编者按：许多朋友都有在家或办公室种植绿植的习惯，为了让植物更好地排水透气，很多人都会专门购买碎石垫在花盆底部。这种做法真的有效吗？本文就对此展开了探讨。
译者注：本文 原文 于 2019 年 9 月 6 日发表在博客 Deep Green Permaculture 上，原标题为 Should You Put Gravel or Rocks at the Bottom of Plant Pots for Drainage?。作者 Angelo Eliades 是澳大利亚墨尔本的永续农业和可持续园艺专家及自由撰稿人，长期为政府、社区和机构提供咨询和指导。文章的翻译和发布已得到作者同意。
在花盆底部垫一些碎石来提高排水能力是一个颇深入人心的说法，它是否真的有道理呢？这个操作有没有可能实际上对植物有害无益？
我们之所以会想要提高花盆的排水能力，是因为大多数的植物的根部都不适合长时间泡在水里，也就是「涝根」，这会导致根系腐烂，最终使得植物死亡。
无论是花盆、种植箱、菜盆，任何形式的盆栽容器底部都会有排水孔，多余的水分可以从这些孔里自由流出，而不会积在容器底部。
那么，既然花盆上本来就有这些排水孔，为什么我们还会想要「提高排水能力」？这是因为，植物所生长的基质——无论是土壤还是培养基——本身，就或多或少具有留存水分的能力。
要理解什么样的做法对植物最好，让我们来看看科学的解释吧。
基质中的平衡
水多则植物容易烂根，水少则植物容易干枯。好的基质（盆栽土）需要同时保证能够为植物生长留存足够的水分，又能排出多余的水分，才能帮助植物健康地生长。
无论是什么样的盆栽土，必然需要具有一定程度的留存水分的能力，因此，它的组成成分中必然有一些可以像海绵一样吸收并留存水分的材质。这些盆栽基质中的吸水材质就是我们理解花盆中水分流动的关键。
盆栽与滞水台的科学原理
因为重力的影响，水总是会往低处流动，因此，花盆中的水总是会向着花盆底部的排水孔流动——除非有什么阻挡了它。
在这个方面，花盆中的吸水材质和一块浸湿的海绵或者挂在杆子上的湿毛巾是一样的。水会向下流，有一些水分会滴下去，离开吸水材质，而另一些水分则会留在其中。海绵和毛巾的顶部会最快被晾干，反之，它们的底部则会保持湿润最长时间。
而花盆基质因为吸水材质的存在，在被水浸湿的时候也会有相同的现象。
这涉及到一些基础的物理概念，在湿润的花盆基质中，存在着两种相反的作用力。
- 重力对水施加向下的力，让它流向花盆的排水孔。
- 毛细效应对水施加向上的力，让水留在基质中，使基质保持湿润。
这两种力都是有限的：
- 毛细效应只能逆着重力把水抽到一定的高度，而不能无限抬高。
- 重力只能让一部分的水压过毛细效应向下流动，而不是全部的水。
这两种作用力最终会达到一个平衡点，此时，花盆底部的一层基质会保持浸湿，其中的水分不会向下排出，这被称为「滞水台」，因为水分会被「滞留」在其中而无法移动。
这是关键的一点：滞水台中的水分不会向下排出，因此，这些水分要么被植物通过根系吸收，要么在整个基质变得干燥时蒸发到空气中。如果是后者的情况，植物恐怕没法活命了。
此外，要注意——任何花盆，无论里面装的是土壤、培养基、还是随便什么别的基质，都会有滞水台。
无论花盆是什么形状，无论它是大是小、是高是矮、是宽是窄，只要里面装的基质相同，滞水台的高度就永远相同。
而不同的基质则会有不同的滞水台高度，吸水越强的材质，它的滞水台就越高，反之则亦然。
理解毛细效应
在这一节中，我们会涉及到更多的科学原理，如果你对此不感兴趣，可以直接跳到下一节。在此我想从最基础的原理说起，我相信这可以让我们真正地理解这个问题，不过，因为我自己是生物科学专业背景，不可避免地会存在学科上的偏见。
重力是什么我想是不言自明的，它来自我们身处的星球，对一切物质施加向下的作用力。
