土壤温度

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地面以下土壤中的温度。土壤温度主要指与花木生长发育直接有关的地面下浅层内的温度

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土壤温度（soil temperature）是指地面以下土壤中的温度。土壤温度主要指与花木生长发育直接有关的地面下浅层内的温度，测试土壤温度的方法主要是插入法。

土壤温度的好坏直接影响了植物的生长，所以种植业和研究中心会经常测量土壤温度。

中文名: 土壤温度
外文名: soil temperature
定义: 地面以下土壤中的温度

作用: 影响着植物的生长、发育
主要测试方法: 插入法
影响范围: 土壤中各种生物化学过程

基本介绍

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土壤温度（地温）影响着植物的生长、发育和土壤的形成。 [1]土壤中各种生物化学过程，如微生物活动所引起的生物化学过程和非生命的化学过程，都受土壤温度的影响。

关系

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有以下两个方面。直接影响在一定的温度范围内，土壤温度越高，作物的生长发育越快。一年内某时段出现低温或高温，常常给农业生产带来危害。作物的种子谜嫌邀必须在适热巩宜的土壤温度范围内才萌发。

一般耐寒的谷类作物，种子萌发的平均土温为1一5℃；喜温作物为8一10℃。与气温相比，对种子发芽和出苗的影响，土壤温度要直接得多。但是，土壤温度随地形、土壤水分、耕作条件、天气及作物覆盖等影响而变化。一般作物的根系在土壤温度2一4℃时开始生长，在10℃以上根系生长比较活跃，超过35℃时根系生长受到阻碍。冬麦在12一16℃局旬拳时生长良好，玉米、棉花等为25℃左右，豆科作物的根系在22一26℃生长良好；马铃薯块茎成熟期30天内，15一27℃是块茎形成的最适土壤温度。

过高的土壤温度使植物根系组织常加速成熟，根系木质化的部位几乎达到根尖，降低了根表面的吸收效率。土壤温度低，篮判作物根系吸水缓慢，当气候条件适于蒸腾时，植株地上部分常呈现脱水或缺水。土壤温度过低，常使冬作物的分孽节或根系产生冻害，强低温延续的时间长短和降温及冻融的速度都影响到冻害的程度。土壤温度影响作物的生理过程。

在0一40℃之间，细胞质的流动随升温而加速。在20一30℃的范围内兰阿境，温度升高能促进有机质的输送。温度过低，影响营养物质的输送率，阻碍作物生长。在0一35℃范围内，温度升高能促进呼吸，但对光合作用的影响较小，所以低温有利于作物体内碳水化合物的酷垫只希积累。适宜的土壤温度还能促进作物的营养生长和生殖生长。春小麦苗期，地上部分生长最适宜的土壤温度为20一24℃，后期为12一16℃，8℃以下或32℃以上很少抽穗；冬小麦生长适宜的上壤温度要低一些，24℃以上能抽穗，但不能成熟。间接影响土壤温度影响环境条件中的其他因子，从而间接影响作物的生长发育。 [2]

土壤温度对微生物活性的影响极其明显。大多数土壤微生物的活动要求有15一45℃的温度条件。超出这个范围〔过低或过高），微生物的活动就会受到抑制。土温对土壤的腐殖化过程、矿质化过程以及植物放元阀的养分供应等都有很大意义。

土壤有机质的转化也受土温的影响，淋霉婶南方高温地区，有机质分解快；北方温寒地区，则分解慢，土壤中的养料和碳的周转期远比南方要长。所以在高温的南方应加强有机质的累积，而在较寒冷的北方则应侧重于加速有机质的分解，以释放养分。

土壤水(溶液）的移动，土壤水存在的形态以及土壤气体的交换等都受到土壤温度的影响。土壤温度越高，上壤水的移动越频繁，上壤中的气态水就较多；土壤温度低时，土壤水的移动近于停止。土壤水常转化为固态水。作物在一定的生育阶段，适应不了过高的土壤温度，需要降低土壤温度以保证作物的正常生长发育。北方地区，气候寒冷，土壤温度低是农业生产上的主要矛盾，采取垄作，可增加对太阳辐射的吸收量和减少反射。垄作的昼夜平均土壤温度可高于平作；深耕松土，增加土壤中的孔隙，改善土壤底层的通气透水状况，也可提高土壤的吸热和增温、保温能力；适时、适量进行冬灌，使土壤含水量大，散热缓慢，土壤温度变化比干燥土壤缓慢，可保护冬作物安全越冬。

