屹立百年不倒的建築，靠的是什麼？︱長知史

提起中國古代建築，或許你會想到複雜精巧的木結構，覺得只靠榫接結構就能建造各類建築。確實少數巧奪天工的神作是這樣的，但其實絕大部分建築都是需要黏合劑的。

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考古發現商代以前使用的建築黏合劑，主要是拌上草的黃泥漿，從周代開始逐漸被石灰取代。到南北朝開始使用由石灰、黏土和沙子組成的「三合土」。這三樣東西按一定比例加水混合，就會互相黏合在一起，乾燥後堅固異常。三合土既可當黏合劑用，又能直接修築城牆、陵墓等工程。然而作為黏合劑的三合土，顆粒還是比較粗糙，一定程度上影響了黏合強度。相比之下，古羅馬人利用當地豐富的火山灰，用它跟石灰、沙子加水混合，製成了更加堅固的混凝土。

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不過古代中國人因地制宜，選擇了一樣中國特有的材料——糯米。

糯米是糯稻的籽粒，早在先秦時期便已是中國南方的重要糧食，北方稱為「江米」。與普通稻米不同，糯米煮熟後會變成黏糊糊的一團，再脫水乾燥後又變得特別的硬。正是如此所以有人將糯米引入了建築業。糯米，扮演的是「黏合劑中的黏合劑」。工匠們將糯米煮爛後，把漿汁倒入三合土和勻，製成灰漿。待其乾燥後，比純粹用水混合的三合土灰漿強度更大、韌性更好，還具備優良的防水性能。

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現代科學發現這當中的原因就是在於糯米中的主要成分——支鏈澱粉。在跟石灰混合的時候，支鏈澱粉會與其中的碳酸鈣發生「生物礦化」，有機的澱粉與無機的石灰相互包裹、填充，形成了密實的微結構，兼具強度和韌性。同時石灰的防腐作用也能抑制澱粉腐敗，使灰漿保持耐久。用糯米灰漿黏合的磚石建築，往往結實耐久，堅固異常。泉州建於唐宋時期的多座古塔、古橋，挺過了7.5級大地震；建於明代的南京、西安、荊州古城牆，歷經600餘年仍巍然挺立。

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宋元之後，糯米灰漿的使用愈發成熟。北京故宮、明長城、承德避暑山莊、清東西陵、錢塘江海塘等明清工程，建造中都使用了糯米汁液與三合土調拌而成的灰漿來黏合磚石，數百年來仍大致保持完好。福建土樓以堅實耐久而聞名，其中一些建造時就是在三合土中加入糯米漿與蛋清、紅糖等有機黏合劑，和勻後作為砌牆材料，建成後的牆體堅固如水泥。

不過，使用糯米灰漿的建築，也主要限於這類不惜工本的大項目了，普通民房除了福建土樓這樣的另類，很少能用上這種強力材料。就連明成祖遷都後修建的北京城牆，也沒使用糯米灰漿。

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在「民以食為天」的中國古代，保證糧食生產以養活眾多人口，一直是社會的頭等大事。在農業產量有限、又屢受自然災害影響的條件下，不把寶貴的糯米給大家吃卻拿去蓋房，實在太浪費……因此糯米灰漿只能是典型的高檔奢侈品，一直沒能像泥漿、石灰漿一樣得到廣泛使用。

【科普文分享】帝國大廈、五角大廈建材　或由微生物礦化產生／腦人家

／／微生物之小，很難想像可與摩天大廈扯上任何關係。澳洲國立大學最新研究發現，帝國大廈、美國國防部五角大廈等建築物中，其中一種原料之所以能堅硬穩實，或與 3.4 億年前的微生物有關。／／

植物的根系是吸收養分和水分的主要器官。
植物與環境之間的物質吸收與交換，大多是依靠根系來完成。植物的根系粗壯發達，根毛多，是植物生長勢強盛的基礎。
那麼植物的根系如何來吸收這些養分跟水分呢？可以分成被動吸收跟主動吸收兩類。
被動吸收是一種不需要消耗能量，屬於物理的或物理化學的作用。
被動吸收（Passive absorption）依照強弱又分成三種方式
1. 質流(Mass Flow)。
2. 根截取(Root Interception)。
3. 滲透作用(Permeation)。

