avainkäsitteet
maaperän eroosio
ekologia
Geologia

Johdanto
ehkä yrität säästää vettä. Ehkä jo vähentää, uusiokäyttää ja kierrättää. Mutta oletko koskaan harkinnut maaperän säilyttämistä? Ehkä et ole, mutta maaperän eroosio—veden, tuulen ja muiden luonnonvoimien aiheuttama maaperän kuluminen—voi olla suuri ekologinen ongelma. Tuottavat viljelysmaat voivat kadota, kun peltojen ravinteikas pintamaa huuhtoutuu pois rankkasateiden osuessa niihin. Vesistöt voivat silloin saastua, kun niihin huuhtoutuu torjunta-aineita ja lannoitteita. Jopa ihmishenki ja omaisuus ovat vaarassa, kun maaperän eroosio aiheuttaa muta – ja maanvyörymiä. Maaperän eroosion taloudellisten kustannusten arvioidaan olevan useita miljardeja dollareita joka vuosi pelkästään Yhdysvalloissa. Tämä on vakava ongelma; voitko auttaa ratkaisemaan sen? Tee tämä toiminta ja oppia, miten auttaa pelastamaan maaperän vain muutamia kasveja!

Tausta
maaperän eroosio johtuu osittain siitä, että sadevalumat huuhtovat maata pois. ”Valuma” tarkoittaa vettä, joka virtaa maan pinnan yli. Se tapahtuu, kun maaperä on kylläinen tai ei pysty imemään enempää vettä.

yksi keino torjua maaperän eroosiota käyttää kasveja,joilla on laajat juuristot, jotka voivat auttaa” tarttumaan ” maaperään ja pitämään sen kasassa. Tämän on saattanut nähdä, kun on vetänyt maasta esimerkiksi rikkaruohon tai vihanneksen, jonka juuriin on takertunut multakasvi. Kasvit myös auttavat imemään osan maaperän vedestä. Näiden vaikutusten vuoksi veden on vaikeampi pestä maata pois. Kasvit auttavat vähentämään eroosiota myös muilla tavoin, esimerkiksi hajottamalla tuulen, joka saattaa puhaltaa kuivan pintamaan pois.

nyt kun tiedät enemmän maaperän eroosiosta, katsotaan, miten sade vaikuttaa vesieroosioon.

Materiaalit

• sakset tai terävä veitsi (käytä näitä työvälineitä aikuisen apuna.)
• puhdas, tyhjä kannellinen yhden gallonan säiliö (kuten muovinen maitokannu)
• vesi
• kaksi alumiinista leipäpannua (Vaihtoehtoisesti voit käyttää kahta tukevaa kenkälaatikkoa, jotka ovat samankokoisia. Varmista, että ne ovat vähintään seitsemän senttiä syviä.)
• lika (ruukkumulta toimii hyvin)
• kaksi alumiinista, yhdeksän x 13 tuuman kakkupannua (Vaihtoehtoisesti voit käyttää matalia muoviastioita, jotka ovat noin kolme senttiä syviä ja riittävän leveitä, jotta leipäpannujen tai kenkälaatikoiden lyhyt sivu voi levätä astioissa.)
• 12-14 muovihaarukkaa
• kaksi lohkoa, matalia muoviastioita tai muita esineitä, joilla voidaan pönkittää leipäpannun yksi reuna noin kolmesta viiteen senttimetriä korkeaksi (varmista, että molemmat esineet ovat samankorkuisia ja että nämä esineet voivat kastua. Vältä niitä, joiden ei pitäisi kastua, kuten kirjoja.)
• ulkotestausalue, jossa on tasainen, tasainen pinta, jossa on helppo puhdistaa valunut vesi ja maaperä (tässä tehtävässä roiskuu todennäköisesti vettä ja multaa. Muista suojata pintasi tai käytä pintaa, joka ei mene pilalle, jos se kastuu ja likaantuu.
• pieni puutarhalapio, kakkulapio tai lasta (valinnainen)

