Concetti chiave
Erosione del suolo
Ecologia
Geologia

Introduzione
Forse si tenta di risparmiare acqua. Forse già ridurre, riutilizzare e riciclare. Ma hai mai pensato di conservare il suolo? Forse non l’hai fatto, ma l’erosione del suolo—l’usura del suolo da parte dell’acqua, del vento e di altre forze naturali—può essere un grave problema ecologico. Terreni agricoli produttivi possono scomparire come terriccio ricco di sostanze nutritive nei campi lava via quando le forti piogge li colpiscono. I corsi d’acqua possono quindi diventare inquinati come pesticidi e fertilizzanti lavano in loro. Anche la vita umana e la proprietà sono a rischio quando l’erosione del suolo provoca fango-e frane. Il costo economico dell’erosione del suolo è stimato in diversi miliardi di dollari ogni anno solo per gli Stati Uniti. Questo è un problema serio; puoi aiutare a risolverlo? Fai questa attività e impara come aiutare a salvare il terreno con nient’altro che poche piante!

Sfondo
L’erosione del suolo è parzialmente causata dal deflusso della pioggia che lava via il suolo. “Deflusso” si riferisce all’acqua che scorre sulla superficie del suolo. Si verifica quando il terreno è saturo o incapace di assorbire più acqua.

Un modo per aiutare a combattere l’erosione del suolo utilizza le piante, che hanno ampi sistemi di radici che possono aiutare a “afferrare” il terreno e tenerlo unito insieme. Potresti aver visto questo quando hai tirato fuori una pianta come un’erbaccia o un vegetale dal terreno e un ciuffo di terra si aggrappava alle sue radici. Le piante aiutano anche ad assorbire parte dell’acqua nel terreno. Questi effetti rendono più difficile per l’acqua lavare via il terreno. Le piante aiutano anche a ridurre l’erosione in altri modi, come rompere il vento che potrebbe soffiare via il terriccio secco.

Ora che sai di più sull’erosione del suolo, vediamo come la pioggia contribuisce all’erosione dell’acqua.

Materiali

• Forbici o coltello affilato (Avere un aiuto adulto quando si utilizzano questi strumenti.)
• Contenitore da un gallone pulito e vuoto con coperchio (come una brocca di latte in plastica)
• Acqua
• Due padelle per pane in alluminio (in alternativa, è possibile utilizzare due robuste scatole da scarpe di dimensioni simili. Assicurati che siano profondi almeno sette centimetri.)
• Dirt (terriccio funziona bene)
• Due alluminio, nove-by-13-inch cake pans (In alternativa, è possibile utilizzare contenitori di plastica poco profondi che sono circa tre centimetri di profondità e abbastanza largo per il lato corto del pane padelle o scatole di scarpe per riposare nei contenitori.)
• Da 12 a 14 forchette di plastica
• Due blocchi, contenitori di plastica poco profondi o altri oggetti che possono essere utilizzati per sostenere un bordo di una padella per il pane ad un’altezza di circa tre o cinque centimetri (Assicurati che entrambi gli oggetti abbiano la stessa altezza e che questi oggetti possano bagnarsi. Evita di usare quelli che non dovrebbero bagnarsi, come i libri.)
• Area di prova esterna con una superficie piana e piana in cui è facile da pulire l’acqua e il suolo rovesciati (probabilmente si verserà acqua e suolo in questa attività. Assicurarsi di proteggere la superficie o utilizzare una superficie che non sarà rovinata se si bagna e sporca.
• Piccola pala da giardinaggio, server per torte o spatola (opzionale)

