8. 土壤温度

界限温度资料一般可有下列用途
1.
2.
3.
可以分析与对比年代间与地区间， 稳定通过某界限温度日期的早晚，以比较其冷暖的早晚及对 作物的影响； 稳定通过相邻（或选定的）两界限温度之间的间隔日数（如 春季稳定通过0℃日期到稳定通过5℃日期之间的间隔日数）， 以比较升温与降温的快慢缓急，分析对作物的“利”（如春 季0～10℃的间隔日数较长对小麦穗分化有利）与“弊”（如 秋季5～ 0℃，0～ -5℃的间隔日数太短对小麦越冬锻炼不利） 等； 春季到秋季稳定通过某界限温度日期之间的持续日数（如从 春季稳定通过5℃到秋季稳定通过5℃的持续日数）可作为鉴 定生长季长短的标准之一，可与无霜期指标结合使用，相互 补充。
1)
2. 热导率（Thermal conductivity）
t 热量Q St z t t 土壤热量通量密度 G (或G ) z z 单位为: J / m.s. deg
土壤孔隙度对土壤热导率的影响
3. 热扩散率（Thermal diffusivity） （土壤导温系数）
2.土温与根系的生长

土温与作物根系的生长关系很密切，一般情况下， 根系在2～4℃时开始微弱生长，10℃以上根系生 长比较活跃，土温超过30～35℃时根系生长受阻。 另外，土温的高低还影响根的分布方向，Khtmar 等发现大豆根系的分布和地温的关系，在低温土 壤中，大豆根系横向生长，几乎与地表面平行； 而在高温土壤中，大豆根系却是纵向生长，能够 伸向深层土壤当中，这对根系吸收土壤中的水分 和养分都是十分有利的。
§3.2 土壤温度
一、土壤热特性 二、土壤温度的日、年变化 三、土壤温波方程 四、土壤的垂直分布
一、土壤热特性
1. 2. 3.
热容量（Heat Capacity） 导热率（Thermal conductivity） 热扩散率（Thermal diffusivity）
1. 热容量（Heat Capacity）
n
时期预报等的重要依据 : A D D1 n D1 tB
4）积温的稳定性（阅读）
积温作为热量指标，计算方便，在农业生产上得到广泛应用， 但在应用中发现，积温学说尚有不完善之处。如同一种作物， 完成同一生育阶段所需积温，在不同地区、不同年份、甚至不 同播种期，其积温值不同，说明积温的稳定性不够理想。造成 积温不稳定的原因是多方面的，其主要原因是： (a)影响作物发育的外界环境条件，不仅有气象因子还有其它因子。 气象因子中除温度外，光照时间、辐照度等对发育速度也有一 定影响，它们与发育速度的关系，有各自遵循的特定规律。 (b)积温学说是建立在假定其它因子基本满足的条件下，温度起主导 作用的这一理论基础上，在自然条件下，这一假定是难以满足 的，因而影响积温的稳定性。 (c)农业生物发育速度与温度的关系并非简单的线性关系，而是呈曲 线关系，在下限温度以上，发育速度随温度的增高加快，在最 适温度时，发育速度达最大值，当温度超过最适点，过高的温 度对生长发育有抑制作用，是一种非线性关系。
4）积温的稳定性（阅读）
(d)当气温超过三基点温度的上限时，温度对作物发育 不利，但计算时并没有剔除，也造成积温的不稳定。 (e)积温的计算是以日平均温度作为基础，它没有考虑 每天的最高温度、最低温度对发育的影响，而它们 的影响是很重要的、也是多方面的。 (f)有的作物本身对光照有特殊反应，如感光性强的作 物，发育速度主要与日照时间长短关系较大，而对 温度的反应就不敏感。 根据具体情况，积温在应用时，有时要进行一 些订正，如水稻对光周期敏感，计算水稻积温时， 需以光温系数加以订正。
二、土温与农业的关系
1.土温影响种子发芽与出苗 当描述温度对种子发芽、出苗的影响时，用土温 做指标比用气温做指标更为确切。小麦、大麦、 燕麦当土温平均为1～2℃即能萌发；棉花、水 稻、高粱则需12～14℃。土温的高低对出苗时 间也有很大影响，例如冬小麦，当温度在5～ 20℃时，温度每升高1℃，达到盛苗期的时间 可减少1.3 d。 土温对发芽生长的影响，不仅取决于日平均温度 的高低，还和土壤温度的日变化有关。
3.土温对块茎和块根形成的影响
（1）土温的高低不仅影响马铃薯的产量，还影响块茎 的大小、比重、含糖量与形状等。马铃薯块茎形成最 适宜的土温是15.6～23.9℃，但也有人认为17.8℃是 块茎形成的最适宜温度，21.1℃对地上部营养体生长 最好。土温低（8.9℃）则块茎个数多，但小而轻； 土温适当（15.6～22.2℃）块茎个数少而薯块大；土 温过高（28.9℃）则个数少而薯块小，块茎变成尖长 型，大大减产。 （2）甘薯块根着生土层（5～25cm）的土壤温度日较差 与上下层土温的垂直梯度的大小，对块根的形成有明 显影响，土温日较差与土温垂直梯度大，可使块根长 得较圆，反之成尖长型。昼夜温差大的砂性土壤对甘 薯的块根形成较为有利。
4.土温影响对水分和养分的吸收