valmistelu

• pyydä aikuista tekemään saksilla tai veitsellä yksi reikä juuri gallonan astian kahvan yläpuolelle. Tästä reiästä kastelukannuun pääsee ilmaa nesteen valuessa ulos. Se voi olla aika iso, puolesta senttiin toimii hyvin. (Huomaa: Jos sinulla on kastelukannu, jonka vesisade kaataa monissa pienissä sateisissa puroissa, voit jättää nämä vaiheet väliin ja käyttää kastelukannua sateen simulointiin.)
• pyydä aikuista tökkimään reikiä purkin yläosaan kahvan vastakkaiselle puolelle, jotta ”sade” (vesi) tulee ulos. Kolme riviä viisi reikää toimii hyvin. Näiden reikien on oltava hieman pienempiä, noin kahden millimetrin halkaisija toimii hyvin. Älä huoli, jos reiät eivät ole täsmälleen samankokoisia tai niitä ei ole järjestetty siististi riveihin. Voit testata, miten se simuloi sadetta ja tehdä tarvittaessa säätöjä. Luuletko, että reikien määrä ja/tai koko muuttaa sitä, millaista sadetta luot?
• testataksesi kastelukannusi täytä se puoliksi vedellä ja sulje astia. Lavuaarin päällä tai ulkoilualueella, joka voi kastua, kallista tölkkiä niin, että vesi valuu pienemmistä koloista. Jäljitteleekö se hyvin sadetta? Leikittele sillä kulmalla, jossa säiliötä kallistetaan. Jos vesi valuu astian kylkeä pitkin, kallista sitä enemmän. Jos sade tulee isosta reiästä yhtä hyvin kuin pienetkin, kallistat konttia liian pitkälle. Millaista sadetta saat: rankkasadetta, tasaista sadetta, tihkusadetta? Tee tarvittaessa muutoksia reikiin. Tavoitteena on matkia tasaista rankkasadetta.
• Täytä kaksi leipäkannua mullalla. Kun teet niin, hajottaa kaikki möhkäleet maaperän, joka on läsnä. Jätä yläosaan hieman tilaa, jotta valumavesi ei pääse valumaan reunojen yli. Maakerroksen tulee olla vähintään kuusi senttimetriä syvä.
• ihanteellista olisi kasvattaa kasveja yhdessä pannussa. Se vie aikaa! Voit suorittaa tämän projektin nopeammin, käytät muovihaarukoita simuloida kasveja. Haarukoiden piikit ja kaareva alue simuloivat juuristoa.
• ”kasvi” haarukat yhteen laatikkoon. Jaa haarukat ympäri niin, että alue on tasaisesti peitetty. Istuta haarukat syvälle maaperään niin, että haarukoiden kaarevat alueet piikeineen (terävine osineen) ovat maaperässä ja vain kahvat törröttävät ulos. Poista nyt jokaisen leipävuoan yhden lyhyen sivun yläosa. Voit tehdä niin tekemällä pienellä puutarhalapiolla, kakkupalvelimella, lastalla tai käsilläsi kaksi pystyviiltoa leipäpannun yhdelle lyhyelle sivulle, jossa se kohtaa pidemmät sivut, ja taita sitten alas tai poista hieman yli puolet tuosta lyhyestä sivusta maan paljastamiseksi. Näin maa-aines pääsee valumaan pois leipäpannusta, kun teet eroosiotestin. Toista tämä vaihe toisen leipävuoan kanssa.
• Aseta tyhjän kakkuvuoan viereen tasaiselle työtasollesi kolmesta viiteen senttimetriä korkea palikka (tai esine, joka voi kastua). (Kakkuvuokaan kerätään erääntynyttä multaa.)
• Aseta leipävuoan ”leikattu pää” kakkuvuokaan ja työnnä palikkaa taaksepäin, kunnes leipävuoan toinen pää lepää lohkolla. Pinta maaperän on kulmassa. Näin voit matkia pientä rinnettä kuten mäen rinnettä. Odotatko valumien olevan suurempi ongelma rinteillä verrattuna tasaisiin pintoihin?
• toista edellinen vaihe toisella kakkuvuoalla, lohkolla ja leipävuoalla niin, että sinulla on kaksi samanlaista asetelmaa: toinen, jossa maa Sisältää haarukoita (korvikekasveja) ja toinen paljaalla maalla. Jätä jonkin verran tilaa asetelmien väliin niin valunut vesi ja maaperä yhdestä asetuksesta ei häiritse toista.