而毛细效应则是因为液体分子之间的内聚力，以及液体和固体之间的附着力而产生的。
内聚力指的是相同分子之间互相吸引的力。比如，水分子会互相粘连，呈现水滴的形状。
附着力指的是不同的分子之间相互吸引的力。比如，水分子也会粘附在其它物质上，所以固体才会被水所浸润。
毛细效应指的就是液体在内聚力和附着力的作用下，在一根很细的空心管（毛细管）中，液面会自然升高（如果液体是水银则会下降）的现象。
要进一步理解这个问题，我们还需要知道水的特性。
水（H₂O）分子是一种极性分子，它的一端聚集正电荷，另一端聚集负电荷。水分子呈 V 形，这使得大多数正电荷聚集在氢原子一侧，而大多数负电荷聚集在氧原子一侧。
极性分子就像磁铁一样，一个分子的 (+) 正极和另一个分子的 (-) 负极会相互吸引。
当一个水分子的正极靠近另一个水分子的负极时，它们就会相互吸引，形成氢键，从而形成了水分子之间强大的内聚力，这就是水能够凝聚成形的原因。
同时，水分子也会对其它物质产生很强的附着力，如果这些物质的分子有着比水更强的极性（带有更多的电荷），附着力就会比水内部的内聚力更强。
液体克服重力上升的现象就是毛细效应，它由两种力造成：
- 在水面上方的另一种未浸湿的物质对水的吸引力（附着力），这使得水会略微向上「攀爬」。
- 水分子之间来自于氢键的吸引力（内聚力），使得上方的水分子拉起下方的水分子。
换句话说，毛细效应源自水的内聚力和附着力的共同作用。
知道了水分是如何克服重力在花盆中的基质里形成滞水台的，我们就可以用一种更加科学的视角来回看最初的问题。
盆底的碎石对滞水台的影响
把一块湿润的海绵摆在水槽里，或者是同一个水槽的一层碎石上，会有什么区别吗？一旦理解水的内聚力和附着力如何导致毛细效应，从而在吸水材质底部形成滞水台，我们就能明白，碎石对这些过程不会有任何影响。
我们需要记住，水向下流是因为重力，而我们无法增加重力。在吸水材质下方增加另一层物质也不会对基质和水分子造成什么改变，更不会改变水分子之间的氢键。
那么，盆底的碎石到底会带来什么变化？
如下图所示，它会减少基质的总量，并抬高滞水台相对于花盆的高度。
在花盆底部铺碎石可能会带来两个潜在的严重问题：
- 把充满水分的滞水台抬高，更加靠近植物的根部，导致根系的周围会更加湿润、湿润更久，这可能会导致烂根。
- 减少基质的总量，导致植物根部生长的空间受限，也导致植物在这个盆中最终可以达到的根系总量变得更少，从而使得植物可以获得的水分减少，这可能会导致植物的耐旱能力降低、可能长成的植株大小也会受限。
因此，从科学的角度来看，在花盆底部铺碎石并不能带来什么好处。
提升花盆排水能力的正确方法
只要我们用的是同一种基质，无论花盆的尺寸、形状如何，滞水台的高度都是一样的，因为它是由基质本身的吸水能力和重力决定的——而地球的重力是恒定的。
因此，提高排水能力的方法，是在整个花盆的基质中添加一些额外的物质，让基质整体变得更加疏松，从而弱化毛细效应。
有些植物需要排水能力非常强的基质。例如，许多兰花是附生植物（指不长在土壤里而是主要从空气和雨水里获得水分和营养、通常附生在其它植物表面的植物，中文统称附生的兰花为附生兰），它们长在其它的树木上。种植兰花专用的基质的主要成分是 20mm 见方的经过堆肥处理的松树皮碎片。这种基质中有非常大的空隙，排水能力极强，树皮碎片几乎无法留住任何水分，因此不存在滞水台。
仙人掌和多肉植物的专用基质也很疏松，其中会有一些腐殖质用来留存少量水分，以及大量石英砂和碎石，用来模拟类似沙土的环境，水在这样的基质中会几乎立刻被排出。
