kluczowe pojęcia
erozja gleby
Ekologia
Geologia

wprowadzenie
być może starasz się oszczędzać wodę. Może już redukujesz, ponownie używasz i przetwarzasz. Ale czy kiedykolwiek rozważałeś zachowanie gleby? Być może nie, ale erozja gleby—niszczenie gleby przez wodę, wiatr i inne siły naturalne—może być poważnym problemem ekologicznym. Produktywne pola uprawne mogą zniknąć, ponieważ bogata w składniki odżywcze wierzchnia warstwa gleby na polach zmywa się, gdy uderzają w nie ulewne deszcze. Drogi wodne mogą zostać zanieczyszczone, gdy pestycydy i nawozy się do nich przedostają. Nawet ludzkie życie i mienie są zagrożone, gdy erozja gleby powoduje osuwanie się błota i ziemi. Ekonomiczny koszt erozji gleby szacuje się na kilka miliardów dolarów rocznie dla samych USA. Jest to poważny problem; czy możesz pomóc go rozwiązać? Wykonaj tę czynność i dowiedz się, jak pomóc uratować glebę tylko kilkoma roślinami!

Tło
erozja gleby jest częściowo spowodowana spływem deszczu, który zmywa glebę. „Spływ” odnosi się do wody, która przepływa przez powierzchnię gleby. Występuje, gdy gleba jest nasycona lub nie jest w stanie wchłonąć większej ilości wody.

jednym ze sposobów zwalczania erozji gleby są rośliny, które mają rozbudowane systemy korzeniowe, które mogą pomóc „złapać” glebę i utrzymać ją w zwarciu. Być może widziałeś to, gdy wyciągnąłeś z ziemi roślinę, taką jak chwast lub warzywo, a Kępa gleby przylgnęła do jej korzeni. Rośliny pomagają również wchłonąć część wody w glebie. Efekty te utrudniają zmywanie gleby przez wodę. Rośliny pomagają również zmniejszyć erozję w inny sposób, np. rozbijając wiatr, który może wyschnąć wierzchnią warstwę gleby.

teraz, gdy wiesz więcej o erozji gleby, zobaczmy, jak deszcz przyczynia się do erozji wodnej.

materiały

• nożyczki lub ostry nóż (miej pomoc dorosłego podczas korzystania z tych narzędzi.)
• czysty, pusty jedno-galonowy pojemnik z pokrywką (taki jak plastikowy dzbanek na mleko)
• woda
• dwie aluminiowe patelnie na chleb (Alternatywnie można użyć dwóch wytrzymałych pudełek na buty o podobnej wielkości. Upewnij się, że mają co najmniej siedem centymetrów głębokości.)
• Brud (ziemia doniczkowa działa dobrze)
• dwie aluminiowe patelnie na ciasto o wymiarach 9 na 13 cali (Alternatywnie można użyć płytkich plastikowych pojemników o głębokości około trzech centymetrów i szerokości na tyle, aby krótka strona patelni do chleba lub pudełek na buty mogła spocząć w pojemnikach.)
• 12 do 14 plastikowych widelców
• dwa bloki, płytkie plastikowe pojemniki lub inne przedmioty, których można użyć do podparcia jednej krawędzi patelni do wysokości około trzech do pięciu centymetrów (upewnij się, że oba przedmioty są tej samej wysokości i że obiekty te mogą się zamoczyć. Unikaj używania tych, które nie powinny się zamoczyć, takich jak książki.)
• zewnętrzny obszar testowy z płaską, równą powierzchnią, na której łatwo jest wyczyścić rozlaną wodę i glebę (prawdopodobnie podczas tej czynności rozlejesz wodę i glebę. Pamiętaj, aby chronić powierzchnię lub używać powierzchni, która nie zostanie zniszczona, jeśli zrobi się mokra i brudna.
• mała łopata ogrodnicza, serwer do ciasta lub szpatułka (opcjonalnie)