低温减少作物根系对水分的吸收。其主要原因是，低温使 根系代谢活动减弱，增加了水与原生质的粘滞性，减少了 细胞质膜的透性。但是，土温过高，酶易钝化，根系代谢 失调，对水分的吸收也不利。土温的高低还影响作物根系 对矿物质营养的吸收。 低温可减少根系对多种矿物质营养的吸收，但对不同元素 的影响程度不同。这与所遇低温的强度与时间有关系，例 如水稻，以30℃与16℃短期（48h）处理做比较，低温影响 对矿物质的吸收顺序是：磷、氮、硫、钾、镁、钙；如果 长期（从移栽到成熟）进行冷水灌溉，降低土温3～5℃， 则影响大小的顺序为：镁、锰、钙、氮和磷。
一、气温与农业生产的关系
1.
基本温度指标
1) 2)
三基点温度 农业界限温度 积温 积温的稳定性
2.
积温及其对作物生长发育的影响
1) 2)
1）三基点温度
A.
生物学温度的概念：包括三基点温度和 植物受害致死温度五个基本温度指标。
生命温度范围 生长温度范围
B.一般作物的光合作用与呼吸 作用的三基点温度
3.土壤温度振幅
由(3.4)式可知, 任意深度的土壤的温度 振幅为 Az A(0)e z / D , 即呈指数规律递减 当z D时, Az A(0)e 1 0.37 A(0) 当z 2 D时, Az A(0)e 2 0.14A(0) 当Z 3D时, Az A(0)e 3 0.05A(0) 当Z 4 D时, Az A(0)e 4 0.02A(0) 因此可认为粘土的日温 恒定层的深度约为 D日 0.21m 3 (一般在0.3 ~ 1m), 其年温恒定层的深度约 3D年 4.02m 为 (一般在5 ~ 25m)
生物学最 低温度 生物学最 适温度 生物学最 高温度
光合作用
0-5℃
20-25℃
40-50℃
呼吸作用
-10℃
36-40℃
50℃
几种作物的三基点温度
豌豆与温度的关系
2）农业界限温度

对农业生产有指示或临界意义的温度， 称为农业指标温度或界限温度。农业上 常用的界限温度有00C、50C、100C、 150C、200C。

指在一定热量收支的情况下，量度土壤 温度变化快慢的一个物理量，其表达式 为：
K

CVs
, 单位为m / s
2
湿沙 度土 的的 关热 系特 性 与 土 壤
二、土壤温度的日、年变化
1.
日变化
2. 土壤温度的年变化
三、土壤温波方程
1.土壤温波方程的一般表 达式 : 假定土壤结构是均一的 且无限深 1 T ( z , t ) T A(0)e z / D sin(t z / D) T T (0)e z / D sin(t z / D)(3.4) 2 1 2 其中A(0)为地表温波振幅 A(0) T , , 为角速度, 单位为 / s, 1 2 2K 为周期, D 为土温衰减深度 K为热扩散率, ,
热容量：表示某物体温度变化1度时所 需吸收或放出的热量，单位J/deg。 2) 土壤质量热容Cm（Heat capacity of soil at constant mass）：J/kg.deg。 3) 土壤定容热容CVs（ Heat capacity of soil at constant volume）：J/m3.deg。 显然二者关系为 Cm CVs :
界限温度的农业意义—土壤冻结和解冻；农事活动开始或终止。冬小麦秋 季停止生长和春季开始生长（有人采用3℃），冷季牧草开 始生长。0℃以上持续日数为农耕期。 5℃——早春作物播种；喜凉作物开始或停止生长，多数树 木开始萌动。冷季牧草积极生长。5℃以上持续日数称生长 期或生长季。 10℃——春季喜温作物开始播种与生长，喜凉作物开始迅速 生长。常称10℃以上的持续日数为喜温作物的生长期。 15℃——喜温作物积极生长，春季棉花、花生等进入播种期， 可开始采摘茶叶。稳定通过15℃的终日为冬小麦适宜播种的 日期；水稻此时已停止灌浆；热带作物将停止生长。 20℃——水稻安全抽穗、开花的指标，热带作物正常生长
四、土壤的垂直分布
1. 2.
日射型 辐射型
3. 过渡型
§3.3 温度与农业
（1）它直接影响作物的生长、分布和产量 （2）温度影响作物的发育速度，从而影响作物全生 育期的长短及各发育期出现的早晚，而发育期出现 的季节不同，又会遇到不同的综合条件，发生不同 的影响与后果； （3）温度影响光、水资源的利用和作物生产的安排； （4）温度还影响作物病虫害的发生和发展。 一、气温与农业生产的关系 二、土温与农业的关系 三、调节温度的农业措施
积温
3）积温在农业中的应用
a.
b.
积温是作物与品种特性的重要指标之一，是引种 与品种推广的重要依据； 积温是一个地区的热量资源的主要标志之一；
c.积温可以表示作物的生 长发育速度 1 tB 因A (ti B) n(t B), 所以 n A i 1 d .积温可作为物候期预报 收获期预报、 病虫害发生发展 、