n nhi t này ñư c g i là truy n nhi t nh ti m nhi t b c hơi. Trong t t c các phương th c truy n nhi t, phương th c ñ i lưu và lo n lưu là quan tr ng nh t. Ngư i ta nh n th y r ng truy n nhi t ñ i lưu và lo n lưu l n g p 125 l n truy n nhi t b ng b c x và g p 500.000 l n b ng d n nhi t phân t . Như v y, nh nh ng quá trình trao ñ i nhi t gi a m t ñ t và khí quy n làm cho nhi t ñ m t ñ t luôn luôn thay ñ i và cũng nh nó mà nhi t ñ không khí trên m t ñ t ñư c ñi u hòa trên quy mô toàn c u. 2.2. S bi n thiên c a nhi t ñ không khí a) Bi n thiên hàng ngày c a nhi t ñ không khí S dao ñ ng c a nhi t ñ không khí v cơ b n cũng gi ng như nh ng dao ñ ng nhi t ñ trong ñ t. Theo ñ cao c a c t không khí, càng xa m t ñ t thì nhi t ñ bi n thiên càng nh d n, th i ñi m x y ra các c c ñ i và c c ti u cũng càng ch m d n. Di n bi n hàng ngày c a nhi t ñ không khí là m t dao ñ ng ñơn gi n v i m t c c ñ i x y ra lúc 13 – 14 gi và m t c c ti u x y ra trư c khi m t tr i m c. Biên ñ bi n thiên hàng ngày c a nhi t ñ không khí luôn nh hơn biên ñ hàng ngày c a nhi t ñ m t ñ t và ph thu c vào m t s y u t sau ñây: - Ph thu c vào vĩ ñ ñ a lý: Biên ñ nhi t ñ gi m khi vĩ ñ tăng. Biên ñ nhi t ñ l n nh t quan sát th y t i các vĩ ñ c n nhi t ñ i (kho ng 20 – 25oC) t i các sa m c, còn biên ñ nhi t ñ nh nh t quan sát th y t i các vùng c c ñ i. Trung bình biên ñ nhi t ñ ngày t i các vùng n i chí tuy n là 10 - 12oC, vùng ôn ñ i 8 – 9oC, vùng c c ñ i 3 – 4oC. - Ph thu c vào mùa trong năm: T i các vùng c c ñ i vào mùa ñông, bi n thiên hàng ngày m t h n, còn vào mùa hè thì r t nh . Ngư c l i, vào mùa xuân và mùa thu bi n ñ i nhi t ñ vùng này có biên ñ l n nh t. T i nh ng vĩ ñ ôn ñ i, biên ñ nh nh t thư ng th y vào mùa ñông (2 – 4oC), l n nh t vào ñ u mùa hè (8-12oC). T i các vĩ ñ nhi t ñ i, nhi t ñ bi n thiên hàng ngày r t ít trong năm. - Ph thu c vào ñ a hình: d ng ñ a hình l i (ñ i, núi) biên ñ bi n thiên hàng ngày nh , còn ñ a hình lõm (vùng trũng, thung lũng) biên ñ nhi t ñ hàng ngày cao hơn. Nguyên nhân là do ñ a hình l i, b m t ti p giáp gi a ñ t và không khí nh , t i ñó s trao ñ i t do c a các l p không khí trên cao và dư i th p khá l n. Ban ngày, nh ng ñám không khí m i, chưa ñư c s y nóng ñưa t i làm cho không khí mát m . Còn ban ñêm không khí l nh n ng hơn, trư t theo sư n núi ch y xu ng. trên cao, không khí nóng hơn d n t i r i ñư c làm l nh và nh p vào dòng ch y xu ng t o thành m t vòng khép kín. Còn ñ a hình lõm, th p thì ban ngày không khí nóng lên nhanh hơn do m t ñ t truy n nhi t t i. Vì ñ a hình trũng khu t nên không khí ít ñư c thay ñ i. Ban ñêm thì không khí l nh t sư n núi tràn xu ng, nhi t ñ gi m nhanh nên biên ñ nhi t ñ ngày ñêm r t cao. - Ph thu c vào ñ c ñi m c a m t ñ m: m t ñ m thư ng là m t ñ t, m t nư c, th c bì... S khác nhau v ñ c tính c a m t ñ m có nh hư ng