土壤溫度（soil temperature） 是指地面以下土壤中的溫度。土壤溫度主要指與花木生長發育直接有關的地面下淺層內的溫度，目前測試土壤溫度的方法主要是插入法。
土壤溫度的好壞直接影響了植物的生長，所以種植業和研究中心會經常測量土壤溫度。
基本介紹
- 中文名：土壤溫度
- 外文名：soil temperature
- 定義：地面以下土壤中的溫度
- 作用：影響著植物的生長、發育
- 主要測試方法：插入法
- 影響範圍：土壤中各種生物化學過程
基本介紹,關係,調節,耕作,灌溉和排水,施肥,覆蓋,設定風障,熱量來源,太陽的輻射能,生物熱,地球內熱,周期性變化,性質影響,
基本介紹
土壤溫度（地溫）影響著植物的生長、發育和土壤的形成。土壤中各種生物化學過程，如微生物活動所引起的生物化學過程和非生命的化學過程，都受土壤溫度的影響。
關係
有以下兩個方面。直接影響在一定的溫度範圍內，土壤溫度越高，作物的生長發育越快。一年內某時段出現低溫或高溫，常常給農業生產帶來危害。作物的種子必須在適宜的土壤溫度範圍內才萌發。
一般耐寒的穀類作物，種子萌發的平均土溫為1一5℃；喜溫作物為8一10℃。與氣溫相比，對種子發芽和出苗的影響，土壤溫度要直接得多。但是，土壤溫度隨地形、土壤水分、耕作條 件、天氣及作物覆蓋等影響而變化。一般作物的根系在土壤溫度2一4℃時開始生長，在10℃以上根系生長比較活躍，超過35℃時根系生長受到阻礙。冬麥在12一16℃時生長良好，玉米、棉花等為25℃左右，豆科作物的根系在22一26℃生長良好；馬鈴薯塊莖成熟期30天內，15一27℃是塊莖形成的最適土壤溫度。
過高的土壤溫度使植物根系組織常加速成熟，根系木質化的部位幾乎達到根尖，降低了根表面的吸收效率。土壤溫度低，作物根系吸水緩慢，當氣候條件適於蒸騰時，植株地上部分常呈現脫水或缺水。土壤溫度過低，常使冬作物的分孽節或根系產生凍害，強低溫延續的時間長短和降溫及凍融的速度都影響到凍害的程度。土壤溫度影響作物的生理過程。
在0一40℃之間，細胞質的流動隨升溫而加速。在20一30℃的範圍內，溫度升高能促進有機質的輸送。溫度過低，影響營養物質的輸送率，阻礙作物生長。在0一35℃範圍內，溫度升高能促進呼吸，但對光合作用的影響較小，所以低溫有利於作物體內碳水化合物的積累。適宜的土壤溫度還能促進作物的營養生長和生殖生長。春小麥苗期，地上部分生長最適宜的土壤溫度為20一24℃，後期為12一16℃，8℃以下或32℃以上很少抽穗；冬小麥生長適宜的上壤溫度要低一些，24℃以上能抽穗， 但不能成熟。間接影響土壤溫度影響環境條件中的其他因子，從而間接影響作物的生長發育。
土壤溫度對微生物活性的影響極其明顯。大多數土壤微生物的活動要求有15一45℃的溫度條件。超出這個範圍〔過低或過高），微生物的活動就會受到抑制。土溫對土壤的腐殖化過程、礦質化過程以及植物的養分供應等都有很大意義。
土壤有機質的轉化也受土溫的影響，南方高溫地區，有機質分解快；北方溫寒地區，則分解慢，土壤中的養料和碳的周轉期遠比南方要長。所以在高溫的 南方應加強有機質的累積，而在較寒冷的北方則應側重於加速有機質的分解，以釋放養分。
土壤水(溶液）的移動，土壤水存在的形態以及土壤氣體的交換等都受到土壤溫度的影響。土壤溫度越高，上壤水的移動越頻繁，上壤中的氣態水就較多； 土壤溫度低時，土壤水的移動近於停止。土壤水常轉化為固態水。作物在一定的生育階段，適應不了過高的土壤溫度，需要降低土壤溫度以保證作物的正常生長發育。北方地區，氣候寒冷，土壤溫度低是農業生產上的主 要矛盾，採取壟作，可增加對太陽輻射的吸收量和減少反射。壟作的晝夜平均土壤溫度可高於平作；深耕鬆土，增加土壤中的孔隙，改善土壤底層的通氣透水 狀況，也可提高土壤的吸熱和增溫、保溫能力；適時、適量進行冬灌，使土壤含水量大，散熱緩慢，土壤溫度變化比干燥土壤緩慢，可保護冬作物安全越冬。
調節
耕作
