行星地球在线-水排斥土壤

萨拉:现在，如果你曾经忽视过室内植物(我知道我有，我不太擅长让室内植物存活!)你就会知道这个问题;当你最终给它浇水时，水不会渗入土壤，而是在土壤表面形成小珠子。在更大的范围内，这些疏水性土壤会造成重大问题。《地球脉动》播客的主持人理查德·霍林加姆去见了一位喜欢雨的科学家。

理查德:嗯，我真的找不到一个更好的日子来调查土壤湿度的影响。我和Stefan Doerr在斯旺西大学的操场上，你这里有一个水瓶。雨下得这么大，我们为什么还需要一个水瓶?

斯特凡-说得对我要往校园里的两种不同的土壤里再加点水。一个在针叶树下，另一个在落叶树下我给你们看一下效果。

理查德-把树叶扫走……

斯特凡-是的，我们在针叶树下找到了一块光滑的土壤表面，看啊，它根本进不去。它正在上升。

真奇怪。就像水银一样。就像你把水银倒在表面一样，你不能再这么做了。就好像你把水银倒在水珠上——在一个湿漉漉的日子里?

斯特凡-没错。其他地方都湿透了。让我们移到别的地方让我们把一些水放在我所说的正常土壤上。如果我们倒一些水在上面，我们会得到我们通常期望得到的，水渗透得相当快，尽管土壤已经相当湿润了，因为我们现在已经下了大约24小时的雨。

理查德:这就引出了一个问题，为什么它不在那棵针叶树下浸泡呢?

斯特凡-没错我的意思是，这就是我们所说的土壤疏水性或土壤拒水性。

理查德-你一直在调查这个，不是在外面，而是在实验室里。

要真正理解这种现象，我们基本上必须进入实验室。我们必须在相当详细的范围内进行研究。

…

理查德:即使在室内，你也躲不开雨。这是一个降雨模拟实验室，它由一个大的钢框架组成，顶部是一个瓶子——如果你喜欢，也可以是一个桶——和一个模拟降雨的盒子。所以它通过金属网滴在两种不同类型的土壤上。

在右边，我们有湿润的土壤，雨水在松散的土壤表面造成了小陨石坑。这是一种松散的材料，吸收得很好。在左边，它没有形成陨石坑，正如我们在外面看到的，水只是停留在表面，就像水银一样。我们想要能够预测土壤什么时候会变成疏水的，在什么条件下，它什么时候会变成疏水的?例如，当我们在英国或其他地方遇到干旱时期，土壤变得相对干燥，疏水性倾向于开启所有这些影响。正如你现在在降雨模拟图上看到的那样，水只是从地表流下，这可能是导致2007年毁灭性洪水的原因。有证据表明土壤并不是特别湿润。2007年4月，我们的春天非常干燥，非常非常干燥，接着是非常非常潮湿的一段时间，但土壤并没有像它们应该做的那样吸收所有的水。所以我们认为疏水性可能起到了很好的作用。

你一直在研究这个问题，不是吗，在微观层面上，实际上超越了微观层面。

Stefan:是的，近年来我们所做的是，我们研究了这些化合物的化学成分，这些化合物实际上会导致拒水。我们所做的是使用一种叫做原子力显微镜的技术。这基本上是一种不使用光或x射线的显微镜。从某种意义上说，它是用一种微观的，或者更确切地说是纳米级的，小的敲击设备来扫描土壤颗粒的表面，这基本上是一个你用普通显微镜无法看到的尺度。

理查德:所以你可以看到什么类型，嗯，“看”。也许我们不应该用“看到”这个词。

斯特凡-不，没错。

理查德:但是你可以检测到单个分子以及它们的作用。

斯特凡-是的。从某种意义上说，你实际上无法看到分子本身——那将会推动它，但我们可以看到的是，基本上在纳米尺度上，土壤表面的有机涂层是如何变化的。如果我们有一个湿润的土壤表面，它看起来和疏水表面有很大的不同，在那个特定的水平上的物理性质。例如，这些化合物是形成一个光滑的层还是看起来更像一个有陨石坑和有机物质小球体的景观，实际上是后者。

理查德:那它们来自于某种有生命的东西吗?

斯特凡-当然了我的意思是，很明显这些化合物是有机的，从某种意义上说，它们是从生物体中衍生出来的。它可以从植物的叶子中升级。例如，植物的叶子通常排斥水，它们是蜡状的。但它也可能来自微生物，如真菌或细菌，它们实际上会产生疏水化合物。

斯旺西大学的Sarah - Stefan Doerr在研究疏水土壤的影响。