nhi u ñ n biên ñ hàng ngày c a nhi t ñ không khí. Biên ñ hàng ngày trên m t nư c nh hơn trên ñ t li n do m t ñ t h p thu nhi u nhi t hơn m t nư c, hơn n a trên m t nư c b ng ph ng, không có chư ng ng i v t, t c ñ gió thư ng khá l n. Biên ñ bi n thiên hàng ngày c a nhi t ñ không khí trên ñ t cát l n hơn trên ñ t sét, trên ñ t s m màu và ñ t ñã ñư c x i xáo l n hơn trên ñ t màu nh t và không ñư c x i xáo. Trên ñ t có l p ph th c v t biên ñ nhi t ñ c a không khí bao gi cũng nh hơn trên ñ t không có l p ph th c v t. - V trí tương ñ i gi a bi n và l c ñ a: Càng xa bi n, càng vào sâu trong ñ t li n thì biên ñ nhi t ñ ngày ñêm càng tăng lên. 51 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
B ng 3.8. Bi n thiên nhi t ñ ngày theo kho ng cách t b bi n Biên ñ nhi t ñ ngày c a các tháng (oC) Kho ng cách t b bi n (km) Tháng I Tháng IV Tháng VII Tháng X 5,5 5,0 5,8 6,3 0 6,2 5,7 6,2 6,6 50 6,6 6,3 6,7 7,3 100 7,0 7,0 7,7 8,6 200 7,0 7,4 8,1 9,0 300 Ngu n: Vi n Khí tư ng th y văn (1990) - Ph thu c vào lư ng mây trên b u tr i: Trong nh ng ngày nhi u mây biên ñ nhi t ñ không khí nh hơn so v i nh ng ngày quang mây. Mây nhi u vào ban ngày s gi l i lư ng b c x và ph n x c a m t ñ t nhi u hơn, vào ban ñêm s gi l i phát x sóng dài c a m t ñ t, h n ch s m t nhi t. - Ph thu c vào ñ cao so v i m c nư c bi n: ð cao càng tăng thì biên ñ càng gi m và th i gian x y ra c c ñ i, c c ti u càng ch m l i. b) Di n bi n hàng năm c a nhi t ñ không khí Trên l c ñ a, hàng năm c c ñ i c a nhi t ñ không khí quan sát th y vào tháng b y, c c ti u vào tháng giêng. Trên ñ i dương và các mi n duyên h i c a l c ñ a, c c ñ i x y ra vào tháng tám, còn c c ti u x y ra vào tháng hai, tháng ba. Bi n thiên hàng năm c a nhi t ñ không khí ph thu c vào nh ng y u t sau: - Vĩ ñ ñ a lý: Vĩ ñ ñ a lý càng tăng thì biên ñ nhi t ñ càng tăng do các vùng vĩ ñ cao chênh l ch cân b ng nhi t gi a mùa ñông và mùa hè khác nhau. Chênh l ch này ñ t tr s l n nh t các vĩ ñ c c ñ i. Tr s nh nh t c a biên ñ hàng năm quan sát th y t i vùng xích ñ o, là nơi lư ng nhi t b c x m t tr i quanh năm h u như không thay ñ i. Trên trái ñ t, có th phân bi t 4 ki u bi n thiên nhi t ñ hàng năm sau ñây: * Ki u xích ñ o: nhi t ñ bi n thiên kép, m t năm có 2 c c ñ i vào d p xuân phân (21/3) và thu phân (23/9), 2 c c ti u vào d p h chí (22/6) và ñông chí (22/12). Biên ñ nhi t ñ nh : trên l c ñ a t 6 - 100C, trên m t bi n 10C, vùng duyên h i 1 - 30C. * Ki u nhi t ñ i: nhi t ñ bi n thiên ki u ñơn, m t năm có 1 c c ñ i xu t hi n vào sau ngày h chí (22/6) và 1 c c ti u xu t hi n sau ngày ñông chí (22/12). Biên ñ nhi t ñ lc ñ a t 10 - 200C, ñ i dương kho ng 50C. * Ki u ôn ñ i: tương t như ki u nhi t ñ i nhưng các giá tr c c tr thư ng ñ n mu n hơn. C c ñ i nhi t ñ thư ng x y ra vào tháng 7, c c ti u x y ra vào tháng 1 l c ñ a. trên ñ i