przygotowanie

• poproś osobę dorosłą o użycie nożyczek lub noża, aby wybić jeden otwór tuż nad rączką pojemnika o pojemności 1 litra. Otwór ten pozwoli, aby powietrze dostało się do konewki, gdy płyn wyleje się z niej. Może być dość duży, od połowy do jednego centymetra działa dobrze. (Uwaga: Jeśli masz konewkę z kiełkiem deszczu, który wylewa się z wielu małych strumieni deszczu, możesz pominąć te kroki i użyć konewki do symulacji deszczu.)
• poproś osobę dorosłą, aby wykopała dziury w górnej części słoika po przeciwnej stronie uchwytu, aby” deszcz ” (woda) wyszedł. Trzy rzędy po pięć otworów każdy działa dobrze. Te otwory muszą być trochę mniejsze, o średnicy około dwóch milimetrów działa dobrze. Nie martw się, jeśli otwory nie są dokładnie tej samej wielkości lub nie są uporządkowane w rzędach. Możesz przetestować, jak symuluje deszcz i wprowadzić korekty w razie potrzeby. Czy uważasz, że liczba i / lub rozmiar otworów zmieni rodzaj deszczu, który stworzysz?
• aby przetestować podlewanie, napełnij go do połowy wodą i zamknij pojemnik. Nad zlewem lub na zewnątrz, gdzie może być mokro, przechyl puszkę, aby woda wylała się z mniejszych otworów. Czy dobrze naśladuje deszcz? Pobaw się kątem, pod jakim przechylasz Pojemnik. Jeśli woda spływa po stronie pojemnika, przechyl go bardziej. Jeśli deszcz wyjdzie z dużej dziury, jak i z małych, przechyliłeś Pojemnik za daleko. Jaki rodzaj deszczu dostajesz: ulewa, stały deszcz, mżawka? W razie potrzeby dostosuj otwory. Celem jest naśladowanie stałego, ulewnego deszczu.
• napełnij dwie patelnie chlebem ziemią. W tym czasie rozbijaj wszelkie grudki gleby, które są obecne. Zostaw trochę miejsca na górze, aby gleba nie spływała po krawędziach. Warstwa gleby powinna mieć co najmniej sześć centymetrów głębokości.
• najlepiej byłoby uprawiać rośliny na jednej patelni. To wymaga czasu! Aby szybciej ukończyć ten projekt, użyjesz plastikowych widelców do symulacji roślin. Zęby i zakrzywiony obszar widełek będą symulować system korzeniowy.
• widły”roślinne” w jednym pudełku. Rozłóż widelce wokół tak, aby obszar był równomiernie pokryty. Posadź widły głęboko w glebie, aby zakrzywione obszary widełek z zębami (spiczastymi częściami) znalazły się w glebie i wystały tylko uchwyty. Teraz usuń górną połowę jednej krótkiej strony każdej patelni. Aby to zrobić, użyj małej łopaty ogrodniczej, serwera do ciast, szpatułki lub rąk, aby wykonać dwa pionowe cięcia na jednej krótkiej stronie patelni do chleba, gdzie spotyka się z dłuższymi bokami, a następnie złóż lub usuń nieco ponad połowę tej krótkiej strony, aby odsłonić glebę. Pozwoli to glebie wypłynąć z patelni do chleba podczas wykonywania testu erozji. Powtórz ten krok z drugą patelnią do chleba.
• umieść blok (lub przedmiot, który może się zamoczyć) o wysokości od trzech do pięciu centymetrów obok pustej patelni do ciasta na płaskiej powierzchni roboczej. (Patelnia na ciasto zbierze zabłąkaną glebę.)
• umieść „wycięty koniec” patelni do ciasta i odepchnij blok, aż drugi koniec patelni do chleba spocznie na bloku. Powierzchnia gleby będzie pod kątem. Pozwala to na naśladowanie małego zbocza, takiego jak zbocze wzgórza. Czy spodziewasz się, że spływ będzie większym problemem na zboczach w porównaniu z płaskimi powierzchniami?
• powtórz poprzedni krok z drugą patelnią do ciasta, blokiem i patelnią do chleba, aby mieć dwa identyczne ustawienia: jeden, w którym gleba zawiera widły (rośliny zastępcze) i drugi z gołą glebą. Pozostaw trochę miejsca między ustawieniami, aby rozlana woda i gleba z jednego ustawienia nie kolidowały z drugim.

