地貌学课件

土壤温度的变化首先从土壤表面开始，然后逐渐影 响深层土壤温度的变化，其变化随深度的增加而减 少，而且最高，最低温度出现的时间也随土壤深度
增加愈来愈推后。
三、土壤温度的日、年变化 由于地球的自转和公转，使到达地面的太阳辐 射能有周期性的日年变化，因而引起Βιβλιοθήκη 壤温度也有相 应的日年周期性的变化。
温度日、年变化的特征通常是用“时相”和 “较差”来描述。 “时相”即“极值出现时刻”，
（一）热容量-------表示土壤容纳热量的能力 容积热容量（CV）：J/m3· ℃（焦耳/米3.度） 重量热容量： J/g· ℃ （焦耳/克.度）
当土壤获得或失去相等的热量时，热容量越 大的土壤，升温或降温的幅度越小。
土壤热容量的大小主要决定于土壤的组成成份和组成 比例：
土壤空气-----热容量最小 土壤水分-----热容量最大 土壤固体部分------热容量居中
地面层热量收支示意图
白天与夜间的各项热量收入和支出正好相反的，
若规定：地面得到热量为正，失去热量为负。
则地面热量平衡方程式可写成：
QS=R – P – B – LE
式中：QS为正值时，土壤表层得热大于失热，地 面温度上升； QS为负值时，土壤表层得热小于失热，地 面温度下降； QS=0时，土壤表层得热等于失热，地面温 度最高或最低。 QS--------可理解为热量的净积累(变化量)
第二节 土壤温度
一、影响地面温度变化的因子
(一）地表面热量平衡
地球表面温度的升高和降低，均是由地表面热 量收支状况决定的，白天，地表面收入的能量多于
支出的能量，地表面温度升高；夜间，地表面释放
的热量多于吸收的热量，地表面温度降低；若收支
平衡，则地表面温度保持不变。
根据能量守恒原理：
地表面热量收支差额（热量平衡） = 地面热量收入– 地面热量支出
综合考虑，地表面的热量收入和支出项有： R：土壤表面与空气层间以辐射形式进行交换的热通量 项（辐射差额） P：土壤表面与空气间以湍流形式进行交换的热通量项 B：土壤表面与下层土壤间以分子传导形式进行交换的 热通量项 LE：土壤表面与空气层间以潜热形式进行交换的热通量 项
土壤和空气，土壤和下层土壤之间的能量交换是 在一定厚度的土壤间进行的，且土壤有存储热量的能 力。
为湍流，习惯上常叫乱流。
乱流可使空气在各个方向得到充分混合，并伴 随着热量的交换。 乱流是地面和空气、空气和空气之间热量交换 的重要方式之一。对缓和贴地气层的温度变化，起
着十分重要的作用。
六、潜热
地面
空气
水的相态变化（温度不变）引起的热量转移称
为潜热。
潜热交换不仅在地面和空气之间进行，空气之间也有。
春季时，干燥的沙质土壤，由于迅速升温，农 事活动可以相应提早九天至十几天。
（二）导热率（λ）---表示土壤传递热量的能力。 ----单位：J/m.s.℃（焦耳/米.秒.度）
导热率的大小，也决定于土壤的组分及其比例：
土壤空气-----导热率最小 土壤固体成分------导热率最大 土壤水分------导热率居中
增大的，当土壤湿度20～30%土壤的导温性能 最好，土壤湿度再增加导温率反而减少，所以 土壤太干或太湿导温率都不好。
在其他条件相同时，导温率越大，其表面 温度变化越小，而土壤内温度变化则越大。
二、土壤中热量的传递 白天，土壤表面热量-------→土壤深层 夜间，土壤深层热量-------→土壤表面
土层
分子热传导是土壤中热量交换的主要方式。 分子热传导过程的强弱对土壤层内热状况的形成有 着重要意义。
二、辐射 地面
空气
辐射热交换是地面和空气之间进行热交换的主
要方式，不同空气层之间也可以进行辐射交换。
三、对流
低层空气
高层空气
空气在垂直方向上大规模的，有规律的升降运动称为对 流，根据其形成原因可分为如下两种：
02 08 14 20 日平均温度

20前天 08当天 08 14 20
2 4
4
本月内各日平均温度之 和 月平均温度 月内天数
影响土温年较差的因素：
土壤温度年较差的大小与纬度、地表状况、天气等 因子密切相关。 A、土壤温度的年较差随纬度增高而增大；
纬度：随纬度的增高，土温日较差减小。
季节：夏季﹥冬季，但春季最大。
B、地形----地形主要是影响乱流热交换
凹地﹥平地﹥凸地。 C、下垫面颜色----主要影响土壤的反射率 深色﹥浅色 D、导热率 导热率小的﹥导热率大的
E、热容量
F、天气
热容量小的﹥热容量大的
晴天﹥阴天
云层白天能削弱太阳辐射同时减小地面有效辐射， 结果白天使地面增温少，而夜间又大大减少地面的有 效辐射，所以，阴天土壤温度日较差较小。
是指最高温度或最低温度出现的时刻； “较差”即
“振幅”，是指最高值和最低值之差。
（一）土壤表面温度的日变化
1、时相：