menettely

• täytä kasteluastia kolme neljäsosaa täyteen vettä.
• simuloi kasteluastiallasi sadetta yhden leipäpannun tai kenkälaatikon yllä. Pidä kasteluastia riittävän korkealla, jotta sadetta sataa kerralla koko leipäpannun leveydelle. Jos et kuitenkaan pysty peittämään leipävuoan koko pituutta kerralla, keskity sen yläosaan. Varaudu-vesi menee pannun sivuille ja pannusta saattaa roiskua multaa, minkä vuoksi työpinta piti suojata. Tee havaintoja, kun sateet tulevat maahan. Mitä tapahtuu ensin? Näetkö muutoksia maan pinnassa? Näetkö roiskeita multaa? Tapahtuuko valuma (maan pinnan yli virtaava vesi) välittömästi? Näetkö äkillisen muutoksen hetken kuluttua? Miksi luulet tämän muutoksen tapahtuvan? Kastele tätä maata, kunnes kasteluastia on tyhjä.
• täytä kasteluastiasi kolme neljäsosaa täyteen uudelleen ja simuloi sillä sadetta smiliaarisesti toisen leipäpannun tai kenkälaatikon päälle. Varmista, että täytät kasteluastian samalle tasolle, kallistat astian samalla tavalla ja pidät sitä samalla korkeudella. Miksi luulet tämän olevan tärkeää? Simuloisiko näiden muuttujien muuttaminen huomattavasti eri voimakkuista sadetta? Vaikuttaako sateen voimakkuus eroosiovahinkojen laatuun ja määrään?
• kastele toinen leipävuoka tai kenkälaatikko, kunnes astia on tyhjä. Mitä näet tällä kertaa? Näetkö eroja näiden kahden kokeen välillä?
• riippuen maaperätyypistä ja leipäpannujen tai kenkälaatikoiden koosta, ensimmäisen rankkasateen jälkeen ei välttämättä tapahdu mittavaa eroosiota. Jos näin on, täytä kasteluastiasi puoliväliin ja simuloi toinen kaatosade leipäpannuillesi tai kenkälaatikoillesi yksi kerrallaan. Toista tarvittaessa, kunnes huomaat huomattavaa eroosiota tapahtuvan ainakin yhdessä leipäpannussa tai kenkälaatikossa. Tapahtuuko eroosiota saman sademäärän jälkeen molemmissa asetelmissa?
• nähdäksesi kakkuvuokaasi kuluneen maa-aineksen määrän, kallistele kakkupannua hieman (yksi kerrallaan) veden valuttamiseksi. Osa veteen ripustetusta maa-aineksesta valuu sen mukana ulos, mutta suurin osa rapautuneesta maa-aineksesta asettuu pohjalle ja pysyy pannussa.
• vertaa kumpaakin koetta varten kerättyjen kuluneiden maa-ainesten määrää. Löydätkö enemmän, vähemmän tai yhtä paljon kulunutta maata?
• miten luulet haarukoiden muistuttavan pieniä kasveja? Miten luulet heidän olevan erilaisia? Olisikohan pienet kasvit leipäpannussa tai kenkälaatikossa vähentäneet eroosiota entisestään?
• miten luulet reaalimaailman tilanteiden voivan olla samanlaisia tai erilaisia kuin testisi?
• Extra: kokeile tätä koetta eri maalajeilla. Ovatko jotkut alttiimpia eroosiolle kuin toiset?
• Extra: Kasvata retiisin ituja tai muita nopeakasvuisia kasveja leipäpannussa. Tee testi uudestaan ja vertaa nyt paljasta maata itujen peittämään maahan. Muista käyttää tähän leipäpannua; pahvinen kenkälaatikko pehmenee, kun se täytetään kostealla mullalla pidemmän aikaa. Olisiko tässä testissä käytetyt kasvien idut hyvä korvike täysikokoisille kasveille tai puille todellisissa tilanteissa? Kumman odotat pitävän parhaiten mullassa, haarukoissa, iduissa vai täysikasvuisissa kasveissa?
• Extra: Katso lisätietoja vesieroosion eri lajeista. Sheet, rill, gully ja splash ovat joitakin esimerkkejä. Millaista eroosiota havaitset kokeesi aikana?
• Extra: kun seuraavan kerran lähdet luontokävelylle, katso ympärillesi. Löydätkö merkkejä vesi-tai tuulieroosiosta? Vinkki: kokeile katsella jyrkkiä rinteitä ja / tai puroja tai puroja. Miksi nämä alueet olisivat alttiita eroosiolle?

