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第二章温度温度是表示物体冷热程度的物理量，是物体热量平衡的结果，是农业环境的一个重要因子，不但直接影响农业生物的生命活动，而且通过对土壤、水体及其他农业环境因子的影响，间接影响农业生物，同时还影响农事活动的进行。第一节热量交换方式地球表面吸收太阳辐射后，不仅引起本身增温，同时将热量传递给下层土壤和低层大气，导致土壤温度和空气温度发生变化。这种影响通过热量交换实现。一、辐射热交换：地面与大气之间、空气层间热交换的主要方式。二、分子传导热交换：土壤中热交换的主要方式。三、流体流动热交换：湍流（也称乱流）：地表受热不均，或空气沿粗糙下垫面移动时，出现空气小规模、无规则的运动，对缓解贴地气层的温度变化起重要作用。是下垫面和低层大气间热量交换的主要方式。对流（热力对流、动力对流）：空气在垂直方向大规模、有规则的升降运动。对流是下垫面和低层大气的热量向高层大气传递的主要方式。平流：空气水平方向的大规模运动，对缓解地区间和纬度间的温度差异有很大作用。平流是水平方向上热量交换的主要方式。四、潜热交换潜热能：物质在发生相变时所需吸收或释放的能量（或热量），简称潜热。分为蒸发和凝结潜热；升华和凝华潜热；冻结和融化潜热。潜热交换是下垫面和大气之间的间接能量交换方式。第二节土壤温度一、影响土壤温度的因子（－）、地面热量平衡地面热量差额（地面热量收入与支出差）是决定地面温度变化的重要因子。地表温度变化主要由地面热量收支不平衡引起。辐射差额（R）：地面净辐射；乱流交换热通量（P）：地面与近地气层之间的热量交换；潜热交换（LE）：通过水分蒸发或凝结进行的热量交换。（汽化潜热L=2.5kJ/g，E-----蒸发或凝结量）分子传导热通量（B）：地面与下层土壤的热量交换；（热通量：单位时间通过单位面积的热量J.m-1S-1）由于地面有一定厚度:Qs为表层土壤的热量收支，B´为下层土壤的热量收支：B=Qs+B´Qs＝R－P—B´－LE地面温度变化取决于热量收支各项变化情况：Qs为正值，地面得热大于失热，温度上升；QS＝0，地面热量收支相等，温度保持不变；QS为负值时，地面得热小于失热，温度下降。(二）、地面温度的高低还取决于土壤热特性1．土壤热容量（Cv）：单位体积土壤，温度升高或降低1℃所需吸收或放出的热量。Cv=ΔQ／ΔTΔV单位：J.m-3℃-1影响土壤热容量的主要因素是土壤水分和空气的比：一般，土壤热容量随着土壤水分增加而增大，随着土壤空气的增加而减小。吸收或放出相同热量时，热容量大的土壤升温或降温缓慢。课堂讨论：灌溉、耕翻后土壤热容变化？2．土壤导热率（λ）：土壤垂直梯度为1℃/m，每秒钟所通过单位面积的热量。导热率表示物质内部由温度高部分向温度低部分传递热量的能力。B----土壤热通量：每秒钟所通过单位面积的热量。B=-λΔT/Δz单位：J／（m·s·℃）当土壤垂直梯度相同时，导热率较大土壤，热量传导的速度快，因此，表层土壤温度变化小。影响土壤导热率的主要因素是土壤组成成分及比例。一般，土壤固体成分很少变化。土壤导热率随着土壤水分增加而增大；随着土壤空气的增加而减小。随着有机质含量增加而减小。3．土壤导温率（热扩散率K）：表示土壤因热传导而消除土层间温度差异的能力。直接决定土壤温度的垂直分布。K＝λ/Cv单位：m2/s导温率较大时，土壤不同层次间温度差异小，表土层温度变化的幅度减小，地面不易出现极端温度；而深土层温度变化的幅度增大。土壤导温率与土壤水分的关系复杂：湿度较小时，导温率随土壤水分增大而增大；湿度过大时导温率随土壤水分增大而减小。思考题：1、潮湿土壤和干燥土壤相比谁的表土层昼夜温差大？2、在农业生产中常采用松土、镇压、灌溉等措施土壤热特性发生怎样变化？二、土壤温度变化规律（－）、土壤温度随时间的变化1、土壤温度的日变化：土壤温度一昼夜间随时间的连续变化。最高温度在13时左右，最低温度在接近日出时候。思考：一天中土壤Tmax出现的时间为什么落后于辐射？