又根据我们在河北省石家庄地区的冬小麦各生育期中所获得的系数α,列出表9-1。
经过如上实测数据的检验,我们所获得的公式与沃洛布也夫的公式相比较,具备如下几个主要优点:
我们的一次方程比沃氏的指数方程在计算上简便得多;
我们的公式适用于各种不同的时段和任意的空间范围,而沃洛布也夫公式的适用时段相对狭窄,仅能用于以一年为期的年平均状况,而且要应用在相当广阔的地理区域中;
我们所取得的湿润指标E/E0比沃氏所用的湿润指标r/Er具有明显的精确性与稳定性,只是我们对于E的求取要比r的求取复杂一些;
沃洛布也夫公式中的生物活性系数m,其物理含义比较模糊,且无法加以定量表达,而我们的公式克服了沃氏的缺陷。
尽管如此,国际上仍普遍承认沃洛布也夫的研究结果,因为他突破了长期以来关于土壤形成过程中的障碍,引导人们对土壤所收入的能量这一本质因素进行研究,这无疑深化了对于土壤形成的探讨。但是在所收入的太阳辐射净值中,所计算的有效份数α,真正用于成土过程的并不太多。根据沃洛布也夫的结论,在α份额中对于ET、F和B中的分配,其相对比较只是100∶1∶0.01,即用于土壤形成过程中的能量,大约不到总蒸发ET所消耗能量的万分之一,这种相对的比例关系,大致上阐明了三者之间的能量分配特征。能量在土壤中所进行的交换和作用,虽然在数量上并不很大,但意义却是相当大的。它能够为土壤母质体系分散时提供基本动力,同时在定量研究土壤过程的特征时,也是一个极为重要的考虑因素。正如布德科所说:“……地球表面的热量平衡肯定要从几个方面去影响土壤过程:其一,土壤的热状况取决于热量平衡各项的比例,其中尤其要取决于土壤的热量循环;其二,热量平衡对于土壤的水平衡,包括土壤水分状况和土壤上层的渗水状况,必定会带来深刻的影响;其三,土壤热状况条件在一定程度上决定着其上植被的生产力水平,而后者又决定着在光合作用过程中,所建造的生物物质进入土壤的条件。”
估计土壤中所贮存的能量,是一件相当复杂的工作。根据能量的加和原则,可采用如下的方程式表达:
式中N为一个土壤体系所贮存的总内能;Ni为土壤系统中第i种“相”的内能;Ki为第i种“相”在土壤系统中的重量百分比或容积百分比;Sf为土壤系统的表面相互作用能。
一般均可把土壤看成是一个五相系统,即由有机质、矿物质、土壤溶液、土壤空气和生命机体所组成的系统,于是可以写出:
N=(K1N1 K2N2 K3N3 K4N4 K5N5)-Sf (9.27)
有机质相矿物质相土壤溶液相土壤空气相生命机体相
对土壤中有机质、腐殖质(N1)的内能计算,只能按总的概念去进行,现举例如下。
如果取全球陆地上土壤腐殖质的总量为2.4×1012吨时,则在土壤中这一部分所聚积的内能大约为1.3×1019千卡。
对于土壤中矿物质的内能计算,应先求出矿物组分的比内能,即
式中Udn为土壤第n层中矿物组分的比内能;Mi为氧化物的分子数;Ui为第i种氧化物的内能(千卡/克分子)。土壤中氧化物的分子数可由土壤的风干样品百分比所表示的全量组分中得出: