kulcsfogalmak
talajerózió
ökológia
Geológia

Bevezetés
talán megpróbál takarékoskodni a vízzel. Lehet, hogy már csökkenti, újrafelhasználja és újrahasznosítja. Gondoltál valaha a talaj megőrzésére? Talán nem, de a talajerózió—a talaj víz, szél és más természeti erők általi elhasználódása-komoly ökológiai problémát jelenthet. A termő termőföldek eltűnhetnek, mivel a tápanyagban gazdag termőtalaj a mezőkön elmosódik, amikor heves esőzések sújtják őket. A vízi utak akkor szennyeződnek, amikor a növényvédő szerek és a műtrágyák beléjük mosódnak. Még az emberi élet és tulajdon is veszélybe kerül, ha a talajerózió iszapot és földcsuszamlásokat okoz. A talajerózió gazdasági költsége csak az Egyesült Államokban évente több milliárd dollárra becsülhető. Ez egy komoly probléma; tud segíteni megoldani? Csináld ezt a tevékenységet, és tanuld meg, hogyan segíthetsz megmenteni a talajt néhány növénynél!

háttér
a talajeróziót részben a talajt elmosó eső okozza. A “lefolyás” a talaj felszínén átfolyó vízre utal. Ez akkor fordul elő, ha a talaj telített vagy nem képes több vizet felszívni.

a talajerózió elleni küzdelem egyik módja a növények használata, amelyek kiterjedt gyökérrendszerekkel rendelkeznek, amelyek segítenek a talaj “megragadásában”, és együtt tartják. Lehet, hogy látta ezt, amikor kihúzott egy növényt, például gyomot vagy zöldséget a földből, és egy talajcsomó ragaszkodott a gyökereihez. A növények a talajban lévő víz egy részét is felszívják. Ezek a hatások megnehezítik a víz számára a talaj lemosását. A növények más módon is segítenek csökkenteni az eróziót, például megtörik a szél, amely elfújhatja a száraz termőtalajt.

most, hogy többet tud a talajerózióról, nézzük meg, hogyan járul hozzá az eső a vízerózióhoz.

anyagok

• olló vagy éles kés (felnőtt segítséget kérjen ezeknek a munkagépeknek a használatához.)
• tiszta, üres, egy gallonos tartály fedéllel (például műanyag tejeskancsó)
• víz
• két alumínium kenyérsütő edény (Alternatív megoldásként két erős, hasonló méretű cipődobozt is használhat. Ügyeljen arra, hogy legalább hét centiméter mélyek legyenek.)
• szennyeződés (a cserepes talaj jól működik)
• két alumínium, kilencx13 hüvelykes süteménytálca (Alternatív megoldásként sekély műanyag edényeket is használhat, amelyek körülbelül három centiméter mélyek és elég szélesek ahhoz, hogy a kenyérsütők vagy cipődobozok rövid oldala a tartályokban pihenjen.)
• 12-14 műanyag villa
• két tömb, sekély műanyag tartály vagy más tárgy, amelyekkel a kenyérsütő egyik szélét nagyjából három-öt centiméter magasságig lehet támasztani (győződjön meg arról, hogy mindkét elem azonos magasságú, és hogy ezek a tárgyak nedvesek lehetnek. Kerülje azokat, amelyek nem nedvesek, például könyveket.)
• kültéri tesztterület sík, sík felülettel, ahol könnyen tisztítható a kiömlött víz és a talaj (ebben a tevékenységben valószínűleg kiömlött a víz és a talaj. Ügyeljen arra, hogy megvédje a felületét, vagy használjon olyan felületet, amely nem fog tönkremenni, ha nedves és piszkos lesz.
• kis kertészeti lapát, torta szerver vagy spatula (opcionális)

