concepte cheie
eroziunea solului
Ecologie
Geologie

Introducere
poate încercați să economisiți apă. Poate că deja reduceți, reutilizați și reciclați. Dar te-ai gândit vreodată la conservarea solului? Poate că nu ați făcut—o, dar eroziunea solului—uzura solului de apă, vânt și alte forțe naturale-poate fi o problemă ecologică majoră. Terenurile agricole Productive pot dispărea pe măsură ce solul vegetal bogat în nutrienți din câmpuri se spală atunci când ploile abundente le lovesc. Căile navigabile pot deveni apoi poluate pe măsură ce pesticidele și îngrășămintele se spală în ele. Chiar și viața și proprietatea umană sunt puse în pericol atunci când eroziunea solului provoacă noroi – și alunecări de teren. Costul economic al eroziunii solului este estimat la câteva miliarde de dolari în fiecare an doar pentru SUA. Aceasta este o problemă serioasă; puteți ajuta la rezolvarea ei? Faceți această activitate și învățați cum să ajutați la salvarea solului cu nimic mai mult decât câteva plante!

context
eroziunea solului este parțial cauzată de scurgerea ploii care spală solul. „Scurgere” se referă la apa care curge pe suprafața solului. Apare atunci când solul este saturat sau nu poate absorbi mai multă apă.

o modalitate de a ajuta la combaterea eroziunii solului folosește plantele, care au sisteme radiculare extinse care pot ajuta la „apucarea” solului și menținerea acestuia în grupuri. S-ar putea să fi văzut acest lucru atunci când ați scos o plantă, cum ar fi o buruiană sau o legumă din pământ și o grămadă de sol s-a agățat de rădăcinile sale. Plantele ajută, de asemenea, să absoarbă o parte din apa din sol. Aceste efecte îngreunează apa să spele solul. Plantele ajută, de asemenea, la reducerea eroziunii în alte moduri, cum ar fi ruperea vântului care ar putea sufla solul uscat.

acum, că știți mai multe despre eroziunea solului, să vedem cum ploaia contribuie la eroziunea apei.

materiale

• foarfece sau cuțit ascuțit (aveți un ajutor adult atunci când utilizați aceste instrumente.)
• recipient curat, gol, de un galon, cu capac (cum ar fi o cană de lapte din plastic)
• apă
• două tigăi de pâine din aluminiu (alternativ, puteți utiliza două cutii de pantofi rezistente, care au dimensiuni similare. Asigurați-vă că au o adâncime de cel puțin șapte centimetri.)
• murdărie (solul de ghiveci funcționează bine)
• două tigăi de tort din aluminiu, de nouă pe 13 inci (alternativ, puteți utiliza recipiente de plastic puțin adânci, care au o adâncime de aproximativ trei centimetri și suficient de largi pentru ca partea scurtă a tăvilor de pâine sau a cutiilor de pantofi să se odihnească în recipiente.)
• 12 până la 14 furci de plastic
• două blocuri, recipiente de plastic de mică adâncime sau alte obiecte care pot fi folosite pentru a sprijini o margine a unei tăvi de pâine la o înălțime de aproximativ trei până la cinci centimetri (asigurați-vă că ambele articole au aceeași înălțime și că aceste obiecte se pot uda. Evitați să folosiți cele care nu ar trebui să se ude, cum ar fi cărțile.)
• zona de testare în aer liber cu o suprafață plană, plană, unde este ușor de curățat apa vărsată și solul (probabil că veți vărsa apă și sol în această activitate. Asigurați-vă că vă protejați suprafața sau folosiți o suprafață care nu va fi distrusă dacă se udă și se murdărește.
• lopată mică de grădinărit, server de tort sau spatulă (opțional)

