在农业生产中,土壤的热环境对作物生长具有极其重要的作用。土壤耕作层的温度对作物的生长状况有显著的影响,合理调控土壤温度对于农业生产是极其必要的。鉴于此,本文以西北旱区压砂地为研究对象,基于VADOSE/W有限元软件,分析了压砂地土壤的热性质,提出了一种利用土壤温度计算土壤热通量的研究方法,最后揭示了春小麦全生育期不同时段内土壤温度、温差和温度梯度随时间的分布规律。主要内容如下:(1)基于VADOSE/W软件,建立了土壤大气传热模型,对西北黄土高原皋兰县、新疆某地以及西藏自治区日喀则地区的土壤温度进行了数值模拟验证,结果表明:模拟值与实测值的相关系数介于0.9496~0.9980之间,拟合效果良好,吻合度高,可以用数值模拟结果代替试验结果进行分析。(2)利用VADOSE/W有限元软件,研究了恒定热源以及外界大气温度对土壤热性质的影响,得出了土壤温度时空分布序列,并利用有限差分法以及传统的正弦数学模型分析了裸地和压砂地的土壤热扩散率与土壤热通量。结果表明:覆砂和裸地土壤温度的日变化在不同深度与时间呈正弦函数,在深层土壤温度振幅较小;在恒定热源下,覆砂和裸地的土壤在不同深度的土壤热扩散率呈现一定差异,土壤热扩散率均随土壤深度增加而增大,且随着时间变化逐渐趋向稳定;在日气温变化条件下,浅层土壤热通量较深层变化幅度更大。压砂地的土壤热通量变化幅度小于裸地,覆砂可减弱外界环境对土壤内部热性质的影响。(3)采用数值模拟的研究方法,对压砂地春小麦生育期的土壤温度的时空分布规律进行了模拟。结果表明:在7:00及14:00,不论是否覆砂,土壤温度与土壤深度的关系可用线性关系或二次函数关系表述。(4)采用数值模拟的研究方法,对压砂地春小麦全生育期覆砂与裸土土壤温差及温度梯度进行了研究。结果表明:在0:00至7:00期间,春小麦各生育期内各层土壤温差、温度梯度为正,表明土壤表面覆砂在夜间具有保温作用;随着太阳高度逐渐升高,各层土壤温差、温度梯度均为负值;在夜晚22:00,各层土壤温差、温度梯度有变为正值的趋势。温差波动范围在±3℃以内,温度梯度直接反映出热量的垂直传输情况,表明土壤表面覆砂在春小麦全生育期内早晨和夜间可有效保持土壤温度,在午间对热量有阻抗作用,研究结果可为压砂地春小麦土壤温度的有效调控提供理论指导。