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土壤形成理论(8)

时间:2010-01-29  归属:理论地理学

  Mi=ai/M (9.29)

  式中ai为氧化物i的百分比含量;M为氧化物的分子量。此外,式9.28中的Ui可以从专门的手册中查得。

  接着即可较方便地计算土壤第n层矿物组分的内能贮量,它依照下述方程:

  Un=S·hn·dvn·Udn (9.30)

  式中Un为土壤第n层矿物组分的内能贮量(千卡);S为计算的面积(cm2);hn为n层的厚度(cm);dvn为n层的土壤容重(g/cm3);Udn为n层土壤矿物组分的比内能(千卡/g)。

  下面引用B.A.柯夫达所著《土壤学原理》一书中的例子,计算典型黑钙土0~10厘米层次中的矿物组分的内能贮量:

  ΣMiUi=3943

  Ud(0-10)=3943×10-2=39.34千卡/克

  U(0-10)=10,000×10×0.97×39.34

  =3.82×106千卡/米2(10厘米土层)

  关于土壤溶液的内能:一般近似地承认土壤中具有整齐结构类似于晶体结构的水,并由此计算其晶格能。但须注意,土壤含水量的变化是比较频繁的,因此土壤溶液的内能计算值只能是相对

  

  的和具有一定条件的。仍举柯夫达所述的例子,在典型黑钙土0~10厘米厚的土层中,水占风干土的2.90%,则有

  M Ui ai Mi MiUi

  H2O 18 376 2.90 0.161 60 0.6千卡/克 0.06×106千卡/米2

  如前所述,含水量的变化将对土壤溶液的内能数值产生很大影响,例如在土壤最大持水量时,土壤水的内能贮量要比风干土高出5~10倍。

  至于对土壤空气的内能计算(即U4),是比较复杂的。一般说来,计算气体混合物的内能可以参照如下方程:

  

  在此方程中,T为气体混合物的温度;v(∞)是指气体混合物的容积v趋于无限大时;P为系统中的压力;U0为在状态v(∞)T时的内能;N为混合气体各组分的数目;ni为常数,即混合物中第i种气体的

  

  

  一般说来,U4与U1,U2,U3相比较是相当小的,通常在考虑时可以忽略不计。至于U5即土壤中生命物质的内能贮量,目前确定十分困难。同时,表面相互作用能量值Sf亦很小,在计算时也可忽略不计。

  在土壤内能贮量计算的基础上,提供出一个有用的土壤力能学参数。尤其在比较各种不同的土壤并对其潜在生产力实施评价时,它将为研究者们增添一种新的判别手段。因为土壤的内能值从整体上看,有可能作为土壤潜在生产力或土壤成熟程度的普遍性标志。一般而言,一个区域的土壤生产力越高,在该类土壤中与腐殖质有关的内能数值也越大;矿物组分的内能越小,总的内能也越小,故而土壤的比内能就越小。由此,土壤的比内能值(千卡/cm3)通常被选择来作为衡量土壤潜在生产力的最佳通用指标。表9-4中的数据,可以提供一些直观的判断:

  

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