دمای خاک یکی از مهم ترین عوامل در مباحث مربوط به کشاورزی به شمار می آید، از سوی دیگر این عامل تنها در ایستگاه های سینوپتیک اندازه گیری می شود و استفاده از ایستگاه های خودکار بدین منظور مستلزم صرف هزینه های فراوان می باشد. در این پژوهش ابتدا با استفاده از داده های دمای هوا، متوسط دمای هوا طی هفت روز گذشته و دو عبارت فوریه طی یک دوره آماری 14 ساله(2007-1994) برای ده ایستگاه سینوپتیک استان خراسان رضوی روابطی رگرسیونی برای تخمین دمای متوسط روزانه اعماق خاک های بدون پوشش هر کدام از این ایستگاه ها ارائه گردید. سپس با تجمیع تمامی داده های این ایستگاه ها یک سری روابط رگرسیونی برای تخمین دمای اعماق خاک برای مکان های فاقد ایستگاه(مدل های استان شمول) پیشنهاد گردید. درمرحله بعد برای تخمین دمای اعماق خاک، داده های سینوپتیک یک دوره هفت ساله(2007-2001) به انضمام متوسط دمای هوا طی هفت روز پیش از آن، ابتدا به صورت سه ماهه تفکیک شد و سپس به روش پانل دیتا روابطی برای تخمین دمای اعماق خاک به دست آمد. در نهایت تمامی این مدل ها با استفاده از داده های سال 2009 صحت سنجی شدند. ضرایب تبیین برای معادلات رگرسیونی بیش از 93/0 و برای معادلات پانلی 94/0 بود. دقت هر دو مدل رگرسیونی و پانلی با افزایش عمق بیشتر شد. نتایج حاصل از صحت سنجی مدل ها نشان داد که دقت برآورد های مدل های استان شمول نسبتاً خوب و مدل های رگرسیونی و مدل های پانلی در سطح خوب و قابل قبولی قرار دارد، هر چند که دقت مدل های رگرسیونی هر ایستگاه به طور جداگانه اندکی از مدل های پانلی بیشتر می باشد. کمترین و بیشترین مقدار rmse حاصل از صحت سنجی، برای مدل های رگرسیونی به ترتیب 466/0 و 985/1 و برای مدل های پانلی به ترتیب 585/0 و 750/1 بود.