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土壤发育模型(7)

时间:2010-01-29 02:10 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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  式中K表示为常数,我们称其为分解常数。对于一个处于稳定态的生物地理群落,x的改变为常量,即dx/dt=0,在这种规定条件下,可以写出一个简单的关系式:

  L=Kx,即K=L/x (9.55)

  由此,分解常数K即可通过测定L与x加以确定。但必须服从于原先所假设的稳定态条件的限制。在上述简单形式下所获取的分解常数K,已经在一些地理区域中进行过检验,例如在美国西部内华达山的松林中,确定K=0.025;在美国东南部的松林中,K=0.25;而在非洲热带的低地雨林中,K可高达4.0。

  分解常数的获得是很有意义的,它可用以估算所累积的枯枝落叶如被完全分解所需要的时间。如果暂且假定没有进一步的新枯枝落叶的加入(即L=0),则下式应认为是成立的:

  

  按照此方程式的表达,衰减速率即dx/dt应该与现存的枯枝落叶数量成正比,这种状况,十分类似于放射性元素的蜕变规律,我们可以依此计算枯枝落叶分解的理论“半衰期”。上式可以重新写成:

  

  实施积分之后有:

  

  式中C为积分常数,将式子稍加整理

  lnx=-K(t-C)

  写成指数形式即为

  x=Ae-Kt (9.58)

  式中A为常数,当t=0,x=x0时,A可为x0所代替,方程式变为

  x=x0e-Kt (9.59)

  为了计算枯枝落叶分解的半衰期,即时间为0时现存的枯枝落叶数量分解到一半时所需要的时间,亦即变化到x=x0/2时,上面的方程变为:

  

  方程式两边同时除以x0,并分别取对数,则有

  

  稍加改变,得到

  

  由上述,只要测出不同地理区域的分解常数值K,按照上列方程,不难求出枯枝落叶分解的半衰期,并且以此探讨土壤发育模型中,有机质沿着土壤剖面的分布情形。

(四)无机质土壤剖面

  从现行的(均衡的)有机质土壤剖面入手,土壤体系中基本的输入和输出,以及其中CO2所占份量的问题,也就有了估算的可能。按照这样的思路继续发展下去,可以进一步预测正在发育的无机质土壤剖面,当然这也要服从于均衡土壤剖面的前提条件。假如一系列的输入已被确定,则所要进行的研究会比较容易,尽管在真实的土壤中,地理环境内各种土壤剖面本身,只有取决于各自土壤所具有的性质,才可作出更准确的描述。在此,所谓的输入应当包括:

  (1)水分蒸发蒸腾的损失及其沿土壤表面以下各个深度的分布状况;

  (2)贯穿流(throughflow)的水分损失及其随深度的分布状况;

  (3)风化速率W,等于土壤表面剥蚀的总速率。

  首先给出的假设是令输入为常数,即它们不随时间的变化。此时,只要所研究的土壤剖面处于均衡状态,即可进行数量上的判定。考虑到从土壤表面(Z=0)和深度Z之间土壤层的输入和输出,同时也为了在空间中识别其位置,必须规定出有关的坐标系和移动轴。前已述及,土壤体的固化和密实是不必考虑的因素,于是土壤剖面中的位置,就联系到在土壤母质中的“原始空间”。对于土壤剖面内的每一个组分,它在无机成分中所占据的比例是用摩尔份数Pi标出的,同时要以它对比在未经改变的母质中那个相同成分所占的比例PiO;我们还规定了该组分在土壤有机质中所占据的比例,并且用符号лi加以标志。
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