土壤温度日较差（日振幅）:土壤日最高温度和日最低温度之差。土壤温度日较差主要决定于太阳高度角和土壤热特性，还受季节、纬度、地形、土壤颜色、天气状况、自然覆盖（植被和雪的覆盖）等因子影响。2、土壤温度年变化：一年中土壤温度的周期性变化。中高纬度地区，月平均最高在7-8月，月平均最低温在1-2月。土壤温度年较差（年变幅）：一年中土壤最高月平均温度和最低月平均温度之差。土壤温度年较差大小受纬度、地表状况、土壤热特性、地形、土壤颜色、天气等因子影响。3、影响地表温度变化的因素太阳高度角大的季节或地区，太阳辐射日变化较大，土壤温度日较差大。土壤表面的日较差随纬度增高而减小；年较差随纬度增高而增大。地形：凹形与凸形比，凹形地表温度日、年变化较大。天气：晴天时地表温度日变化大于阴天。土壤质地：砂土、壤土和粘土相比，砂土地表温度日、年变化最大，壤土次之，粘土最小。坡度：阳坡地表温度日、年变化比阴坡大。土壤颜色：颜色越深的土壤反射率越小，吸收的太阳辐射越多，地表温度日、年变化越大。覆盖：裸地较自然覆盖下的土壤地表温度日、年变化较大。（二）、土壤温度变化规律规律一：土壤表面的日较差随着土壤深度增加逐渐减小,如土壤深度按算术级数增加，则土壤温度的振幅按几何级数减小。中纬度地区大约消失在1m左右，该深度以下叫日恒温层。规律二：随着深度的增加，日最高温度和最低温度出现时间逐渐落后，大约每深10cm落后2.5～3.5h；随着深度的增加，年最高温和最低温出现时间约每深1m落后20-30d规律三：当日变化和年变化振幅减小相同倍数时，年变化所涉及的深度为日变化的19.1倍。三、土壤温度的垂直分布1．日射型:由于土壤表面首先增温引起，土壤温度随深度增加而降低的类型。一般出现在白天和夏季，13时和7月份的土壤温度代表。2．辐射型:由于土壤表面首先冷却引起，土壤温度随深度增加而升高的类型。一般出现在夜间和冬季，01时和1月份的土壤温度代表。3．过渡型（混合型）:土壤上下层温度的垂直分布分别具有日射型和辐射型特征。一般出现于昼与夜或冬与夏的过渡时期。分别以09时、19时和4月、10月份的土壤温度垂直分布为代表。四、土壤的冻结与解冻1．土壤的冻结与解冻:土壤冻结:当土壤温度降低到0℃以下时，土壤中水分与潮湿土粒发生凝固或结冰，使土壤变得非常坚硬，称为土壤冻结。土壤冻结与天气、地势、土壤结构与湿度、地表覆盖等有关。东北冻土层达3m,华北1m以内,西北1m以上,长江以南和西南不到５cm。土壤解冻:春季由于太阳辐射增强和土壤深处的热量向上传递使冻土融解，称为土壤解冻。返浆：土壤刚解冻时，由于冻土未化通，上面化冻的水分不能下渗而造成地面泥泞的现象。2．土壤冻结与解冻对农业生产的影响有利于土壤中空气流通和水分渗透性的提高，能使下层水汽向上扩散，增加耕层的水分贮藏量，缓解春旱。土壤的冻结与解冻对作物也有很大影响。东北利用返浆水种春小麦或“顶凌耙耢”、“顶浆打垄”抢墒抓苗。生产链接------我省气候特点是“十春九旱”，整好地，保住墒，是实现一次播种保全苗的最基本一环。在整地上，最好实行秋翻、秋耙、秋起垄；早春要“顶凌耙耢，顶浆起垄”。1、顶凌耙耢地春回大地，冻层融化，在清明前后，即土壤化冻6-9厘米深时，为预防春旱应特别珍惜并设法保住返浆水。对秋翻地进行顶凌耙耢，整平耙细，压碎坷垃弥死地表裂缝，切断土壤表层的毛细管，在地表造成疏松的隔层，以阻止水分的蒸发，可以多保住5%左右的水分。2、顶浆打垄在未经秋翻的原垄地上（尤其是低洼粘重地块），在4月中、下旬的谷雨前后，即土壤化冻20-30厘米时，进行顶浆打垄可以散墒，提高地温，有利于适时早播，促进早出苗。3、镇压返浆期以后，在经过耙耢的耕地上，播前和播后镇压，不仅压碎表层土块，减少土层内孔隙，防止气态水分蒸发，并能增加土壤紧实度和增加毛细管作用，使土壤返润。第三节水层温度一、影响水层温度的因子1、水热容量大。2、水是半透明的球体。3、消耗于蒸发大。4、水是流体。二、水层温度变化水层日最高温度出现在15～16时左右，最低温度出现在接近日出后2～3h。水层最高温度在8月，最低温度在2～3月。