Preparazione

• Chiedi ad un adulto di usare le forbici o il coltello per colpire un foro appena sopra il manico del contenitore da un gallone. Questo foro consentirà all’aria di entrare nell’annaffiatoio mentre il liquido si riversa. Può essere abbastanza grande, da mezzo a un centimetro funziona bene. (Nota: se si dispone di un annaffiatoio con un germoglio di pioggia che si riversa in molti piccoli flussi di pioggia, è possibile saltare questi passaggi e utilizzare l’annaffiatoio per simulare la pioggia.)
• Chiedi a un adulto di fare dei fori nella parte superiore del barattolo sul lato opposto della maniglia per far uscire la “pioggia” (acqua). Tre file di cinque fori ciascuna funziona bene. Questi fori devono essere un po ‘ più piccoli, circa un diametro di due millimetri funziona bene. Non preoccuparti se i fori non hanno esattamente le stesse dimensioni o non sono ordinatamente organizzati in file. Puoi testare come simula la pioggia e apportare modifiche se necessario. Pensi che il numero e / o la dimensione dei fori cambierà il tipo di pioggia che creerai?
• Per testare il vostro annaffiatoio può riempire a metà strada con acqua e chiudere il contenitore. Sopra un lavandino o in un’area esterna che può bagnarsi, inclinare la lattina in modo che l’acqua si riversi dai fori più piccoli. Imita bene la pioggia? Gioca con l’angolo con cui si inclina il contenitore. Se l’acqua scorre lungo il lato del contenitore, inclinarlo di più. Se la pioggia esce dal grande buco così come i più piccoli, hai inclinato troppo il contenitore. Che tipo di pioggia si ottiene: forte acquazzone, pioggia costante, pioggerellina? Se necessario, apportare modifiche ai fori. L’obiettivo è imitare una pioggia costante e pesante.
• Riempire le due teglie di pane con terra. Mentre lo fai, rompere eventuali ciuffi di terreno che sono presenti. Lasciare un po ‘ di spazio nella parte superiore in modo che il terreno in modo deflusso non scorre sopra i bordi. Lo strato di terreno dovrebbe essere profondo almeno sei centimetri.
• Idealmente, faresti crescere le piante in una padella. Ci vuole tempo! Per completare questo progetto più rapidamente, utilizzerai forchette di plastica per simulare le piante. I denti e l’area curva delle forche simuleranno il sistema radicale.
• Forche” vegetali ” in una scatola. Distribuire le forche intorno in modo che l’area sia uniformemente coperta. Piantare le forche in profondità nel terreno in modo che le aree curve delle forche con i denti (parti appuntite) siano nel terreno e solo le maniglie sporgano. Ora rimuovere la metà superiore di un lato corto di ogni padella. Per fare ciò, utilizzare una piccola pala da giardinaggio, server torta, spatola o le mani per fare due tagli verticali su un lato corto di una teglia dove incontra i lati più lunghi, poi piegare verso il basso o rimuovere un po ‘ più della metà di quel lato corto per esporre il terreno. Ciò consentirà al terreno di fuoriuscire dalla padella del pane quando si esegue il test di erosione. Ripetere questo passaggio con l’altra teglia.
• Posiziona un blocco (o un oggetto che può bagnarsi) con un’altezza da tre a cinque centimetri accanto a una tortiera vuota sulla superficie di lavoro piana. (La tortiera raccoglierà terreno erroded.)
• Posizionare la “estremità tagliata” di una teglia nella tortiera e spingere il blocco indietro fino a quando l’altra estremità della padella poggia sul blocco. La superficie del terreno sarà ad angolo. Questo ti permette di imitare una piccola pendenza come la pendenza di una collina. Ti aspetti che il deflusso sia un problema più grande sulle colline rispetto alle superfici piane?
• Ripetere il passaggio precedente con l’altra tortiera, blocco e pan di pane in modo da avere due configurazioni identiche: una in cui il terreno contiene forchette (piante sostitutive) e un’altra con terra nuda. Lasciare un po ‘ di spazio tra le configurazioni in modo che l’acqua e il terreno versati da una configurazione non interferiscano con l’altra.

Procedura

• Riempi il tuo contenitore d’acqua per tre quarti.
• Usa il tuo contenitore per l’irrigazione per simulare la pioggia su una teglia o una scatola di scarpe. Tenere il contenitore di irrigazione abbastanza in alto in modo che la pioggia cada su tutta la larghezza della padella del pane in una sola volta. Se non si riesce a coprire l’intera lunghezza della teglia in una sola volta, tuttavia, concentrarsi sulla sua parte superiore. Essere preparati-l’acqua andrà ai lati della padella e il terreno potrebbe schizzare fuori dalla padella, motivo per cui è necessario proteggere la superficie di lavoro. Fare osservazioni come piogge scende sul terreno. Cosa succede prima? Vedi cambiamenti nella superficie del suolo? Vedi schizzi di terra? Il deflusso (acqua che scorre sulla superficie del suolo) si verifica istantaneamente? Vedi un cambiamento improvviso dopo un po’? Perché pensi che questo cambiamento accada? Innaffia questo terreno fino a quando il contenitore di irrigazione è vuoto.
• Riempire il vostro vaso di irrigazione tre quarti pieno di nuovo e usarlo per simulare la pioggia in un modo smiliar sopra l’altro pane pan o scatola di scarpe. Assicurati di riempire il contenitore di irrigazione a un livello simile, inclinare il contenitore in modo simile e tenerlo a un’altezza simile. Perché pensi che questo sia importante? Cambiare queste variabili simulerebbe considerevolmente la pioggia con un’intensità diversa? Pensi che l’intensità della pioggia influenzi il tipo e la quantità di danni da erosione che provoca?
• Innaffiare la seconda teglia o scatola di scarpe fino a quando il contenitore è vuoto. Cosa osservi questa volta? Vedi qualche differenza tra i due esperimenti?
• A seconda del tipo di terreno e delle dimensioni delle pentole per il pane o delle scatole per le scarpe, potresti non vedere un’erosione considerevole verificarsi dopo il primo acquazzone. Se questo è il caso, riempire il vostro vaso di irrigazione a metà strada e simulare un altro acquazzone sul vostro pane padelle o scatole di scarpe, uno alla volta. Se necessario, ripetere fino a quando si osserva l’erosione considerevole accadendo in almeno una teglia o scatola di scarpe. L’erosione si verifica dopo la stessa quantità di pioggia per entrambe le configurazioni?
• Per vedere la quantità di terreno eroso nella tortiera, inclinare leggermente le tortiere (una alla volta) per drenare l’acqua. Alcuni terreni sospesi nell’acqua si scaricheranno con esso, ma la maggior parte del terreno eroso si depositerà sul fondo e rimarrà nella padella.
• Confrontare la quantità di terreno eroso raccolto per entrambi gli esperimenti. Trovi più, meno o uguali quantità di terreno eroso?
• Come pensi che le forche siano simili alle piccole piante? Come pensi che siano diversi? Pensi che avere piccole piante nella padella del pane o nella scatola delle scarpe avrebbe contribuito a ridurre ulteriormente l’erosione?
• Come pensi che le situazioni del mondo reale potrebbero essere simili o diverse dal tuo test?
• Extra: Prova questo esperimento con diversi tipi di terreno. Alcuni sono più suscettibili all’erosione di altri?
• Extra: coltivare germogli di ravanello o altre piante a crescita rapida in una padella per il pane. Rifai il test, ora confrontando il terreno nudo con il terreno coperto di germogli. Assicurati di usare una padella per il pane per questo; una scatola di scarpe di cartone si ammorbidisce quando viene riempita con terreno umido per un tempo più lungo. I germogli delle piante utilizzati in questo test sarebbero un buon sostituto per piante o alberi a grandezza naturale in situazioni reali? Quale ti aspetti di tenere meglio il terreno, forchette, germogli o piante coltivate?
• Extra: Cerca maggiori dettagli sui diversi tipi di erosione idrica. Foglio, rill, gully e splash sono alcuni esempi. Che tipo di erosione osservi durante il tuo esperimento?
• Extra: La prossima volta che vai a fare una passeggiata nella natura, guardati intorno. Riesci a trovare segni di erosione dell’acqua o del vento? Suggerimento: Prova a guardare ripide colline e / o letti di ruscello o torrente. Perché pensi che queste aree sarebbero soggette all’erosione?

Osservazioni e risultati
Hai trovato più terreno è stato lavato via dalla padella del pane o scatola da scarpe piena di terra nuda? Inizialmente, si potrebbe avere visto che l’impatto delle gocce di pioggia pesanti che cadono sul terreno provoca pezzi di staccarsi, lasciando piccoli tuffi. Forse hai osservato il terreno schizzare via come risultato.

All’inizio, il terreno potrebbe probabilmente assorbire la maggior parte della pioggia. Agisce come una spugna, trattenendo l’acqua. Con un acquazzone prolungato, tuttavia, il terreno non è sempre in grado di assorbire l’acqua abbastanza velocemente e probabilmente hai osservato l’acqua in eccesso che inizia a fluire sulla parte superiore del terreno. Prima o poi si dovrebbe avere osservato l’acqua in eccesso che scorre verso il basso, come il terreno si satura e non poteva assorbire più acqua.

L’acqua che scorre in cima al terreno è chiamata deflusso. Mentre scorre, porta con sé terreno sciolto. La quantità di terreno trasportato dipende dalla velocità e dal volume dell’acqua che scorre, nonché dal tipo di terreno e dalla sua pendenza. Anche se le forche non possono resistere al suolo così come le piante, aiutano a tenerlo insieme e scongiurare strati più grandi di terreno che scivolano verso il basso. Di conseguenza, probabilmente hai raccolto più terreno eroso dalla pioggia che cade sul terreno nudo.

Pulizia
È possibile riutilizzare il terreno di questa attività per piantare piante in vaso, avviare piantine o (con il permesso) aggiungere al terreno delle piante all’esterno. Il terreno potrebbe essere troppo saturo da usare subito; se questo è il caso, prova a lasciarlo asciugare per un giorno o più prima di riutilizzarlo. Non dimenticare di riciclare il tuo annaffiatoio fatto in casa se può essere riciclato dove vivi—o continuare a usarlo per innaffiare le tue piante!

Altro da esplorare
Le piante possono fermare l’erosione del suolo? da Science Buddies
Erosione dell’acqua, da Plant & Soil Sciences eLibrary
Soil Science: quanto è umido quel fango? da Scientific American

Questa attività ti ha portato in collaborazione con Science Buddies