Bài giảng Khí tượng nông nghiệp - Th.S Nguyễn Ngọc Truyền

Chia sẻ: Codon_08 Codon_08 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:98

Thêm vào BST

Báo xấu

112
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Khí tượng nông nghiệp là môn học cơ sơ rất quan khối của một số ngành nông học đã được giảng dạy ở các trường Đại học nông-lâm nghiệp của nhiều nước. Môn học này trang bị kiến thức về khí hậu, thời tiết, sự tác động qua lại của chúng đối với cây trồng, vật nuôi,… là đối tượng của sản xuất nông nghiệp. Để tìm hiểu sâu hơn về vấn đề này mời các bạn tham khảo "Bài giảng Khí tượng nông nghiệp" của Th.S Nguyễn Ngọc Truyền.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Khí tượng nông nghiệp - Th.S Nguyễn Ngọc Truyền

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ DỰ ÁN HỢP TÁC VIỆT NAM – HÀ LAN BÀI GIẢNG KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP B LI U TT N Người biên soạn: ThS. Nguyễn Ngọc Truyền Huế, 08/2009 http://elib.ntt.edu.vn
B LI U TT N http://elib.ntt.edu.vn
LỜI NÓI ĐẦU Khí tượng nông nghiệp là môn học cơ sơ rất quan khối của một số ngành nông học đã được giảng dạy ở các trường đại học nông-lâ m nghiệp của nhiều nước. Môn học này trang bị kiến thức về khí hậu, thời tiết, sự tác động qua lại của chúng đối với cây trồng, vật nuôi,… là đối tượng của sản xuất nông nghiệp. Các yếu tố khí tượng là những yếu tố mô i trường quan khối trong các hệ sinh thái. Ngoài ra, khí hậu, thời tiết còn chi phối tới hiệu quả của các biện pháp kỹ thuật nông-lâ m nghiệp. Khí hậu Việt Na m là nguồ n tài nguyên quý giá đòi hỏi việc sử dụng và khai thác hợp lý mới ma ng lại hiệu quả kinh tế cao, bảo vệ môI trường sinh thái bền vững và phát triển. B LI U Xuất phát từ vị trí quan khố i của mô n học và mục tiêu đào tạo của trường đại học và cao đẳng nông nghiệp nhằm giúp người học hiể u và nắ m vững một số kiến thức về TT các yếu tố thời tiết cơ bản ảnh hưởng đển quá trình sản xuất nông nghiệp, mố i quan hệ của các yếu tố thời tiết đến cây trồng, vật nuô i. Trên cơ sở đó khuyến cáo với người N nông dân những biện pháp phòng chống hoặc né tránh những yếu tố thời tiết bất lợi, đồng thời sử dụng hợp lý những yếu tố thời tiết có lợi nhằ m giúp cây trồng, vật nuôi sinh trưởng, phát triển thuận lợi và cho năng suất cao. Được sự giúp đỡ của Trường Đại học Nông Lâm Huế, khoa Nông học, dự án Nuffic chúng tôi đã biên soạn cuốn bài giả ng “Khí tượng nông nghiệp”. Do thời gian hạn chế nên cuốn sách khó tránh được khuyết điể m. Chúng tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy, cô giáo và đọc giả để lần tái bản sau được tốt hơn. Người biên soạn Nguyễn Ngọc Truyền 1 http://elib.ntt.edu.vn
BÀI MỞ ĐẦU KHÍ TƯỢNG NÔNG NGHIỆP 1. Khái niệ m khí tượng nông nghiệp. Khí tượng nông nghiệp là một ngà nh khoa học nghiên cứu tất cả các điều kiện khí tượng, khí hậu, thuỷ văn và sự phối hợp của chúng đối với các đối tượng và quá trình sản xuất nông nghiệp. Khí tượng nông nghiệp trong cơ cấu của mình chính là ngành khoa học của sự quan hệ có tính quy luật của sự thay đổi của các yếu tố thời tiết, khí hậu đối với các yếu tố nông nghiệp, đồng thời nghiên cứu những yếu tố đặc biệt của thời tiết thường xảy ra có ảnh hưởng trực tiếp đến cây trồng, vật nuô i. Thời tiết là trạng thái của khí quyển được đặc trưng bởi một tập hợp các yếu tố khí tượng xả y ra trên một phạm vi nhất định và trong một khoảng thời gian nhất định. Nói cách khác, thời tiết là trạng thá i hàng ngày của khí quyể n, bao gồ m những biến đổi năng lượng ngắ n hạn và sự trao đổi chung bên trong bầu khí quyể n, cũng như giữa mặt đất và không khí bên trên nó, nhằ m cân bằng sự phân bố khác của bức xạ mặt B trời. LI Khí hậu là sự tiếp diễ n có quy luật của các quá trình khí quyển được tạo thành ở một nơi nhất định do kết quả tác động qua lạ i của 3 nhâ n tố: bức xạ mặt trời, hoàn lưu khí quyển và mặt đệm. U Như vậy, tất cả các yếu tố khí tượng, khí hậu, thuỷ văn đều ảnh hưởng đến quá TT trình sống, ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển, năng suất, chất lượng sản phẩm của cây trồng, vật nuôi. Các yếu tố trên đóng vai trò hết sức quan khối trong quá trình sản xuất nông nghiệp. N Ngành khí tượng nông nghiệp có liê n quan chặt chẽ với các phân ngành khí tượng khác như khí tượng học, khí tượng dự báo, khí tượng cao không, khí hậu học, ... Ngoài ra, nó còn có quan hệ với các ngà nh khác như vật lý học, nông hoá thổ nhưỡng, sinh lý, sinh hoá, thuỷ nông và hầu hết các ngành khác của khoa học nông nghiệp. 2. Đối tượng, mục đích và nhiệm vụ của môn Khí tượng Nông nghiệ p. 2.1. Đối tượng: Đối tượng nghiên cứu của ngà nh khí tượng nông nghiệp chính là nghiên cứu tác động qua lại giữa cây trồng hoặc các đối tượng khác của nông nghiệp cùng với điều kiện thời tiết, khí hậu. 2.2. Mục đích: Mục đích chủ yế u của Khí tượng nông nghiệp là giúp đỡ nông nghiệp lợi dụng hợp lý các điều kiện thời tiết và khí hậu nhằ m để thu được sản lượng cao, vững chắc đối với cây trồng và phát triể n thuận lợi ngành chăn nuôi. 2 http://elib.ntt.edu.vn
