水盒子的畅想.docx
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水盒子的畅想.docx
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水盒子的畅想
每天,沙漠都在吞噬着我们的土地。
一些日韩的同学和同事总是不停地向我嘟囔:
我们的沙尘暴不仅横扫北京,还刮到了他们的国家。
汗颜之余,更多的是无奈。
众所周知,在干旱的土地里植树,一直都是个大难题,一是植物成活率低,二是耗水。
倘若有这样一个机会,幼苗或种子不需借助人工灌溉设施而能在干旱的环境下成活,沙化问题似乎就会有转机,不是吗?
事实上,已经有人实验成功并开始推广了。
PieterHoff,就是这个“转机”故事的主人公。
图1:
Pieter正接受一家西班牙电视台的采访。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
PieterHoff,这位有着农学教育背景的荷兰老人,是AquaPro公司的CEO。
过去的他是一位花商,做着育种、生产和销售花卉的生意。
他在2003年卖掉了自己的花卉公司,之后发明了专利水盒子——Waterboxx。
Waterboxx是一个专为干旱地区设计的种植装置,有了它,植物可以在各种干旱的环境下成活,并且不再需要任何灌溉设施。
Pieter的心愿就是通过水盒子绿化全世界(种两百亿棵树)。
水盒子科学原理
首先,来推敲一下水盒子背后的科学支撑。
PieterHoff认为,干旱地区之所以无法让植物生长,是因为土壤里没有能持续供给的水源,胚根无法生长,从而导致种子或幼苗的枯死。
图2:
干旱环境中种子缺乏持续的雨水而枯死。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
那么这个水盒子又是如何避免植物枯死的呢?
在这里要先介绍一下土壤里的一种水体——毛细水(CapillaryWater)。
干旱的地区在降雨后,会在细小的土壤间隙中形成毛细水,这些水体通过毛细现象不受重力的作用而停留在土壤表层。
但在干旱地区,太阳的酷晒使得毛细水很快被蒸发掉。
若有一种方法能保证土壤表层持续地保有毛细水,种子便能发芽,随后长出胚根(RadicleRoot),形成主根(PrimaryRoot)。
一旦植物在早期形成了健康的主根,它便具备了自己寻找土壤水源的能力。
图3:
毛细水的存在与蒸发。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
而苗圃里的树苗一般难以具备这种能力:
因为在苗圃里生长的树苗,由于容器尺寸的限制,主根在生长到一定程度后便停止生长,再长出来的则为次根(SecondaryRoot)(情况1);在室外土壤里生长的树苗,长到一定程度后根系便被清理移植到需要的地方,虽然植物在新的土壤里能继续生根,但主根已被破坏,新长的根也为次根(情况2)。
图4:
为什么许多人工栽植的植物无法长出主根?
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
要知道,主根的生长力量为50千克/立方厘米,这样的力量足以让其穿破厚实的土壤寻找水源;比较之下,次根的生长力量只有5千克/立方厘米(是主根的十分之一)。
因此,简单来说,要培养出能够自己寻找水源的植物,有两个条件,一是源源不断的毛细水,二是从种子开始生长,或是从还未长出次根的小苗开始生长。
图5:
主根与次根的力量比较。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
水盒子运行
有了以上这套论证,再来看看这个水盒子是如何运作的。
原理非常简单,它来源于对自然界种子生长的模拟:
种子通过鸟类的粪便降落在大地上,此时,土壤表层供毛细水作用的通道(Canal)是完整的。
同时,粪便本身阻止了毛细水的蒸发并将水分保持在通道里。
这样,种子便开始生长了。
图6:
原理来源于大自然母亲。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
水盒子就像是罩在种子之上的“粪便”。
它是一个高25厘米,直径为50厘米的圆筒形盒子,将种子或幼芽轻轻地放在中空的筒腔里让其生长。
图7:
水盒子构造。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
最后,置入15升(4加仑)的水,便一劳永逸了。
完美的构造设计,不仅让盒子内的水不会蒸发,而且,在夜间,通过缩合作用(Condensation)盒子会产生水分(露水)并自动储存在中央筒腔的两边(同时还起到保温的作用);在日间,盒内的水为中央管腔带来了遮阴和较低的温度(同时还能挡风)。
因此,管腔内形成了适于种子和小苗生长的微气候。
图8:
水盒子工作原理。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
一根导入土壤的滴芯每天可提供约50毫升的水,这些水可以湿润水盒子以下两米深的毛细水水体。
当根系具有自己找水的能力后,植物便开始了它的成长期。
如此一来,水盒子便完成了它的使命,将其移走后,即可以开始承担下一任“粪便”的角色。
图9:
每日供水。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
图10:
使命的循环。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
没有复杂的机关,也没有附加的维护,这个发明就是这么简单。
水盒子经历了四年的测试和原型的改进,Pieter分别在斯滕贝亨(荷兰)、撒哈拉沙漠(摩洛哥)、萨拉戈萨(西班牙)、加利福尼亚(美国)等地进行了实验,并取得了不错的成效。
图11:
长势良好的树苗,里维埃拉,法国。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
图12:
水盒子里的阿甘树(Arganiaspinosa),阿加迪尔,摩洛哥。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
图13:
南瓜,加西维,加利福尼亚。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
图14:
水盒子实验,萨拉戈萨,西班牙最干旱的地区。
PhotosandImagesCourtesy:
AquaPro–Holland
四年的时间,对于植物实验来说也许不算长,其多年后带来的生态和经济效益实际如何也不能过早下结论,但从该发明本身带来的影响和目前实验的结果来看,是积极的。
2008年,水盒子获得了由荷兰经济部颁发的BètaDragons科学大奖(BètaDragonsScienceAward)。
评委们认为水盒子对解决生态问题和贫困问题上有着积极潜力。
直至今年年底,会有共计一万五千棵水盒子树在20个研究示范区被种植。
关于水盒子的工作原理、实验数据、经济可行性分析和各种视频资料,都是公开的,大家可以在中找到。
关于植物的选择,老人提倡根据当地的具体条件使用适宜的包括地被、灌木、乔木在内的植物,详见。
结语
昨天,PieterHoff写信告诉我,水盒子击败了包括AppleiPad、Porche916、SpyderGreenSupercar、SonyPlaystation在内的117 个竞争者,获得了权威杂志《科技新时代》(PopularScience)评选的2010年最佳设计大奖(BestInvention2010)。
多么振奋人心!
在这个娱乐设计、工业设计大行其道的时代,绿色设计终于上位!
追赶潮流时尚、玩转娱乐游戏的莘莘学子们,是不是该停下手中的娱乐键了?
PieterHoff如此的将社会责任当成自己事业前进的动力,着实令人敬佩。
当然其最终成果也同样令人期待。
水盒子在中国的实验仍是空白,真希望哪位政府领导或大商人,看上它,豪掷万金,绿了一片旱地。
图15:
白水,加利福尼亚,2010年11月。
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AquaPro–Holland
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