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土壤侵蚀

你需要的东西

材料

  • 9 x 13箔烤盘(每组2张)
  • 苜蓿种子(每组一茶匙)
  • 每组开始种植两株小型地被植物(有良好根系的植物,如人参)
  • 带喷头的喷壶
  • 各种小石块或砾石,每组约两杯
  • 额外的箔表
  • 3-4寸高(每组一个)
  • 抓箱子(一组一个)
土壤侵蚀

目的

以植物根系、岩石和土地坡度为实验因素,探索和验证土壤组成对土壤侵蚀的影响。


上下文

中学生应该能够解释土壤是如何通过分解各种有机和无机物质、沙子的沉积物和更小的颗粒(有时含有生物体的残骸)而形成的。

在3-5年级,学生们学习了波浪、风、水和冰通过侵蚀一些地区的岩石和土壤,并将它们沉积在其他地区(有时是季节性的层)来塑造和重塑地球的地表。

这节课的重点是由水流引起的土壤侵蚀。学生们现在准备学习表土是如何在数百年里形成的,这节课的重点将是,如果不能正确固定,它会如何很快被冲走。(科学素养基准,p.73。)

土壤侵蚀是所有土地上自然发生的过程。土壤侵蚀的动因是水和风,它们每年都造成大量的土壤流失。土壤侵蚀和退化是如此严重的世界范围内,它威胁到我们的农业基础。

土壤侵蚀可能是一个持续进行的缓慢过程,相对而言不被人注意;也可能以惊人的速度发生,造成表土的严重流失。农田土壤流失可能反映在作物生产潜力降低、地表水质量下降和排水系统受损。

降雨强度和径流量、土壤可蚀性、坡度和长度、植被等因素控制着水对土壤侵蚀的速率和程度。

影响侵蚀的因素可归纳如下:

自然因素

  • 弱土壤上的暴雨:雨滴使土壤颗粒松动,水把它们带下山
  • 干旱导致植被枯竭:雨水随意撞击土壤,造成降雨时的侵蚀;干旱时,风会把细颗粒物吹走
  • 陡坡:重力“拉力更大”,水流更快;土壤爬行、滑倒或滑向山下
  • 突然的气候变化
    • 降雨:当暴雨变得更加严重时,侵蚀会出乎意料地迅速增加
    • 干旱:水变干,土壤变成风的游戏球;土壤生物死;一场突如其来的雨会造成巨大的损失
    • 变化的风:以前避风的地区变得暴露

人为因素

  • 土地的变化(砍伐森林):土地失去了它的覆盖,然后是它的土壤生物群,孔隙度和水分
  • 集约化耕作:耕地、过度施肥和灌溉往往会永久性地损害土地
  • 住房开发:土壤裸露;用于美化分区的大规模土方工程;土壤是松散的
  • 道路建设:道路被切断;巨大的土方工程,留下伤痕;对雨水流动和道路养护不够重视

动机

在这节课开始前,让学生使用他们的土壤侵蚀学生表格去加州工业,房屋受损在CBS新闻网站上阅读这篇关于泥石流对一个社区影响的文章。

一旦学生们有机会阅读这篇文章,就可以讨论他们可能在新闻上看到的泥石流的真实故事。

然后让学生用谷歌搜索泥石流图片。一旦学生们有机会看到这些图片,就他们看到和读到的内容进行课堂讨论。问这些类型的问题:

  • 如果你住在一间开始吱吱作响、支离破碎的房子里,你会想到什么呢?
  • 你知道该怎么做吗?
  • 你和你的家人可能会有什么选择,会有什么后果?


接下来,让学生用他们的表格再去滑坡事件在USGS网站上。学生应利用这个地点来确定最近的滑坡活动。他们应该使用他们的山体滑坡学生表格,回答以下问题:

  • 滑坡发生在哪里?
  • 什么时候发生的?
  • 为什么会这样?
  • 有什么办法可以防止这种情况发生吗?


用下面的问题来讨论这个活动:

  • 预测一下在过去的两周内发生了多少次山体滑坡。
  • 你预测滑坡会发生在哪里?
  • 最近几天你听说发洪水了吗?在美国吗?国际吗?