dương, c c ñ i nhi t ñ quan sát th y vào ñ u tháng 8, c c ti u vào tháng 2. Biên ñ nhi t ñ khá cao vì c c ti u thư ng khá th p, l c ñ a 20 - 400C, trên ñ i dương 10 - 200C. * Ki u c c ñ i và c n c c ñ i: hàng năm có m a ñông kéo dài 8 -9 tháng, mùa hè mát m và ng n. Biên ñ nhi t ñ r t cao, ñ t li n biên ñ 65 -750C, vùng duyên h i biên ñ nhi t ñ 25 - 400C, trên ñ i dương 20 - 300C - ð c ñi m c a m t ñ m: Trên m t bi n, bi n thiên hàng năm c a nhi t ñ nh , càng xa b bi n vào sâu trong l c ñ a biên ñ càng tăng lên. các vùng c c ñ i, trên ñ t li n biên ñ nhi t ñ hàng năm lên t i 65oC, vùng b bi n vào kho ng 25 – 40oC. Biên ñ hàng năm nh nh t quan sát th y xích ñ o 6 – 10oC trên ñ t li n và 1-3oC vùng ven bi n. 52 Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p---------------------------------------------
- ð cao so v i m c nư c bi n: ð cao càng tăng thì biên ñ càng gi m - Lư ng mây và mưa: Mây và mưa nhi u thì biên ñ nhi t ñ nh hơn so v i tr i quang mây và ít mưa c) Bi n thiên c a nhi t ñ không khí theo phương th ng ñ ng S bi n thiên c a nhi t ñ không khí theo ñ cao ñư c ñ c trưng b ng gradien nhi t ñ th ng ñ ng, ký hi u là γ . Tr s c a gradien nhi t ñ th ng ñ ng ñư c bi u th b ng bi n thiên c a nhi t ñ ng v i 100 m ñ cao (l y v i d u âm), nghĩa là: ∆t o t −t γ= − c t = − (13) 100 m zc − z t Trong ñó: tc là nhi t ñ ng v i ñ cao zc, và tt là nhi t ñ ng v i ñ cao zt (tính theo kho ng cách hàng trăm mét ñ cao trong t ng ñ i lưu c a khí quy n). N u tc< tt t c là nhi t ñ gi m theo ñ cao thì gradien nhi t ñ th ng ñ ng có giá tr dương ( γ >0). N u tc>tt nghĩa là nhi t ñ s tăng theo ñ cao thì gradien nhi t ñ th ng ñ ng có giá tr âm ( γ
ñ thư ng nh hơn. Quá trình ño n nhi t m thư ng kèm theo hi n tư ng ngưng k t hơi nư c nên nhi t ñ thay ñ i ít hơn. Tr s c a gradien ño n nhi t m vào kho ng 0,5 oC/100 m. 2.4. Nh ng ch tiêu ñánh giá nhi t ñ không khí Trong nông nghi p, khi nghiên c u nh hư ng c a nhi t ñ không khí ñ i v i các quá trình sinh trư ng, phát tri n và năng su t cây tr ng ngư i ta thư ng dùng nh ng ch tiêu sau ñây: a) Nhi t ñ trung bình Ngư i ta thư ng phân bi t 2 ch tiêu nhi t ñ trung bình là nhi t ñ trung bình ngày và nhi t ñ trung bình m t giai ño n khí h u. - Nhi t ñ trung bình ngày là giá tr trung bình c a nhi t ñ các l n quan tr c ñư c trong ngày. ð có ñư c giá tr nhi t ñ ng v i s l n quan tr c trong ngày, ngư i ta dùng nhi t k khí tư ng (nhi t k thư ng) ñ quan tr c và tuân theo quy ph m quan tr c khí tư ng b m t c a T ng c c khí tư ng th y văn. Nhi t ñ trung bình ngày ñư c tính theo công th c: (t1 + t2 + t3 + t4) (14) t ngay = -------------------- 4 Trong ñó: t ngay : Nhi t ñ trung bình ngày (oC) t1, t2, t3, t4: Giá tr nhi t ñ quan tr c vào 4 th i ñi m 1h, 7h, 13h và 19h (oC) (Quy ph m quan tr c - 1994) ð i v i các tr m khí tư ng t ñ ng, s l n quan tr c trong ngày ñư c t ñ ng ghi l i các th i ñi m ch n gi (24 l n trong ngày), vì v y nhi t ñ trung bình ngày là trung bình c ng c a nhi t ñ 24 th i ñi m quan tr c. - Nhi t ñ trung bình m t giai ño n khí h u là giá tr trung bình c ng c a nhi t ñ trung bình các ngày trong giai ño n khí h u ñó. Giai ño n khí h u là m t kho ng th i gian dài ng n khác nhau tùy m c ñích nghiên c u c th . Trong nghiên c u nông nghi p, giai ño n khí h u thư ng là tu n (10 ngày), tháng, năm, quý (3 tháng), th k (100 năm) ho c m t giai ño n sinh trư ng, phát tri n c a cây tr ng, m t v s n xu t... Nhi t ñ trung bình c a m t tháng (n u giai ño n khí h u là tháng) ñư c tính b ng công th c sau: t 1 + t 2 + t 3 + ... + t 3 0 t th a ′n g = (15) 30 Trong ñó: t tha ′ng : Nhi t ñ trung bình tháng (oC) t1, t 2, t 3 ...t 30 : Nhi t ñ trung bình các ngày trong tháng (oC) - Tương t như v y, nhi t ñ trung bình năm (n u năm là giai ño n khí h u) là giá tr trung bình c ng c a nhi t ñ trung bình các tháng trong năm, ñư c tính theo công th c: t1 + t 2 + t 3 + ... + t 12 (16) t nam = ( 12 Trong ñó: t nam : Nhi t ñ trung bình năm (oC) ( t1, t 2, t 3... t12 : Nhi t ñ trung bình c a tháng 1,2,3... cho ñ n tháng 12 (oC). Công th c t ng quát tính nhi t ñ trung bình c a m t gai ño n khí h u như sau: Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 54
Σ ti (17) t = ------ n ti : nhi t ñ trung bình ngày th i, n s ngày c a giai ño n khí h u ñó (oC). b) Nhi t ñ t i cao Nhi t ñ t i cao có 4 lo i: nhi t ñ t i cao trong ngày, t i cao tuy t ñ i, nhi t ñ t i cao trung bình c a m t giai ño n khí h u và nhi t ñ t i cao sinh v t h c. - Nhi t ñ t i cao trong ngày là nhi t ñ cao nh t quan tr c ñư c trong ngày. Thông thư ng vào kho ng 13h - 14h hàng ngày nhi t ñ không khí s ñ t giá tr cao nh t. - Nhi t ñ t i cao tuy t ñ i trong m t giai ño n khí h u là giá tr nhi t ñ cao nh t ñã t ng x y ra và quan tr c ñư c trong giai ño n khí h u ñó. Ví d , nhi t ñ t i cao tuy t ñ i m t s nơi như sau: ð xác ñ nh nhi t ñ cao nh t các kỳ quan tr c, ngư i ta s d ng nhi t k t i cao. T các s li u quan tr c ñư c hàng ngày ngư i ta có th tìm ñư c các giá tr nhi t ñ t i cao trong tháng, trong năm ho c trong m t giai ño n sinh trư ng b t kỳ c a cây tr ng. B ng 3.9. Nhi t ñ t i cao tuy t ñ i các tháng mùa nóng và năm (0C) ð a phương Năm Tháng IV V VI VII VIII IX ði n Biên 38,5 38,6 37,9 36,0 35,2 35,0 38,6 Hà N i 38,5 42,8 40,4 40,0 39,0 37,1 42,8 Vinh 39,9 41,1 42,1 41,1 39,5 39,4 42,1 ð ng H i 41,2 42,2 41,8 40,9 41,5 40,9 42,2 Hu 40,0 41,3 40,7 39,8 39,4 38,2 41,3 Nha trang 35,9 38,5 39,5 39,0 39,5 38,3 39,5 Buôn Mê Thu t 39,4 37,0 35,1 32,1 34,6 31,5 39,4 TP HCM 40,0 39,0 37,5 35,2 35,0 35,3 40,0 Ngu n: Chương trình 42A - vi n KTTV (1989), giai ño n khí h u 1958 -1985 - Nhi t ñ t i cao trung bình c a m t giai ño