Concepts clés
Érosion des sols
Écologie
Géologie

Introduction
Peut-être essayez-vous d’économiser de l’eau. Peut-être que vous réduisez, réutilisez et recyclez déjà. Mais avez-vous déjà envisagé de conserver le sol? Peut—être que non, mais l’érosion du sol — l’usure du sol par l’eau, le vent et d’autres forces naturelles – peut être un problème écologique majeur. Les terres agricoles productives peuvent disparaître à mesure que la terre arable riche en nutriments des champs disparaît lorsque de fortes pluies les frappent. Les cours d’eau peuvent alors être pollués à mesure que les pesticides et les engrais s’y déversent. Même la vie et les biens humains sont menacés lorsque l’érosion des sols provoque des glissements de terrain et des glissements de terrain. Le coût économique de l’érosion des sols est estimé à plusieurs milliards de dollars chaque année pour les seuls États-Unis. C’est un problème grave; pouvez-vous aider à le résoudre? Faites cette activité et apprenez à aider à sauver le sol avec rien de plus que quelques plantes!

Contexte
L’érosion du sol est partiellement causée par le ruissellement des pluies qui emporte le sol. Le terme  » ruissellement  » désigne l’eau qui s’écoule à la surface du sol. Cela se produit lorsque le sol est saturé ou incapable d’absorber plus d’eau.

Une façon d’aider à lutter contre l’érosion des sols utilise des plantes, qui ont des systèmes racinaires étendus qui peuvent aider à « s’agripper » au sol et à le maintenir aggloméré. Vous l’avez peut-être vu lorsque vous avez sorti du sol une plante telle qu’une mauvaise herbe ou un légume et qu’une touffe de terre s’est accrochée à ses racines. Les plantes aident également à absorber une partie de l’eau du sol. Ces effets rendent plus difficile pour l’eau de laver le sol. Les plantes aident également à réduire l’érosion par d’autres moyens, par exemple en brisant le vent qui pourrait assécher la couche arable.

Maintenant que vous en savez plus sur l’érosion des sols, voyons comment la pluie contribue à l’érosion hydrique.

Matériaux

• Ciseaux ou couteau tranchant (Demandez l’aide d’un adulte lors de l’utilisation de ces outils.)
• Récipient d’un gallon propre et vide avec couvercle (comme un pot à lait en plastique)
• Eau
• Deux casseroles à pain en aluminium (Vous pouvez également utiliser deux boîtes à chaussures robustes de taille similaire. Assurez-vous qu’ils ont au moins sept centimètres de profondeur.)
• Saleté (le terreau fonctionne bien)
• Deux moules à gâteaux en aluminium de neuf pouces sur 13 pouces (Vous pouvez également utiliser des récipients en plastique peu profonds d’environ trois centimètres de profondeur et suffisamment larges pour que le côté court des moules à pain ou des boîtes à chaussures repose dans les récipients.)
• 12 à 14 fourches en plastique
• Deux blocs, des récipients en plastique peu profonds ou d’autres objets qui peuvent être utilisés pour soutenir un bord d’une casserole à pain à une hauteur d’environ trois à cinq centimètres (Assurez-vous que les deux articles ont la même hauteur et que ces objets peuvent être mouillés. Évitez d’utiliser ceux qui ne devraient pas être mouillés, comme les livres.)
• Zone d’essai extérieure avec une surface plane et plane où il est facile de nettoyer l’eau et le sol déversés (Vous renverserez probablement de l’eau et du sol dans cette activité. Assurez-vous de protéger votre surface ou d’utiliser une surface qui ne sera pas ruinée si elle est mouillée et sale.
• Petite pelle de jardinage, serveur à gâteau ou spatule (en option)