2.3. Nhiệm vụ: Khí tượng nông nghiệp là một môn khoa học nghiên cứu ảnh hưởng của điều kiện khí tượng, khí hậ u thuỷ văn đối với sản xuất nông - lâ m - ngư nghiệp. Nghiên cứu các biện pháp khai thác và bảo vệ nguồn tài nguyên khí hậu phục vụ sản xuất và đời sống. Để đạt được mục tiêu đó, khí tượng nông nghiệp tiến hành nghiên cứu các vấn đề sau đây: - Nghiên cứu tính quy luật của sự thay đổi các yếu tố khí tượng, khí hậu, thuỷ văn theo thời gian, không gian nhất định trong những vùng địa lý nhất định, có ảnh hưởng trực tiếp đến cây trồng. - Nghiên cứu những phương pháp đánh giá ảnh hưởng các yếu tố khí tượng lên sự sinh trưởng, phát triển, trạng thái cây trồng, chất lượng sản phẩ m, sự lây lan của sâu bệnh,... - Nghiên cứu các phương pháp dự báo Khí tượng Nông nghiệp kịp thời chính xác, đưa ra những biện pháp kỹ thuật nhằ m hạn chế hoặc loại trừ các yếu tố bất lợi của thời tiết đối với cây trồng. - Đánh giá tài nguyên khí hậu của từng vùng, khả năng đảm bảo của điều kiệ n khí B hậu đối với từng loại cây trồng, vật nuôi, trên cơ sở đó phân vùng khí hậu nông nghiệp cho phù hợp. LI - Nghiê n cứu các biện pháp phòng chống thiên tai và ô nhiễ m môi trường. U 3. Các phương pháp ng hiên cứu. Các phương pháp nghiên cứu của ngành Khí tượng Nông nghiệp dựa trên một TT số định luật cơ bản để vạch ra các phương pháp nghiên cứu. - Định luật yếu tố cân bằng (định luật không thay thế). N Bản chất của định luật là không một yếu tố nào từ những yếu tố cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triể n của cây (ánh sáng, nhiệt độ, ẩm độ, nước) có thể thay thế bằng một yếu tố khác, tất cả chúng đều không thiế u được trong đời sống của cây. - Định luật giá trị không giống nhau (không như nhau): Giá trị của các yếu tố môi trường tác động lên cây trồng phân ra thành những yếu tố chủ yế u và những yếu tố thứ yế u. + Những yế u tố chủ yếu là những yếu tố không thể thiếu được và ảnh hưởng mạ nh đến cây trồng. + Những yếu tố thứ yếu là những yếu tố đóng vai trò phụ, gián tiếp điều chỉnh tác động chính, chúng thúc đẩy hoặc là m yếu những tác động của yếu tố chính. - Định luật tối thấp (hay những yếu tố giới hạn). Khi không thay đổi những điều kiệ n khác thì mức độ của năng suất phụ thuộc vào những yế u tố mà những yếu tố này nằ m trong giới hạn thấp. 3 http://elib.ntt.edu.vn
- Định luật tối thích (hay tác động tổng hợp của các điều kiện). Theo định luật này sản lượng cao nhất của cây trồng chỉ đạt được khi có sự phối hợp tốt nhất của các yếu tố khác nhau (ánh sáng, nhiệt độ, ẩm độ, mưa,...) khi không ngừng nâng cao các biện pháp kỹ thuật nông nghiệp. - Định luật giai đoạn khủng hoảng. Gia i đoạn khủng hoảng nằ m trong một giai đoạn sống nào đó của cây trồng, đặc biệt mẫn cảm với một số điều kiện nhất định nào đó của mội trường như ẩ m độ, nhiệt độ, ánh sáng,... Khi tiế n hành công tác nghiê n cứu về khí tượng nông nghiệp thường dùng nhiều phương pháp khác nhau, trong đó hay dùng nhất phương pháp sau đây: 3.1. Phương pháp quan trắc song song: Phương pháp này là phương pháp cơ bản của quan trắc khí tượng nông nghiệp. Theo phương pháp này người ta tiến hành đồng thời (song song) quan sát các yếu tố cây trồng với sự thay đổi các yếu tố khí tượng như nhiệt độ, mưa, nắng, ẩm độ,.... Sau đó tìm mố i quan hệ giữa điều kiện thời tiết với cây trồng. B Mục đích nhằm xác định thời vụ thíc h hợp hoặc xác định các ngưỡng yê u cầu khí hậ u của cây trồng. LI - Ưu điểm: phương pháp này là có thể trực tiếp nghiê n cứu ảnh hưởng của yếu tố khí tượng đối với cây trồng trong điều kiện tự nhiên. U - Nhược điểm: trong quá trình nghiên cứu phương pháp này không thể làm thay đổi TT và điều tiết điều kiện thời tiết. Cho nên, muốn có được số liệu cần thiết để rút ra kết luận về khí tượng nông nghiệp, thì cần phải tiến hành quan trắc nhiều năm tại một trạm, điều nà y gây nhiều khó khăn và tốn nhiều chi phí. N 3.2. Phương pháp gieo trồng theo địa lý: Phương pháp gieo trồng theo vùng địa lý là đem cùng một loại cây trồng gieo vào các vùng địa lý khác nhau. Sau khoảng 3 năm nghiên cứu người ta có thể rút ra kết luận khả năng thíc h ứng của cây trồng ở các vùng địa lý. Đề xuất ý kiến đối với sự phát triển của giống cây trồng đó ở những vùng thích hợp. Trong quá trình nghiên cứu bằng phương pháp này cần phải lưu ý một số vấn đề sau : - Việc gieo hạt cây trồng ở các nơi chỉ tiến hành trong thời kỳ thíc h hợp nhất. - Trạng thái đất và biện pháp kỹ thuật nông nghiệp ở từng nơi cần phải giố ng nhau hoặc gần tương tự nha u. - Cần lựa chọn những khu vực có các điều kiện khí hậu chủ yế u không giống nhau. - Tất cả các yếu tố khí tượng cần nghiên cứu trong những khu vực khí hậu nghiên cứu cũng nên phân biệt yếu tố nào là quan khối nhất. - Trong tất cả các vùng gieo hạt đều tiến hà nh quan trắc khí tượng và khí tượng nô ng nghiệp theo cùng một kế hoạch, cùng một phương pháp. Do đó, những trạm khí tượng 4 http://elib.ntt.edu.vn
