kernbegrippen
bodemerosie
ecologie
Geologie

Inleiding
misschien probeert u water te besparen. Misschien ben je al aan het verminderen, hergebruiken en recyclen. Maar heb je ooit overwogen om bodem te behouden? Misschien niet, maar bodemerosie-het wegslijten van de bodem door water, wind en andere natuurlijke krachten—kan een groot ecologisch probleem zijn. Productieve landbouwgrond kan verdwijnen als voedselrijke bovengrond in velden wegspoelt wanneer zware regenval hen treft. Waterwegen kunnen dan vervuild raken als pesticiden en meststoffen erin terechtkomen. Zelfs menselijk leven en eigendom worden in gevaar gebracht wanneer bodemerosie modder – en aardverschuivingen veroorzaakt. De economische kosten van bodemerosie worden geschat op een paar miljard dollar per jaar voor de VS alleen al. Dit is een ernstig probleem; kunt u helpen het op te lossen? Doe deze activiteit en leer hoe je de grond kunt redden met niets meer dan een paar planten!

Achtergrond
bodemerosie wordt gedeeltelijk veroorzaakt door regenafvoer die de grond wegspoelt. “Runoff” verwijst naar het water dat over het bodemoppervlak stroomt. Het treedt op wanneer de grond verzadigd is of niet meer water kan absorberen.

een manier om bodemerosie tegen te gaan is het gebruik van planten, die uitgebreide wortelsystemen hebben die kunnen helpen om de bodem vast te houden en samen te klonteren. Je zou dit kunnen hebben gezien toen je een plant zoals een onkruid of groente uit de grond trok en een klomp grond aan zijn wortels vastklampte. Planten helpen ook om een deel van het water in de bodem op te nemen. Deze effecten maken het moeilijker voor water om de grond weg te spoelen. Planten helpen erosie ook op andere manieren te verminderen, zoals het breken van de wind die de bovengrond zou kunnen wegblazen.

Nu u meer weet over bodemerosie, laten we eens kijken hoe regen bijdraagt aan watererosie.

materialen

• schaar of scherp mes (hulp voor volwassenen bij het gebruik van deze werktuigen.)
• schone, lege container van één liter met deksel (zoals een plastic melkkan)
• Water
• twee aluminium broodpannen (als alternatief kunt u twee stevige schoenendoosjes van dezelfde grootte gebruiken. Zorg dat ze minstens zeven centimeter diep zijn.)
• Vuil (potgrond werkt goed)
• twee aluminium taartpannen van 9 bij 13 inch (als alternatief kunt u gebruik maken van ondiepe plastic containers die ongeveer drie centimeter diep en breed genoeg zijn om de korte kant van de broodpannen of schoenendozen in de containers te laten rusten.)
• 12 tot 14 kunststof vorken
• twee blokken, ondiepe plastic containers of andere voorwerpen die kunnen worden gebruikt om een rand van een broodpan op een hoogte van ongeveer drie tot vijf centimeter te bevestigen (zorg ervoor dat beide voorwerpen dezelfde hoogte hebben en dat deze voorwerpen nat kunnen worden. Vermijd het gebruik van die die niet nat moeten worden, zoals boeken.)
• testruimte in de open lucht met een vlak, vlak oppervlak waar gemorste water en grond gemakkelijk kunnen worden gereinigd (bij deze activiteit zult u waarschijnlijk water en grond morsen. Zorg ervoor dat u uw oppervlak te beschermen of gebruik een oppervlak dat niet zal worden geruïneerd als het nat en vuil wordt.
• kleine tuinschep, taartschep of spatel (facultatief))