调节

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耕作

耕作措施可以调节土壤，垄作、中耕、深翻、镇压、培土等措施，由于改变了太阳的入射角、土壤空隙度、土壤水分状况等，均可起到调节土壤的作用。“锄头底下有火”，北方早春气温低，当土壤含水量较高时，土温不易上升，对春播和作物出苗不利，可采用深锄，松表土，散表熵，提高地温。作为苗期，早中耕，地发暖，通过深耕，可以提高土温，同时加强土壤的稳温性。起垄种植能增加土壤表面及近地层气温，并有利于排水，据测定，垄作5 cm深处，日平均土温能增加2 ℃~ 3 ℃，温度日较差比平地高3 ℃~ 4 ℃，最低洼下湿地和某些作物的良好的耕作种植形势。

灌溉和排水

水分具有大的热容量、导热率和蒸发潜热，土中水分含量又与土壤的反射率有关。因此，调节土壤水分含量对土壤热状况有较大影响。对土壤进行灌溉，由于下述原因：

①土色加深，地面反色率降低；

②地表温度下降，地面长波辐射减少；

③由于近地面水汽增加、大气逆辐射增加，因而，一般白天灌溉地表辐衡有所增加，土壤导热率也因土壤湿度增加而增大了。

因此，水运用的适宜，有增温、降温、保温的作用。早春秧田，高温晴天，日灌夜排，或全天灌水，以水层护田，缓和气温与土温的突变，使土温趋于稳定，起到保温的作用。寒冷晴天，则日排夜灌，田面水层消失，增加了土壤空气容量，土温上升快，起到保温的作用。

施肥

肥料不仅可以肥田，而且可以调节土温。各种有机肥，在其分解过程中，可以放出不同的热量，按其发热量的大小，有热性肥、温性肥、凉性肥。热性肥如马粪、羊粪、菜子饼；温性肥如猪粪、人粪秸秆肥等；凉性肥如牛粪、塘泥、阴沟泥等。“冷土上热肥，热土上冷肥”，这种合理施肥方法，充分发挥了肥料的热特性，对作物生长有很大的好处。此外，施用草木灰和有机肥料，能使土色变深，增加土壤的吸热能力，也起提高土温的作用。

覆盖

覆盖是调节土温最常用的手段之一。根据其作用原理不同，可分为透明覆盖与非透明覆盖。前者是用尼龙薄膜、玻璃、油纸等材料。后者用植物秆、草帘、芦苇、回飞沥青制剂等。

此外，一些地区还使用土面增温剂以提高苗床温度。其原料主要是脂肪酸渣制剂或沥青制剂，也有的用天然动物植物油油脚制成。土面温度剂的效果与土壤水分、天气、季节等条件密切相关。喷施后，一般有效期为15 ~ 20 d。

设置风障

寒冷多风地区风障能起到降低风速、减少地面乱流和蒸发耗热的作用。障前地面（向阳面）还能增加反射辐射和减少地面有效辐射损失，因此，它可以有效地提高温度，有利于作物育苗和安全越冬，减少霜冻危害。在大风期间可减低风速40% ~ 60%，提高秧苗温度1 ℃~ 3 ℃。北方地区设置风障，使冻土层后变薄，春季解冻早，可早播种。一般风障改善土温的有效距离是障身高的5 ~ 8倍，增高障身，能提高投资效果。

热量来源

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对一般土壤来说，太阳辐射能是其热量的主要来源，生物热量与地热只是在某些特定的条件下才能发挥作用。