最高温度-----13时左右 最低温度----将近日出的时候
2、日较差：
一天中，土壤的最高温度与最低温度之差，称土 壤温度日较差。
⑴影响土温日较差的因素：
A、太阳高度角----h 决定地面接收太阳辐射的多少
重点和难点： 1、土壤的热量收支平衡方程式，影响土温 变化的因子； 2、气温的时空变化，大气稳定度的判定
第一节 土壤、空气及其之间的热量交换方式
地球表面接受太阳辐射能，在下垫面本身、 下垫面和空气，空气层之间，进行多种形式的热 量交换，使地面温度、下层土壤温度、大气温度
发生变化。
一、分子热传导 土层
第二章
温度（5学时）
温度是下垫面和大气热量变化的表征值，
地面温度和空气温度的变化对天气、气候以及
植物的生长发育有重要的影响。本章将讨论温
度的变化特点、变化规律及其温度对农林生产
的影响。
内容提要 ： 1、热量交换方式； 2、土壤的热特性和土壤的热量平衡方程； 3、土温的变化规律及影响因子； 4、气温的变化规律及影响因子； 5、大气稳定度的判断依据； 6、积温的种类及计算； 7、温度与农林生产。
土壤湿度增加时，使土壤导热率变大； 土壤空气多孔隙度大，使土壤导热率变小。
另外，土壤中有机质含量也影响导热率，有机质含量 多，导热率变小。
（三）导温率（K）
表示土壤传递温度和消除层次间温度差异的能力。
其定义为：单位体积的土壤，由于流入（或流出）数 量为λ的热量后，温度升高（或降低）的数值。
可用此式表达： K=λ/CV 据研究，干土起初因湿度上升，导温率是
（三）过渡型（图示） 土壤上、下层温度的垂直分布分别具有日射型
和辐射型的特征。
清晨过渡型、春季过渡型---辐射型→日射型
傍晚过渡型、秋季过渡型---日射型→辐射型
无论何种转变，都是从地面开始逐渐向较深的土层 渗透的。
六、土壤的冻结和解冻
（一）土壤冻结
（二）土壤解冻 （三）我国各地区土壤冻结的情况
大气中的对流多数是由热力原因和动力原因共同引起 的。对流运动是地面和低层大气的热量向高层传递的 重要方式。
四、平流
地区
地区
大规模空气的水平运动称为平流。
平流运动是水平方向上热量交换的主要方式。对缓和地 区之间和纬度之间的温度差异有很大作用。
五、乱流（湍流） 地面
近地气层
因为地面受热不均匀，或者空气沿一粗糙不平的下 垫面移动时，常出现一种小规模的、无规则的升降 气流或空气的涡旋运动，这种空气的不规则运动称
1、热力对流（自由对流） 发生在低层气温剧烈增高或高层空气冷却时， 上下层气温差异加大，低层空气密度小，高层空气 密度大，因而产生了垂直方向的运动。 空气升降速度快，多在10m/s左右，水平尺度 小，多在0.1—50km之间，是中低纬度温暖季节经 常发生的空气运动现象。
2、动力对流（强迫对流）
常发生在空气水平流动遇到山脉，或其它外力作用下引 起的垂直运动。 动力对流的升降速度慢，一般在0.1—10cm/s之间，但 水平范围广，可达到几百km至几千km。
（一）日射型(受热型）
土壤温度随深度的增加而降低的类型。一般出现在
白天和夏季。是由土壤表面首先增热造成的，热量由地 表向下层传递。以一日中13时和一年中的7月份的土壤温 度垂直分布为代表。(图示）
（二）辐射型（放热型） 土壤温度随深度的增加而增加的类型。一 般出现在夜间和冬季，是由土壤表面首先冷却 造成的，热量由下层向地表传递。以一日中01 时和一年中的1月份的土壤温度垂直分布为代 表。（图示）
G、地表覆盖物----能减少地面有效辐射
无覆盖物﹥有覆盖物
上述因子中，太阳高度角是影响土壤温度日变化 的主要的也是基本因子。 地表状况（导热率、热容量、地形和土壤颜色等） 的影响使温度日变化带有地方性特点。 天气条件的影响，一般都是使地面温度产生不规则 的变化。 任何时间和任意地方的温度日较差，都是在上述 诸因子的综合作用下产生的。
B、其它因子对年较差的影响与日较差大体相同。
随土壤深度的增加年较差减小，至一定深度时，年 较差为零，即土温在全年温度不变。在这个深度及 其以下的层次叫常年恒温不变层，简称常温层。 常温层随纬度↑，深度↑。
四、土壤温度随着土壤深度的变化规律 1、随着土壤深度增加，土壤温度极值出现的时间逐渐落 后。 （1）日变化：土壤深度每增加10厘米，温度最大值、最 小值出现的时间落后2.5- 3.5小时。 （2）年变化：土壤深度每增加1米，月平均温度最大值、 最小值出现的时间落后20—30天。 2、随着土壤深度增加，土壤温度的较差逐渐减小。
依据我国的冻土资料分析，可粗略地认为日平均气 温-3～-5℃为10cm土层开始冻结的温度指标。
七、土温对植物的影响
1、土温影响植物根系对水分和养分的吸收 2、土温影响植物块根、块茎的形成 3、土温影响种子发芽、出苗 4、土温影响昆虫的发生