為什么說土壤溫度主要由含水量控制？

為什么說土壤溫度主要由含水量控制？

2019年4月底5月初，北疆地區(qū)的降雨明顯較往年多，從水資源和生態(tài)角度講這個是好事情；但是這個對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來講，尤其是干播濕出的新疆滴灌農(nóng)田來講的影響極大。

這段時間和新疆的棉花種植戶交流時候，他們普遍說的一句話是今年地溫低，棉花不長。那么大家知道地溫低的主要原因由那些，這些因素是如何控制土壤溫度的呢？

首先、土壤熱量的來源是什么？

（一）太陽的輻射能：是基本來源；植物的光合作用利用的就是太陽能；

太陽常數(shù)：當(dāng)日地平均距離（幾種定義方法，氣象和自然地理學(xué)上）時，在地球大氣圈頂部所測得的太陽輻射強度（垂直于太陽光下1cm2的黑體在1min內(nèi)吸收的輻射能常數(shù)），一般為1.9J/(cm2· min)，其中99%包含在0.3～0.4μm，稱短波輻射。

當(dāng)太陽輻射通過大氣層時，其熱量一部分被大氣吸收散射，一部分被云層和地面反射，土壤只吸收其中的一部分。

（二）生物熱

微生物分解有機質(zhì)釋放熱，一部分自身利用，一部分提高土溫；

* 每千克植物含熱量16.7452～20.932kJ;含有機質(zhì)4%的每畝耕層土壤其有機質(zhì)潛能為6.28 X 109 ～ 6.99 X 109KJ，相當(dāng)于20～50噸無煙煤的熱量；施有機肥可多產(chǎn)生的熱量巨大（5.861 X 107 KJ /每畝）。

（三）地球內(nèi)熱，很少， 但溫泉、火山口附近不可忽略。

其次、什么是地面輻射平衡？

又稱地面輻射差額，是指在一定時間內(nèi)，單位面積的地面吸收的輻射和放出的輻射之差，即地面吸收的太陽總輻射和地面有效輻射之差，其表達(dá)式為

第三、影響地面輻射平衡的因素

1、氣候：晴天輻射強度大；

2日照角：中午輻射強度最高；坡向（南坡土溫高）、坡度（陡坡溫差大）和地面起伏影響日照角；

3地面的反射率： 入射角越大，反射率越低；土壤顏色、粗糙程度、含水狀況、植被等影響反射率。

第四、土壤的熱量平衡

土壤熱量狀況除受以上的輻射平衡影響外，更受熱量平衡影響；當(dāng)土面所獲得的太陽輻射能轉(zhuǎn)換為熱能時，這些熱量大部分消耗于土壤水分蒸發(fā)與大氣之間的湍流熱交換上，另一小部分被生物活動所消耗，只有很少部分通過交換傳導(dǎo)至土壤下層。

第五、土壤熱性質(zhì)

輻射平衡所獲得的熱量和熱量平衡所獲得或損失)的熱量，能否以熱通量形式傳至下面土層以升高土溫，能使土溫升高多少，受下列土壤熱性質(zhì)影響。

一般礦質(zhì)土粒的熱容量1.9 J/（cm3·℃) ; 有機質(zhì)的熱容量=2.5 J/（cm3·℃);土壤水的熱容量=4.2J/（cm3·℃) ；土壤空氣的熱容量0.00126 J/（cm3·℃)。

因此，土壤的容積熱容量：主要取決于水和有機質(zhì)含量；有機質(zhì)和礦物質(zhì)含量相對穩(wěn)定，故土壤水在熱容量中起決定性作用；

所以調(diào)節(jié)土壤含水量是調(diào)節(jié)土溫的有效措施。

第六 土壤導(dǎo)熱率。

土壤固相導(dǎo)熱率最大: 8.4 x 10–3 ～ 2.5 x 10–2

土壤水導(dǎo)熱率居中: 5.439 x 10–3 ～5.858 x 10–3

土壤空氣導(dǎo)熱率最小:2.301 x 10–4 ～ 2.343 x 10–4

所以，導(dǎo)熱率主要取決于孔隙和含水量; 濕潤土壤導(dǎo)熱率增大。

第七 土壤溫度。

表土溫度隨氣溫上升而上升，但土溫有滯后現(xiàn)象。

今年天氣特殊，首先是多云多雨天氣，晴天少太陽輻射自然少；因此第一個原因——熱量來源少了。

另外今年雨水較多，土壤濕度大，濕度大，水分相對空氣的容積熱容量大的多，因此土壤濕度太大，相同的太陽能，今年地溫提升的也慢很多。這個是第二個原因。

土壤濕度大，土壤導(dǎo)熱率主要取決于孔隙和含水量，濕潤土壤導(dǎo)熱率增大，表層熱量容易導(dǎo)入下層，實現(xiàn)平均主義，這樣地溫整體提升的慢。這是第三個原因。

第八，現(xiàn)階段我們應(yīng)該如何提升地溫。

上面分析了造成地溫低的三個原因，太陽我們無法改變，但是水分我們相對容易具有一定的可操作性。

第一個可以操作的方案是中耕松土，但是中耕不應(yīng)該過深，不建議超過25cm，另外中耕過程中和中耕后要減少亞索，

第二個可以操作的是基于“深色土壤溫度高；通常覆蓋一層爐渣、草木灰、土雜糞等深色物質(zhì)可提高土溫。”我們在前期灌溉時候應(yīng)該適當(dāng)帶一些腐殖酸等肥料，增加地膜和地表的吸熱能力，提升地溫。

第三個就是合理施用生長調(diào)節(jié)劑，增加棉花等作物的抗逆性。

作者：新疆農(nóng)墾科學(xué)院梁飛，希望對大家有用，具體操作可以私信我。