你可能不知道的土壤斥水性

你可能不知道的土壤斥水性
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在《缺水逆境下的植物本能》中,我有提到「永久凋萎點」,進行這次的主題之前,先補充兩個概念:一是田間容水量,二是有效與無效水分。

 

土壤經過灌溉,有部份水分會滲入深土,留在表土的水分,就是「田間容水量」。介於田間容水量和永久凋萎點之間的含水量,可以提供給植物吸收利用,便稱為「有效水分」,而被土壤吸附住無法被利用者為「無效水分」。

 

可以想見,水進到土壤當中,有效水分已是東扣西減了。

 

接著,是經常會被提到的土壤保水力,其強弱是以「自由能」來表示,潮濕土壤有重力、乾燥土壤能吸附,自由能皆大於零,可以讓水分不易流出。

 

但若發生水分難以進入土壤的狀況,我們卻沒有發現,或發現卻沒有適當解決,便會造成灌溉無效的窘境。

 

 

灌溉時,水珠滯留在土壤表面難以滲入,土壤無法被水濕潤,此為「土壤斥水性」。

 

當土壤極為乾燥,達到臨界含水率(永久凋萎點),僅存微量的無效水分時,幾乎所有的土壤都會出現斥水性,包括各種質地的土壤、利用方式、氣候條件。

 

至目前的研究有砂土、壤土、褐煤、火山灰等皆被觀察到斥水現象。在荷蘭,約75%的耕地呈現不同程度的斥水性。

 

不過,當土壤達到一定濕度時,斥水性就會消失。

 

事物皆有一體兩面,乍看之下,土壤斥水性會阻礙水分的吸收,但同時也能減少深層土壤的水分蒸發。

 

1910年便已發現土壤斥水性,但1960年才逐漸發展相關研究,直到1970年以後才開始重視,是由於此現象對種子發芽、作物生長等有顯著的影響,已造成減產並引起經濟損失。

 

土壤會產生斥水性的主要原因是當中含有疏水物質,疏水物質的形成可能來自「植物殘骸」、「細菌或真菌的代謝物」與「無機物」的混合。

 

水落在粗糙表面會形成近似球形的狀態,並產生一個很大的接觸角,當接觸角大於90度便可稱為「疏水」,大於150度則稱為「超疏水」,在水和疏水接觸點以外的地方都會被空氣填滿。

 

 

斥水的穩定性有落差,還是能夠透過幾個方式讓水進入土壤當中,一是利用毛細現象緩慢吸水,二是變化接觸角度,三是添加界面活性劑破壞水膜,便能較好的解決作物因生長介質產生斥水性所面臨無法有效獲得水分的窘境。

 

甚至,我們還能反過來適當的利用斥水性,讓土壤形成不透水層,而藉此阻止水分的蒸發,並調節微溫度。

 

延伸閱讀《缺水逆境下的植物本能》https://www.ok-ban.com/?p=11300

 

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