一、土壤热容量

1、重量热容量(Cp)：单位重量土壤温度升高1℃所需的热量(J/g·℃)。

2、容积热容量(Cv)：单位容积土壤温度升高1℃所需的热量(J/cm³·℃)。

土壤组成分复杂，每种成分的热容量都不一样:

Soil mineralparticle:  mCv=1.9 J/cm³·℃

Soil organicmatter:   oCv=2.5 J/cm³·℃

Soilwater:          wCv=4.2 J/cm³·℃

Soil air:             aCv=1.26×10-3 J/cm3·℃

土壤热容量可用三相物质热容量和组成比例计算：

Cv=mCv·Vm+OCv·Vo+wCv·Vw+aCv·Va

mCv、oCv、wCv和aCv分别为土壤矿物质、有机质、水和空气的容积热容量；Vm、Vo、Vw和Va分别为土壤矿物质、有机质、水和空气体积百分数。

气体的热容量可忽略，公式可简化为：

Cv=1.9Vm+2.5Vo+4.2Vw       [J/(cm³·℃) ]

从土壤三相角度看，液相的土壤水分的热容量最大，气相最小；影响土壤热容量组分中，土壤水有决定性作用。固相中，腐殖质热容量与其他成分相比有明显优势，其他各组分热容量彼此差异不大，所以土壤热容量大小主要决定于土壤水分多少和腐殖质含量。但是有机质含量比较固定，很难在短期内改善，只有水分是易变量，可以通过灌排调节土温。

二、土壤导热率

1、概念

土壤具有的将所吸热量传到邻近土层的性质，指单位厚度(25px)土层，温差1℃，每秒经单位断面(25px²)通过的热量焦耳数 [J/(cm·s·℃)]。

 

 

 

热量传导方向：  高温处向低温处

2、土壤组分导热率  Heat conductivity of different soilcomposition

土壤固体部分 Soil solid particle ：8.4×10^-3~2.5×10^-2 J/(cm·s·℃)

土壤水Soil water ： 5.439×10^-3~5.858×10^-3J/(cm·s·℃)

土壤空气Soil air ： 2.301×10^-4~2.343×10^-4J/(cm·s·℃)

水的导热率大于空气导热率，当土壤含水量低时，由于空气导热率很小，因此土壤导热率小，特别是疏松孔隙多土壤，导热率小。若含水量低但土壤紧实，热量可通过土粒(矿物质)传导，导热率则较大。

3、土壤导热率的意义

导热性好的湿润表土层白天吸收的热量易于传导到下层，使表层温度不易升高；夜间下层温度又向上层传递以补充上层热量的散失，使表层温度下降也不致过低，因而导热性好的湿润土壤昼夜温差较小。

三、土壤热扩散率

1、概念

标准状况下，在土层垂直方向上每厘米距离内，1℃的温度梯度下，每秒流入25px²土壤断面面积的热量，使单位体积(25px³)土壤所发生的温度变化，以D表示。

D=λ/ Cv (cm²/s)

λ→土壤导热率[J/(cm·s·℃)] ；

Cv→土壤容积热容量(J/cm3·℃)

土壤温度决定于土壤导热率和热容量。如果热量一定，土壤温度升高的快慢和难易决定于其热扩散率。

2、影响λ、Cv和D的因素：

质地、松紧度、结构及孔隙状况等

土壤水：D=5.021×10^-3/4.184

土壤空气：D=2.092×10^-4/1.255×10^-3

土粒：D=8.4×10^-3-2.5×10^-2/1.9

土壤固相物质组成稳定，土壤热扩散率主要取定于土壤水和空气的比例。

当土壤含水率由小增到某一值时，D逐渐增加至最大值；此时含水量再增加，D反而变小。因为前期含水量增加，λ和Cv都增大，但后期土壤含水量增大，虽然λ增大，但Cv增大更快一些，所以D反而逐渐减小。