Préparation

• Demandez à un adulte d’utiliser les ciseaux ou le couteau pour percer un trou juste au-dessus de la poignée du récipient d’un gallon. Ce trou permettra à l’air d’entrer dans l’arrosoir lorsque le liquide s’écoulera. Cela peut être assez gros, un demi-centimètre à un centimètre fonctionne bien. (Remarque: Si vous avez un arrosoir avec une pousse de pluie qui se déverse dans de nombreux petits ruisseaux ressemblant à de la pluie, vous pouvez sauter ces étapes et utiliser l’arrosoir pour simuler la pluie.)
• Demandez à un adulte de percer des trous dans le haut du pot du côté opposé de la poignée pour que la « pluie » (eau) sorte. Trois rangées de cinq trous chacune fonctionnent bien. Ces trous doivent être un peu plus petits, un diamètre d’environ deux millimètres fonctionne bien. Ne vous inquiétez pas si les trous ne sont pas exactement de la même taille ou ne sont pas bien organisés en rangées. Vous pouvez tester comment il simule la pluie et faire des ajustements si nécessaire. Pensez-vous que le nombre et / ou la taille des trous changeront le type de pluie que vous créerez?
• Pour tester votre arrosoir, remplissez-le à moitié d’eau et fermez le récipient. Au-dessus d’un évier ou dans un espace extérieur qui peut être mouillé, inclinez la canette pour que l’eau se déverse des petits trous. Imite-t-il bien la pluie? Jouez avec l’angle auquel vous inclinez le conteneur. Si l’eau coule sur le côté du récipient, inclinez-le davantage. Si la pluie sort du grand trou ainsi que des petits, vous avez incliné le conteneur trop loin. Quel type de pluie obtenez-vous: forte averse, pluie régulière, bruine? Ajustez les trous si nécessaire. Le but est d’imiter une pluie régulière et abondante.
• Remplissez les deux moules à pain de terre. Pendant ce temps, brisez les touffes de sol présentes. Laissez un peu d’espace en haut pour que le sol ne coule pas sur les bords. La couche de sol doit avoir au moins six centimètres de profondeur.
• Idéalement, vous cultiveriez des plantes dans une seule casserole. Cela prend du temps! Pour terminer ce projet plus rapidement, vous utiliserez des fourches en plastique pour simuler des plantes. Les dents et la zone incurvée des fourches simulent le système racinaire.
• Fourches « Plantées » dans une seule boîte. Répartissez les fourchettes pour que la zone soit uniformément couverte. Plantez les fourches profondément dans le sol afin que les zones incurvées des fourches avec les dents (parties pointues) soient dans le sol et que seules les poignées dépassent. Retirez maintenant la moitié supérieure d’un côté court de chaque moule à pain. Pour ce faire, utilisez une petite pelle de jardinage, un serveur à gâteaux, une spatule ou vos mains pour faire deux coupes verticales sur un côté court d’un moule à pain où il rencontre les côtés les plus longs, puis rabattez ou retirez un peu plus de la moitié de ce côté court pour exposer le sol. Cela permettra au sol de s’écouler du moule à pain lorsque vous ferez votre test d’érosion. Répétez cette étape avec l’autre moule à pain.
• Placez un bloc (ou un objet qui peut être mouillé) d’une hauteur de trois à cinq centimètres à côté d’un moule à gâteau vide sur votre surface de travail plane. (Le moule à gâteau recueillera un sol erronné.)
• Placez l’extrémité coupée d’un moule à pain dans le moule à gâteau et repoussez le bloc jusqu’à ce que l’autre extrémité du moule à pain repose sur le bloc. La surface du sol sera inclinée. Cela vous permet d’imiter une petite pente comme la pente d’une colline. Vous attendez-vous à ce que le ruissellement soit un problème plus important sur les coteaux que sur les surfaces planes?
• Répétez l’étape précédente avec l’autre moule à gâteau, le bloc et le moule à pain pour avoir deux configurations identiques: l’une où le sol contient des fourchettes (plantes de remplacement) et l’autre avec du sol nu. Laissez un peu d’espace entre les configurations pour que l’eau et le sol déversés d’une configuration n’interfèrent pas avec l’autre.