什麼是質流(Mass Flow)？
a.　質流是水溶性的養分隨著水分被植物吸收之同時，進入植物根部。
b.　質流的驅動力量主要是靠葉的蒸散作用，帶動土壤水分由根往莖、葉移動，使土壤中的水分往根內移動，同時就把水溶液中的養分帶進根部。通常硝態氮、鈣離子、鎂離子藉由質流到根部最多。

什麼是根截取(Root Interception)：
根毛上的細胞壁的酚基脫氫之後帶有負電荷，因此可以吸附陽離子，當植物根毛接觸到土壤膠體時根毛上的陽離子可以和膠體上的陽離子直接交換，把膠體吸附的陽離子吸收到根部裡面，這樣的機制稱為根截取或稱為接觸交換，是一種離子交換的方式，主要吸收的養分為鈣離子、鎂離子、鉀離子、銨離子。

什麼是滲透作用(Permeation)：
自然界有幾種基本的原理，例如重力作用導致物體往下掉，擴散作用濃度高的往濃度低的跑，如水中滴進一滴墨汁，最後整杯水都均勻的變黑，就是擴散作用。由濃度高往濃度低處移動而中間有一層膜（植物根毛的細胞壁），就稱為滲透作用，只能部分的水分子及養分透過這個作用進入植物體內，擴散作用主要作用於磷酸根離子、鉀離子。

主動吸收（Active absorption）
主動吸收為植物根系吸收養分的最主要方式。當植物根所含養分濃度，高出根外土壤溶液的養分濃度時；或根細胞內的養分濃度高於細胞外的濃度時，植物對養分的吸收依舊會進行。
這種違反濃度由高向低的吸收方式，需要消耗能量才能完成，所以稱為主動吸收。

主動吸收所需要的能量，由根部呼吸作用所產生，因此根部呼吸作用的強弱將影響養分的主動吸收作用。

植物氮肥的吸收以質流及根部特殊膜蛋白主動吸收為主，主要吸附硝酸態氮(NO3--N)。
土壤內的有機質可以經微生物礦化後產生之銨基態氮NH4+-N，若再經硝化作用後則進一步生成亞硝酸態氮(NO2--N)及硝酸態氮(NO3--N)，其作用分別由自營性菌Nitrosomonas spp.及Nitrobacter spp.所進行。

Lewis(1986)指出，在酸性的環境下硝化作用進行緩慢，pH值在6.0以下，硝化作用有顯著的降低，pH值在5.0以下硝化作用幾乎不存在，酸性土壤施用石灰對硝化作用則有顯著的增加。
因此在酸性土壤之中施用尿素，本身溶解出來的銨態氮 難以轉化成硝態氮，因此吸收較困難。但是銨態氮屬於陽性可以被土壤膠體吸附（土壤膠體帶負電），一般硝酸態氮(NO3--N)是陰離子無法被土壤膠體吸收因此流失性較高。
而銨態氮可透過根截取及根部特殊膜蛋白主動吸收與硝酸態氮吸收比例而言，依照植物的不同約為1:2 到1:3 (NH4+-N : NO3--N) ，而銨態氮進植物體內，依舊要先經過硝化作用轉化成硝態氮才能儲存在細胞的液泡之中，要使用的時候又銨化變成氨態氮合成蛋白質，只能利用少部分的銨態氮直接合成蛋白質，因為銨態氮濃度太高時會造成植物體銨中毒.

磷肥的吸收以滲透作用(Permeation)以及主動吸收，吸收的H2PO4-、HPO42-和PO43-三種型式，主要的吸收途徑是H2PO4- 的形式，磷肥是三種養分中吸收的速度最慢。

鉀肥的吸收以主動吸收為主，被動吸收以根截取為主，擴散為輔，如果土壤膠體內的腐蝕質越多，有機膠體越多，就有辦法儲存越多的鉀離子，減少鉀離子的流失。

一般而言，植物體對於氮磷鉀的吸收量氮＞鉀＞磷，氮肥容易吸收跟流失，鉀肥吸收較慢又容易流失，磷肥吸收最慢又不容易流失，台灣大多農地都有磷酸鹽過高的現象。

農民對於自己的土地有肥力疑問，可以向各地農試所申請診斷，網址如下：
http://www.tari.gov.tw/form/index-1.asp…