bereiding

• vraag een VOLWASSENE om de schaar of het mes te gebruiken om een gat te prikken net boven het handvat van de container van één liter. Dit gat zorgt ervoor dat er lucht in de gieter komt als er vloeistof uit giet. Het kan vrij groot zijn, een halve tot een centimeter werkt goed. (Let op: als je een gieter hebt met een regenspruit die in veel kleine regenachtige beekjes giet, kun je deze stappen overslaan en de gieter gebruiken om regen te simuleren.)
• vraag een VOLWASSENE om gaten te prikken in de bovenkant van de pot aan de andere kant van het handvat zodat de “regen” (water) eruit komt. Drie rijen van vijf gaten elk werkt goed. Deze gaten moeten iets kleiner zijn, ongeveer een diameter van twee millimeter werkt goed. Maak je geen zorgen als de gaten niet precies dezelfde grootte of zijn niet netjes georganiseerd in rijen. U kunt testen hoe het simuleert regen en aanpassingen indien nodig. Denkt u dat het aantal en/of de grootte van de gaten het soort regen dat u gaat maken zal veranderen?
• om uw gieter te testen kunt u deze half met water vullen en de container sluiten. Over een gootsteen of in een buitenruimte die nat kan worden, kantel het blik zodat water uit de kleinere gaten stroomt. Lijkt het goed op regen? Speel rond met de hoek waaronder u de container kantelt. Als water langs de zijkant van de container loopt, kantel het meer. Als de regen zowel uit het grote gat komt als uit de kleintjes, heb je de container te ver gekanteld. Wat voor soort regen krijg je: zware regenbui, constante regen, motregen? Maak aanpassingen aan de gaten indien nodig. Het doel is om een constante, zware regen na te bootsen.
• vul de twee broodpannen met aarde. Terwijl u dit doet, breken alle klontjes van de bodem die aanwezig zijn. Laat een beetje ruimte aan de bovenkant zodat de grond zodat runoff niet stroomt over de randen. De bodemlaag moet ten minste zes centimeter diep zijn.
• idealiter zou je planten in één pan laten groeien. Dat kost tijd! Om dit project sneller af te ronden, gebruikt u plastic vorken om planten te simuleren. De tanden en gebogen gebied van de vorken zal het wortelsysteem te simuleren.
• “Plant” vorken in één doos. Verdeel de vorken rond zodat het gebied gelijkmatig wordt bedekt. Plant de vorken diep in de grond zodat de gebogen delen van de vorken met de tanden (puntige delen) in de grond zitten en alleen de handgrepen uitsteken. Verwijder nu de bovenste helft van een korte zijde van elke broodpan. Om dit te doen, gebruik een kleine tuinschep, cakeserver, spatel of je handen om twee verticale sneden te maken aan een korte kant van een broodpan waar het aan de langere zijden voldoet, vouw dan naar beneden of verwijder iets meer dan de helft van die korte kant om de grond bloot te leggen. Hierdoor kan grond uit de broodpan stromen wanneer u uw erosietest doet. Herhaal deze stap met de andere broodpan.
• plaats een blok (of voorwerp dat nat kan worden) met een hoogte van drie tot vijf centimeter naast een lege koekenpan op uw vlakke werkoppervlak. (De taartpan zal errode grond verzamelen.)
• plaats het” gesneden uiteinde ” van een broodpan in de koekenpan en duw het blok terug totdat het andere uiteinde van de broodpan op het blok rust. Het oppervlak van de bodem zal onder een hoek. Dit stelt u in staat om een kleine helling na te bootsen zoals de helling van een heuvel. Verwacht je dat runoff een groter probleem is op hellingen in vergelijking met vlakke oppervlakken?
• herhaal de vorige stap met de andere cake pan, blok en brood pan zodat u twee identieke setups: een waar de grond bevat vorken (vervangende planten) en een andere met kale grond. Laat wat ruimte tussen de opstellingen, zodat gemorste water en grond van de ene setup niet interfereren met de andere.

