蚯蚓為什麼要在大雨過後爬出地表？

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• 作者／詹鳳春

每一棵樹生長所需的「坪數」不同

樹木根系的活力，關係著地上部枝幹的健全性。地上部與地下部兩者生長關係為表裡一致。

土壤為根系的生存空間，若無充分的土壤環境是無法確保樹木健全的生長。為了維持樹木活力，首先必須了解樹木根系的特徵，才能確保土壤環境與根系之間生長環境。

根系與土壤之間的關係與樹木特性、生理、生態等有關。當土壤影響樹木時，樹木也同樣影響土壤，彼此之間環環相扣。

依據樹種不同，各自基因要素構成根系生長模式。樹木之間共通的習性，如順著重力方向往下伸長稱為垂直根系，也有垂直往下伸展後以一定角度斜出，稱為斜出根系。其他與地表面平行方向伸展為水平根系。

水平根系的樹種，即使在土壤層淺或深的情況下都可以生長。但是，深根型的樹種，在土壤層較深時可以生長良好，反而土壤層淺時容易出現生長不良的狀況。

由於根系受到限制，當往下伸展的根系受到阻礙，就無法發揮機能。因此，土層淺時種植水平根系的樹種。深根性的樹種，預先確保土層厚度使根系能充分伸展。

如何快速判斷樹木對土壤空間的需求？

一般常說，樹木根系分布在樹冠內的區域寬幅。但也有部分樹種，根系伸展遠超過樹冠外的水平根系。僅停留在樹冠內伸展根系的樹種反而少。如此一來，究竟樹木需要多大的空間才能適當的生長，至今依舊無法確實判斷。

但也可以就根系吸收的範圍掌握，如細根百分五十的分布範圍集中於樹冠半徑之內，以此作為樹木管理面積的一個基準。

實際上，植栽時要確保面積也確實有其難度。原則上以根系能夠伸展的面積越寬闊越好，特別是行道樹改以綠帶狀種植，這要比單獨的植栽穴提供了更寬廣的空間。

除了坪數外，根系的成長也與「建材」有關！

另一方面樹冠生長茂密，根系也會彼此之間出現相互競爭的關係。

植栽的土層，存在許多的大型石礫、不透水層等，這也讓原本根系形態出現許多的變化。換句話說，根系除了先天遺傳要素，也會受到後天環境的物理條件影響。如黏土質時，根系容易伸展不良；其次為砂質土，而最適切為壤土。