n khí h u là trung bình c ng các giá tr nhi t ñ t i cao ngày trong giai ño n khí h u ñó. Nhi t ñ t i cao trung bình tháng (giai ño n khí h u là tháng) ñư c tính b ng công th c: t + t m ax2 + t m ax3 + ... + t m ax3 0 t m axth a ′n g = m ax1 (18) 30 Trong ñó: t maxtha ′ng : Nhi t ñ t i cao trung bình tháng (oC) t max1...t max30 Nhi t ñ t i cao c a các ngày t m ng 1 ñ n ngày 30 (oC). Nhi t ñ t i cao trung bình năm là giá tr trung bình c ng c a nhi t ñ t i cao trung bình các tháng trong năm: t maxI + t maxII + t maxIII + ... + t maxXII t maxnam = ( (19) 12 Trong ñó: t maxnam : Nhi t ñ t i cao trung bình năm (oC) ( t maxI ...t maxXII : Nhi t ñ t i cao trung bình t tháng I ñ n tháng XII (oC). Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 55
- Nhi t ñ t i cao sinh v t h c thư ng ñư c xác ñ nh cho m t giai ño n sinh trư ng, phát tri n c a sinh v t. Nhi t ñ t i cao sinh v t h c là nhi t ñ cao nh t mà t i ñó các ho t ñ ng s ng c a sinh v t b ng ng l i. H u h t các lo i cây tr ng nhi t ñ t i cao sinh v t h c vào kho ng 45 – 55oC. Nhi t ñ cao xúc ti n quá trình thoát hơi nư c b m t lá, n u trong ñi u ki n h n hán kéo dài, cây tr ng b thi u nư c d n ñ n khô héo và ch t. Nhi t ñ cao làm tăng quá trình hô h p c a th c v t, làm gi m kh năng tích lũy ch t dinh dư ng trong cây d n t i năng su t và ch t lư ng s n ph m b suy gi m. Nhi t ñ cao còn nh hư ng ñ n kh năng th ph n, th tinh c a th c v t d n ñ n t l ñ u qu , k t h t th p. c) Nhi t ñ t i th p Tương t như khái ni m v nhi t ñ t i cao, nhi t ñ t i th p có 4 lo i: - Nhi t ñ t i th p trong ngày là nhi t ñ th p nh t quan tr c ñư c trong ngày. Thông thư ng vào kho ng 4 - 5 gi hàng ngày nhi t ñ không khí s ñ t giá tr th p nh t. - Nhi t ñ t i th p tuy t ñ i trong m t giai ño n khí h u là giá tr nhi t ñ th p nh t ñã t ng x y ra và quan tr c ñư c trong giai ño n khí h u ñó. Ví d , nhi t ñ t i th p tuy t ñ i m t s nơi như sau: B ng 3.10. Nhi t ñ t i th p tuy t ñ i các tháng mùa l nh và năm (0C) ð a phương Năm Tháng X XI XII I II III ði n Biên 7,7 4,0 0,4 -0,4 4,8 6,6 -0,4 Hà N i 12,4 6,8 5,1 2,7 5,0 8,5 2,7 Vinh 14,3 8,4 5,4 4,0 7,3 9,5 4,0 ð ng H i 14,6 12,3 7,8 7,7 8,0 10,5 7,7 Hu 16,9 12,9 11,1 8,8 11,0 12,0 8,8 Nha trang 18,8 16,9 15,1 14,6 14,6 16,4 14,6 Buôn Mê Thu t 14,9 10,7 7,4 9,1 12,0 12,3 7,4 TP HCM 16,5 15,9 13,9 13,8 16,0 17,4 13,8 Ngu n: Chương trình 42A - vi n KTTV (1989), giai ño n khí h u 1958 -1985 ð xác ñ nh nhi t ñ th p nh t các kỳ quan tr c, ngư i ta s d ng nhi t k t i th p. T các s li u quan tr c ñư c hàng ngày ngư i ta có th tìm ñư c các giá tr nhi t ñ t i th p trong tháng, trong năm ho c trong m t giai ño n sinh trư ng b t kỳ c a cây tr ng. - Nhi t ñ t i th p trung bình c a m t giai ño n khí h u là trung bình c ng các giá tr nhi t ñ t i th p ngày trong giai ño n khí h u ñó. Nhi t ñ t i