Procedure

• Vul uw waterreservoir driekwart vol water.
• gebruik uw drinkbak om regen te simuleren over één broodpan of schoenendoos. Houd de waterbak hoog genoeg zodat er in één keer regen valt over de gehele breedte van de broodpan. Als u echter niet in staat bent om de gehele lengte van de broodpan in één keer te bedekken, concentreer u dan op het bovenste gedeelte. Wees voorbereid-water zal naar de zijkanten van de pan en grond kan spatten uit de pan, dat is waarom je nodig hebt om uw werkoppervlak te beschermen. Observeer als de regen op de grond valt. Wat gebeurt er eerst? Zie je veranderingen in het bodemoppervlak? Zie je Aarde? Treedt er onmiddellijk afvloeiing (water dat over het bodemoppervlak stroomt) op? Zie je een plotselinge verandering na een tijdje? Waarom denk je dat deze verandering zou gebeuren? Besproei deze grond tot de gieter leeg is.
• Vul uw gieter weer driekwart vol en gebruik deze om regen op een kleine manier over de andere broodpan of schoenendoos te simuleren. Zorg ervoor dat u de watercontainer op een vergelijkbaar niveau vult, de container op een vergelijkbare manier kantelt en op een vergelijkbare hoogte houdt. Waarom denk je dat dit belangrijk is? Zou het veranderen van deze variabelen de regen aanzienlijk simuleren met een andere intensiteit? Denk je dat de intensiteit van de regen invloed heeft op het type en de hoeveelheid erosieschade die het veroorzaakt?
• Water de tweede broodpan of schoenendoos totdat de container leeg is. Wat observeer je deze keer? Zie je verschillen tussen de twee experimenten?
• afhankelijk van de grondsoort en de grootte van uw broodpannen of schoenendozen, ziet u mogelijk geen aanzienlijke erosie optreden na de eerste stortbui. Als dit het geval is, vul je je gieter halverwege en simuleer nog een stortbui op je broodpannen of schoenendozen, één voor één. Indien nodig, herhalen totdat u aanzienlijke erosie optreedt in ten minste één broodpan of schoenendoos. Gebeurt erosie na dezelfde hoeveelheid regen voor beide opstellingen?
• om de hoeveelheid geërodeerde grond in uw taartpan te zien, kantelt u de taartpannen (één voor één) licht om het water af te voeren. Sommige grond die in het water hangt, zal ermee weglopen, maar het grootste deel van de geërodeerde grond zal zich op de bodem vestigen en in de pan blijven.
• vergelijk de hoeveelheid geërodeerde grond die voor beide experimenten is verzameld. Vindt u meer, minder of gelijke hoeveelheden geërodeerde grond?
• Hoe denkt u dat vorken vergelijkbaar zijn met kleine planten? Hoe denk je dat ze anders zijn? Denk je dat het hebben van kleine planten in de broodpan of schoenendoos zou hebben geholpen erosie verder te verminderen?
• hoe denkt u dat reële situaties vergelijkbaar zijn met of verschillen van uw test?
• Extra: probeer dit experiment met verschillende bodemtypes. Zijn sommige vatbaarder voor erosie dan andere?
• Extra: radijskruiden of andere snelgroeiende planten kweken in een broodpan. Doe de test opnieuw en vergelijk nu kale grond met grond bedekt met spruiten. Zorg ervoor dat u hiervoor een broodpan gebruikt; een kartonnen schoenendoos wordt zachter wanneer deze langer gevuld is met vochtige grond. Zouden plantenspruiten die in deze test worden gebruikt een goede vervanging zijn voor planten of bomen op ware grootte in echte situaties? Welke verwacht je om de bodem het beste te houden, vorken, spruiten of volgroeide planten?
• Extra: meer informatie over de verschillende soorten watererosie opzoeken. Sheet, rill, gully en splash zijn enkele voorbeelden. Wat voor soort erosie observeert u tijdens uw experiment?
• Extra: de volgende keer dat u een natuurwandeling maakt, kijk dan rond. Kun je tekenen van water of winderosie vinden? Tip: kijk eens naar steile hellingen en/of beek-of beekbedden. Waarom denk je dat deze gebieden gevoelig zijn voor erosie?

waarnemingen en resultaten
vond u dat er meer grond was weggespoeld van de broodpan of schoenendoos gevuld met kale grond? In eerste instantie zou je kunnen hebben gezien dat de impact van zware regendruppels die op de grond vallen ervoor zorgt dat stukken breken, waardoor kleine dips. Misschien zag je de grond wegspatten als gevolg.

in het begin kon de grond waarschijnlijk het grootste deel van de regen absorberen. Het werkt als een spons, die het water vasthoudt. Bij een langdurige regenbui is de grond echter niet altijd in staat om het water snel genoeg op te nemen en je hebt waarschijnlijk gezien dat overtollig water boven op de grond begint te stromen. Vroeg of laat moet je het overtollige water naar beneden hebben waargenomen, omdat de grond verzadigd raakt en niet meer water kon opnemen.

het water dat bovenop de grond stroomt, wordt runoff genoemd. Als het stroomt, draagt het losse grond met zich mee. De hoeveelheid getransporteerde grond is afhankelijk van de snelheid en het volume van het stromende water, evenals het type grond en de helling. Hoewel vorken niet zo goed vast kunnen houden aan de grond als planten, helpen ze het bij elkaar te houden en grotere lagen van de grond af te weren die naar beneden glijden. Hierdoor heb je waarschijnlijk meer geërodeerde grond verzameld van regen die op de kale grond valt.

opruimen
u kunt de grond van deze activiteit hergebruiken voor het planten van potplanten, het starten van zaailingen of (met toestemming) het toevoegen aan de grond van planten buiten. De grond kan te verzadigd zijn om meteen te gebruiken; als dit het geval is, probeer het dan een dag of langer uit te drogen voordat u het opnieuw gebruikt. Vergeet niet om uw zelfgemaakte gieter te recyclen als het kan worden gerecycled waar u woont—of blijven gebruiken om uw eigen planten water te geven!

meer te verkennen
kunnen planten bodemerosie stoppen? uit Science Buddies
watererosie, uit Plant & Bodemwetenschappen eLibrary
Bodemkunde: hoe vochtig Is die modder? uit Scientific American

deze activiteit werd u aangeboden in samenwerking met Science Buddies