樹木若種植於黏土質時，下雨時黏土易於分散，變得黏稠、摩擦抵抗也隨著減少。當持續晴天時，反而黏土粒子因乾燥而固結如同水泥般，這類的土性是非常容易阻害根系伸長生長。

一般土壤表層分布細根多，同時表層的有機物、孔隙量、氧氣量較多進而促進生長。相對之下，越到下層土壤的孔隙越少，根系生長也就越為不良。

土壤的濕度、溫度、透氣程度，又會如何影響樹木？

樹木要能健全生長，前提之下需健全的根系。

根系與乾濕、土性、通氣等土壤的物理化學有關。

尤其根系生長，容易受到土壤水分的影響。例如；部分樹種於濕潤地生長良好，但過濕及乾燥則容易生長不良。

再者，細根的外部形態及組織也會因土壤水分而出現變化。常見乾燥地，吸收根的數量較多、細且短、木質化偏早等。相對的，生長於濕潤地的樹木因吸收根少、粗且長。

根系呼吸時需要充分的空氣，並釋放二氧化碳。

主要是以氫的形態被固定於土壤粒子表面，並作為養分吸收。也就是說；根的呼吸與養分吸收之間有密切的關係，新生白根的機能為呼吸作用及養分吸收。

根系生長，也會受到地溫的影響。

冬季至春季之間，隨著地溫的上升，根系生長旺盛。根系生長於攝氏 5 度前後開始， 10 度以上開始活躍，其中以 20-25 度最為旺盛。

但是，這需要持續維持一定氣溫，同時地溫升高才能達到促進根系生長效果。

一般地溫高，可促進土壤中有機物的分解，供給養分。反之秋季至冬季之間，因地溫的下降導致生長減少。即使冬季地上部的枝葉活動停止，若能確保地溫，根系也可以持續生長。

根量、葉量的關係相當緊密

樹木進行修剪時，因切除枝條同時失去大量的葉量。

葉作為光合作用進行物質生產，當葉量減少時地上部、地下部的整體活力也隨著降低。當失去超過一半以上的葉量，容易影響成長量。

儘管依樹種不同而有所差異，通常失去超過百分之 70 以上葉量容易導致枯損、甚至枯死。

由於葉量減少，直接影響根系儲存物質以外，還有細根的生長。

隨著細根先端活力降低，接著吸收能力低下，移動至枝葉的物質也會受到限制。因此葉量減少時，根系活力降低也阻礙樹木生長。

隨著細根成長，日常發生枯死、脫落的根；經由分解作為土壤養分，之後所殘留的土壤孔隙也提供物理、生物效益並改善土壤。

根也有「精氣」一說？從季節來剖析！

樹木的發根及生長，也與根的精氣有很大關係。

當春天時，因為根的精氣強，所以發根也旺盛，此時移植容易存活。夏天時，由於樹冠枝葉精氣旺盛，根的精氣較弱，因此發根不良，樹木一旦移植容易枯死。

隨著季節，根系的生理現象也不同。就現代的樹木生理詮釋；是以季節的展葉、伸長、發根現象、植物激素變化、儲藏的物質移動理解。

另一方面，古代對於移植樹木，認為移植時若不適時疏伐枝葉，受到風的影響根系容易動搖。更認為移植枯死主要因素，在於受風而動搖根系。

過去以來，移植時因切除根系，使水分吸收量減少。為了控制樹冠枝葉蒸散，必須疏伐枝葉以確保生存。

雖然古代移植樹木並非以樹木生理、物質吸收等作為出發點，但就根系活力的確保觀點上，確實也為樹木生理的一環。

——本文摘自《聆聽樹木的聲音》，2022 年 7 月，麥田出版。

夏日雨季來臨，下雨前及正在下雨時，總能聞到一股特殊的氣味，濕濕的又有點清新，但大多時候卻不太喜歡，聞起來反而像霉味，甚至臭臭的，而我們總說那是「雨味」。

你是否也曾好奇過，這個形容不出、抽象的「下雨的味道」，究竟是怎麼產生的呢？

最美的的英文單字 —— Petrichor 的由來

在經過漫長的乾旱季後，雨水落在乾燥土壤上時，混雜新鮮泥土與青草的氣味，這股聞起來令人愉悅舒爽的初雨清香，就叫 —— Petrichor。

撇除這樣優美浪漫的文學意涵，Petrichor 本身是個術語，專指下雨的氣味。

Petrichor 一詞首次出現在 1964 年的《自然》（Nature）期刊中，由兩位澳洲的 CSIRO（聯邦科學與工業研究組織）研究人員 Isabel Joy Bear 和 Richard G. Thomas 所創造。

該單字是由兩個希臘字「petra」以及「ichor」所組成；其中 petra 為岩石、石頭，而 ichor 則為希臘神話中神的血液。（聽起來就超厲害的！）

「岩石的血液」實際上是被大地吸收的植物油脂

而在該篇論文中，Bear 與 Thomas 揭露了令世人好奇許久「雨味」的來歷。顧名思義，Petrichor 一詞表明了此氣味來自於岩石內的液體，源自於兩人在實驗中證實，這個味道就是植物在乾旱期間分泌出的油，隨後這些油則被泥土、岩石吸收了。在乾旱時，油脂與泥土、岩石表面的其他化學物質相互發生作用，等到雨季來臨時，多種組合物的氣味被釋放出來。

只要是泥土、岩石、石頭等，這些地面上物質的縫隙都有機會吸收植物所分泌的油，在下雨時也就有可能散發出此味道。中文則將 Petrichor 譯為「潮土油」。

然而礙於當時技術尚未發展成熟，兩人尚未分解出該植物油脂的組成成分。

隔年（1965 年）Bear 與 Thomas 在《自然》上發表了另一篇關於 Petrichor 與植物生長的論文。

在長期處於乾旱或沙漠條件的地區迎來降雨時，植物種子萌發的反應會較迅速。因此兩人以此觀點帶入假設：該氣候條件普遍有利於 Petrichor 的累積，並從黏土（有黏性的泥土，內含多種礦物與金屬元素）和其他矽酸鹽礦物中釋放，兩者作為土壤的成分，似乎有可能伴隨著 Petrichor 內的一些物質，其可能對種子萌芽產生有利的影響。

然而，根據兩人實驗觀察，發現並非如此。

根據實驗結果所示，從礦物中提煉出的 Petrichor 顯著延遲了水芹、芥菜等種子的發芽和生長。此外，發現播種在濕潤後、原先為暴露在溫暖乾燥大氣條件下之材料的種子，與播種在未暴露或使用前已先經蒸氣蒸餾和烘乾之材料上的種子相比，發芽需要更長的時間、生長的速度更慢。

雨的味道其實細菌也有出一份力

在 Petrichor 一詞還未出現時，當時人們把下雨的味道形容為「泥質的氣味」（ argillaceous odour） ，以表達下雨時所散發出的味道是來自土壤。

