农业气象学导论/土壤温度

本章目标

• 理解
  • 土壤的昼夜和季节性变化
  • 土壤温度的测量
  • 土壤温度在作物生产中的重要性

土壤温度

土壤通过以下方式加热

- 地热过程 - 大气过程 - 辐射过程

不同的生物物理、生物化学和微生物过程受土壤热量/温度控制。土壤温度取决于土壤热学性质和土壤质量的热含量。

土壤的热学性质是

a. 比热

它是将1克土壤的温度提高1摄氏度所需的热量。对于粘土，它通常为0.8卡/克摄氏度。它受水分含量的影响。田间持水量 (FC) 时的比热大于萎蔫点时的比热。

b. 热容

它是将1立方厘米土壤的温度提高1摄氏度所需的热量。热容高的土壤升温缓慢。它取决于土壤水分含量、土壤密度、质地、土壤特性、有机质含量和覆盖率。用 C_v 表示。从数学上讲，C_v= ρC，其中 ρ= 堆积密度，C= 比热。在 FC 时，大多数土壤的 C_v 在 0.3 到 0.6 卡/cm₃/摄氏度之间。

c. 热导率

它是单位时间内在单位温度梯度下穿过单位面积的热传递量。它显示了热传递的容易程度。它随土壤的孔隙率、水分含量、质地和有机质含量而变化。干燥沙质土壤的热导率约为 0.00046 卡/厘米/秒/摄氏度，而含有 OM 和富含腐殖质的土壤的热导率约为 0.00027 卡/厘米^-1/秒^-1/摄氏度。

土壤温度的昼夜变化

当太阳辐射照射到土壤表面时，它会加热土壤，导致地表土壤和地下土壤之间产生温差。白天，热量从地表土壤流向地下土壤，晚上反之。因此，剖面经历不同的温度变化，称为土壤温度的昼夜变化。土壤温度昼夜变化的振幅随深度迅速减小，在较深的地方更小。沙质土壤比粘土土壤的昼夜变化更大。阴天时的温度波动不像晴天时的波动那么快。

土壤温度的年变化

1 月份，土壤剖面的上部处于最低温度，土壤在较深的地方逐渐变暖。因此，热量的净流动是向上的。2 月至 3 月，下层仍然很冷，地表土壤变暖的速度开始加快。热量的流动现在是向下的。整个土壤剖面在 5 月下旬或 6 月份达到最高温度。6 月份开始降雨，土壤温度下降，但热量的净流动仍然是向下的。由于降雨量大，地下水位高，6 月至 9 月的温度变化最大。10 月开始，热量从地下土壤向地表土壤移动，循环继续。

测量

土壤温度计用于测量土壤温度。土壤温度计有两种类型

a. 接触式：水银温度计、双金属片、恒压或恒容温度计、电阻温度计、热电偶。

b. 非接触式：光学高温计、全强度辐射计

土壤温度在以下方面至关重要

1. 种子萌发
2. 根系的生理活动
3. 植物的生理和代谢活动
4. 土壤中发生的几个物理、化学和生物过程
5. 植物病害的发生及其对植物生长的影响
6. 土壤温度高会增加呼吸作用的速度，从而增加碳水化合物的消耗。这会减小马铃薯块茎的大小。
7. 氮固定在 5-27 摄氏度的温度范围内较为有利。高温会导致反硝化。
8. 微生物活动直接受土壤温度的影响。土壤细菌在

低于 5 摄氏度时变得不活跃，通常在高于 30 摄氏度时死亡。