珍珠岩和蛭石都是很常见的土壤添加剂，它们在受热时会像爆米花一样膨胀，变得更加多孔和疏松。因为它们有着很多的空隙，因此经常被用来提升盆栽基质的排水透气能力。珍珠岩主要用来单纯增强排水，而蛭石还有一定程度的留存水分和养分的能力。在基质里均匀地加入这些添加剂可以让基质更加疏松，降低滞水台的高度，从而增强排水能力。
水培种植系统中经常会用珍珠岩来作为种植的机制，或者用「水培黏土球」——实际上是包裹着粘土的浮石球，它们非常多孔，且轻若无物。无论是黏土球的内部还是球它们之间，都有着非常充分的空隙，因此它们的排水能力极强，但也能留存足够的水分来保持植物根部湿润。
不难看出，在专业的园艺实践中，提升基质排水能力的常规操作就是调整基质的成分、增加基质材料中的空隙，而不是在基质下方的空间里做文章。
在盆地垫碎石的传统从何而来？
只有在一种情形下，在盆地垫碎石才真的可以起到提升排水的效果，那就是在花盆或者种植的容器本身的排水能力不足的时候，这或许是因为排水孔的数量不够，或者排水孔被堵住了。
以下只是我个人的猜想，我怀疑在园艺界之所以会有在花盆底部垫一层碎石的传统，或许是因为过去的花盆通常由红陶土制成，而非现在常见的塑料，而陶土花盆只在底部的中心有一个大排水孔。在使用这样的花盆时候，传统的做法（在今天人们也会这么做）是在这个排水孔周围摆上几块石头，来防止盆里的土壤漏出来。如果这一个排水孔被堵住了，水就会积聚在花盆底部难以排出，导致盆中植物涝根。如果是上了釉的光面陶土盆，这样的问题会更严重，因为水会无法从盆壁渗出，导致积水时间更长。
在这种情况下，在陶土盆的底部垫一些碎石会创造一个小小的空间，可以在排水孔堵塞时容纳那些如果没有碎石也可以从排水孔自然排出的多余的水分。以上是我的推理。就像大多数的传统一样，人们最终会忘记他们最初做这些事的原因，而仅仅是出于习惯来继续做它们。
现代的塑料花盆几乎一定会留有大量的排水孔，许多花盆还会设计拱形的盆底配合排水孔来帮助水分更快排出。
还觉得盆底的碎石可以增强排水吗？
如果你读到这里，仍然没有接受在花盆底部垫一层碎石无法促进排水，只会抬高滞水台这个论点，那么我还有下面两张图和一些来自权威机构的文献来完善我的论证：
俄勒冈州立大学北威拉梅特研究和推广中心（North Willamette Research and Extension Center, Oregon State University）的研究称：
「...... 对于相同的的基质，无论花盆的高度如何，滞水台的高度总是相同的。因此，在大花盆与小花盆里使用相同的基质并不是明智的做法。......」
根据加利福尼亚大学农业与自然资源项目的资料，蒙特雷湾的资深园艺师认为：
伊利诺伊大学香槟分校农业推广中心城市资源网络制作的网站《成功的盆栽花园》的〈选择正确的盆栽容器——排水是植物健康的关键〉一节中写道：
「不用在单个花盆或者组盆中放碎石 —— 在土壤下方（花盆内部）垫一层碎石来促进排水是一种迷思。
「水分并不会直接流到碎石层中，而是会「滞留」在碎石上方的土壤里。水分会持续聚集，直到（土壤中的）空隙都被填满。
「当土壤中的空隙都被填满时，多余的水分会流到下方的碎石层中。因此，盆地的碎石对于防止上方的土壤被浇水过多也许略有作用。」
田纳西大学农学院农业推广中心的《PB1618-温室生产的培养基质》一文中提到，使用更矮的花盆实际上反而会促进水分的留存，并且「降低排水能力」，因此在盆底铺碎石实际上会适得其反：
「基质深度/容器 —— 会影响到基质中根系生长空间里的空隙与水的比例的另一个因素是容器的尺寸。对于容器中的基质来说，一种特定的基质可以容纳的空气和水的总量之比可以通过容器的高度来推算。容器越高，容器中相对于水就可以容纳更多的空气。
「这对于穴盘育苗来说尤其重要，狭小的穴盘的排水能力很弱，甚至完全无法排水（译注：也就是说基质中的空隙被水填满，几乎没有空气），导致根系难以透气......