előkészítés

• kérjen meg egy felnőttet, hogy az ollóval vagy késsel szúrjon egy lyukat közvetlenül az egy gallonos tartály fogantyúja fölé. Ez a lyuk lehetővé teszi a levegő bejutását az öntözőkannába, amikor folyadék ömlik ki. Elég nagy lehet, fél-egy centiméter jól működik. (Megjegyzés: Ha van egy locsolókanna esőcsírával, amely sok kis esőszerű patakba Önt, kihagyhatja ezeket a lépéseket, és az öntözőkanna segítségével szimulálhatja az esőt.)
• kérjen meg egy felnőttet, hogy szúrjon lyukakat az üveg tetejére a fogantyú másik oldalán, hogy az “eső” (víz) kijöjjön. Három sor öt lyuk mindegyik jól működik. Ezeknek a lyukaknak kicsit kisebbnek kell lenniük, körülbelül két milliméter átmérő jól működik. Ne aggódjon, ha a lyukak nem pontosan azonos méretűek, vagy nincsenek szépen sorokba rendezve. Kipróbálhatja, hogyan szimulálja az esőt, és szükség esetén módosíthatja. Gondolod, hogy a lyukak száma és/vagy mérete megváltoztatja az eső típusát?
• a locsolás teszteléséhez töltse fel félig vízzel, és zárja le a tartályt. Mosogató felett vagy nedves kültéri területen döntse meg a kannát, hogy a víz a kisebb lyukakból ömöljön. Jól utánozza az esőt? Játsszon azzal a szöggel, amelyen megdönti a tartályt. Ha víz folyik le a tartály oldalán, döntse meg jobban. Ha az eső kijön a nagy lyukból, valamint a kicsikből, akkor túl messzire döntötte a tartályt. Milyen típusú esőt kapsz: erős felhőszakadás, állandó eső, szitálás? Szükség esetén állítsa be a lyukakat. A cél az állandó, heves esőzés utánozása.
• töltse meg a két kenyérsütőt talajjal. Amíg ezt megteszi, szakítsa meg a jelenlévő talajcsomókat. Hagyjon egy kis helyet a tetején, így a talaj, így a lefolyás nem folyik át a széleken. A talajrétegnek legalább hat centiméter mélynek kell lennie.
• ideális esetben növényeket termesztene egy serpenyőben. Ez időbe telik! A projekt gyorsabb befejezéséhez műanyag villákat fog használni a növények szimulálására. A fogak és a villák ívelt területe szimulálja a gyökérrendszert.
• “növényi” villák egy dobozban. Ossza el a villákat úgy, hogy a terület egyenletesen legyen lefedve. Ültesse a villákat mélyen a talajba, hogy a villák ívelt területei a fogakkal (hegyes részekkel) a talajban legyenek, és csak a fogantyúk ragadjanak ki. Most távolítsa el az egyes kenyérsütők egyik rövid oldalának felső felét. Ehhez használjon egy kis kertészeti lapátot, süteménykiszolgálót, spatulát vagy a kezét, hogy két függőleges vágást végezzen a kenyér serpenyő egyik rövid oldalán, ahol találkozik a hosszabb oldalakkal, majd hajtsa le vagy távolítsa el a rövid oldal valamivel több mint felét, hogy kitegye a talajt. Ez lehetővé teszi, hogy a talaj kifolyjon a kenyér serpenyőből, amikor elvégzi az eróziós tesztet. Ismételje meg ezt a lépést a másik kenyérsütővel.
• helyezzen egy három-öt centiméter magas tömböt (vagy nedvesedő tárgyat) egy üres süteménytálca mellé a sík munkafelületére. (A torta serpenyő összegyűjti a hibás talajt.)
• helyezze a kenyérsütő serpenyő “vágott végét” a süteménytálba, és nyomja vissza a tömböt, amíg a kenyérsütő másik vége a tömbön nyugszik. A talaj felülete szögben lesz. Ez lehetővé teszi, hogy utánozzon egy kis lejtőt, mint egy domb lejtőjét. Arra számít, hogy a lefolyás nagyobb probléma lesz a domboldalakon a sík felületekhez képest?
• ismételje meg az előző lépést a másik süteménytálcával, blokkkal és kenyérsütővel, hogy két azonos beállítása legyen: az egyikben a talaj villákat (helyettesítő növényeket) tartalmaz, a másikban pedig csupasz talajt. Hagyjon némi helyet a beállítások között, hogy az egyik beállításból kiömlött víz és talaj ne zavarja a másikat.