耕作措施可以調節土壤，壟作、中耕、深翻、鎮壓、培土等措施，由於改變了太陽的入射角、土壤空隙度、土壤水分狀況等，均可起到調節土壤的作用。“鋤頭底下有火”，北方早春氣溫低，當土壤含水量較高時，土溫不易上升，對春播和作物出苗不利，可採用深鋤，松表土，散表熵，提高地溫。作為苗期，早中耕，地發暖，通過深耕，可以提高土溫，同時加強土壤的穩溫性。起壟種植能增加土壤表面及近地層氣溫，並有利於排水，據測定，壟作5 cm深處，日平均土溫能增加2 ℃~ 3 ℃，溫度日較差比平地高3 ℃~ 4 ℃，最低洼下濕地和某些作物的良好的耕作種植形勢。
灌溉和排水
①土色加深，地面反色率降低；
②地表溫度下降，地面長波輻射減少；
③由於近地面水汽增加、大氣逆輻射增加，因而，一般白天灌溉地表輻衡有所增加，土壤導熱率也因土壤濕度增加而增大了。
因此，水運用的適宜，有增溫、降溫、保溫的作用。早春秧田，高溫晴天，日灌夜排，或全天灌水，以水層護田，緩和氣溫與土溫的突變，使土溫趨於穩定，起到保溫的作用。寒冷晴天，則日排夜灌，田面水層消失，增加了土壤空氣容量，土溫上升快，起到保溫的作用。
施肥
肥料不僅可以肥田，而且可以調節土溫。各種有機肥，在其分解過程中，可以放出不同的熱量，按其發熱量的大小，有熱性肥、溫性肥、涼性肥。熱性肥如馬糞、羊糞、菜子餅；溫性肥如豬糞、人糞秸稈肥等；涼性肥如牛糞、塘泥、陰溝泥等。“冷土上熱肥，熱土上冷肥”，這種合理施肥方法，充分發揮了肥料的熱特性，對作物生長有很大的好處。此外，施用草木灰和有機肥料，能使土色變深，增加土壤的吸熱能力，也起提高土溫的作用。
覆蓋
覆蓋是調節土溫最常用的手段之一。根據其作用原理不同，可分為透明覆蓋與非透明覆蓋。前者是用尼龍薄膜、玻璃、油紙等材料。後者用植物稈、草簾、蘆葦、回飛瀝青製劑等。
此外，一些地區還使用土面增溫劑以提高苗床溫度。其原料主要是脂肪酸渣製劑或瀝青製劑，也有的用天然動物植物油油腳製成。土面溫度劑的效果與土壤水分、天氣、季節等條件密切相關。噴施後，一般有效期為15 ~ 20 d。
設定風障
寒冷多風地區風障能起到降低風速、減少地面亂流和蒸發耗熱的作用。障前地面（向陽面）還能增加反射輻射和減少地面有效輻射損失，因此，它可以有效地提高溫度，有利於作物育苗和安全越冬，減少霜凍危害。在大風期間可減低風速40% ~ 60%，提高秧苗溫度1 ℃~ 3 ℃。北方地區設定風障，使凍土層後變薄，春季解凍早，可早播種。一般風障改善土溫的有效距離是障身高的5 ~ 8倍，增高障身，能提高投資效果。
熱量來源
對一般土壤來說，太陽輻射能是其熱量的主要來源，生物熱量與地熱只是在某些特定的條件下才能發揮作用。
太陽的輻射能
土壤吸收的熱量首先決定於到達地球的有效太陽輻射能的數量。在相對少雲乾旱區，有75%的太陽輻射能可以到達地面。與此相反，在多雲濕潤區，只有35% ~ 40%的太陽輻射能到達地面。大概只有5% ~ 15%的淨輻射在土壤及植被中以熱能儲存起來。任何特殊地點的太陽輻射能主要決定於氣候。
但是進入土壤的能量還受到其他因素的影響，如顏色、坡度、植被。眾所周知，暗色土壤要比淺色土壤吸收更多的熱能，並且紅色和黃色的土壤要比白色土壤的溫度上升的快，但是這種情況並不含有暗色土壤總是溫暖一些的意思。因為暗色土壤通常有機質含量高而且保持著大量水分，水分本身也要升溫和蒸發，所以實際情況正好相反。
生物熱
微生物分解有機質的過程是放熱過程，釋放出的熱量，一部分被生物用來作為進行同化作用的能源，而大部分用來提高土溫。一般來說細菌對於熱量的利用係數（指微生物同化的能量占有機物質轉化總能量的百分數）很少超過50%，無機營養型的細菌則更低，可見，微生物分解有機物在提高土溫上有一定的作用，但是，土壤的有機質含量一般不多，故其作用有限。
地球內熱