太阳的辐射能

土壤吸收的热量首先决定于到达地球的有效太阳辐射能的数量。在相对少云干旱区，有75%的太阳辐射能可以到达地面。与此相反，在多云湿润区，只有35% ~ 40%的太阳辐射能到达地面。大概只有5% ~ 15%的净辐射在土壤及植被中以热能储存起来。 [3]任何特殊地点的太阳辐射能主要决定于气候。

但是进入土壤的能量还受到其他因素的影响，如颜色、坡度、植被。众所周知，暗色土壤要比浅色土壤吸收更多的热能，并且红色和黄色的土壤要比白色土壤的温度上升的快，但是这种情况并不含有暗色土壤总是温暖一些的意思。因为暗色土壤通常有机质含量高而且保持着大量水分，水分本身也要升温和蒸发，所以实际情况正好相反。

生物热

微生物分解有机质的过程是放热过程，释放出的热量，一部分被生物用来作为进行同化作用的能源，而大部分用来提高土温。 [4]一般来说细菌对于热量的利用系数（指微生物同化的能量占有机物质转化总能量的百分数）很少超过50%，无机营养型的细菌则更低，可见，微生物分解有机物在提高土温上有一定的作用，但是，土壤的有机质含量一般不多，故其作用有限。

地球内热

地球内部也向地表传热。因为地壳导热能力很差，每平方厘米地面全年从地球内部获得的热量总共也不过54卡，比太阳常数小十余万倍。从地层的20 m深处往下，深入20 ~ 40 m(平均为33 m），温度才能增加1 ℃，所以与太阳辐射能相比，地球热对土壤温度的影响很小。但是，在地热带，如温泉附近，这一因素则不可忽视。

周期性变化

随着太阳辐射昼夜或季节变化，地表温度亦随之发生周期变化。在每一个温度变化周期里，各出现一次最高值和一次最低值。随着土壤深度的增加，其温度最高或最低出现的时间逐渐延迟。从许多地区图文观测资料得知，土层深度每增加1 m，最高（或最低）图文出现的时间延迟20 ~ 30 d。同时，随着土层深度的增加，土温的年变幅将迅速变小。土温日变化与年变化相类似，表层土温变幅远大于深层土壤，而且>20 cm土层日变化曲线几乎呈平行线，也就是说，土壤温度日变化幅度低于年变幅。 [5]

性质影响

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土壤温度影响土壤中有机质和N素的积累

土壤有机质的转化与温度的关系很大，热带地区温度高，有机质分解快；寒温带温度低，有机质分解慢，其所含养料周转期远比南方长。所以，在南方，调节土壤的有机质偏重于加强有机质的积累，而在寒冷地区则更多的侧重于加速有机质的分解以释放养分。

在南方水田中，早春使用大量的绿肥后，由于春后气温和土温的升高，土壤有机质的分解相当迅速，加之地表水膜已隔绝了大气与土壤之间的气体交换，如果土壤中地下水位又高，土体内所蔽蓄的空气本来就不多，这就已造成缺氧条件，特别是在大量使用新鲜绿肥或未腐熟肥的情况下，由于肥量的迅速分解耗尽了氧气，就更造成土壤氧化还原电位的急剧下降，产生H2S和过多的Fe2+、Mn2+离子，引起有机酸的积累造成对水稻根系的毒害，抑制其吸收养分的机能。 [6]

旱地土壤中最有利于硝化过程的土壤温度是27 ℃~ 32 ℃。在冰冻土壤中，硝化作用几乎出停顿对状态；在-1 ℃~ 4 ℃时，土壤中开始有硝化作用，但反应非常缓慢，其硝化速率仅相当于25 ℃时的1% ~ 10%，随着温度的升高，硝化细菌渐趋活跃，10 ℃、15 ℃、20 ℃时的硝代速度相应为25 ℃的20%、50%、80%。由土温引起的土壤N素供应商的季节性差异，是制定施肥制度的一个重要依据。