nông nghiệp là những điểm cơ bản để dùng phương pháp gieo hạt theo vùng địa lý để tiến hành nghiê n cứu khí tượng nô ng nghiệp. Ứng dụng trong phân vùng khí hậ u nông nghiệp và khảo nghiệ m giống cây trồng. - Ưu điểm: Trong một thời gia n rất ngắn có thể nghiên cứu ra ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng khác đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng cần nghiê n cứu. - Nhược điểm: muốn lựa chọn được nơi gieo hạt theo vùng địa lý có trạng thái đất khá giống nha u thì rất khó khăn, cho nên kết quả nghiên cứu khó phân tích; cùng một loại giống cây trồng không thể sinh trưởng tốt từ đầu đến cuối ở các khu vực khí hậu khác nha u. 3.3. Phương pháp tăng thời v ụ gieo: Thực chất của phương pháp tăng thời vụ gieo là gieo cùng một loại giống cây trồng tại một địa điểm, trong từng thời kỳ khác nhau để nghiê n cứu ảnh hưởng tổng hợp của các loại yếu tố khí tượng khác nhau (nhiệt độ, độ ẩ m, độ chiếu sáng của mặt trời,....) đối với từng thời kỳ sinh trưởng và phát triển khác nhau của cây trồng cần nghiên cứu. Thông thường người ta gieo cách nhau 5 - 7 ngày hoặc nhiều hơn tuỳ yêu B cầu nghiê n cứu. Trong suốt thời gian sinh trưởng, phát triển cây trồng được gieo những thời vụ khác nhau sẽ sinh trưởng trong điều kiện thời tiết không giố ng nhau. Kết quả LI thí nghiệ m trong 1 nă m có thể cho kết luận về ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết khác nha u ở các thời vụ khác nhau lên quá trình sinh trưởng, phát triển và năng suất, phẩm U chất của cây trồng. * Ứng dụng: TT - Xác định thời kỳ trổ an toàn (lúa,ngô,...) - Chọn thời vụ thích hợp cho cây trồng. N 3.4. Phương pháp trồng cây trong nhà kính: Phương pháp trồng cây trong nhà kính là phương pháp nghiên cứu sự phản ứng của cây trồng dưới ảnh hưởng tổng hợp khác nhau của ánh sáng, nhiệt độ, ẩm độ trong phòng khí hậu nhân tạo. Theo phương pháp này đối tượng nghiê n cứu được gieo trồng trong nhà kính _ nơi có thể sử dụng các phương tiện hiện đại để tạo và ổn định điều kiện khí tượng như mong muốn. Nhằ m phân tích diễn biế n của các hiện tượng cây trồng với điều kiện khí tượng sẽ rút ra được những kết luận về ảnh hưởng của điều kiện khí tượng đến đời sống cây trồng. Trong phòng thí nghiệm có thể tạo ra được sự đồng nhất của các yếu tố khí tượng không nghiê n cứu, nên phương pháp này cho những kết luận chính xác, nha nh chóng. Song phương pháp đòi hỏi những kỹ thuật phức tạp, thiết bị đắt tiền nên thường chỉ sử dụng cho đối tượng nghiên cứu có đời sống ngắn, kíc h thước nhỏ. 3.5. Phương pháp toán xác suất (thống kê lịch sử): 5 http://elib.ntt.edu.vn
Trên cơ sở thu thập số liệ u nhiều năm theo nội dung và chỉ tiêu khảo sát thống nhất, người ta xử lý tài liệu theo phương pháp thống kê nhằ m xác định xu thế diễn biến của số liệu. Tìm ra mố i tương quan giữa 2 hay nhiều dãy số liệu. Nhờ phương pháp này người ta tổng hợp số liệ u quan trắc lâu nă m về các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây trồng cùng với điều kiện thời tiết. Sau đó tìm mối tương quan của các yếu tố thời tiết đối với cây trồng bằng cách tính toán xác suất. 3.6. Phương pháp cánh đồng thực nghiệm: Trong cánh đồng thí nghiệ m người ta thay đổi điều kiện khí tượng nông nghiệp đối với cây trồng như điề u chỉnh chương trình, kế hoạch thí nghiệ m: nhiệt độ, ẩ m độ, cường độ ánh sáng,...để tìm kiế m mối tương quan giữa cây trồng với điều kiện khí tượng nông nghiệp. 3.7. Phương pháp đo từ xa: Phương pháp đo từ máy bay, từ vệ tinh để xác định trạng thái cây trồng, trong điều kiện thời tiết nhất định đối với những vùng có diệ n tích gieo trồng lớn. 3.8. Phương pháp mô đen toán học: B Trên cơ sở công nghệ má y tính hiệ n đại, các chuyên gia tập hợp và hệ thống các thông tin về tác động của các yếu tố khí hậu thời tiết nói riêng và hệ thống tất cả các LI yếu tố khí tượng nói chung có tác động đến sinh trưởng, năng suất của cây trồng thành các mô hình toán giúp quản lý các quá trình sản xuất nông nghiệp dễ dàng và hiệu quả U hơn như thời vụ, các phương thức trồng, chăm sóc, quản lý,... Nhược điể m: do các mô hình toán được xây dựng trên cơ sở dữ liệu nhất định TT nên độ chính xác của nó có giới hạn trong những điều kiện nhất định. Để tăng độ chính xác, đòi hỏi phải xây dựng riêng mô hình toán cho mỗ i loại cây trồng ở mỗi vùng sinh thái khác nhau, điề u này sẽ rất tốn kém. N Vậy, trong công tác nghiên cứu khí tượng nông nghiệp nên dùng phương pháp nào thì tốt hơn, điề u đó còn tuỳ theo nhiệ m vụ, thời gia n tiến hành và yêu cầu của công tác nghiê n cứu đó. 4. Sơ lược lịch sử phát triển ngành khí tượng nông nghiệp. Khí hậu - thời tiết là các yếu tố ngoại cảnh có tác động rất lớn đến các mặt của đời sống con người, đặc biệt là sản xuất nông nghiệp. Từ xa xưa, con người đã phải luôn đối mặt với những điều kiệ n khắc nghiệt của thời tiết. Do vậy con người phải thường xuyê n theo dõi sự biến động của thời tiết, tìm ra mố i liê n hệ giữa thời tiết và các hiện tượng trên mặt đất hay trong bầu trời. Nhưng đó chỉ là những quan sát có tính chất đơn lẻ, vấn đề giải thích các hiện tượng chưa được đặt ra. Ngay từ thời thượng cổ, người ta đã tiến hành những quan sát đơn giả n nhất về Khí tượng, trước tiên là ở Trung Quốc, Ai Cập, Ấn độ và một số nước có nền văn hoá cổ đại phát triển khác. 6 http://elib.ntt.edu.vn