发展

告诉学生,在本节课的这一部分,他们将通过参与实践活动进一步探索侵蚀。在他们开始这项活动之前,把这节课的中心问题写在一个显眼的地方:“在山坡上可以用什么来减缓或阻止土壤的侵蚀?”它能被阻止吗?在多大程度上可以减缓或阻止侵蚀?”

在学生开始动手活动之前,他们应该使用他们的表格访问在形成一寸土壤的时间里。问他们:“根据这个网站,造出一英寸表土需要多少年?”

现在,让学生用他们的表格去土壤侵蚀与WEPP技术了解由水径流引起的不同类型的侵蚀。学生应该使用他们的被水侵蚀学生记录每种侵蚀类型的描述。他们也应该准备在课堂上讨论这些描述。

第一部分:观察水侵蚀
现在,作为一个班级,参与一个关于土壤侵蚀的实际演示。向学生展示一大块塑料上的一堆土(大约一加仑)(或者在室外用一堆土和一根带喷嘴的软管这样做)。在土堆周围的不同地方放置塑料小人、小房子、模型树等。用喷瓶或软管喷到土堆开始腐蚀为止。看着人们、房子和树木从土堆上滑下来。测量径流量。排水,只测量土壤径流的量。

开始讨论水对土墩的影响。问,“你能看到不同类型侵蚀的例子吗?”如果有,就指出他们的特点并讨论一下。”谈谈减缓侵蚀的方法,这样人们就可以住在山坡上了。

第二部分:用植物减缓侵蚀
在本节课的这一部分中,将学生分成小组。每个小组将创建一个山坡花园,他们认为将工作,以减缓侵蚀山坡上的材料列出规划一个山坡花园学生表。学生应遵循以下步骤:

      1.使用活动表来规划他们的山坡花园。保存这些表格以供最后讨论。
      2.使用测量的比例,种植他们的花园在锡箔锡按照他们的花园计划。
      3.用等量的水浇灌他们的花园。作为一个群体来决定所有的花园应该如何测量。
      4.一旦花园生长到根部已经扎根的地方,两个星期应该足够了,测试花园的侵蚀情况。

为了进行侵蚀测试,学生们应该把他们的花园放在一个块上,托盘的一端抬高3-4英寸。然后,他们应该把另一端放在一个捕捉箱(使用铝箔或其他类型的材料,将污垢和径流。)

学生应该用等量的水喷洒花园,并收集径流在底部的托盘。水的量取决于他们选择倒多少和倒多久。几杯水可以产生足够的径流,但如果需要,还可以增加更多。

现在学生应该测量每个花园的土壤/植物径流量。让他们把这笔钱记在山坡花园计划的学生表上。然后他们应该排掉水,只测量土壤/植物径流。同样,他们应该把这笔钱记在学生登记表上。

让每个人都记住这节课的中心问题,把它写在显眼的地方:“在山坡上可以用什么来减缓或阻止土壤的侵蚀?”它能被阻止吗?在多大程度上可以减缓或阻止侵蚀?”

讨论每组的结果,并让学生把这些写在花园平面图上。用这些问题来激发讨论:

  • 哪一组的径流量最少?哪一组拥有的最多?
  • 你的花园计划有什么不同?
  • 造成这种差异的原因可能是什么?
  • 你能看到你研究过的侵蚀类型的例子吗?描述。
  • 下次你将如何以不同的方式种植你的花园,以更有效地限制流失的土壤数量?
  • 这个实验与现实世界以及利用植被和岩石来减少径流有什么关系?
  • 你能在学校操场上或周围看到这样的例子吗?

评估

土壤侵蚀可以由许多因素引起。这个实验只涉及水、植被和土地的坡度。通过在斜坡上有效地放置植物、灌木、树木和岩石,可以控制土壤侵蚀。

为了评估学生的新知识,给每个学生一张新的花园平面图,让他们重新设计自己的花园。让学生在计划的至少四个部分贴上数字,然后写一篇总结,说明每个地区将如何受到降雨的影响。


扩展

在科学网络链接意甲赞助商万博课上,沉积岩是如何形成的,学生们对岩石循环有了更多的了解。

菲尔德博物馆的地下冒险Site带学生到地下去看看地下的生活是什么样的。


土壤的教育美国农业部自然资源保护服务的网页为教育者和不同年级的学生提供资源。


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课程详细信息

成绩 主题 类型 2061项目的基准 国家科学标准
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