Сроки промерзания и оттаивания у торфяных почв смещены по сравнению с зональными минеральными почвами. Зимой они промерзают позднее минеральных, а весной позднее оттаивают. Весной верхний слой торфа при сухой погоде подсыхает, приобретает теплоизоляционные свойства и препятствует проникновению тепла в глубь почвенного профиля. Под этим слоем долгое время сохраняется мерзлотная прослойка. На европейском Севере оттаивание торфяных почв происходит только в июне, на северовостоке и в Сибири наблюдается в конце августа, а в отдельные годы мерзлотная прослойка на глубине 50—70 см сохраняется в течение всего лета. На северо-востоке Коми АР и в Сибири под мерзлотными прослойками сохраняется вечная мерзлота. На Северо-Западе оттаивание почв происходит в середине мая.
Низинные торфяные почвы располагаются на низких гипсометрических отметках местности, куда стекает воздух с суходолов и где происходит застаивание его холодных масс. Низкая теплопроводность торфа, большая теплоемкость и высокая его излучающая способность приводят к выхолаживанию поверхности почв и частому проявлению радиационных заморозков в ясные ночи. Различают слабые (до —3°С), средние (от —3 до —5°С), сильные (от —6 °С и ниже) заморозки. По продолжительности заморозки бывают короткие (до 5 ч), средней продолжительности (от 5 до 12 ч) и продолжительные (более 12 ч). Вероятность заморозков на торфяных почвах гораздо выше, чем на окружающих минеральных почвах.
В европейской части к северу от 55—56° широты они возможны в любое время вегетационного периода. Летние заморозки до —2...—3°С возможны даже в Полесье. По этой причине такие теплолюбивые культуры, как картофель, кукуруза, огурцы, томаты, сильно повреждаются заморозками.
Тепловой режим на мелиорированных торфяных почвах в любой зоне распространения торфяников в целом менее благоприятен, чем на зональных минеральных почвах. Улучшение температурного режима торфяных почв может быть достигнуто за счет их пескования или глинования. Этот прием имеет большое значение для Швеции и Финляндии — стран с коротким вегетационным периодом. Пескование имеет существенное значение и для земледелия на торфяных почвах северной части европейской территории России. В. В. Калининой показано, что в условиях Ленинградской области пескование ускоряет процесс оттаивания торфяной почвы на 10—12 дней, а это позволяет раньше начинать весенние полевые работы (табл. 71).

Пескование улучшает тепловой режим почвы и за счет уменьшения суточной, амплитуды колебания температуры на ее поверхности. В опытах В. В. Калининой, проведенных в совхозе «Гранит» Выборгского района Ленинградской области, суточная амплитуда колебания температур на контрольном варианте 30/VII 1964 г. достигла 27,5°С. На варианте пескования 500 м3 составляла всего 9,9 °С.
По наблюдениям И. М. Бурматова, суточная амплитуда колебаний температуры поверхностного слоя торфа на контрольном варианте Новгородской ОМС достигала 44,5 °С, при заморозке —4,5 °С. При добавлении минерального грунта колебания температуры составили 35...36°С, а заморозок уменьшился до —1,5...—0,5°С. Добавка минерального грунта значительно снижает силу как весенних, так и осенних заморозков. Более высокие нормы песка сводят заморозки к минимуму (табл. 72).

В условиях Белоруссии амплитуда колебаний температуры на торфяных почвах может достигать 52 °С, а при добавлении минерального грунта она уменьшилась до 45 °С.