Thời cổ Hy Lạp Hê-rô-đốt và Aristốt là người đầu tiên thử giải thích và hệ thống hoá những qua n sát về nhữ ng hiện tượng thời tiết đã thu thập được. Những dụng cụ khí tượng bắt đầu xuất hiện vào giữa thế kỷ XVI. Nhiệt kế của Galilê (1597), khí áp kế của Tôrixeli năm 1643. Những dụng cụ đo mưa đã được dùng ở Trung Quốc và Triều Tiên từ thế kỷ thứ IV trước công nguyên. Ở Châu Âu những quan sát khí tượng có liên quan đến sự phát triển mạnh mẽ của khoa học tự nhiên vào thế kỷ XVII. Tổ chức khí tượng đầu tiên được thành lập tại Italia vào năm 1657 do Galilê đứng đầu. M.V. Lômônôxốp đóng vai trò rất lớn trong sự nghiệp phát triển của khí tượng học. Theo Lômônôxốp muốn dự báo thời tiết chính xác “phải dựa trên lý thuyết về sự chuyển động chất lỏng bao quanh trái đất, tức là nước và không khí”. Ông đã vạch ra hướng phát triển cho ngành khí tượng động lực học, đây chính là nền móng cho khoa học dự báo thời tiết. Lô mônôxốp cũng đã phác họa sơ đồ hình thành dông. Trong lĩnh vực dụng cụ khí tượng, Lô mônôxốp đã nghiên cứu và chế tạo hàng loạt dụng cụ đo: máy đo gió, máy đo khí áp dùng trên biển. Ông là một trong những người đầu tiên nghiên cứu tầng cao khí quyển. B Vào cuố i thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX A.I. Vôâycốp (1842-1916) đã viết tác phẩ m “Khí hậu địa cầu và của nước Nga nói riêng” năm 1884. Ông là một trong những LI người đầu tiên nêu ra những giả i thích vật lý về khí hậu toàn trái đất. A.I. Vôâycốp đã có nhiều đóng góp cho ngành khí tượng nông nghiệp. Ông đã cùng với P.I. Brôunốp sáng lập lên mạng lưới Khí tượng Nông nghiệp. U Trong nữa thế kỷ XIX Menđêlêép đã tham gia nhiề u trên lĩnh vực khí hậu học. TT Ông đã đề xuất nghiên cứu các lớp khí quyển trên cao bằng khí cầu mang máy móc. Ngoài ra ông còn sáng chế ra khí áp kế dùng hơi. Trong lĩnh vực bức xạ học, các nhà bác học S.I Xavinốp và N.N Kalitin đã đạt N nhiề u thành tựu trong lý thuyết và thực hành. Nhiều công trình lý thuyết trong phạ m vi Khí tượng Dự báo được hoàn thiện vào đầu thế kỷ XX do M.A. Rưcachép, B.I. Srơdênépski, P.I.Brôunốp. Vào thế kỷ XX các công trình của B.P. Muntanốpski đã đặt nền tảng đầu tiên cho việc nghiê n cứu các vấn đề thời tiết dài hạn. B.Lêvinstơn (Mỹ) đã có nhiề u công trình nghiê n cứu đánh giá và xử lý tiềm năng khí hậu đất và nước, đặc biệt trong lĩnh vực dự báo khí tượng nông nghiệp. Vào cuối thế kỷ XIX Gaspaden (Pháp) đã nghiê n cứu một công trình lớn về sự quan hệ giữa đất và khí hậ u. Đầu thế kỷ XX nhà bác học Italia Assi đã mô hình hoá mối quan hệ phức tạp giữa điều kiệ n khí tượng và sinh vật. Mô hình đã được ứng dụng rất có hiệu quả trong việc dự báo khí tượng nông nghiệp, xác định vùng sinh thái cho các loại cây trồng. Tổ chức khí tượng thế giới (WMO) đã nghiên cứu điều kiện khí tượng nông nghiệp cho nhiều nước trên thế giới, đặc biệt là các nước châu Phi, châu Âu và khu vực 7 http://elib.ntt.edu.vn
Đông Nam Á. Tổ chức khí tượng thế giới (WMO) đã góp phần quan khối trong việc hạn chế tình trạng đói kém đang diễ n ra trầ m khối tại các nước châu Phi. Việc nghiên cứu khí tượng nước ta đã có từ thế kỷ XIII. Trong Binh thư yếu lược của Trần Hưng Đạo đã có ghi chép và nhậ n định về tình hình khí hậu, địa lý. Tác phẩ m “Dư địa chí” của Nguyễn Trãi thế kỷ XV và nhiề u tác phẩ m Lê Quý Đô n, Ngô Thời Sỹ, Nguyễn Nhiễ m,... cũng đề cập đến những vấn đề khí hậu. Đặc biệt là cuốn “Lịch triề u hiế n chương loạn chí” và “Việt sử thông giá m, cương mục” có ghi lại những thiê n tai và thời tiết đặc biệt. Nước ta vốn là một nước sản xuất nông nghiệp, cho nên điều kiện khí tượng - thời tiết và khí hậu đã tác động sâu sắc đến đời sống và quá trình lao động sản xuất quần chúng. Do yêu cầu của lao động sản xuất, nhâ n dân ta đã go m góp được những nhậ n xét và kinh nghiệ m lâu đời về các hiện tượng trời đất, khí hậu. Những nhậ n xét và kinh nghiệm này được lưu truyền và phổ biến rất rộng rãi. Trong kho tàng văn học dân gian, ca dao và tục ngữ nói về khí hậu thời tiết rất nhiề u. Từ đầu thế kỷ thứ XX những nghiên cứu về khí tượng nước ta ngày càng hoàn thiệ n. Sau ngày giải phóng (1975) dưới sự giúp đỡ của tổ chức khí tượng thế giới (WMO) những nghiên cứu về khí tượng dự báo, khí hậu, khí tượng nông nghiệp đã có những bước tiến bộ đáng kể nhằ m đáp ứng nhu cầu của sản xuất hiện nay, đặc biệt là sản xuất nông nghiệp. B Về mặt khí tượng nô ng nghiệp, nhiều đề tài đã được thực hiện như nghiên cứu LI điều kiện khí tượng đối với một số cây trồng chính (lúa, ngô, đậu tương, lạc, bông, cao su, cà phê). Một số đề tài lớn được thực hiệ n như đánh giá tiề m năng khí hậu của đất U nước, phân vùng khí hậu nô ng nghiệp đạt độ chính xác cao cho phép cho nhiều vùng. TT Trong thời gian tới, nhiệ m vụ đặt ra đối với ngành khí tượng nông nghiệp rất lớn nhằm góp phần xây dựng nề n sản xuất nông nghiệp nhiệt đới nước ta, han chế tác hại của thiên tai, đưa sản xuất nông nghiệp tới bước phát triể n cao. N 8 http://elib.ntt.edu.vn
