土壤表面，在正常的天气条件下，一日内，最高温度出现在13时左右，最低温度出现在将近日出的时刻。
土壤表面的最高温度之所以出现在午后而不是正午，是由于太阳辐射虽在正午以后己逐渐减弱，但土壤表面吸收的太阳辐射能仍大于其由于放射长波辐射和分子传导、蒸发等方式所支出的热量，即此时土壤表面的热量差额仍为正值，所以，其温度仍继续上升，直到13时左右，土壤表面的热量收支达到平衡时，其温度才达到最高值。此后，因热量的支出大于收入，温度才逐渐下降。
同理，在日出前，土壤表面由于经过一整夜的辐射冷却，温度越来越低，放射长波辐射的能量也越来越少，几乎完全为其吸收的由分子传导、水相变化输送来的热量所补偿，此时热量达到收支平衡，出现最低温度。日出后由于吸收的太阳辐射能逐渐增加，温度又逐渐升高。
影响土壤表面温度日较差大小的主要因子是太阳高度角。正午时刻太阳高度角大的季节和地区，一日内太阳高度角的变化就大，太阳辐射的日变化也大，因而土壤表面温度的日较差就大。一般，正午太阳高度角随纬度的增高是减小的，所以土壤表面温度的日较差也随纬度的增高而减小。中纬度地区正午太阳高度角随季节的变化比较大，所以，中纬度地区土壤表面温度的日较差随季节的变化也较大。
土壤表面温度的日较差的大小，还与土壤的热性质有关。例如，导热率大或容积比例大的土壤其温度日较差都小。另外，土壤的颜色、土壤的湿度以及地形，斜坡的方位对温度的日较差都有影响。深色土壤表面的温度日较差比浅色土大，这是由于两种不同的土壤对太阳辐射的反射率不同而引起的。湿度大的土壤表面温度日较差小。地形主要影响乱流热交换。与平地相比，凸地由于通风良好，乱流交换旺盛，白天温度不易升高，夜间温度不易降低，因而温度日较差比平地小。凹地由于乱流交换弱，白天热量不易散失，夜间热量不易补充，夜间除辐射冷却外，冷空气沿坡下滑汇集到凹地，更加剧了地面的冷却，故凹地土壤温度日较差大于平地。向阳坡比背阳坡日较差大。
实际上土壤温度的日较差是由上述各种因子综合影响的结果，但是，其中太阳高度角的影响是主要的。
土壤温度的日较差在土壤表面最大，随深度的增大其值很快减小，至25厘米深度处日变化值已经很小。与日较差减小的同时最高温度和最低温度出现的时间也随深度的增大而落后。
水面，由于其容积比热和导热率等热用性与土壤不同，加上水体可通过水平流动和对流、乱流使温度不相同的水发生混合，又因水面能将太阳辐射的能量透射到水的深层，因此，水面温度的日较差要比土壤表面小得的多。而日最高温度出现在15-16时，最低温度出现在太阳升起后不久，落后于土壤温度最高、最低出现的时刻。
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