泥土中除了植物分泌的油外，還有細菌，也為「雨味」做了貢獻。

在土壤中的放線菌（Actinomyces）和鏈黴菌（Streptomyces），他們的代謝副產物——二甲基-9-烷醇（Dimethyl-9-decalol），該化學物質存在於孢子表層，並帶有泥土氣味，稱為土霉味（geosmin）或土臭素。那麼我們又是怎麼聞到土霉味的呢？

放線菌在長時間的乾旱時，代謝活動的速度會較慢；而在乾燥的環境下，細菌則製造孢子以利生存。當下雨前空氣轉為潮濕，泥土也變得濕潤，這能讓放線菌的代謝活動加速，因此也產生更多土霉味；等到下雨的時候，孢子因雨滴彈到空氣中，潮濕的空氣攜帶孢子飄散，便使我們聞到了土霉味。

孢子落在潮濕的土中則會變成菌絲的形態，土壤乾燥後又形成孢子，下雨時又再一次發生上述的過程，如此循環。

2010 年，麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology , MIT）研究雨滴對土壤的影響時，也進一步分析出了 Petrichor 的產生機制 。實驗觀察後發現，當雨水落在土壤時會釋放被困在液體中的氣體——氣溶膠（aerosols）粒子，而這些粒子會與前面提及泥土中的放線菌等細菌、植物分泌的油相互作用，在雨滴衝擊下，進而迸發出我們所聞到的下雨的味道。

閃電分解氧氣形成臭氧也是其中一個味道來源

還有臭氧，也是影響下雨時空氣氣味的因素之一。

閃電的高能量會將大氣中氧氣（O2）分解成獨立的氧原子（O），其中一些重組為一氧化氮，接著又與其他大氣中的化學物質發生反應，有時會產生由三個氧原子組成的分子——臭氧（O3）。因雷暴^[1]的下沉氣流將臭氧從高處帶到接近地面的高度，使我們能聞到淡淡的、像是漂白水的臭氧氣味（也有人形容像青草味），預告著大雨來襲。

除此之外，弱酸性雨水和地面物質發生反應、雨後植物揮發的精油等，與雨滴、空氣相互作用後，都是產生氣味的來源。

雨的味道可能暗示著某些訊息嗎？

這些被天氣攪動所產生的氣味，都可能傳遞著某些訊息。

有微生物學家認為，土霉味可能可以幫助駱駝找到通往沙漠綠洲的路，而駱駝則作為放線菌孢子的載體，幫助其散播。

至於人類，昆士蘭大學的人類學家對澳洲西部沙漠中原住民的文化做了調查研究。在當地，夏季之前來的第一場雨相當重要，濕潤的空氣混合了潮濕的樹葉油脂、尤加利樹、動物糞便和灰塵的氣味，而雨水能為袋鼠、鴯鶓^[2]等動物解渴，沙漠也增添了幾分綠意。對他們而言，雨的氣味與綠意、生機有關，被認為是保護和清潔，也將世人與祖先聯繫著；學者將此稱之為「文化聯覺」（cultural synesthesia）。

在心理學上對於人類對下雨味道的喜好也做了解釋。心理學家觀察到，儘管人類似乎對這些氣味沒有天生的反應，但我們確實會將之與自身的經歷聯繫起來。大雨可能帶來了潮濕、發霉的回憶，便不太喜愛雨味；對另一部份的人而言是淨化和提神的，從炎熱的天氣中解脫，大地也因雨水洗滌而有了生機、煥然一新。

下雨時的味道不單單只由一個事件構成，它很複雜、很多元，每個單獨氣味的背後都有著一套機制，說起來，不單單只有生物學，還搭配著物理學、化學、心理學等，在多方交織下而有了豐富的解釋和體驗。

待下次下雨時，你就可以和身旁的人問起：「你知道下雨的時候為什麼會有味道嗎？」

註解

註 1：雷暴指一種產生閃電及雷聲的天氣現象，通常伴隨著滂沱大雨。
註 2：鴯鶓（Dromaius novaehollandiae），別名為澳洲鴕鳥；是現存世上第二大的鳥類。僅分布於澳洲，為國徽上的動物之一。from wikipedia

參考資料

1. 潮味、土味、青草味 有沒有聞到下雨的味道？——科學月刊
2. Nature of Argillaceous Odour
3. Petrichor and Plant Growth
4. Aerosol generation by raindrop impact on soil
5. Why you can smell rain
6. Storm Scents: It’s True, You Can Smell Oncoming Summer Rain
7. Why Does Rain Smell Good?
8. 為什麼下過雨之後，地上會有個怪味？