B LI U CHƯƠNG 1: TT THÀNH PHẦN VÀ CẤU TRÚC KHÍ QUYỂN N 1. Thành phần khí quyển. 1.1. Đặc tính của k hông khí. Trái đất bằng lực hút của mình đã tập trung xung quanh một lớp các chất khí được gọi là khí quyển. Lớp khí quyển gần mặt đất có vai trò hết sức quan khối đối với sự sống trên trái đất, nó là mô i trường của các đối tượng của nền sản xuất nông nghiệp. Hỗn hợp tạo nên khí quyể n được gọi là không khí. Không khí không màu, không mùi, có thể nén hoặc làm giã n nở không khí, có tính đàn hồ i và bao bọc tất cả mọi vật trên mặt đất. Mặc dù không khí rất nhẹ nhưng cũng có khối lượng. Khối lượng của khí quyể n trái đất là 5,26.1018 kg, chỉ bằng khoảng 10-6 khối lượng của địa quyển (5,96.1024 kg). Các nghiên cứu cho thấy càng lên cao không khí càng loãng: gần 50% khối lượng khí quyển tập trung từ mặt đất đến độ cao 5 km; 75% đến độ cao 10 km và 95% tính đến độ cao 20 km. Khí quyển là môi trường sống của mọ i cơ thể sống trên trái đất (trừ những vi khuẩn kị khí). Bầu khí quyển ban đầu của trái đất được hình thành do sự bốc hơi nước 9 http://elib.ntt.edu.vn
và các loại khí thoát ra từ núi lửa và biến chuyển theo sự tiến hoá của trái đất, trong đó có sự tác động của quá trình quang hợp của cây xanh. Giữa khí quyển và sinh quyển hình thành điều kiện tự nhiên đó là sự cân bằng động học. Do đo, con người và các đối tượng sản xuất nông nghiệp đã thích ứng với thành phần hiện có của không khí. Không khí được các sinh vật sử dụng trong quá trình sống của chúng. 1.2. Thành phần của lớp không k hí sát mặt đất. Sự trao đổi liên tục giữa khí quyển, địa quyển, thuỷ quyển và sinh quyển đã tạo nên những cân bằng động duy trì sự có mặt và tồn tại của các chất khí trong khí quyển. Bảng 1: Thành phần phần trăm của không khí khô theo thể tích - ppmv Chất khí Theo NASA Nitơ 78,084% Ôxy 20,946% Argon 0,9340% Cacbon điôxít CO2 365 ppmv (381 ppmv ) Neon B 18,18 ppmv Hêli 5,24 pp mv LI Mêtan 1,745 ppmv Krypton 1,14 pp mv Hiđrô 0,55 pp mv U Không khí ẩm thường có thêm TT Dao động mạnh; thông Hơi nước thường khoảng 1% Ngoài ra, trong không khí luôn luôn tồn tại các phân tử rắn và lỏng nằ m ở trạng N thái lơ lử ng đó là bụi khí. 1.2.2. Nguồn gốc và v ai trò của một số các chất khí trong khí quyển. a. Nitơ (N2): Ở điều kiện bình thường nó là một chất khí không màu, không mùi, không vị và khá trơ và tồn tại dưới dạng phâ n tử N2 , còn gọi là đạ m khí. Nitơ chiếm khoảng 78% khí quyển Trái Đất và là thành phầ n của mọ i cơ thể sống. Nitơ tạo ra nhiều hợp chất quan khối như các axít amin, amô niắc, axít nitric và các xya nua. Nitơ trong tự nhiên là nguồn vô tận nhưng phân tử nitơ trong khí quyển là tương đối trơ, nhưng trong tự nhiê n nó bị chuyển hóa rất chậ m thành các hợp chất có ích về mặt sinh học và công nghiệp nhờ một số cơ thể sống, chủ yếu là các vi khuẩn. Nitơ là thành phần quan khối của các axít a min và axít nuc leic, điều này làm cho nitơ trở thành thiết yếu đối với sự sống. Nó là nguyên tố dinh dưỡng quan khối của mọi cơ thể sống: nó tham gia cấu tạo cơ thể động - thực vật, đóng vai trò đặc biệt quan khối trong quá trình sinh trưởng, phát triển, năng suất và phẩm chất cây trồng. Trong cơ thể thực vật, nitơ chỉ chiế m từ 1- 3% nhưng không có nitơ cây không thể sống được. 10 http://elib.ntt.edu.vn
Phần lớn thực vật sống trong tình trạng thiếu nitơ bởi vì rễ cây chỉ có thể hút được nitơ dưới dạng các hợp chất NH4 + và NO3 -. Nguồn nitơ được cung cấp thường xuyên cho đất là những hợp chất nitơ tan trong nước mưa, sương mù, sương muối... Hợp chất này được hình thành chủ yếu do quá trình phóng điệ n trong khí quyển. Lượng đạm này chỉ vào khoảng 3 - 4 kg/ha/năm, ở vùng nhiệt đới mưa dông nhiều có thể cho từ 13 - 14 kg/ha/nă m. Ngoài ra còn có những nguồn bổ sung khác: - Những xác chết các động thực vật. - Các sản phẩm phụ của nền nông nghiệp. - Lượng phân vô cơ, hữu cơ bón vào đất. Quá trình chuyển đổi nitơ trên mặt đất là hiện tượng tự nhiên đã tạo nên vòng tuần hoàn nitơ trong khí quyển, giữ trạng thá i cân bằng nitơ giữa đất và khí quyển. Điề u đó giải thích được bằng sự tồn tại của cây xanh trên trái đất không có tác động của con người. b. Oxy (O2 ): B Ôxy là một thành phần quan khối của không khí, được sản xuất bởi cây cối trong quá trình quang hợp và là chất khí cần thiết để duy trì sự hô hấp của người và LI động vật. Khác với nitơ, oxy trong không khí có hoạt tính cao, sẵn sàng kết hợp với các chất khác. U Oxy là chất cần thiết cho quá trình hô hấp của mọi cơ thể sống, quá trình ôxy TT hoá các chất do cơ thể đồng hoá được, giả i phóng năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động sống của cơ thể. Ôxy cần thiết cho sự phân giải các hợp chất hữu cơ, chất thải và các tàn dư sinh N vật là m sạch môi trường. Ôxy cần thiết cho sự đốt cháy nhiên liệu giải phóng nhiệt lượng cung cấp cho các hoạt động công nghiệp, giao thông vậ n tải và các ngành kinh tế khác. Ôxy có thể là một chất độc khi nó có áp suất thành phần được nâng cao. Ôxy chiế m khoảng 21% thể tích của không khí. Nếu có thể tăng lượng ôxy này lên thành 50% thì không khí khi đó sẽ không tốt cho sự hô hấp. Sự quang hợp bao giờ cũng mãnh liệt hơn sự hô hấp. Tuy nhiên nồng độ ôxy trong khí quyển được thấy không tha y đổi. Như vậy, người ta nghĩ rằng lượng thừa ôxy phải được các tiế n trình địa chất hấp thu. Hiện nay, khí ôxy bị tiêu dùng khá nhiề u bởi sự đốt cháy trong động cơ và đặc biệt trong các động cơ phản lực. Quang hợp của cây xanh là nguồn cung cấp chủ yếu oxy cho khí quyển. Bởi vậy ở những nơi có cây xanh hà m lượng O2 cao hơn và không khí trong lành hơn. c. Dioxytcarbon ( CO2 ): 11 http://elib.ntt.edu.vn
