第八章 土壤热状况详解

(三)
地球内部也可以缓慢地向地表土壤传递热 量，只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只有54卡，相当
土壤接受太阳辐射，同时也向空气中辐射，
a
H
I
E
(一) 短波辐射
太阳的辐射是短波辐射，波长为0.3～4微米。 当透过大气层时，有相当一部分被大气中的水汽、 云雾、CO2等吸收、散射和反射，直接到达土壤 表面的只有一小部分，称为太阳直接辐射能，辐 射强度记为S，占到达地球总辐射能的20%左右。
二、影响土壤的形成和发展过程
从赤道到两极，土壤类型呈现有规律的变化， 主要原因就是由于温度的不同造成的。在土壤分 类中，土壤的热状况是一个重要的依据，放在高 级分类单元。
第一节 土壤的辐射平衡
(一)
太阳的辐射能是地球上最重要的能量源泉， 也是土壤热量的最主要来源。
地球虽然只获得太阳总辐射能的极小部分， 大约20万分之一，但比从其它方面所获得的总 能量要大数千倍。
1、大气质量 云雾、水汽、烟尘能强烈地截留和反射地
面放出的长波辐射，使大气逆辐射增大，减少 地面的有效辐射，即减少地表热量的损失。
初秋的夜晚，有云的天气不很冷，而睛朗 的天气却比较冷，容易发生霜冻。
2、海拔高度
空气密度、水汽、尘埃等，都随海拔高 度的增加而减小，大气逆辐射相应减小，有 效辐射增大。
(二) 生物热
微生物在分解有机质的生命活动中，产生 一些热量，其中一部分被微生物作为同化作用 的能源，大部分则用来提高土温。
据估算，含有机质4％的土壤，每英亩耕层 有机质的潜能为6.28×109～6.99×109 KJ，相 当于20～50吨无烟煤的热量。
在局部范围内，利用生物热来提高地温 还是很有效的。如早春温度偏低，用各种有 机物料作成温床培育幼苗，可以延长生育期， 使蔬菜提早上市，有一定的经济效益。
热带地区土壤温度不致过高，主要是水分蒸 发造成的，如又热又干，则土温会很高。
第八章 土壤热状况
土壤热状况的意义 一、是土壤肥力的4个要素之一，对其它3个
肥力因素有重要影响。
1、土壤温度状况影响养分的有效性 直接的—风化、纯化学反应， 间接的—通过微生物。
2、土壤温度影响水分的蒸发、蒸腾、再分布， 影响水的能量状况、粘滞度，因而对水分
3 4、对植物Biblioteka 生命活动有直接影响。当地球与太阳为日地平均距离时，在大气上 部边界测得的太阳辐射强度为1.90卡/cm2/min。 但是，实际上到达地面的太阳辐射远远小于这个 数量。
因为太阳光线通过大气层时，一部分被大气 和云层吸收，一部分被云层和大气散射。到达地 表面的热量，还有一部分被辐射和反射回大气， 真正被土壤吸收的只是其中的一部分。
这个效应在自然界是相当明显的，在很多 纬度不是很高的地方，平原地区最低气温也在 6～7℃，但山峰上却可以常年积雪。
3、地表特征 起伏地面比平滑表面辐射面大，有效辐射也
大，从这个角度看，地面粗糙，不利于土壤热量 的保存，与反射的情况相反。
因此，地表粗糙对土壤热量收支的影响，不 能一概而论。
第二节 土壤的热量平衡
日照越高，即太阳光的入射角越大，反射率 越小。入射角为45°时，水层反射率为5%，15° 时, 水层反射率为20%，5°时，水层反射率为 50%。
2、土壤表面状态
土壤颜色、粗糙程度、含水量、植被覆盖 度，对太阳辐射的反射强度有极大影响。积雪 反射率最大，达75～95%，森林覆盖为5～20%, 低洼过湿的草地为12～ 30%。
R可以为瞬时值，也可以是某一段时间的总 和。R为正，表明地面辐射收入大于支出，R为 负，表明地面辐射支出大于收入。
R的大小，表示增热与冷却的程度。
三、影响地表辐射平衡的因素
(一)
这是影响地面辐射平衡最重要的因素。太 阳的总辐射强度主要和纬度有关，在纬度一定 的情况下，和坡向、坡度有关。
在中纬度地区，南坡比北坡接受的太阳辐射 能多，土温也比北坡高。坡度越陡，坡向的温差 越大。坡向的这种差异，具有巨大的生态意义和 农业意义。
在中纬度地区，南坡坡度每增加一度，约相当 于纬度南移100公里所产生的影响。
在高纬度，由于天空辐射在总辐射中所占比例 很大，坡面的不同对土壤热量的收支影响不大。
在农业生产实践中，可利用坡向、坡度等小 地形因素，来增加接受太阳辐射的数量，提高土 壤温度。
(二) 地面对太阳辐射的反射率
1、日照高度
(二) 长波辐射
地面接受太阳辐射后，温度上升，便向大气 层进行长波辐射，波长为4～100微米，其强度记 为E。
与此同时，大气因吸热升高温度后，又向地 面产生长波逆辐射，其强度记为G。
这两种长波辐射的差值，代表地面的有效长 波辐射，记为r，
r = E-G
(三)
R =〔S+s-(S+s)×a〕- (E-G) = (S+s)(1-a)-r
被大气散射和云层反射的太阳辐射能，通 过多次的散射和反射，又将其中一部分辐射回 地面，称为天空辐射或大气辐射，这部分也是 短波辐射，记为s，占到达地球总辐射的27%左 右，大于前项S。
S+s，称为总的短波辐射。这部分能量到 达地面后，有一部分会被土壤反射回去，用a 来代表反射率，则： a = 反射出去的短波辐射/投入的总短波辐射， 反射出去的部分为( S+s ) × a。
同一土壤，湿土反射率比干土低，深色土 壤比浅色土壤反射率低。如黑色土壤为5～ 15%，而浅灰白色土面为25～45%，粗糙的土 面反射率比平滑土面低。
在农业生产中，用各种覆盖物，或实行间 作套种，能使地面粗糙度增加，减少反射率， 有利于提高土温。
(三) 地面有效辐射 地面有效辐射是地面净放出的热量: r = E-G，是长波性质的辐射，在无云时为 0.12～0.24卡/cm2/分。
一、土壤的热量平衡
1、 蒸发消耗 土壤中水分的蒸发要消耗掉大量
的能量。 2、向空中散发的乱流热。
3、生物过程所消耗的热量。土壤中生物的生理 活动需要的热，这种消耗很少，一般可忽略
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二、影响土壤热量平衡的因素
(一) 影响蒸发热交换的因素
在湿润气候条件下，很大一部分地面辐射 能，通过蒸发作用，耗散在大气中，土壤越湿， 消耗于蒸发的热量越高。