havaintoja ja tuloksia
huomasitko, että paljaalla mullalla täytetystä leipäpannusta tai kenkälaatikosta huuhtoutui pois enemmän multaa? Aluksi olet ehkä huomannut, että maahan putoavien rankkojen sadepisaroiden iskusta irtoaa paloja, jolloin jäljelle jää vain vähän kuoppia. Ehkä huomasitte maaperän roiskuvan pois sen seurauksena.

alussa maa saattoi todennäköisesti imeä suurimman osan sateesta. Se toimii kuin sieni, joka pitää vettä. Pitkään jatkuneen rankkasateen vuoksi maaperä ei kuitenkaan aina kykene imemään vettä riittävän nopeasti, ja todennäköisesti havaitsit, että ylimääräinen vesi alkoi virrata maan päälle. Ennemmin tai myöhemmin sinun olisi pitänyt havaita ylimääräinen vesi virtaa alas, koska maaperä tulee kylläinen ja ei voinut imeä enemmän vettä.

maan päällä virtaavaa vettä kutsutaan valumaksi. Virratessaan se kuljettaa mukanaan irtomaata. Kuljetettavan maa-aineksen määrä riippuu virtaavan veden nopeudesta ja tilavuudesta sekä maaperätyypistä ja sen kaltevuudesta. Vaikka haarukat eivät pysty pitämään kiinni maaperästä yhtä hyvin kuin kasvit, ne auttavat pitämään sitä koossa ja torjumaan suurempia maakerroksia, jotka liukuvat alas. Tämän seurauksena olet luultavasti kerännyt enemmän kulunutta maata paljaalle maalle sataneesta sateesta.

siivous
voit käyttää tämän toiminnon maa-aineksen uudelleen ruukkukasvien istutukseen, taimien käynnistämiseen tai (luvalla) kasvien mullan lisäämiseen ulkona. Maaperä voi olla liian kylläinen käytettäväksi heti; jos näin on, yritä antaa sen kuivua päivän tai enemmän ennen kuin käytät sitä uudelleen. Älä unohda kierrättää kotitekoista kastelukanisteria, jos sen voi kierrättää asuinpaikassasi-tai käyttää edelleen omien kasvien kasteluun!

lisää tutkittavaa
voivatko kasvit pysäyttää maaperän eroosion? from Science Buddies
Water eroosion, from Plant & Soil Sciences eLibrary
Soil Science: How Mist Is That Mud? Scientific Americanista

tämä toiminta toi sinut yhdessä Tiedekavereiden kanssa