土壤温度的日变化及影响因子分析

土壤温度的日变化及影响因子分析

作者：杨雅红

来源：《农业与技术》2014年第04期

摘要：土壤温度包括地面温度以及地面以下各层温度，它是基本气象要素之一，它的空间分布和随时间的变化，对气压、风、湿度等气象要素的分布都有影响，与科学研究和国民经济建设也有密切关系。当地球表面吸收了大量的太阳辐射能后，不仅升高了本身的温度，也成为对流层空气的主要热量来源，所以土壤温度有着明显的周期性变化，即日变化和年变化，本文主要论述了土壤温度的日变化及影响日变化规律的因子。

关键词：土壤温度；日变化；影响因子；分析

中图分类号：S154.1 文献标识码：A

1 土壤温度的观测

目前观测土壤温度的仪器有地温表和铂电阻地温传感器，地温表有地面温度表（包括

0cm、最高、最低）、浅层地温表（包括5cm、10cm、15cm、20cm）和深层地温表（包括

40cm、80cm、160cm、320cm）3种。地面温度和浅层地温的观测地段，设在观测场内南面西部平整出的裸地上，面积为2×4㎡，地表疏松平整无草，并与观测场整个地面齐平。深层地温表设在观测场的南面的东部，面积为3×4㎡，地面有自然覆盖物的地方。

2 土壤温度的日变化规律

根据表1、表2可看出：白天，土壤表面由于吸收太阳辐射而增温，并通过分子热传导向深处传递热量；夜间，土壤表面因有效辐射而首先冷却，热量从土壤深处向外输送，因此，土壤温度的变化从土壤表面开始，逐渐影响深层土壤温度的变化。热量向土壤深处不断传递，每层土壤都会收到一些热量。这样，愈是处在下层的土壤，它获得的热量愈少，故土壤内部温度的变化随深度的增加而减少。热量的传递，需要一定的时间，当土壤表面因热量累积达到极大值而出现一天中的最高温度时，土壤内部各深度的温度尚未达到一天中的极大值。由于出现最高温度热量逐层下传，故随土壤深度增加，最高温度出现的时间愈落后，同理，最低温度出现的时间也随深度的增加，愈来愈落后。

根据上2表还可以得出，土壤表面温度一般在1d中有一极大值和一极小值，最高温度出现在13：00左右，最低温度出现在日出前后。最高温度出现在午后而不出现在正午太阳辐射最强的时候，正午后太阳辐射虽然逐渐减弱，但土壤表面收入的太阳辐射仍大于由长波辐射、分子传导、蒸发所支出的热量，即土壤表面的热量差额为正值，所以温度仍然继续上升。到13：00左右，热量收支才达到平衡，这个时刻，土壤表面的热量积累达到极大值，再往后，

热量差额转为负值，温度下降，故土壤表面的最高温度不出现在午后，而出现在13：00左右。

3 影响土壤温度日变化的因子

土壤表面温度日变化的大小与土壤表面的热量差额和土壤的热属性有关，凡影响热量差额和热属性的因子，都能影响土壤表面温度的日变化，经过综合考虑分析，影响土壤表面温度日变化的因子主要有以下几个：

3.1 太阳高度角

由于太阳高度角的日变化随着季节和纬度的分布决定了土壤温度的日变化，在夏季或低纬度地区比在冬季或高纬度地区大。香河县处于N39°，因此本地夏季土壤温度的日变化较大。

3.2 地形

香河县位于华北平原北部，地形平缓，土壤温度的日变化较大。由于地形主要影响乱流热交换，与平地相比，凸地由于通风良好，乱流交换旺盛，白天温度不易升高，夜间温度不易降低，因而凸地土壤温度日变化比平地小。凹地则相反，土壤温度日变化较大。

3.3 土壤颜色

土壤颜色影响着土壤的增温程度，浅色土壤白天增温比黑色土壤少。因为土壤的颜色差异主要影响土壤的反射率，反射率不同，土壤吸收的太阳辐射也不同，所以深色土壤表面的日变化比浅色土壤大。

3.4 导热率

导热率大的土壤，白天，土壤表面由于吸收太阳辐射而增温。当表面获得热量时，有较多的热量传递到深层，当表面冷却时，又有较多的热量自深层传来补偿，因而导热率大的土壤日变化小，导热率小的土壤，温度日变化大。

3.5 热容量

热容量大的土壤，温度日变化小，热容量小的土壤，温度日变化大。

3.6 天气

天气对土壤温度的日变化也有一定的影响。例如，云层能削弱太阳直接辐射，白天使地面增温少，夜间又能增大逆辐射减少地面有效辐射，故使土壤温度日变化小。

3.7 积雪覆盖对土壤温度的影响

由上表可知，冬季积雪层下的土壤比裸露土壤温度日变化较小，日较差也较小。这是因为雪的导热率很小，这样，积雪层就相当于土壤与空气间的一个绝热垫，阻碍了它们之间的热量交换。

在这几种影响因子中，太阳高度角是影响土壤温度日变化主要也是最基本的因子。任何时间和地方的土壤温度日变化，都是在上面几种因子的综合作用下产生的。