preparare

• cereți unui adult să folosească foarfeca sau cuțitul pentru a înfige o gaură chiar deasupra mânerului recipientului de un galon. Această gaură va permite aerului să intre în recipientul de udare pe măsură ce lichidul se revarsă. Poate fi destul de mare, o jumătate până la un centimetru funcționează bine. (Notă: Dacă aveți o stropitoare cu un germen de ploaie care se revarsă în multe fluxuri mici de ploaie, puteți sări peste acești pași și puteți folosi stropitoarea pentru a simula ploaia.)
• cereți unui adult să facă găuri în partea superioară a borcanului de pe partea opusă a mânerului pentru ca „ploaia” (apa) să iasă. Trei rânduri de cinci găuri fiecare funcționează bine. Aceste găuri trebuie să fie puțin mai mici, aproximativ un diametru de doi milimetri funcționează bine. Nu vă faceți griji dacă găurile nu au exact aceeași dimensiune sau nu sunt bine organizate în rânduri. Puteți testa modul în care simulează ploaia și puteți face ajustări dacă este necesar. Credeți că numărul și / sau dimensiunea găurilor va schimba tipul de ploaie pe care îl veți crea?
• pentru a testa udarea, o puteți umple la jumătate cu apă și închideți recipientul. Peste o chiuvetă sau într-o zonă în aer liber care se poate uda, înclinați cutia, astfel încât apa să curgă din găurile mai mici. Imită bine ploaia? Joacă-te cu unghiul la care înclini recipientul. Dacă apa curge pe partea laterală a recipientului, înclinați-o mai mult. Dacă ploaia iese din gaura mare, precum și din cele mici, ați înclinat recipientul prea departe. Ce tip de ploaie primiți: ploaie torențială, ploaie constantă, ploaie? Faceți ajustări la găuri, dacă este necesar. Scopul este de a imita o ploaie constantă și puternică.
• umpleți cele două tigăi de pâine cu pământ. În timp ce faceți acest lucru, rupeți orice aglomerări de sol care sunt prezente. Lăsați puțin spațiu în partea de sus, astfel încât solul să nu curgă peste margini. Stratul de sol trebuie să aibă o adâncime de cel puțin șase centimetri.
• ideal ar fi să crești plante într-o singură tigaie. Asta necesită timp! Pentru a finaliza acest proiect mai repede, veți folosi furci din plastic pentru a simula plantele. Dinții și zona curbată a furcilor vor simula sistemul rădăcină.
• furci”Plant” într-o singură cutie. Distribuiți furcile în jur, astfel încât zona să fie acoperită uniform. Plantați furcile adânc în sol, astfel încât zonele curbate ale furcilor cu dinții (părțile ascuțite) să fie în sol și doar mânerele să iasă. Acum scoateți jumătatea superioară a unei părți scurte a fiecărei tigaie de pâine. Pentru a face acest lucru, folosiți o lopată mică de grădinărit, un server de tort, o spatulă sau mâinile pentru a face două tăieturi verticale pe o parte scurtă a unei tigaie de pâine unde întâlnește laturile mai lungi, apoi pliați în jos sau îndepărtați puțin peste jumătate din acea parte scurtă pentru a expune solul. Acest lucru va permite solului să curgă din tigaia de pâine atunci când faceți testul de eroziune. Repetați acest pas cu cealaltă tigaie de pâine.
• așezați un bloc (sau un obiect care se poate uda) cu o înălțime de trei până la cinci centimetri lângă o tigaie goală pe suprafața de lucru plană. (Tigaia pentru tort va colecta sol erodat.)
• așezați „capătul tăiat” al unei tăvi de pâine în tava pentru tort și împingeți blocul înapoi până când celălalt capăt al tăvii de pâine se sprijină pe bloc. Suprafața solului va fi sub un unghi. Acest lucru vă permite să imitați o pantă mică ca panta unui deal. Vă așteptați ca scurgerea să fie o problemă mai mare pe dealuri în comparație cu suprafețele plane?
• repetați pasul anterior cu cealaltă tigaie pentru tort, bloc și tigaie pentru pâine, astfel încât să aveți două setări identice: una în care solul conține furci (plante înlocuitoare) și alta cu sol gol. Lăsați puțin spațiu între setări, astfel încât apa vărsată și solul dintr-o configurație să nu interfereze cu cealaltă.