「任何类型的容器底部在排出多余水分之后，都会有一定量的基质是仍然被水浸润的。这是由于一种被称为滞水台的现象。在很矮的容器中，这一被浸润的部分可能会占据基质总体的很大一部分，例如在穴盘中。
「可以用一块海绵来演示容器高度所造成的影响。用一块 2 英寸 x 4.25 英寸 x 8.5 英寸的海绵来代表容器中的基质。
「当完全被浸湿时，这块海绵可以容纳 950 毫升的水，占海绵总体积的 80%，这也是海绵中所有的空隙占总体积的比例。
「把这块海绵平放，它现在有 2 英寸高，大约 50 毫升的水会向下流出，这样一来，大约 4.2% 的体积中现在充满了空气。
「如果我们把这块海绵侧立起来，让它 4.25 英寸的侧边垂直，这时候又会有大约 125 毫升的水流出，这时候海绵中空气所占的比例大约是 14.8%。
「接着把海绵立起来，又会有 375 毫升左右的水被排出，最终海绵中空气所占的体积是 46.5%。
「可以看出，对于完全相同的基质（海绵），容器的高度（海绵的高度）对于基质中有多少空气的影响是非常大的。因此，容器的选择对于控制植物根系周围空气与水的比例是至关重要的，对于穴盘来说尤其如此。」
我希望上面这些引用已经足够有说服力了。如果你还是不信，那你可以自己来试试。下面我会介绍自己实验的方法，你只需要准备几个空的饮料瓶。这个实验可是经过缜密设计的，所以请不要随便改动实验的内容。
简单的小实验：在花盆底部铺上碎石是否可以提高排水能力
我们可以用下面的简单实验来验证在花盆底部铺上碎石是否可以增强花盆的排水。这个实验很适合在课堂上演示。
- 剪掉透明饮料瓶的上半部分，做出几个透明的小花盆，这样我们就可以从侧面看到滞水台了。
- 给每个透明小花盆的底部钻相同数量的足够大（6mm 左右）的排水孔。
- 在第一个小花盆中填入土壤（或任何盆栽介质，以下简称土壤）到距离花盆顶部 2.5 厘米处，留出一些空间可以让之后的浇水步骤容易一些。在填入土壤时，只需要轻轻敲击小花盆侧面让土壤平整，不要把土壤压实。
- 在余下的小花盆底部依次铺上碎石，每个比前一个更多一些，然后填入土壤，同样到距离花盆顶部 2.5 厘米处。轻轻敲击小花盆侧面让土壤平整，不要把土壤压实。
- 给每个小花盆浇等量的水。
- 静置一会，让多余的水分排出，这一步所需的时间会根据所用的土壤和花盆尺寸而不同。
- 观察滞水台。
如果物理原理没错，那么滞水台——土壤底部保持湿润的土层——的厚度在每个小花盆中都会是相同的，碎石只会单纯的把它随着整个基质一起抬高。
接下来，让我继续进行一些思想实验。
从永续农业的视角，把排水的问题变成答案
如果我们从 永续农业的视角化设计思路——「有失必有得」 来看，一件事情是好是坏，是「问题」还是有用的资源，完全取决于我们的视角。
那么，我们可以如何把花盆底部垫碎石这个「问题」转化为解决某事的方法呢？这是一个真正考验发散性思维（Lateral Thinking）的练习，或者确切地说，永续农业的整体论解决方案思维。
如果对我们的结论做一个 永续农业功能分析，我们可以看出，垫碎石这个操作减少了土壤的总量，抬高了充满水分的滞水台。
园丁经常不小心犯下的一个错误是把小型的植物种在了过大的花盆里。小型的植株没有足够的根系来吸收大量的水，在大花盆中，基质会更持久地处在过于湿润的状态，容易导致烂根。上方的基质不会像滞水台中那样湿透，但是它们所能达到的湿度也足以达到对植物有害的程度。传统的园艺知识告诉我们，应该在植物长大过程中逐渐为它们换上更大的合适的花盆，而不是一开始就给他们用最大的花盆，这里头是有科学的智慧的。
把根很浅的植物重在高且窄的花盆里也会碰到类似的问题，有许多非常湿润的土壤植物的根系无法触及，而如果基质长期保持湿润，基质本身会更快被分解成更小的颗粒，导致基质沉降，从而导致植物在盆中下沉。在这种情况下，在盆地垫一些轻质的火山石，可以填充高窄的花盆里不需要的空间，有效减少花盆的体积，使其更符合植物的需要。
唯一喜欢这种长期湿润的基质的植物是边缘植物（marginal aquatic plants，在湿地、沼泽或浅水中生长的植物），有许多可食用的植物属于此类，比如水田芥、芋头、空心菜和荸荠。对于这些植物来说，最好干脆不要排水，让基质持续保持整体浸湿状态，或者把花盆放在一盆水中。
正如上面所说，任何规则都会有例外，但是一般来说，在花盆底部铺碎石、卵石、火山石、陶盆碎片，或者随便什么类似的东西，都不会有什么好处。
在不超出植物需要的范围内，应该给它们的根系尽可能多的伸展空间。只要花盆没有过大，基质留存水分的能力越强，植物需要浇水的频率就越低。大多数的植物都喜欢自然的干——湿循环，因为它们在大自然中所处的环境也是这样。
许多人会在花盆的排水孔周围摆上一些碎石或者卵石，尤其是陶盆的中央大排水孔，这是为了防止土壤或其它基质从盆中漏出来，把房间弄得一团糟。这样做的目的不是为了防止堵塞排水孔，而只是给排水孔做了一个疏松的围栏，既防止基质漏出，又仍然可以让水自由排出。
写到这里，我不禁好奇，园艺技术一方面构成了现代园艺学和农业的应用科学基础，而另一方面又充满了教条主义和各种迷思，这可真是一件怪事......
如果你想要了解更多关于盆栽和排水的知识，可以读读我的文章《提升盆栽排水的正确方式（How to Improve Drainage in Plant Pots, The Proper Way to Do It!）》。
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