Procédure

• Remplissez votre bac d’arrosage aux trois quarts d’eau.
• Utilisez votre arrosoir pour simuler la pluie sur une casserole à pain ou une boîte à chaussures. Tenez le récipient d’arrosage suffisamment haut pour que la pluie tombe immédiatement sur toute la largeur du moule à pain. Si vous ne parvenez pas à couvrir toute la longueur du moule à pain à la fois, concentrez-vous sur sa partie supérieure. Soyez prêt — l’eau ira sur les côtés de la casserole et le sol pourrait éclabousser de la casserole, c’est pourquoi vous deviez protéger votre surface de travail. Faites des observations lorsque les pluies tombent sur le sol. Que se passe-t-il en premier ? Voyez-vous des changements à la surface du sol? Voyez-vous des éclaboussures de terre? Le ruissellement (l’eau s’écoulant à la surface du sol) se produit-il instantanément? Voyez-vous un changement soudain après un petit moment? Pourquoi pensez-vous que ce changement se produirait? Arrosez ce sol jusqu’à ce que le récipient d’arrosage soit vide.
• Remplissez à nouveau votre pot d’arrosage aux trois quarts et utilisez-le pour simuler la pluie de manière smiliar par-dessus l’autre moule à pain ou boîte à chaussures. Assurez-vous de remplir le récipient d’arrosage à un niveau similaire, inclinez le récipient de la même manière et maintenez-le à une hauteur similaire. Pourquoi pensez-vous que c’est important? La modification de ces variables simulerait-elle considérablement une pluie d’intensité différente? Pensez-vous que l’intensité de la pluie influence le type et la quantité de dommages causés par l’érosion?
• Arrosez le deuxième moule à pain ou la boîte à chaussures jusqu’à ce que le récipient soit vide. Qu’observez-vous cette fois ? Voyez-vous des différences entre les deux expériences?
• Selon le type de sol et la taille de vos poêles à pain ou de vos boîtes à chaussures, il se peut que vous ne voyiez pas d’érosion importante après la première averse. Si c’est le cas, remplissez votre pot d’arrosage à mi-chemin et simulez une autre averse sur vos poêles à pain ou vos boîtes à chaussures, une à la fois. Si nécessaire, répétez jusqu’à ce que vous observiez une érosion importante se produire dans au moins un moule à pain ou une boîte à chaussures. L’érosion se produit-elle après la même quantité de pluie pour les deux configurations?
• Pour voir la quantité de terre érodée dans votre moule à gâteau, inclinez légèrement les moules à gâteau (un à la fois) pour égoutter l’eau. Un peu de terre en suspension dans l’eau s’écoulera avec elle, mais la majorité du sol érodé se déposera au fond et restera dans la casserole.
• Comparez la quantité de sol érodé collectée pour les deux expériences. Trouvez-vous des quantités plus, moins ou égales de sol érodé?
• Comment pensez-vous que les fourches sont similaires aux petites plantes? En quoi pensez-vous qu’ils sont différents? Pensez-vous qu’avoir de petites plantes dans le moule à pain ou la boîte à chaussures aurait contribué à réduire davantage l’érosion?
• Comment pensez-vous que les situations réelles peuvent être similaires ou différentes de votre test?
• Extra: Essayez cette expérience avec différents types de sols. Certains sont-ils plus sensibles à l’érosion que d’autres?
• Extra: Faites pousser des pousses de radis ou d’autres plantes à croissance rapide dans une poêle à pain. Refaites le test, en comparant maintenant un sol nu avec un sol recouvert de germes. Assurez-vous d’utiliser un moule à pain pour cela; une boîte à chaussures en carton se ramollira lorsqu’elle sera remplie de terre humide pendant plus longtemps. Les germes de plantes utilisés dans ce test constitueraient-ils un bon substitut aux plantes ou aux arbres de taille réelle dans des situations réelles? Lequel pensez-vous tenir le mieux le sol, les fourchettes, les germes ou les plantes adultes?
• Extra: Recherchez plus de détails sur les différents types d’érosion hydrique. Sheet, rill, gully et splash en sont quelques exemples. Quel type d’érosion observez-vous au cours de votre expérience ?
• Extra: La prochaine fois que vous allez faire une promenade dans la nature, regardez autour de vous. Pouvez-vous trouver des signes d’érosion hydrique ou éolienne? Conseil: Essayez de regarder les collines escarpées et / ou les lits de ruisseaux ou de ruisseaux. Pourquoi pensez-vous que ces zones seraient sujettes à l’érosion?

Observations et résultats
Avez-vous constaté que plus de terre avait été emportée par le bac à pain ou la boîte à chaussures remplie de terre nue? Au départ, vous avez peut-être vu que l’impact de fortes gouttes de pluie tombant sur le sol provoque la rupture de morceaux, laissant de petites creux. Peut-être avez-vous observé des éclaboussures de sol en conséquence.

Au départ, le sol pourrait probablement absorber la majeure partie de la pluie. Il agit comme une éponge, retenant l’eau. Avec une averse prolongée, cependant, le sol n’est pas toujours capable d’absorber l’eau assez rapidement et vous avez probablement observé un excès d’eau qui commençait à couler sur le sol. Tôt ou tard, vous auriez dû observer un excès d’eau s’écouler, car le sol devient saturé et ne pouvait pas absorber plus d’eau.

L’eau qui coule sur le sol est appelée ruissellement. Au fur et à mesure qu’il coule, il transporte du sol meuble avec lui. La quantité de sol transportée dépend de la vitesse et du volume de l’eau qui coule ainsi que du type de sol et de sa pente. Bien que les fourches ne puissent pas tenir au sol aussi bien que les plantes, elles aident à le maintenir ensemble et à empêcher les plus grandes couches de sol de glisser vers le bas. En conséquence, vous avez probablement collecté un sol plus érodé de la pluie tombant sur le sol nu.

Nettoyage
Vous pouvez réutiliser le sol de cette activité pour planter des plantes en pot, démarrer des semis ou (avec autorisation) ajouter du sol à l’extérieur des plantes. Le sol peut être trop saturé pour être utilisé immédiatement; si tel est le cas, essayez de le laisser sécher pendant une journée ou plus avant de le réutiliser. N’oubliez pas de recycler votre arrosoir maison s’il peut être recyclé là où vous vivez — ou continuez à l’utiliser pour arroser vos propres plantes!

Plus à explorer
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Cette activité vous a été proposée en partenariat avec Science Buddies