農田熱量平衡

　　農田熱量收支的差額。它決定於太陽輻射能在農田中的分配，直接影響農田中近地面層溫度和水分狀況的變化。應用熱量平衡資料，分析農田的熱量狀況，可為採取農業技術措施提供依據。

　　19世紀初，日射測定儀器問世，為計算熱量平衡提供瞭必要的測定手段；19世紀中葉首次進行瞭熱量平衡各分量的計算；19世紀末，已對熱量平衡測量儀器和理論計算方法進行瞭系統研究。農田熱量平衡特徵的研究，現已進入實用階段。

　　表達式　根據能量守恒原理，農田活動層的熱量平衡方程為

R_n=SH＋LE＋λP＋Q_LS＋Q_L＋Q_S

式中 R _n為農田活動層的輻射平衡，是決定農田溫度變化和蒸發耗熱等的能量來源； SH為活動層與大氣間的湍流熱交換； E為農田的總蒸散（ L為汽化潛熱）； λP為同化 CO ₂所消耗的熱量（ λ為同化單位質量 CO ₂消耗的熱量， P為單位時間內單位面積上同化 CO ₂的量）； Q _{L S}為葉片與植株莖內部的熱交換； Q _L為葉片累積的熱量， Q _S為土壤與活動層之間的熱交換。

　　由於同化CO₂所消耗的熱量，葉片與植株間的熱交換和葉片積累的熱量三項的值均很小，上式可簡化為

R_n＝SH＋LE＋Q_S

　　對於幹燥的表面，如沙漠或十分幹旱的地塊，活動層蒸散量很小，蒸散消耗的熱量也可以忽略不計，則

R_n＝SH＋Q_S

　　變化規律　熱量平衡各分量的大小和相對分配情況在很大程度上決定著近地面層至活動層的溫度狀況。白天，輻射平衡為正值(R_n＞0)，地面與空氣之間的熱通量及土壤中的熱通量方向分別由地面向上和向下，因而空氣溫度和土壤溫度也由地面向上和向下遞減；夜間，輻射平衡為負值(R_n＜0)，地面和空氣之間熱通量及土壤中熱通量方向都指向地面，因而引起空氣溫度和土壤溫度分別由地面向上和向下遞增。

　　熱量平衡各分量的數值間保持相對平衡。因而輻射平衡的絕對值越大，其他各分量總和也相應增大。結果使得空氣和土壤的增溫、冷卻迅速，溫度垂直變化加大。蒸散耗熱越大，則進入土壤和空氣中的熱量減少，土壤和空氣增溫緩慢，溫度梯度變小；反之，蒸散耗熱越少，進入土壤和空氣的熱量就多，土壤和空氣增溫強，溫度梯度大。地面和空氣間的熱交換以及土壤中熱交換之間是相互影響的。在一定的輻射平衡和蒸散耗熱條件下，白天從地面流入土壤中的熱量增多，則相應地流入空氣中的熱量就少，空氣增溫慢；夜間由土壤流向地面的熱量多，由空氣向地面補充輻射損失的熱量就少，空氣冷卻也慢。

　　農田熱量平衡各分量的年變化與各地氣候條件和農田水熱狀況有關。一般凈輻射數值夏季高，冬季低；蒸發數值旱季初期高，末期急劇下降，雨季再增加；湍流交換年變化則與蒸散相反。