土壤热通量传感器主要用于测量土壤的能量平衡和土壤层的热导率，土壤热通量是指单位时间内通过土壤剖面的热量。它的值取决于上下土层之间的温度梯度和土壤的导热系数。土壤温度是森林气候的重要因素，与植物生长密切相关。不同坡度和坡向的林分，光照条件的不同，使土壤温度和土壤热通量发生相应的变化。
不同的植被类型和立地条件决定了土壤温度的变化规律，可影响植物的蒸腾作用、根系的呼吸和吸收，以及各种无机盐在土壤溶液中的溶解速率，从而影响树木的生长。
研究不同覆盖和耕作措施对土壤温度和水分的影响，可以提高土地生产力。在全球气候变化、环境过程模拟、元素地球化学循环、土壤理化性质演变等方面，需要获得完整准确的土壤温度时空分布数据。
地表吸收太阳辐射能量后，热量通过分子传导传递到深层，使下层升温。相反，当土壤表面变冷，温度下降到低于深层时，热量从深层输出。
土壤的热状态用温度来表示，温度不是土壤本身的物理性质。土壤热性质是指影响土壤中热流和温度变化的土壤物理性质，主要包括热导率、热容量和热扩散率，而土壤热通量是地球表面能量平衡的重要组成部分之一。
土壤导热系数和热容量通常用于估算土壤热通量。有研究表明，晴天土壤热通量的变化幅度大于阴天，林外土壤热通量的变化幅度大于林内;随着气温的降低，土壤热通量的交换由表层向下传导转变为下层向表层传导，土壤热通量值逐渐降低为负值，阴天尤为明显。