核心概念
土壤侵蚀
生态学
地质学
引言
也许你尝试节约用水。也许你已经做到减少使用、重复利用和回收。但你有没有考虑过保护土壤呢？也许你没有，但土壤侵蚀——水、风和其他自然力量对土壤的磨损——可能是一个主要的生态问题。当大雨袭击农田时，富含营养的表土被冲走，肥沃的农田可能会消失。当杀虫剂和化肥被冲入水道时，水道可能会受到污染。当土壤侵蚀引起泥石流和山体滑坡时，甚至人类的生命和财产也会受到威胁。据估计，仅在美国，土壤侵蚀造成的经济损失每年就达数十亿美元。这是一个严重的问题；你能帮助解决它吗？做这个活动，学习如何仅用几株植物来帮助拯救土壤！
背景
土壤侵蚀部分是由雨水径流冲走土壤引起的。“径流”指的是流过土壤表面的水。当土壤饱和或无法吸收更多水分时，就会发生径流。
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一种帮助对抗土壤侵蚀的方法是利用植物，植物拥有广泛的根系，可以帮助“抓住”土壤并使其结块。当您将杂草或蔬菜等植物从地里拔出来时，您可能已经看到一团土壤附着在其根部。植物还有助于吸收土壤中的一些水分。这些作用使得水更难冲走土壤。植物还在其他方面帮助减少侵蚀，例如阻挡可能吹走干燥表土的风。
既然您已经更多地了解了土壤侵蚀，那么让我们看看雨水如何导致水土流失。
材料
剪刀或锋利的刀（使用这些工具时，请成人帮忙。）
干净的空一加仑容器，带盖子（例如塑料牛奶罐）
水
两个铝制面包盘（或者，您可以使用两个尺寸相似的坚固鞋盒。确保它们至少有七厘米深。）
泥土（盆栽土效果很好）
两个铝制、9x13 英寸的烤盘（或者，您可以使用浅塑料容器，大约三厘米深，宽度足以让面包盘或鞋盒的短边放在容器中。）
12 到 14 个塑料叉子
两个木块、浅塑料容器或其他物体，可用于将面包盘的一边垫高至大约三到五厘米的高度（确保两个物体高度相同，并且这些物体可以沾水。避免使用不应沾水的物体，例如书本。）
室外测试区域，地面平坦、水平，易于清理洒出的水和土壤（在此活动中，您可能会洒出水和土壤。务必保护您的表面，或使用不会因潮湿和脏污而损坏的表面。
小型园艺铲、蛋糕铲或刮刀（可选）
准备工作
请成人使用剪刀或刀在加仑容器的手柄上方戳一个孔。这个孔可以让空气进入喷壶，以便液体倒出。孔可以相当大，二分之一到一厘米效果很好。（注意：如果您有一个带有雨水喷嘴的喷壶，可以喷洒许多细小的雨水状水流，您可以跳过这些步骤，并使用喷壶来模拟雨水。）
请成人在罐子顶部手柄的另一侧戳孔，让“雨水”（水）流出。三排，每排五个孔效果很好。这些孔需要小一点，大约两毫米直径效果很好。如果孔的大小不完全相同或排列不整齐，请不要担心。您可以测试它如何模拟雨水，并在需要时进行调整。您认为孔的数量和/或大小会改变您创造的雨水的类型吗？
为了测试您的喷壶，将它装满一半的水并盖上盖子。在水槽上方或可以弄湿的室外区域，倾斜罐子，使水从小孔中流出。它能很好地模拟雨水吗？调整您倾斜容器的角度。如果水沿着容器侧面流下来，则将其倾斜更多。如果雨水从小孔和大孔中都流出来，则说明您倾斜容器的角度太大了。您得到哪种类型的雨水：暴雨、稳定雨、毛毛雨？如果需要，对孔进行调整。目标是模拟稳定、大雨。
将两个面包盘装满土壤。这样做时，将任何土壤结块打散。在顶部留出一点空间，以免土壤径流溢出边缘。土壤层应至少六厘米深。
理想情况下，您会在一个盘子里种植植物。这需要时间！为了更快地完成这个项目，您将使用塑料叉子来模拟植物。叉子的尖齿和弯曲区域将模拟根系。
在一个盒子里“种植”叉子。将叉子均匀分布，使该区域均匀覆盖。将叉子深深地插入土壤中，使叉子尖齿（尖头部分）的弯曲区域在土壤中，只有手柄伸出。现在，移除每个面包盘一侧短边上半部分。为此，使用小型园艺铲、蛋糕铲、刮刀或您的手，在面包盘短边与长边交汇处进行两次垂直切割，然后向下折叠或移除该短边略多于一半的部分，以露出土壤。当您进行侵蚀测试时，这将允许土壤从面包盘中流出。对另一个面包盘重复此步骤。
在平坦的工作表面上，将高度为三到五厘米的木块（或可以沾水的物体）放在一个空烤盘旁边。（烤盘将收集被侵蚀的土壤。）
将面包盘的“切口端”放入烤盘中，然后向后推木块，直到面包盘的另一端搁在木块上。土壤表面将呈一定角度。这使您可以模拟一个小斜坡，例如小山坡的斜坡。您是否认为与平坦表面相比，山坡上的径流问题会更严重？
