二、土壤发育模型

　　在构造任何一个模拟模型时，总存在着既要尽量简单，又要尽可能反映系统最重要的本质之间的矛盾。一般而言，追求较大的简单性，必然会引起在应用上的精确性和广泛性的降低。相反，自然地理环境中的模型如果趋于高度复杂，则又会给模型的建立与解算带来巨大困难，因为这肯定要涉及到大量的互为作用的子系统，而这些子系统运行的真正规律，并不为人们所真正确知，完全洞悉其机理的子系统目前还不能被普遍地阐述出来。上述的这种矛盾要一直伴随着系统的建立、运行和解算的全过程，并且始终成为模型建造者的难点之一。

　　从探讨陆地地表的坡面发育角度上讨论土壤剖面，可以认为：这种土壤剖面同现代的气候过程与斜坡过程速率，处于一种相对的均衡状态，这是对土壤研究的一种简化。所幸这种简化大约近似于真确，但它们的成立又必须承认一个前提，即承认土壤过程比地表坡面发育过程在速率上要迅速得多。换句话说，对于土壤的弛豫时间(或称松散时间)，至少应该比坡面发育的时间小一个数量级。只有在承认上述认识的基础上，才可讨论它的均衡状态。

　　我们已经知晓，陆地地表的坡面模型，一般均基于质量平衡的概念，它考虑到了风化物的运输过程。于是，对于一个简单的坡面，就有

　　式中x为从分水岭脊开始起算的水平距离；y为坡面上点的海拔高度；s为在x方向上所测定的物理风化产物的传输；J为在x方向上所测定的化学风化产物的传输；t为过程所经历的时间。

　　以上这个最基本的模型，表达了从一个分水岭起算的水平距离x上的

　　伊德格(Scheidegger)、苏兹(Souchez)、杨(Young)以及柯克比(Kirkby)等人所拟定出的坡面模型，同时这些模型亦被总结在其他一些研究者的论文之中。

　　倘若土壤剖面可由基岩残留比例P的某种剖面叙述时(此处P应规定为：当所分析的土壤以一种体积的变化为基础时，P即等于此时所获得的总量)，那么即可引导出两个十分重要的参数：一个为Ps(主要在土壤剖面的表层，即在发生机械风化那一带中所保存的有关基岩残留的性质)；另一个为W，可定义为：

　　式中z表示低于土壤表面的深度。应用质量平衡所表达的土壤亏缺方程为：

　　该方程可沿用方程9.35的解法而产生一种偶合的以及相应的斜坡坡面，说明所提供的某种函数关系，同样也可采用参数W和Ps去获得。这种模型的进一步发展，又能够同坡面水文学过程的子模型结合在一起。

　　在此我们比较孤立地考虑了土壤剖面，其目的在于着重理解土壤剖面发育过程模型的内涵及其动态特征。此外，还应当以某种形式，例如以质量平衡的方式(见方程9.37)联系整个坡面的形状。同时，如果确认Ps的变化与S或J的变化相比更为缓慢，那么就会有一个对Ps进一步简化的形式出现：

　　式中H代表通过化学风化所致的剥蚀速率，表现为表面高度下降的速率；T代表由于物理风化(机械风化)而致的剥蚀(表面下降)速率。

(一)土壤发育的质量平衡模型

　　为了了解土壤随时间的发育过程及土壤过程与坡面过程之间的互相作用，判明集水盆地中溶质数量的变化特征，应建造一个定量的土壤模型。该模型通过对土壤的水分流及土壤矿物质提取速率等的估算加以解析。此外，生长于土壤之上的植物所进行的水分与溶质的交换，以及在这些过程中土壤有机质所起的重要作用，在考虑土壤发育模型时都是不能忽略的因素。当然也不应忽略无机元素的迁移和沉淀。这些均可通过图9-6加以认识，它总结了以上所述的主要过程。
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