procedura

• napełnij trzy czwarte pojemnika z wodą.
• użyj pojemnika na wodę, aby symulować deszcz na jednej patelni do chleba lub pudełku na buty. Przytrzymaj pojemnik na wodę wystarczająco wysoko, aby deszcz padał na całą szerokość patelni na chleb. Jeśli jednak nie jesteś w stanie pokryć całej długości patelni na raz, skoncentruj się na jej górnej części. Przygotuj się-woda trafi na boki patelni, a gleba może rozpryskiwać się z patelni, dlatego trzeba było chronić powierzchnię roboczą. Obserwuj, gdy deszcze spadają na glebę. Co będzie pierwsze? Czy widzisz zmiany w powierzchni gleby? Widzisz plamy ziemi? Czy odpływ (woda płynąca po powierzchni gleby)występuje natychmiast? Widzisz nagłą zmianę po chwili? Jak myślisz, dlaczego taka zmiana miałaby się wydarzyć? Podlewaj tę glebę, aż pojemnik na podlewanie będzie pusty.
• napełnij swój słoik do nawadniania trzy czwarte i użyj go do symulacji deszczu w uśmiechu nad drugą patelnią do chleba lub pudełkiem na buty. Upewnij się, że napełniasz Pojemnik podlewania do podobnego poziomu, przechyl pojemnik w podobny sposób i trzymaj go na podobnej wysokości. Dlaczego uważasz, że to ważne? Czy zmiana tych zmiennych znacznie symuluje deszcz o innej intensywności? Czy uważasz, że intensywność deszczu wpływa na rodzaj i ilość uszkodzeń spowodowanych erozją?
• podlewaj drugą miskę na chleb lub pudełko na buty, aż pojemnik będzie pusty. Co tym razem obserwujesz? Czy widzisz jakieś różnice między tymi dwoma eksperymentami?
• w zależności od rodzaju gleby i wielkości patelni na chleb lub pudełek na buty możesz nie zauważyć znacznej erozji po pierwszej ulewie. Jeśli tak jest, napełnij słoik do nawadniania w połowie i symuluj kolejną ulewę na patelniach lub pudełkach po butach, pojedynczo. W razie potrzeby powtarzaj, aż zauważysz znaczną erozję w co najmniej jednej patelni do chleba lub pudełku na buty. Czy erozja występuje po tej samej ilości deszczu w obu konfiguracjach?
• aby zobaczyć ilość erozji gleby w patelni do ciast, lekko przechyl patelnie do ciast (pojedynczo), aby spuścić wodę. Niektóre gleby zawieszone w wodzie odpływają wraz z nią, ale większość zerodowanej gleby osiądzie na dnie i pozostanie na patelni.
• Porównaj ilość zerodowanej gleby zebranej do obu eksperymentów. Czy znajdujesz więcej, mniej lub równe ilości erozji gleby?
• jak myślisz, jak widelce są podobne do małych roślin? Jak myślisz, czym się różnią? Czy uważasz, że posiadanie małych roślin w patelni do chleba lub pudełku na buty pomogłoby jeszcze bardziej zmniejszyć erozję?
• jak myślisz, w jaki sposób rzeczywiste sytuacje mogą być podobne lub różne od Twojego testu?
• dodatkowo: wypróbuj ten eksperyment z różnymi rodzajami gleby. Czy niektóre są bardziej podatne na erozję niż inne?
• dodatkowe: wyhoduj kiełki rzodkiewki lub inne szybko rosnące rośliny na patelni do chleba. Powtórz test, teraz porównując gołą glebę z glebą pokrytą kiełkami. Pamiętaj, aby użyć do tego patelni do chleba; kartonowe pudełko na buty zmięknie, gdy zostanie wypełnione wilgotną glebą przez dłuższy czas. Czy kiełki roślin użyte w tym teście będą dobrym substytutem pełnowymiarowych roślin lub drzew w rzeczywistych sytuacjach? Który z nich najlepiej utrzyma glebę, widły, kiełki czy rośliny w pełni wyhodowane?
• Extra: Sprawdź więcej szczegółów na temat różnych rodzajów erozji wodnej. Arkusz, rill, gully i splash to kilka przykładów. Jaki rodzaj erozji obserwujesz podczas eksperymentu?
• Extra: następnym razem, gdy pójdziesz na spacer Przyrodniczy, rozejrzyj się. Czy można znaleźć ślady erozji wodnej lub Wiatrowej? Wskazówka: spróbuj spojrzeć na strome zbocza i / lub koryta strumienia lub potoku. Dlaczego te obszary są podatne na erozję?

obserwacje i wyniki
czy zauważyłeś, że z patelni do chleba czy pudełka po butach wypełnionego gołą ziemią wypłukano więcej gleby? Początkowo można było zauważyć, że wpływ silnych kropel deszczu spadających na glebę powoduje odłamanie się kawałków, pozostawiając niewielkie zanurzenia. Może w rezultacie zauważyłeś, że gleba rozpryskuje się.

na początku gleba prawdopodobnie wchłonęłaby większość deszczu. Działa jak gąbka, trzymając wodę. Jednak przy długotrwałej ulewie gleba nie zawsze jest w stanie wchłonąć wodę wystarczająco szybko i prawdopodobnie zauważyłeś, że nadmiar wody zaczyna wypływać na powierzchnię gleby. Prędzej czy później powinieneś zaobserwować nadmiar wody spływającej w dół, ponieważ gleba staje się nasycona i nie może wchłonąć więcej wody.

woda płynąca na wierzchu gleby nazywana jest spływem. Gdy płynie, niesie ze sobą luźną glebę. Ilość transportowanej gleby zależy od prędkości i objętości przepływającej wody, a także rodzaju gleby i jej nachylenia. Chociaż widelce nie wytrzymują gleby tak dobrze, jak rośliny, pomagają utrzymać ją razem i zapobiegają przesuwaniu się większych warstw gleby. W rezultacie prawdopodobnie zebrano więcej erozji gleby od deszczu spadającego na gołą glebę.

Oczyszczanie
możesz ponownie wykorzystać glebę z tej działalności do sadzenia roślin doniczkowych, zakładania sadzonek lub (za zgodą) dodawania do gleby roślin na zewnątrz. Gleba może być zbyt nasycona, aby można ją było wykorzystać od razu; w takim przypadku spróbuj pozostawić ją do wyschnięcia na dzień lub dłużej przed ponownym użyciem. Nie zapomnij poddać swojej domowej konewki recyklingowi, jeśli można ją poddać recyklingowi w miejscu zamieszkania—lub nadal używać jej do podlewania własnych roślin!

więcej do zbadania
czy rośliny mogą powstrzymać erozję gleby? od kolegów z nauki
erozja wodna, od roślin & gleboznawstwo
gleboznawstwo: jak wilgotne jest to błoto? od Scientific American

ta działalność przyniosła ci współpracę z kolegami z nauki