От температуры почвы зависят поступление воды в корни растений, минеральное питание, рост и дыхание корней.
С температурой почвы связаны скорость и интенсивность почвенных процессов, определяющих ее плодородие. К ним относятся разложение и гумификация растительных остатков, структурообразование, передвижение почвенных растворов, обменные реакции между твердой и жидкой фазами. Температура почвы влияет на состав почвенного воздуха, а также на температуру приземного слоя воздуха. Большая теплоемкость, медленное накопление энергии и постепенная теплоотдача обеспечивают относительную стабильность температурного режима почвы для роста и развития растений, отсутствие резких колебаний температуры.
Тепловой (температурный) режим почв — это изменение температуры на разных глубинах почвенного профиля в разные сроки. Различают суточный и годовой ход температуры почвы. Каждый тип почвы имеет свой характерный ход температуры на разных глубинах. Основной показатель теплового режима почвы — средняя температура на глубине 20 см.
Суточная динамика температуры почвы наиболее выражена в слое 0—50 см, причем колебания температуры на поверхности почв максимальны. Днем тепловой поток направлен сверху вниз, ночью — снизу вверх. Глубже 0,5 м колебания суточных температур практически затухают. Годовой ход температуры почв имеет большую амплитуду колебаний, чем суточный, и распространяется на глубину до 3—4 м. На глубине 6 м годовая температура колеблется меньше, чем на 1 °С. Равновесие между температурой приземного воздуха и почвы устанавливается с запозданием, которое возрастает с глубиной. Максимум температуры на глубине 3 м устанавливается на несколько месяцев позже, чем на поверхности.
Температурный режим почв связан с географическим положением и тепловыми свойствами. На годовой ход температуры почв оказывают влияние растительный покров, экспозиция склона, мощность снежного покрова, влажность. В зависимости от значений среднегодовой температуры, длительности и глубины промерзания почвы выделяются четыре типа теплового (температурного) режима почвы: мерзлотный, длительно-сезонно-промерзающий, сезонно-промерзающий и непромерзающий.
Мерзлотный тип температурного режима
Среднегодовая температура почвы на глубине 0—20 см — отрицательная. Сезонное промерзание почвы достигает глубины многолетнемерзлых пород (многолетней мерзлоты). Сумма активных температур не превышает 1 500°. Для мерзлотного типа характерна высокая континентальность почвенного климата — от резко континентального (амплитуда колебания температуры почвы до 40°) до умеренно континентального (с амплитудой до 16°). Примером мерзлотного типа температурного режима являются термоизоплеты (линии, соединяющие точки с одинаковой температурой) криоаридной почвы Якутии.
Многолетняя мерзлота является постоянным источником низких температур почвы. Она служит водоупором для талых вод и основным ограничителем мощности корнеобитаемого слоя. В России почвы с мерзлотным типом теплового режима занимают громадные территории — около 10 млн км2. Мерзлотный тип почв наблюдается в ряде провинций евроазиатской полярной и восточно-сибирской мерзлотно-таежной областей.
Длительно-сезонно-промерзающий тип
В этом типе почв среднегодовая температура положительная. Глубина проникновения отрицательных температур в почву не меньше 1 м, длительность промерзания на глубине 0,2 м составляет более 5 мес. Этот тип температурного режима характерен главным образом для почв таежной зоны. На рисунке изображены термоизоплеты подзолисто-глеевой почвы, типичные для длительно-сезонно-промерзающего типа. Слишком низкая температура почвы делает физически влажную почву физиологически сухой. Особенно этот эффект проявляется при резко континентальном климате и близком залегании многолетней мерзлоты. Почвы с низкой теплопроводностью (глинистые и торфяные) оттаивают медленнее и на меньшую глубину; песчаные и щебнистые — быстрее и на большую глубину.
Сезонно-промерзающий тип
Среднегодовые значения температуры почвы положительные. Температура самого теплого месяца на глубине 0,2 метра колеблется от +20 до +30 °С, длительность промерзания менее 5 мес. Этот тип температурного режима характерен для почв лесной, лесостепной и степной зон. Для сезонно-промерзающего типа температурного режима почв среднетаежной подзоны типичны термоизоплеты подзолистой почвы.
Непромерзающий тип
Почвы не промерзают. Среднегодовая температура изменяется от +8° до +20°. Этот тип встречается в Приазовско-Предкавказской провинции чернозёмов, а также в субтропиках. Характерным примером непромерзающего типа температурного режима могут служить термоизоплеты почвы зоны влажных субтропических лесов.
Почвенный климат леса по сравнению с полем мягче. Зимой он теплее, а летом прохладнее, суточная амплитуда температур сглаживается. Это связано с экранированием почвы кронами деревьев от солнечных лучей, наличием рыхлой лесной подстилки, обладающей низкой теплопроводностью, а также более длительным залеганием снежного покрова под пологом леса. Особенности температурного режима лесных почв оказывают влияние на интенсивность дыхания почвы и минерализации органического вещества.