2021-04-08 14:18:43

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植物
植物
编辑分类

土壤温度soil temperature 地面以下土壤中的温度。

主要指与花木生长发育直接有关的地面下浅层内的温度

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基本信息

  • 中文名

    土壤温度

  • 外文名

    soil temperature

  • 作    用

    影响着植物的生长、发育

  • 定    义

    地面以下土壤中的温度

折叠 编辑本段 土壤温度

折叠 基本介绍

turang wendu土壤温度(5011 temperature)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。土壤温度土壤温度

折叠 土壤温度与农业生产的关系

有以下两个方面。直接影响在一定的温度范围内,土壤温度越高,作物生长发育越快。

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范围内才萌发。一般耐寒的谷类作物,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。一般作物根系土壤温度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℃是块茎形成的最适上壤温度。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O一40℃之间,细胞质的流动随升温而加速。在20一30℃的范围内,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O一35℃范围内,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。超出这个范围〔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,采取垄作,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;深耕松土,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。

折叠 编辑本段 调节

折叠 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,可采用深锄,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。

折叠 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。

折叠 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。

折叠 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、回飞沥青制剂等。

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制剂或沥青制剂,也有的用天然动物植物油油脚制成。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。

折叠 设置风障

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 ℃。北方地区设置风障,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。

折叠 编辑本段 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。

折叠 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。在相对少云干旱区,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。

折叠 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系数(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。

折叠 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。

折叠 土壤温度的周期性变化

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。

折叠 编辑本段 性质影响

折叠 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系很大,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。

折叠 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复杂。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。彭干涛等(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著,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%。

折叠 土壤温度对土壤K素容量和强度关系的影响

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+的扩散系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素的Q/I关系,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。

折叠 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,用热敏电阻性温度传感器,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系数α为0.960 ~ 0.999,有很好的线性关系。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。

折叠 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,土壤水的渗透系数随之增加,土温25℃时水的渗透系数为0℃的2倍。土壤水分的自由能土壤温度密切相关。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。在测定的含水量范围内,温度与吸水力之间呈现极显著的负相关,相关系数(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。

折叠 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 ℃。在此温度范围内,温度愈高,微生物活动能力越强。土温过低或过高,超出这一温度范围,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。

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