对另一个烤盘、木块和面包盘重复上一步，这样您就有两个相同的设置：一个土壤中含有叉子（植物替代品），另一个是裸露的土壤。在两个设置之间留出一些空间，以免一个设置中洒出的水和土壤干扰另一个设置。
步骤
将您的喷水容器装满四分之三的水。
使用您的喷水容器模拟一个面包盘或鞋盒上的雨水。将喷水容器举得足够高，使雨水一次落在面包盘的整个宽度上。但是，如果您无法一次覆盖面包盘的整个长度，请专注于其上半部分。做好准备——水会流到盘子的侧面，土壤可能会溅出盘子，这就是为什么您需要保护您的工作表面的原因。当雨水落在土壤上时进行观察。首先发生什么？您看到土壤表面发生变化吗？您看到土壤飞溅吗？径流（水流过土壤表面）会立即发生吗？过一会儿您会看到突然的变化吗？您认为为什么会发生这种变化？给土壤浇水，直到喷水容器空了。
再次将您的喷水罐装满四分之三，并以类似的方式将其用于模拟另一个面包盘或鞋盒上的雨水。确保您将喷水容器填充到类似的水平，以类似的方式倾斜容器并将其保持在类似的高度。您认为这为什么重要？改变这些变量会大大模拟出不同强度的雨水吗？您认为雨水强度会影响其造成的侵蚀破坏的类型和程度吗？
给第二个面包盘或鞋盒浇水，直到容器空了。这次您观察到了什么？您在两个实验之间看到任何差异吗？
根据土壤类型和面包盘或鞋盒的大小，您可能在第一次暴雨后看不到明显的侵蚀发生。如果是这种情况，请将您的喷水罐装满一半，并在您的面包盘或鞋盒上模拟另一次暴雨，一次一个。如果需要，重复操作，直到您在至少一个面包盘或鞋盒中观察到明显的侵蚀发生。对于两种设置，侵蚀发生在相同的雨量之后吗？
要查看烤盘中被侵蚀的土壤量，稍微倾斜烤盘（一次一个）以排出水分。一些悬浮在水中的土壤会随之排出，但大部分被侵蚀的土壤会沉淀到底部并留在盘中。
比较两个实验收集到的被侵蚀土壤量。您发现被侵蚀的土壤量更多、更少还是相等？
您认为叉子与小植物有何相似之处？您认为它们有何不同？您认为在面包盘或鞋盒中种植小植物会有助于进一步减少侵蚀吗？
您认为现实世界的情况与您的测试有何相似或不同之处？
额外：用不同的土壤类型进行此实验。有些土壤比其他土壤更容易受到侵蚀吗？
额外：在面包盘中种植萝卜芽或其他快速生长的植物。重新进行测试，现在将裸露的土壤与覆盖着芽苗的土壤进行比较。务必为此使用面包盘；纸板鞋盒在长时间装满湿润的土壤时会变软。在此测试中使用的植物芽苗可以很好地替代现实情况下的全尺寸植物或树木吗？您期望哪种物质最能保持土壤，叉子、芽苗还是完全长成的植物？
额外：查找有关不同类型水土流失的更多详细信息。片蚀、细沟侵蚀、冲沟侵蚀和飞溅侵蚀是一些例子。在您的实验中，您观察到哪种类型的侵蚀？
额外：下次您去自然漫步时，环顾四周。您能找到水蚀或风蚀的迹象吗？提示：尝试观察陡峭的山坡和/或溪流或小溪床。您认为为什么这些区域容易发生侵蚀？
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观察和结果
您是否发现从装满裸露土壤的面包盘或鞋盒中冲走的土壤更多？最初，您可能已经看到，落在土壤上的大雨滴的冲击力会导致土壤碎片脱落，留下小凹坑。也许您观察到土壤因此飞溅开来。
在开始时，土壤可能能够吸收大部分雨水。它就像海绵一样， удерживая 水。但是，如果持续倾盆大雨，土壤并不总能足够快地吸收水分，您可能会观察到多余的水开始在土壤表面流动。迟早您应该观察到多余的水向下流动，因为土壤变得饱和并且无法吸收更多的水。
在土壤表面流动的水称为径流。当它流动时，它会带走松散的土壤。土壤的输送量取决于流动水的速度和体积，以及土壤的类型和坡度。虽然叉子不能像植物那样牢固地抓住土壤，但它们确实有助于将土壤固定在一起并防止大层土壤滑落。因此，您可能从落在裸露土壤上的雨水中收集到更多被侵蚀的土壤。
清理
您可以重复使用此活动中的土壤来种植盆栽植物、开始育苗或（经允许）添加到室外植物的土壤中。土壤可能太湿而无法立即使用；如果是这种情况，请尝试将其晾干一天或更长时间后再重复使用。如果您的住所可以回收自制喷壶，请不要忘记回收它——或者继续使用它来浇灌您自己的植物！
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