th p trung bình tháng (giai ño n khí h u là tháng) là giá tr trung bình c ng c a nhi t ñ t i th p các ngày trong tháng ñó. Nhi t ñ t i th p trung bình năm là giá tr trung bình c ng c a nhi t ñ t i th p trung bình các tháng trong năm. Cách th c tính các lo i nhi t ñ t i th p trung bình cũng tương t như nhi t ñ t i cao trung bình. - Nhi t ñ t i th p sinh v t h c thư ng ñư c xác ñ nh cho m t giai ño n sinh trư ng, phát tri n c a sinh v t. Nhi t ñ t i th p sinh v t h c là nhi t ñ th p nh t mà t i ñó sinh v t ng ng sinh trư ng, các ho t ñ ng s ng c a nó cũng b ng ng l i. Nhi t ñ th p làm cho hàm lư ng nư c trong nguyên sinh ch t c a t bào th c v t b gi m ñi, n ng ñ d ch bào tăng lên, quá trình v n chuy n nư c và ch t dinh dư ng trong cây b c n tr , nh hư ng x u t i các quá trình sinh lý khác. N u nhi t ñ không khí xu ng dư i 0oC, Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 56
nư c trong gian bào b ñóng băng l i, gây nên hi n tư ng co nguyên sinh và bi n d ng t bào ch t, cây d b ch t. Nhi t ñ t i th p sinh v t h c m i lo i cây tr ng khác nhau tùy theo ngu n g c ho c ñi u ki n s ng mà chúng ñã thích nghi. Ví d vùng ôn ñ i, các lo i lúa mì m ch s ng ñư c nhi t ñ - 8oC ñ n – 10oC trong khi ñó các vùng nhi t ñ i khi nhi t ñ h xu ng 3 – 4oC nhi u lo i cây ngũ c c ñã b ch t. Nhi t ñ t i th p sinh v t h c còn thay ñ i tùy theo t ng giai ño n sinh trư ng c a cây tr ng. Ví d theo nhi u tác gi , nhi t ñ t i th p sinh v t h c c a cây lúa giai ño n gieo - 3 lá là 10 - 14oC, giai ño n tr bông là 20 – 22oC. ð i v i cây ngô, giai ño n t gieo ñ n m c c a m t s gi ng là 13 – 14oC, giai ño n phun râu, tr c là 16 – 17oC. Nhìn chung nhi u lo i cây tr ng th i kỳ cây con và th i kỳ cây ra hoa kh năng ch u rét kém và ñòi h i nhi t ñ t i th p sinh v t h c khá cao. N u vào nh ng th i kỳ này cây g p rét kéo dài s nh hư ng x u ñ n năng su t và ph m ch t c a cây tr ng. d) T ng nhi t ñ trung bình T ng nhi t ñ còn g i là tích ôn, v i ý nghĩa là nhi t ñ tích lũy c a m t giai ño n khí h u. Ngư i ta phân bi t 3 lo i t ng nhi t ñ theo ý nghĩa c a chúng: t ng nhi t ñ trung bình, t ng nhi t ñ ho t ñ ng và t ng nhi t ñ h u hi u.. T ng nhi t ñ trung bình ñư c tính theo công th c: (20) ATS = t + t + t + … + t 1 2 i n Trong ñó: ATS: T ng nhi t ñ trung bình (oC) t 1 , t 2 , t 3 . . . t n : Nhi t ñ trung bình c a các ngày trong giai ño n khí h u (t ngày th nh t ñ n ngày th n.). Ho c có th vi t t ng quát công th c tính t ng nhi t ñ trung bình như sau: (21) ATS = Σ t Trong ñó: ATS: T ng nhi t ñ trung bình (oC) t : Nhi t ñ trung bình ngày c a giai ño n (oC) n: S ngày c a giai ño n T ng nhi t ñ trung bình là ch tiêu dùng ñ ñánh giá ti m năng nhi t c a m t vùng khí h u và ñu c s d ng trong phân vùng khí h u. Ngư i ta phân chia t ng nhi t ñ trung bình ti m năng theo các m c sau: Vùng có ATS < 7000oC: Vùng ít nóng Vùng có ATS t 7000oC – 8000oC: Vùng nóng v a Vùng có ATS t 8000oC – 9000oC: Vùng nóng T ng nhi t ñ trung bình còn ñư c tính cho các giai ño n sinh trư ng, phát tri n c a cây tr ng ho c cho c th i kỳ sinh trư ng c a chúng, ví d : ATS = 3300oC – 3500oC Lúa xuân: ATS = 3400oC – 3600oC Lúa hè thu: ATS = 1400oC – 2000oC Khoai tây: Căn c vào t ng nhi t ñ trung bình ti m năng và t ng nhi t ñ trung bình c a các lo i cây tr ng có th tính ñư c cơ c u mùa v m i vùng. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 57
Ví d : Vùng ñ ng b ng B c Trung B có t ng nhi t ñ ti m năng trên 9000oC nên có th b trí 3 v trong năm Rau màu thu ñông Lúa xuân Lúa hè thu (3300 – 3500oC) (3400 - 3600oC) (1700 – 1900oC) e) T ng nhi t ñ ho t ñ ng Trong m t giai ño n sinh trư ng, phát tri n nào ñó, sinh v t thư ng ch ho t ñ ng trong kho ng t nhi t ñ t i th p sinh v t h c ñ n nhi t ñ t i cao sinh v t h c. T ng nhi t ñ ho t ñ ng là m t ch tiêu ph n nh nhu c u tích ôn ho t ñ ng c a sinh v t trong giai ñ an sinh trư ng, phát tri n ñó. T ng nhi t ñ ho t ñ ng ñư c tính theo công th c sau: (22) AcTS = Σ(tminSVH < t i < tmaxSVH ) AcTS: T ng nhi t ñ ho t ñ ng (oC) Trong ñó: tminSVH: Nhi t ñ t i th p sinh v t h c c a giai ño n sinh trư ng, phát tri n (oC). t i : Nhi t ñ trung bình ngày th i c a giai ño n ñó (i = 1,2 ,3 .... n) (oC) tmaxSVH: Nhi t ñ t i cao sinh v t h c c a giai ño n sinh trư ng, phát tri n (oC). g) T ng nhi t ñ h u hi u T ng nhi t ñ h u hi u là t ng s ph n nhi t ñ có hi u qu ñ i v i sinh trư ng, phát tri n c a sinh v t và ñư c tính theo công th c: ETS = Σ( t i - b) (23) Trong ñó: ETS: T ng nhi t ñ h u hi u (oC) t i : Nhi t ñ trung bình ngày th i, (i = 1,2 ,3 .... n) (oC) n: S ngày c a giai ño n sinh trư ng, phát tri n b: Nhi t ñ t i th p ho c t i cao sinh v t h c (oC). Trong 3 lo i t ng nhi t ñ nêu trên, ñ i v i sinh v t, t ng nhi t ñ h u hi u là ch tiêu n ñ nh nh t ñ i v i m i giai ño n sinh trư ng, phát tri n ho c c chu kỳ s ng. D a vào ñ c ñi m này, Sugơlep ñã ñưa ra công th c d báo th i kỳ phát d c c a cây tr ng như sau: ETS (24) N = ……… ti - b Trong ñó: n: S ngày hoàn thành giai ño n phát d c ETS: Tích ôn h u hi u (oC) t : Nhi t ñ trung bình giai ño n theo b n tin d báo th i ti t dài h n (oC) b: Nhi t ñ t i th p (ho c t i cao) sinh v t h c (oC) Như v y nhi t ñ có vai trò quy t ñ nh ñ n t c ñ phát d c c a cây tr ng. N u cây tr ng s ng trong ñi u ki n nhi t ñ càng cao càng rút ng n th i gian sinh trư ng c a nó, các giai ño n phát d c cũng rút ng n l i. Ví d : b ng 3.11 trình bày t ng nhi t ñ trung bình và t ng nhi t ñ h u hi u giai ño n t gieo ñ n m c m m c a ngô Bioseed 9670. Nhi t ñ t i th p sinh v t h c giai ño n này là 13oC. Trư ng ð i h c Nông nghi p 1 - Giáo trình Khí tư ng Nông nghi p--------------------------------------------- 58