procedură

• umpleți recipientul de udare cu trei sferturi de apă.
• utilizați recipientul de udare pentru a simula ploaia peste o tigaie de pâine sau o cutie de pantofi. Țineți recipientul de udare suficient de sus, astfel încât ploaia să cadă pe întreaga lățime a tigaiei de pâine simultan. Dacă nu puteți acoperi întreaga lungime a tăvii de pâine simultan, concentrați-vă pe partea superioară a acesteia. Fiți pregătiți—apa va merge pe părțile laterale ale tigaiei și solul s-ar putea stropi din tigaie, motiv pentru care trebuia să vă protejați suprafața de lucru. Faceți observații pe măsură ce ploile coboară pe sol. Ce se întâmplă mai întâi? Vedeți schimbări în suprafața solului? Vezi buline de sol? Scurgerea (apa care curge pe suprafața solului) are loc instantaneu? Vedeți o schimbare bruscă după puțin timp? De ce credeți că s-ar întâmpla această schimbare? Udați acest sol până când recipientul de udare este gol.
• umpleți din nou borcanul de udare cu trei sferturi și folosiți-l pentru a simula ploaia într-un mod smiliar peste cealaltă tigaie de pâine sau cutie de pantofi. Asigurați-vă că umpleți recipientul de udare la un nivel similar, înclinați recipientul într-un mod similar și țineți-l la o înălțime similară. De ce crezi că e important? Schimbarea acestor variabile ar simula considerabil ploaia cu o intensitate diferită? Credeți că intensitatea ploii influențează tipul și cantitatea de daune cauzate de eroziune?
• udați a doua tavă de pâine sau cutia de pantofi până când recipientul este gol. Ce observi de data asta? Vedeți vreo diferență între cele două experimente?
• în funcție de tipul de sol și de mărimea tăvilor de pâine sau a cutiilor de pantofi, este posibil să nu vedeți o eroziune considerabilă după prima ploaie torențială. Dacă acesta este cazul, umpleți-vă borcanul de udare la jumătate și simulați o altă ploaie torențială pe tigăile de pâine sau cutiile de pantofi, pe rând. Dacă este necesar, repetați până când observați o eroziune considerabilă care se întâmplă în cel puțin o tigaie de pâine sau o cutie de pantofi. Eroziunea se întâmplă după aceeași cantitate de ploaie pentru ambele setări?
• pentru a vedea cantitatea de sol erodat din tigaia pentru tort, înclinați ușor tăvile pentru tort (una câte una) pentru a scurge apa. Unele sol suspendat în apă se va scurge cu el, dar majoritatea solului erodat se va așeza la fund și va rămâne în tigaie.
• comparați cantitatea de sol erodat colectată pentru ambele experimente. Găsiți cantități mai mari, mai mici sau egale de sol erodat?
• cum credeți că furcile sunt similare cu plantele mici? Cum crezi că sunt diferite? Credeți că a avea plante mici în tigaia de pâine sau cutia de pantofi ar fi ajutat la reducerea eroziunii în continuare?
• cum crezi că situațiile din lumea reală ar putea fi similare sau diferite de testul tău?
• Extra: încercați acest experiment cu diferite tipuri de sol. Sunt unii mai susceptibili la eroziune decât alții?
• Extra: creșteți varza de ridiche sau alte plante cu creștere rapidă într-o tigaie de pâine. Refaceți testul, comparând acum solul gol cu solul acoperit cu germeni. Asigurați-vă că folosiți o tigaie pentru pâine, o cutie de pantofi din carton se va înmuia atunci când este umplută cu sol umed pentru o perioadă mai lungă de timp. Germenii de plante folosiți în acest test ar fi un bun substitut pentru plantele sau copacii de dimensiuni mari în situații reale? Care dintre ele vă așteptați să dețină cel mai bine solul, furculițele, germenii sau plantele cultivate?
• Extra: căutați mai multe detalii despre diferitele tipuri de eroziune a apei. Sheet, rill, gully și splash sunt câteva exemple. Ce tip de eroziune observați în timpul experimentului?
• Extra: data viitoare când mergeți la o plimbare în natură, priviți în jur. Puteți găsi semne de eroziune a apei sau a vântului? Sfat: încercați să priviți dealuri abrupte și/sau paturi de pârâu sau pârâu. De ce credeți că aceste zone ar fi predispuse la eroziune?

observații și rezultate
ați găsit mai mult sol a fost spălat departe de tigaie pâine sau shoebox umplut cu sol gol? Inițial, s-ar putea să fi văzut că impactul picăturilor grele de ploaie care cad pe sol face ca bucățile să se desprindă, lăsând mici scufundări. Poate că ați observat că solul se împrăștie ca rezultat.

la început, solul ar putea absorbi probabil cea mai mare parte a ploii. Acționează ca un burete, ținând apa. Cu o ploaie torențială prelungită, totuși, solul nu este întotdeauna capabil să absoarbă apa suficient de repede și probabil ați observat excesul de apă începând să curgă deasupra solului. Mai devreme sau mai târziu ar fi trebuit să observați excesul de apă care curge în jos, deoarece solul devine saturat și nu poate absorbi mai multă apă.

apa care curge deasupra solului se numește scurgere. Pe măsură ce curge, transportă sol liber cu el. Cantitatea de sol transportată depinde de viteza și volumul apei curgătoare, precum și de tipul de sol și de panta acestuia. Deși furculițele nu se pot ține de sol la fel de bine ca plantele, ele ajută la menținerea acestuia și la îndepărtarea straturilor mai mari de sol care alunecă în jos. Drept urmare, probabil că ați colectat mai mult sol erodat din cauza ploii care cade pe solul gol.

curățare
puteți reutiliza solul din această activitate pentru plantarea plantelor în ghiveci, începerea răsadurilor sau (cu permisiunea) adăugarea la solul plantelor din exterior. Solul ar putea fi prea saturat pentru a fi folosit imediat; dacă acesta este cazul, încercați să-l lăsați să se usuce o zi sau mai mult înainte de a-l reutiliza. Nu uitați să vă reciclați udarea de casă dacă poate fi reciclată acolo unde locuiți—sau continuați să o utilizați pentru a vă uda propriile plante!

mai multe de explorat
plantele pot opri eroziunea solului? de la știința Buddies
eroziunea apei, de la plante & științele Solului eLibrary
știința solului: cât de umed este noroiul? de la Scientific American

această activitate a adus la tine în parteneriat cu prietenii știință