土壤温度对土壤P素供应的影响

土壤P素的季节性变化较为复杂。水稻土中暖季里土壤P素有效性增加，主要由于土壤渍水后，硫酸铁在还原条件逐渐变为可利用态的缘故。彭干涛等（1980）在江苏宜兴的定位观察表明，6种不同肥力水平的土壤上，不同季节土壤速效P量的差异，并未达到统计上的显著，并发现土壤速效P量并不受季节温度变化的影响。他们认为，温度对植物P素营养的影响，可能是根系吸收P素受温度影响较大缘故。根据侯光炯等研究，铁铝胶体结合的P要在30 ℃左右才能活化，一般夏季气温高时，土壤中的P活性大；冬季气温低时，土壤中的P活性小。万兆良（1981）的实验表明，土温对P 的固定似有一定影响，紫色土和山地黄壤等6种不同土壤中，土温由10 ℃~ 15 ℃上升到30 ℃，P32固定量减少20% ~ 70%。

土壤温度对土壤K素容量和强度关系的影响

温度是影响土壤中K素动态变化的一个重要因素。土壤温度的变化影响到土壤中K 的固定和释放，影响到K+在土壤中的扩散过程和粘土矿物对K+的选择吸收。温度对土壤中K+的影响是多方面的。Ching和Barber曾经研究过温度对土壤中K扩散过程的影响，发现K+的扩散系数随温度的升高而增加。Feigenbaun和Shainberg发现提高温度可以增加土壤中缓效K+的释放速率。Sparks和Liebhardt研究了温度对土壤中K+平衡过程的影响，发现升高温度增加土壤对K+的选择吸附。

金继运等（1992）的实验结果表明，随着温度的升高，土壤供K+能力增加，缓冲性能下降。本项研究结果表明，温度可以改变土壤K+的Q/I关系，升高温度增加了土壤溶液中K+的活度，提高了土壤的 K+能力。可见土壤温度是影响土壤中K+素动态变化和土壤供K+能力的一个不可忽视的重要因素。尤其是在中国北方经常发生早春低温冷害的地区，温度的影响可能更为明显。

土壤温度对土壤电导性的影响

土壤温度对于土壤介质的性质影响较大，对于土壤电导尤为明显。李成保和毛就庚（1989）以砖红壤、赤红壤、红壤、黄棕壤、滨海盐土、内陆盐土和苏打盐土为试材，用热敏电阻性温度传感器，测出不同土壤处理及其电导率与温度的回归统计数据。结果表明：实验条件下，土壤电导率与温度的相关系数α为0.960 ~ 0.999，有很好的线性关系。

土壤电导率随温度升高而增大。温度每升高1℃所引起的电导率的变化量（“电导温度变率”）是因土壤介质而异，顺序为：盐土>；黄棕壤>；可变电荷土壤。不同土壤之间电导温度变率的顺序为：滨海盐土>；内陆盐土>；苏打盐土>；黄棕壤>；砖红壤>；红壤>赤红壤。

土壤温度对土壤水分状况的影响

土温对土壤水分状况的影响是多方面的。土温升高时，土壤水的粘滞度和表面张力下降，土壤水的渗透系数随之增加，土温25℃时水的渗透系数为0℃的2倍。土壤水分的自由能与土壤温度密切相关。

张一平等（1990）以陕西省红油土、垆土、黑垆土为供试土样，试验结果表明，温度对土壤水势具有明显的影响，3种土壤皆呈现随温度升高土壤水吸力降低的特点。在测定的含水量范围内，温度与吸水力之间呈现极显著的负相关，相关系数（r）在- 0.990 6 ~ 0.999 0(n=5）。这是由于温度升高时，水的粘滞度和表面张力降低所致。在等吸力时，温度高者，含水量则较低。

土壤温度对土壤中生物学过程的影响

土壤温度对微生物活性的影响极其明显。大多数土壤微生物的活动，要求温度为15 ℃~ 45 ℃。在此温度范围内，温度愈高，微生物活动能力越强。土温过低或过高，超出这一温度范围，则微生物活动受到抑制，从而影响到土壤的腐殖或矿质化过程，影响到各种养分的形态转化，也就影响到植物的养分供应。例如，氨化细菌和硝化细菌在土温28 ℃~ 30 ℃时最为活跃，如土温过低，往往由于硝化作用极其微弱，而使作物的N素养分供应不足。土壤温度达到52 ℃时，硝化作用停止。

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