Điô xít cacbon hay cacbon điôxít (các tên gọi khác thán k hí, anhiđrít cacbonic, khí cacbonic) là một hợp chất ở điều kiện bình thường có dạng khí trong khí quyển Trái Đất, bao gồm một nguyê n tử cacbon và hai nguyên tử ôxy. Điô xít cacbon thu được từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả khí thoát ra từ các núi lửa, sản phẩ m cháy của các hợp chất hữu cơ và hoạt động hô hấp của các sinh vật sống hiếu khí. Nó cũng được một số vi sinh vật sản xuất từ sự lên me n và sự hô hấp của tế bào. Các loài thực vật hấp thụ điôxít cacbon trong quá trình quang hợp, và sử dụng cả cacbon và ôxy để tạo ra các cacbohyđrat. Ngoài ra, thực vật cũng giải phóng ôxy trở lại khí quyể n, ôxy này sẽ được các sinh vật dị dưỡng sử dụng trong quá trình hô hấp, tạo thành một chu trình. Nó có mặt trong khí quyển Trái Đất với nồng độ thấp và tác động như một khí gây hiệu ứng nhà kính. Nó là thành phầ n chính trong chu trình cacbon. Thực vật hấp thụ điôxít cacbon từ khí quyển trong quá trình quang hợp. Điô xít cacbon được thực vật (với năng lượng từ ánh sáng Mặt Trời) sử dụng để sản xuất ra các chất hữu cơ bằng tổ hợp nó với nước. Các phản ứng này giả i phóng ra ôxy tự do. Đôi khi điôxít cacbon được bơm thê m vào các nhà kính để thúc đẩy thực vật phát triển. B Thực vật cũng giải phóng ra CO2 trong quá trình hô hấp của nó, nhưng tổng thể thì chúng là m giả m lượng CO2 . LI Mặc dù nồng độ thấp nhưng CO2 là một thành phần cực kỳ quan khối trong khí U quyển Trá i Đất, do nó hấp thụ bức xạ hồng ngoại và là m tăng hiệ u ứng nhà kính. CO2 là nguồ n dinh dưỡng quan khối của cây xanh, là nguồn khí cần thiết cho TT cây xanh quang hợp để tổng hợp chất hữu cơ; là nguồn nguyên liệu xây dựng tất cả cơ thể thực vật, động vật; là yếu tố tạo thành năng suất cây trồng. N Nhiều thí nghiệ m cho thấy: khi nồ ng độ CO2 trong môi trường sống của thực vật tăng lên, cường độ quang hợp, sinh trưởng, phát triển và năng suất của phần lớn thực vật cũng tăng lên. Hà m lượng CO2 thích hợp cho các loại cây trồng không giống nha u. Lượng CO2 thíc h hợp cho người và gia súc khoảng 0,02 - 0,03%. Người và gia súc sẽ chết ở nồng độ CO2 trong môi trường sống tăng lê n đến 0,2 - 0,6 %. Ở tầng đối lưu, khí CO2 là khí có khả năng bức xạ năng lượng mặt trời quan khối. Khí CO2 có khả năng hấp thụ các tia sóng dài của bức xạ mặt trời, đặc biệt là các bức xạ mặt đất là m cho không khí nó ng lê n, gây “hiệu ứng nhà kính”. d. Ozone (O3 ): Khí ozone trong khí quyển không nhiề u, tập trung chủ yế u ở độ cao từ 25-50 km (thuộc tầng bình lưu). Lượng ozôn trong khí quyể n cũng dao động. Nếu ở 00 C, áp suất thường thì toàn bộ ozôn trong khí quyển dồn lại tạo thành một lớp mỏng dày khoảng 3mm. Ôzôn hấp thụ những tia ánh sáng mặt trời có bước sóng từ 0,2-0,29µ, là những tia tử ngoại có tác hại sinh lý. 12 http://elib.ntt.edu.vn
Trong tầng bình lưu, ozone có khả năng hấp thụ phần lớn tia sóng ngắn của bức xạ mặt trời . Tuy nhiên, nếu ở trong tầng đối lưu, ozone lại được xe m như là một khí gây hiệu ứng nhà kính, đóng góp 8% cho hiệu ứng nhà kính. Tuối thọ của Ozone khá ngắ n, chiế m khoảng 2-3 tháng. Gần mặt đất lượng O3 nhỏ (0 - 0,07.10-4 %). Nồng độ O3 tăng sẽ là mối nguy hại cho cuộc sống trên trái đất gây bệnh nguy hiể m cho người và gia súc, cây trồng, giả m khả năng quanh hợp của cây xa nh, ... Khí ozone không có nguồ n gốc trực tiếp từ trái đất, nó được hình thành từ các quá trình quang hoá xảy ra trong khí quyển.. Ôzô n trong bầu khí quyển Trái Đất nói chung được tạo thành bởi tia cực tím, nó phá vỡ các phân tử O2 , tạo thành ôxy nguyên tử. Ôxy nguyên tử sau đó kết hợp với phân tử ôxy chưa bị phá vỡ để tạo thành O3 . Trong một số trường hợp ôxy nguyê n tử kết hợp với N2 để tạo thành các nitơ ôxít; sau đó nó lạ i bị phá vỡ bởi ánh sáng nhìn thấy để tái tạo ôzôn. Các hoạt động công nghiệp, giao thông, sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc hoá thạch, các tiện nghi sinh hoạt,... đã được xe m là nguyên nhân làm tổn hại tầng ozone trong tầng bình lưu đồng thời tạo ra nhiều khí ozone trong tầng đối lưu gây ra những hậu quả khó lường trước đối với sự sống trên trái đất. B Hà m lượng ozone trong khí quyể n hiện nay khoảng 40-50 ppbv với tốc độ gia LI tăng bình quân nă m là 0,5% e. Hơi nước: U Hơi nước luôn luôn hiện diện trong khí quyể n, xuất phát từ sự bốc hơi trên biển cả, ao hồ, đất ẩm ướt và thực vật. Hơi nước trong khí quyể n góp phần tạo nên nhiều TT hiện tượng thời tiết khác nhau: hình thành sương, sương muối ở mặt đất, sương mù ở tầng khí quyển thấp, mây ở tầng khí quyển ở trên cao. Lượng hơi nước trong khí quyển tạo nên độ ẩm không khí. N Hơi nước hấp thụ bức xạ sóng dài và một phần nhỏ bức xạ mặt trời. Điều này là một trong những nguyên nhân khiến cho lớp không khí ở thấp nóng hơn lớp không khí trên cao. Tốc độ bốc hơi và luồng hơi nước đi vào khí quyển phụ thuộc vào ba yế u tố chính: nhiệt độ bề mặt, vận tốc gió trên bề mặt, độ ẩ m khí quyển. Những nguồ n khác cung cấp hơi nước vào khí quyển: - Hơi nước thoát ra từ các hoạt động công nghiệp, nông nghiệp, thuỷ lợi,... - Hơi nước thoát ra từ các quá trình đốt cháy nhiên liệu trong khu vực năng lượng ha y giao thông vận tải,... Khi đốt cháy ngoài việc giải phóng CO2, hơi nước cũng là một sản phẩ m của quá trình cháy (chiế m từ 10 - 30% tuỳ loại nhiê n liệu). f. Bụi khói: Bụi khói là những vật chất có kíc h thước nhỏ bé bay lơ lửng trong khí quyển. Thà nh phần bụi khói biến động lớn theo không gian và thời gian. 13 http://elib.ntt.edu.vn