地球內部也向地表傳熱。因為地殼導熱能力很差，每平方厘米地面全年從地球內部獲得的熱量總共也不過54卡，比太陽常數小十餘萬倍。從地層的20 m深處往下，深入20 ~ 40 m(平均為33 m），溫度才能增加1 ℃，所以與太陽輻射能相比，地球熱對土壤溫度的影響很小。但是，在地熱帶，如溫泉附近，這一因素則不可忽視。
周期性變化
隨著太陽輻射晝夜或季節變化，地表溫度亦隨之發生周期變化。在每一個溫度變化周期里，各出現一次最高值和一次最低值。隨著土壤深度的增加，其溫度最高或最低出現的時間逐漸延遲。從許多地區圖文觀測資料得知，土層深度每增加1 m，最高（或最低）圖文出現的時間延遲20 ~ 30 d。同時，隨著土層深度的增加，土溫的年變幅將迅速變小。土溫日變化與年變化相類似，表層土溫變幅遠大於深層土壤，而且>20 cm土層日變化曲線幾乎呈平行線，也就是說，土壤溫度日變化幅度低於年變幅。
性質影響
土壤溫度影響土壤中有機質和N素的積累
土壤有機質的轉化與溫度的關係很大，熱帶地區溫度高，有機質分解快；寒溫帶溫度低，有機質分解慢，其所含養料周轉期遠比南方長。所以，在南方，調節土壤的有機質偏重於加強有機質的積累，而在寒冷地區則更多的側重於加速有機質的分解以釋放養分。
在南方水田中，早春使用大量的綠肥後，由於春後氣溫和土溫的升高，土壤有機質的分解相當迅速，加之地表水膜已隔絕了大氣與土壤之間的氣體交換，如果土壤中地下水位又高，土體內所蔽蓄的空氣本來就不多，這就已造成缺氧條件，特別是在大量使用新鮮綠肥或未腐熟肥的情況下，由於肥量的迅速分解耗盡了氧氣，就更造成土壤氧化還原電位的急劇下降，產生H2S和過多的Fe2+、Mn2+離子，引起有機酸的積累造成對水稻根系的毒害，抑制其吸收養分的機能。
旱地土壤中最有利於硝化過程的土壤溫度是27 ℃~ 32 ℃。在冰凍土壤中，硝化作用幾乎出停頓對狀態；在-1 ℃~ 4 ℃時，土壤中開始有硝化作用，但反應非常緩慢，其硝化速率僅相當於25 ℃時的1% ~ 10%，隨著溫度的升高，硝化細菌漸趨活躍，10 ℃、15 ℃、20 ℃時的硝代速度相應為25 ℃的20%、50%、80%。由土溫引起的土壤N素供應商的季節性差異，是制定施肥制度的一個重要依據。
土壤溫度對土壤P素供應的影響
土壤P素的季節性變化較為複雜。水稻土中暖季里土壤P素有效性增加，主要由於土壤漬水後，硫酸鐵在還原條件逐漸變為可利用態的緣故。彭乾濤等（1980）在江蘇宜興的定位觀察表明，6種不同肥力水平的土壤上，不同季節土壤速效P量的差異，並未達到統計上的顯著，並發現土壤速效P量並不受季節溫度變化的影響。他們認為，溫度對植物P素營養的影響，可能是根系吸收P素受溫度影響較大緣故。根據侯光炯等研究，鐵鋁膠體結合的P要在30 ℃左右才能活化，一般夏季氣溫高時，土壤中的P活性大；冬季氣溫低時，土壤中的P活性小。萬兆良（1981）的實驗表明，土溫對P 的固定似有一定影響，紫色土和山地黃壤等6種不同土壤中，土溫由10 ℃~ 15 ℃上升到30 ℃，P32固定量減少20% ~ 70%。
土壤溫度對土壤K素容量和強度關係的影響
溫度是影響土壤中K素動態變化的一個重要因素。土壤溫度的變化影響到土壤中K 的固定和釋放，影響到K+在土壤中的擴散過程和粘土礦物對K+的選擇吸收。溫度對土壤中K+的影響是多方面的。Ching和Barber曾經研究過溫度對土壤中K擴散過程的影響，發現K+的擴散係數隨溫度的升高而增加。Feigenbaun和Shainberg發現提高溫度可以增加土壤中緩效K+的釋放速率。Sparks和Liebhardt研究了溫度對土壤中K+平衡過程的影響，發現升高溫度增加土壤對K+的選擇吸附。
金繼運等（1992）的實驗結果表明，隨著溫度的升高，土壤供K+能力增加，緩衝性能下降。本項研究結果表明，溫度可以改變土壤K+的Q/I關係，升高溫度增加了土壤溶液中K+的活度，提高了土壤的 K+能力。可見土壤溫度是影響土壤中K+素動態變化和土壤供K+能力的一個不可忽視的重要因素。尤其是在中國北方經常發生早春低溫冷害的地區，溫度的影響可能更為明顯。
土壤溫度對土壤電導性的影響
