太阳辐射到达地表后，一部分能量被反射回大气层加热近地面空气，大部分能量则被土壤吸收，从而使表土温度升高。当表土温度高于下层土温时，热量将逐渐传入深层，称之为正值交换；而当地表接受不到或接受很少太阳辐射（如夜间或冬季），而因地表土壤水分蒸发以及表土加热近地面大气而使表土温度低于下层土温，热量将由深层传向地表，称之为负值交换。这就是土壤中的热量交换或热流。事实上是土壤热量的收支平衡，决定着土壤热状况。

土壤热量收支平衡可表示为：

式中为土壤在单位时间内实际获得或失掉的热量；为辐射平衡；为水分蒸发、蒸腾或水汽凝结而造成的热量损失或增加的量；为土壤与大气层之间的湍流交换量；为土面与土壤下层之间的热交换量。各符号之间的正、负、双重号，表示在不同情况下有增温或冷却的不同方向。一般情况下，白天热量平衡方程计算出为正值，即土壤温度升高；夜晚为负值，土表不断向外辐射损失热量，温度降低。