Bụi khói có trong khí quyể n là do các quá trình phong hoá đất đá, quá trình cháy của các mảng thiê n thể ở lớp khí quyển trên cao, do cháy rừng, hoạt động của núi lửa, do hoạt động của con người. Bụi khói là những hạt nhân ngưng kết hơi nước, do đó tính chất của bụi khói, mức độ ô nhiễm bụi khó i sẽ ảnh hưởng đến chất lượng giáng thuỷ. Ngoài ra, do có khả năng hấp thụ và bức xạ năng lượng mà bụi khói có vai trò đáng kể trong việc điều tiết chế độ nhiệt của không khí. Trong khí quyển chứa nhiều bụi khói sẽ gây ra những bất lợi cho cây trồng. Ngoài ra trong không khí còn có các chất khí gâ y ô nhiễm như: khí sulfurơ (SO2 ), khí amôniăc (NH3 ), ôxít nitơ (N2O), êtylen (C2 H4 ),... 1.2.3. Thành phần của k hông khí trong đất. Đất được cấu tạo bởi những hạt có kích thước khác nhau, giữa những hạt là các khe hở. Trong các khe hở hoặc chứa đầy nước hoặc chứa không khí. Những loại đất trồng trọt thường có dung tích khe hở lớn do tác động của các biện pháp là m đất, xới xáo, do bộ rễ cây tạo nên,... Về cơ bản không khí trong đất có thành phần không khác với thành phần không B khí trên mặt đất. Các không khí chủ yếu gồm có O2 , N2 , CO2 và hơi nước. Nó thay đổi tuỳ theo tính chất vật lý, hoá học của đất, phụ thuộc vào từng loại cây trồng, các loài LI sinh vật, vi sinh vật sống trong đất. Tuy nhiên tỷ lệ các chất khí có trong đất có những biến động so với khí quyển tự do. U Bảng 2: Thành phần của một số chất khí trong đất ( theo Vikêvít, 1966). TT Thà nh phần Khoảng biế n động của các chất khí (% thể tích) Nitơ 78 – 87 Oxy 10 – 20 N Carbonic 0,01 - 10 * Tỷ lệ O2 ít hơn mà CO2 thì nhiều hơn so với trên mặt đất. Đó là do quá trình hô hấp của rễ cây và các sinh vật sống trong đất là m giả m lượng O2, đồng thời quá trình phân giải các chất hữu cơ trong đất là m tăng lượng CO2 lên. * Lượng CO2 của không khí trong đất phụ thuộc vào trạng thái của đất. - Đất chặt có nhiều CO2 hơn đất xốp, càng xuống sâu nồng độ CO2 càng tăng lê n. - Đất có nhiệt độ và ẩm độ cao phân giải các chất mục nát mạnh, nên cũng là m tăng lượng CO2 lên. - Đất rừng chứa nhiều CO2 hơn đất đồng ruộng vì cành rơi lá rụng ở trong rừng nhiề u. Ngoài ra lượng CO2 còn phụ thuộc vào đặc tính và chiề u sâu của bộ rễ. Lượng CO2 trong đất thay đổi tuỳ theo mùa, nhiều nhất là mùa hè, ít nhất là mùa đông. Ở trong đất rừng lượng CO2 có thể tăng lên tới 0,2-3,4% thể tích không khí. 14 http://elib.ntt.edu.vn
Lượng CO2 tăng lên nhiều sẽ là điều kiện bất lợi cho sự sống của rễ cây, vi khuẩn và sự nảy mầm của hạt giống,... Đặc trưng của không khí trong đất là hầu như luôn luôn bảo hoà hơi nước. Ngoài ra, do những hoạt động của các sinh vật đất, không khí trong đất còn có một số các chất khí khác như H2 S,... 2. Cấu trúc khí quyể n theo chiề u thẳng đứng. Dựa vào sự thay đổi của nhiệt độ và độ cao mà người ta chia khí quyển ra thành một số tầng lớp chính sau: 2.1. Tầng đối lưu: Tầng đối lưu là tầng thấp nhất của khí quyển, nó nằ m sát mặt đất, là môi trường sống của tất cả sinh vật trên trái đất. Độ cao của tầng đối lưu được quyết định bởi các dòng đối lưu, do đó nó thay đổi theo mùa trong nă m và vĩ độ địa phương. Ở vùng vĩ độ cao độ dày của tầng nà y khoảng 8- 9 km; vùng vĩ độ trung bình: khoảng 11 k m; vùng vĩ độ thấp: khoảng 17-18 k m. Hiệ n tượng đặc trưng trong tầng này là các dòng không khí thường đi lên hoặc B đi xuống (do chênh lệch áp suất, do chướng ngạ i vật trên mặt đất, do sự tranh chấp của các khối khô ng khí,...) làm tha y đổi chế độ nhiệt, chế độ ẩm của không khí. Các khối LI không khí đi xuống thường nóng và khô dần. Ngược lại, càng lên cao nhiệt độ càng giảm (bình quân cứ lên cao 100 m nhiệt độ giả m 0,5 - 0,60 C, cũng có thể giảm đến 10 C U nếu không khí khô). Vì vậy tại giới hạn trên của tầng đối lưu, nhiệt độ có thể giảm tới - 55 đến - 600 C . TT Ở đây có những vùng xoáy khổng lồ (xoáy thuận và xoáy nghịch) xuất hiện rồi tan đi, có nhữ ng khối khí không đồng nhất thường xuyên di chuyể n, luôn có sự xáo trộn không khí trong toàn bộ tầng đối lưu nhờ những dòng không khí đi lên rồi đi N xuố ng. Về khối lượng: tầng đối lưu tập trung khoảng 3/4 khố i lượng toàn bộ khí quyển, cho nên hầu hết những hiện tượng vật lý trong khí quyển mà chúng ta quan sát được đều xảy ra ở đây. Các hiệ n tượng thời tiết như mây, mưa, giô ng và tố,... đều xảy ra trong tầng này. Tầng đối lưu chứa gần 80 % toàn bộ chất khí và hầu như toàn bộ lượng hơi nước có trong khí quyể n. Người ta chia tầng đối lưu ra là m 3 lớp chính: * Lớp dưới (lớp loạn lưu): là lớp dưới cùng giới hạn từ mặt đất đến độ cao 1-2 km, chịu sự tác động mạnh của mặt đất. Trong lớp này hình thành mâ y tầng thấp. * Lớp giữa (lớp trung bình): nằm ở độ cao từ 2-6 km, chịu ảnh hưởng của mặt đất ít hơn. Trong lớp giữa xảy ra quá trình cơ bản của các khối khí theo chiều nga ng, phát triển các luồng đối lưu mạnh. Hình thành mây tầng trung bình. 15 http://elib.ntt.edu.vn
