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研究人员解决地下水和空气的奥秘

导读 站在外面看着脚下。那里,也许是在一些草下。在干燥的一天,土壤中的所有空间都充满了空气。再往下走一段距离,这些空间完全是水。那么,两...

站在外面看着脚下。那里,也许是在一些草下。在干燥的一天,土壤中的所有空间都充满了空气。再往下走一段距离,这些空间完全是水。那么,两者之间是什么?

那是毛细条纹。它可能只是您从未听说过的最重要的也是最神秘的事情。

就像纸巾从表面上吸走水一样,水通过毛细作用上升到土壤中的自然水位以上。土壤中许多化学和微生物活动会根据周围的水或空气量而有所不同。因此,毛细边缘控制着土壤中的许多重要功能。

弗吉尼亚理工学院的研究生贾克琳·菲奥拉说:“污染物的分解和碳的储存等重要过程取决于可用的水和氧气的量。”“了解毛细边缘的条件将帮助我们预测某些土壤过程将发生的地方。”

Fiola和她的团队着手更好地了解这个陌生的地区。但这并非易事。整个边缘都在地下,它是不可见的。甚至科学家也很难在边缘开始和结束的地方达成一致。那是实验室实验派上用场的地方。

该小组收集了两种土壤,一种是沙质土壤,另一种是壤土。科学家将这种土壤装进5加仑的桶中,桶底部附近有孔,以允许水进入。

为了跟踪毛细管边缘的关键事件,Fiola转向了巧妙的简单系统。为了研究土壤中有多少氧气,研究人员在聚氯乙烯管道上涂了防锈漆。他们将这些管道插入土壤中。

在氧气不足的地方,微生物都会“呼吸”生锈。那会把铁锈变成另一种形式的铁,然后被冲走。通过测量还剩下多少锈,团队可以瞥见土壤下面。

研究人员惊讶地发现,在两种类型的土壤中,水都上升了整个水桶的高度。这意味着毛细边缘至少延伸了9英寸,超出了预期。

他们还惊讶于PVC管的锈蚀程度大大超过了地下水位。菲奥拉说:“这意味着毛细边缘中的土壤至少要比地下水位高2英寸,就像地下水位中的土壤一样。”

“根据调查结果,地下水位正上方的土壤的行为与地下水位内的饱和土壤非常相似,” Fiola说。

政府将湿地定义为在表层附近饱和的土壤。但是,如果土壤甚至在地下水位以上都表现为饱和状态,则意味着更多的地区可能像湿地一样发挥作用,值得保护。

科学家们还想更好地了解毛细管边缘的水和空气如何影响其他土壤过程。为了追踪分解,他们将木棍插入土壤中。研究人员发现,食用木棍的微生物极具感染力。

菲奥拉说:“我们的结果表明,进行分解的微生物需要理想的条件-不太湿也不是太干。”木材在潮湿的桶中间被吃得最多。

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