对于腐熟的腐殖质土壤(情形1),在均衡条件下的有机质含量为:
于是,我们很明确地指出,一个总的土壤有机质,将等于5年植物残存物的积累量。可是随着一个数值为6.0的C∶N比率,则有
与此相类似,对于泥炭腐殖质土壤(情形2),在均衡条件下的有机质含量为:
它给出了相当9.3年植物枯枝落叶所累积的总有机质含量,而且在带有一个数值为6.0的C∶N比率时,则有6.0×(9.3/1.0)=56。在充分发育的泥炭土中,a34的数值可能是0.01,甚至更小一些。因此,可以得出更大的积累和较高的C∶N比率。这些土壤之间所存在的过程差异,反映出土壤中有机质在性质上的差异。
第二个例子是为了得出这样的土壤剖面:该剖面是通过有机质的简单积累和转换而得到的。随着土壤中组成物质的体积减小,很自然地会联想到土壤体的固结和密实,但这种状况在土壤发育模型中还不可能进行预测。每一
运用图9-11所示的泥炭土状况,可以作出比较直观的说明。它指出了土壤中有机质的所有成分,在n年之内的迅速分解情形。只是在图9-11中没有包括木质素的分解。
第三个例子指出了土壤有机质的分布剖面,如何才能在某处被获得。事实上,它应该在带有扩散率为D和某种合适的垂直混合的地方被得到。我们仍然忽略不计土壤体积的固化和密实等因素,于是可以写出下边形式的微分方程:
的方式进行解析,即
P-1(I-BT)P (9.50)
它形成了一个对角线矩阵。一般说来,倘若(I-BT)有特征根-λ1,-λ2和-λ3,那么解的形式即:
此式子正是应用了矩阵B的简略形式,得到了λ1和λ2为下式之根,即
λ2-λ(z-a11-a22) (1-a11-a22 a11a22-a12a21)=0
(9.52)
以及得到了
λ3=1-a33 (9.53)
我们给出图9-12,以便明了对于土壤均衡有机质剖面的计算。
(三)有机质分解常数
累积于土壤表面的枯枝落叶数量,取决于枯枝落叶的下落速率与其腐熟后进入土壤中速率之间的均衡。不同的生物地理群落,有机质分解过程的速率是很不相同的。整个分解速率明显地受制于两个方面的影响:一是植株的木质化程度;二是当地的气候条件与风化类型。
倘若以符号x表示土壤表面所积累的植物枯枝落叶,以L表示每年在枯枝落叶层上新添加的枯枝落叶量,于是x的改变速率即可表示为