eljárás

• töltse fel az öntözőedényt Háromnegyed vízzel.
• használja az öntözőtartályt, hogy szimulálja az esőt egy kenyérsütő vagy cipődoboz felett. Tartsa az öntözőtartályt elég magasan, hogy az eső egyszerre essen a kenyér serpenyő teljes szélességére. Ha azonban nem tudja egyszerre lefedni a kenyér serpenyő teljes hosszát, koncentráljon a felső részére. Készüljön fel—a víz a serpenyő oldalára kerül, és a talaj kifröccsenhet a serpenyőből, ezért meg kellett védenie a munkafelületét. Tegyen megfigyeléseket, amikor esik az eső a talajra. Mi történik először? Lát változásokat a talaj felszínén? Látod a talajfoltokat? A lefolyás (a talaj felszínén átfolyó víz) azonnal megtörténik? Lát hirtelen változást egy kis idő után? Mit gondol, miért történik ez a változás? Öntözzük ezt a talajt, amíg az öntözőedény ki nem ürül.
• töltse meg ismét az öntözőedényt háromnegyedével, és használja az eső szimulálására smiliar módon a másik kenyérsütő vagy cipősdoboz felett. Ügyeljen arra, hogy az öntözőtartályt hasonló szintre töltse, hasonló módon döntse meg a tartályt, és tartsa hasonló magasságban. Miért gondolja, hogy ez fontos? Ezeknek a változóknak a megváltoztatása jelentősen szimulálná az esőt más intenzitással? Gondolod, hogy az eső intenzitása befolyásolja az erózió okozta károk típusát és mértékét?
• öntözzük a második kenyérsütőt vagy cipősdobozt, amíg a tartály ki nem ürül. Ezúttal mit figyelsz meg? Lát különbséget a két kísérlet között?
• a talaj típusától és a kenyérsütő vagy cipősdoboz méretétől függően előfordulhat, hogy az első felhőszakadás után nem jelentkezik jelentős erózió. Ebben az esetben töltse fel félig az öntözőedényt, és szimuláljon egy újabb felhőszakadást a kenyérsütő edényeken vagy cipődobozokon, egyenként. Ha szükséges, ismételje meg, amíg legalább egy kenyérsütőben vagy cipődobozban jelentős eróziót észlel. Az erózió ugyanannyi eső után következik be mindkét beállításnál?
• az erodált talaj mennyiségének megtekintéséhez a tortaedényben kissé döntse meg a tortaedényeket (egyenként) a víz elvezetéséhez. A vízben szuszpendált talaj egy része kifolyik vele, de az erodált talaj többsége leülepszik az aljára, és a serpenyőben marad.
• hasonlítsa össze a két kísérlet során összegyűjtött erodált talaj mennyiségét. Több, kevesebb vagy egyenlő mennyiségű erodált talajt talál?
• szerinted a villák hasonlóak a kis növényekhez? Szerinted miben különböznek? Gondolod, hogy ha kis növények lennének a kenyérsütőben vagy a cipődobozban, az elősegítette volna az erózió további csökkentését?
• mit gondolsz, hogyan lehet a valós helyzetek hasonlóak vagy különböznek a tesztedtől?
• Extra: próbálja ki ezt a kísérletet különböző talajtípusokkal. Egyesek hajlamosabbak az erózióra, mint mások?
• Extra: növekszik a retekcsíra vagy más gyorsan növekvő növény egy kenyér serpenyőben. Ismételje meg a tesztet, most összehasonlítva a csupasz talajt a hajtásokkal borított talajjal. Ehhez feltétlenül használjon kenyér serpenyőt; egy karton cipődoboz megpuhul, ha hosszabb ideig nedves talajjal töltik meg. Vajon az ebben a tesztben használt növényi hajtások jó helyettesítik-e a teljes méretű növényeket vagy fákat valós helyzetekben? Melyikre számít a legjobban a talaj, a villák, a hajtások vagy a teljesen kifejlett növények?
• Extra: További részletek a vízerózió különböző típusairól. Sheet, rill, gully és splash néhány példa. Milyen típusú eróziót figyel meg a kísérlet során?
• Extra: a következő alkalommal, amikor megy a természet séta, nézz körül. Meg tudja találni a víz vagy a szél eróziójának jeleit? Tipp: próbáljon meg meredek domboldalakat és/vagy patakokat vagy patakokat nézni. Miért gondolja, hogy ezek a területek hajlamosak az erózióra?

megfigyelések és eredmények
talált-e több talajt a csupasz talajjal töltött kenyérsütőből vagy cipősdobozból? Kezdetben láthatta, hogy a talajra eső nehéz esőcseppek hatása miatt a darabok elszakadnak, kevés merülést hagyva. Lehet, hogy ennek eredményeként megfigyelte a talaj fröccsenését.

kezdetben a talaj valószínűleg elnyelte az eső nagy részét. Úgy viselkedik, mint egy szivacs, tartja a vizet. Hosszan tartó felhőszakadás esetén azonban a talaj nem mindig képes elég gyorsan felszívni a vizet, és valószínűleg megfigyelte, hogy a felesleges víz elkezd folyni a talaj tetején. Előbb vagy utóbb meg kellett volna tapasztalnia, hogy a felesleges víz folyik le, mivel a talaj telítetté válik, és nem képes több vizet felszívni.

a talaj tetején folyó vizet lefolyásnak nevezzük. Ahogy folyik, laza talajt hordoz magával. A szállított talaj mennyisége függ az áramló víz sebességétől és térfogatától, valamint a talaj típusától és lejtésétől. Bár a villák nem tudják megtartani a talajt, mint a növények, segítenek együtt tartani, és megakadályozzák a nagyobb talajrétegek lecsúszását. Ennek eredményeként valószínűleg több erodált talajt gyűjtött a csupasz talajra eső esőből.

Tisztítás
ebből a tevékenységből a talajt újra felhasználhatja cserepes növények ültetésére, palánták indítására vagy (engedéllyel) a növények talajának külső hozzáadására. Lehet, hogy a talaj túl telített ahhoz, hogy azonnal felhasználhassa; ha ez a helyzet, próbálja meg egy vagy több napig száradni, mielőtt újra felhasználná. Ne felejtse el újrahasznosítani házi öntözőkannáját, ha újrahasznosítható ott, ahol él—vagy továbbra is saját növényeinek öntözésére használja!

további tudnivalók
megállíthatják-e a növények a talajeróziót? from Science Buddies
Vízerózió, from Plant &Talajtudományok eLibrary
talajtudomány: mennyire nedves az A sár? a Scientific American

ez a tevékenység hozta meg partnerségben Science Buddies