* Lớp trên: nằ m ở độ cao từ 6 km đến giới hạn trên của tầng đối lưu; ít chịu ảnh hưởng của mặt đất. Các đỉnh mây tích và mây tíc h vũ có thể lên đến lớp trên và ở đây tồn tại mây tầng cao. Nhiệt độ lớp này luôn luôn â m. Do những đặc điểm cơ bản, tầng đối lưu đặc biệt quan khối đối với cuộc sống trên trái đất và có ý nghĩa lớn trong sản xuất nông nghiệp. 2.2. Tầng đối lưu hạn: Tầng đối lưu hạn là lớp trung gia n giữa tầng đối lưu và tầng bình lưu. Tầng đối lưu hạn có bề dày chừng và i trăm mét đến 1-2 k m. Vị trí của tầng này được xác định bởi sự biến thiên nhiệt độ. Bắt đầu từ đó nhiệt độ không đổi theo độ cao (đẳng nhiệt) hoặc tăng theo độ cao (nghịc h nhiệt). Ở tầng đối lưu hạn người ta phát hiện ra những dòng xiết khí quyể n. Tốc độ những dòng xiết này có thể đạt tới và i tră m km/h. 2.3. Tầng bình lưu: Tầng bình lưu được giới hạn từ phía trên đối lưu hạn cho tới độ cao 80 - 90km. Tầng này hầu như không có sự hình thành mâ y mưa, chỉ có sự trao đổi loạ n lưu yếu. chính: B Căn cứ vào sự phân bố nhiệt mà người ta chia tầng bình lưu ra thành 3 lớp LI * Lớp đẳng nhiệt (lớp dưới): lớp dưới được giới hạn từ độ cao giới hạn trên của đối lưu hạn đến độ cao 30-35 k m. Nhiệt độ của lớp này không đổi theo độ cao, luô n bằng - U 550 C. TT * Lớp nghịch nhiệt (lớp trung bình): là lớp được phân biệt bằng tính chất nghịch nhiệt rõ rệt. Lớp này được xác định từ độ cao 30-35 km đến 60 k m. Nhiệt độ của lớp này tăng theo độ cao. Nguyên nhân là do lớp này tập trung hầu N hết ozone trong khí quyển, ozone đã hấp thu tia tử ngoại của mặt trời. Do vậy, đến độ cao 60 km nhiệt độ đạt tới 65 - 750C. * Lớp trên ( lớp lạnh): lớp trên được giới hạn từ độ cao 60 - 80 k m. Ở đây nhiệt độ giảm đi rất nhanh theo độ cao (có thể đạt -700 C đến -800 C ở giới hạn trên của lớp này), điều này tạo điều kiện cho sự xáo trộn theo chiều thẳng đứng và sự đối lưu phát triể n ở đây. Vì vậy, lớp này đôi khi được gọi là tầng đối lưu trên. 2.4. Tầng ion (tầng điện ly): Tầng io n là tầng kế tiếp tầng bình lưu lên đến độ cao 800 km. Không khí ở tầng này rất thưa và loãng và bị phân ly, ion hoá mạnh dưới tác dụng của các tia bức xạ mặt trời. Có thể nhậ n thấy hai cực đại ion hoá ở độ cao 100 km và 180-200 k m. Khí quyển ở tầng nà y có độ dẫn điện cao và đây là nguyên nhân là m phản hồi các sóng vô tuyến phát đi từ mặt đất, nhờ đó mà các thiết bị vô tuyến trên mặt đất và các vệ tinh nhân tạo mới hoạt động bình thường. 16 http://elib.ntt.edu.vn
Một đặc điể m quan khối khác của tầng này là nhiệt độ không khí cao và tăng nha nh theo độ cao: nhiệt độ không khí ở độ cao 200 km là 6000 C và giới hạn trên của tầng này là 20000 C. 3.5. Tầng khuyếch tán: Tầng khuyếch tán là tầng chuyển tiếp giữa khí quyển và không gian vũ trụ. Không khí gồ m chủ yế u là hydrogen và helium, rất thưa và loãng. Giới hạn trên của tầng này không rõ, vào khoảng 2000 - 3000 k m. Ngoài tầng khuyếch tán là không gian vũ trụ. ***** B LI U TT N 17 http://elib.ntt.edu.vn
CHƯƠNG II BỨC XẠ MẶT TRỜI Bức xạ mặt trời là nguồn nhiệt chủ yếu trên mặt trái đất, cũng là động lực nguyên thuỷ của sự vận động không khí, gây ra tất cả mọi hiện tượng và quá trình vật lý trên mặt đất và trong khí quyể n. Đối với thực vật, bức xạ mặt trời là yếu tố khí tượng quan khối hơn tất cả các yếu tố khác vì nó tha m gia vào tiến trình biến dưỡng và sự sản xuất chất khô của cây cối. 1. Ảnh hưởng của bức xạ mặt trời đối với cây trồng. 1.1. Ảnh hưởng của thành phần quang phổ bức xạ mặt trời đối với cây trồng. Bức xạ mặt trời được hình thành từ những sóng điện từ với những bước sóng B khác nha u, có độ dài bước sóng phổ biến trong khoảng từ 0,2-24 µ. Quang phổ mặt trời được chia làm 3 nhó m: LI - Nhó m tia tử ngoại: λ 0,76μ; ở giới hạn ngoài của khí quyển chiế m 47% thành phần quang phổ của mặt trời. N Nhóm tia tử ngoại và tia hồng ngoại mắt thường không thể nhìn thấy được. Riê ng nhó m tia có bước sóng trông thấy, khi phân tích, người ta thấy hàng loạt tia được sắp xếp lần lượt theo sự giả m dần của bước sóng: đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Tia nhìn thấy có ảnh hưởng nhiều đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây xanh. Để xét tác dụng của quang phổ mặt trời đối với cây trồng, Uỷ ban chiế u xạ Hà Lan (1953) đã chia quang phổ mặt trời ra là m 8 dải sau: Dải 1: λ > 1μ là những tia khi được cây hấp thụ thì biến thành nhiệt mà không tham gia vào tiến trình sinh hoá. Dải 2: 0,72μ < λ ≤ 1μ (hồng ngoại), có tác dụng làm cho cây mọc dài ra. Các tia này cũng có vai trò quan khối đối với sự nảy mầm, sự trổ bông và màu sắc trái. Dải 3: 0,61μ < λ ≤ 0,72μ (tia đỏ và da cam) rất quan khối trong quá trình quang hợp của cây xanh. Các tia này được lục tố hấp thụ mạnh. 18 http://elib.ntt.edu.vn