土壤温度 _生活百科

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土壤温度土壤温度（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，目前测试土壤温度的方法主要是插入法。
【土壤温度】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。
基本介绍中文名：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
影响範围：土壤中各种生物化学过程
基本介绍土壤温度（地温）影响着植物的生长、发育和土壤的形成。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。关係有以下两个方面。直接影响在一定的温度範围内，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。作物的种子必须在适宜的土壤温度範围内才萌发。一般耐寒的穀类作物，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℃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，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℃的範围内，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℃範围内，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。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。超出这个範围〔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，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，採取垄作，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；深耕鬆土，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，可採用深锄，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、回飞沥青製剂等。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製剂或沥青製剂，也有的用天然动物植物油油脚製成。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 。设定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 ℃ 。北方地区设定风障，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。在相对少云乾旱区，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。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。一般来说细菌对于热量的利用係数（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。性质影响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係很大，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。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複杂。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。彭乾涛等（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着，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素容量和强度关係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+的扩散係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关係，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，用热敏电阻性温度感测器，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係数α为0.960 ~ 0.999，有很好的线性关係。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，土壤水的渗透係数随之增加，土温25℃时水的渗透係数为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。在测定的含水量範围内，温度与吸水力之间呈现极显着的负相关，相关係数（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 ℃ 。在此温度範围内，温度愈高，微生物活动能力越强。土温过低或过高，超出这一温度範围，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。