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介绍

夏天在花圃中,你可能会看到绚丽花朵,新鲜的西红柿和美味浆果。但是是谁在浇灌他们呢?可能你想知道他们的水分够不够,会不会太多呢?应该每天都给它们浇水,还是一天两次或是一星期一次?应该浸透还是少量的水更好呢?不幸的是,没有固定的通则。这是因为作物生长绝大部分取决于不同的土壤环境。在本次科学活动中,通过用现成的厨房替代物来代替泥土进行试验,你将看到土壤对水的吸收度。当你了解了一些基本准则后,你应该就能更好地解决现实中的灌溉问题了。

第 1 段(可获 1.43 积分)

背景

一些专家声称,美国居民每天在户外使用数十亿加仑的水。浇水花园是一项主要用途。为什么很难做到既能保护植物又能避免地灌溉花园?

理想的灌溉计划(包括水的用量和灌溉的频率)很大程度上取决于土壤的保水程度。如果土壤不能保持水,那就需要少量多餐地灌溉。对于可以保持水的土壤,那就不需要那么频繁地去浇灌。

在确定土壤持水能力方面有两个重要因素:土壤结构——土壤中颗粒的大小和有机材料的存在量。有机材料是指分解植物和动物的物质。水喜欢附着在有机物上,所以有机物越多,水就更多地依附在土壤上。在土壤结构方面,土壤体积一样时,因为较小的颗粒相对表面积更大,这意味着有更多的区域留住水。这个实验会用不溶性干燥的食物来做。相同体积的研磨食物,是否会留住更多的水?测试你的“土壤”,阅读结论,点击“探索更多”这个选项去查看结果,看看你能否将此用到浇灌你花园的土壤上。

第 2 段(可获 2.99 积分)

准备材料

  • 纸巾或厨房毛巾,以保护您的工作空间,以防水喷的到处都是
  • 四个相同的玻璃杯(最好有很窄的开口,锥形咖啡过滤器可以架在杯口)
  • 三个干净的锥形纸咖啡过滤器
  • 刻度分成三分的量杯
  • 三分之二杯干大米,米饭(或粗米)和米粉(或细米)(或者,你可以用干玉米粒、玉米粉和玉米粉;或粒浆果、碾碎的干小麦面粉。)
  • 一个帮手
  • 可以任由一些液体飞溅的工作区域
  • 纸和笔(或铅笔)
  • 塑料咖啡滤纸筒(多个),放置纸过滤器和防止泄漏(可有可无)
  • 厨房秤(可有可无)

准备工作

  • 用一些纸巾或厨房毛巾保护你的工作空间
  • 打开一个咖啡过滤器,把它放在玻璃杯的开口处。再做两个一样的装置。你将剩下一个玻璃杯。
  • 如果你有咖啡机的过滤器,可以使用它们,特别是对干燥的大米。他们将有效防止泄漏。
  • 在第一个过滤器中加入三分之二杯干米。
  • 在第二个过滤器中加入三分之二杯米饭。
  • 在最后一个过滤器中加入三分之二杯米粉。
第 3 段(可获 2.54 积分)

步骤

  • 如果你有一个可用的厨房秤,称量干的物质和过滤器的总重量,一次称一份。记录你的测量结果。
  • 观察这三种物质:干米饭、米粉和米粉。他们有何相似之处和不同之处?
  • 过一会儿你会把水倒在这些物质上。你认为哪一个能容纳更多的水?你怎么能测量它能容纳多少水?
  • 把三分之一杯水倒在干米上。在你这样做之前,请一个帮手来拿着这个过滤器,让它不会翻转和溢出。如果有一个人专门拿着咖啡过滤器,这就再好不过了。
  • 重复前一步,现在倒三分之一杯水在米饭中,然后是米粉。观察发生什么。水会渗入这两种物质吗?为什么会这样?
  • 水被重力拉下来。在三个设置中,为什么水在三种情况下不会以同样的方式渗透进这三种物质里?
  • 在每种物质上再浇一杯三分之一杯水。小心,过滤器可能会翻转。你认为这段时间会有更多还是更少的水渗透?
  • 倒三分之二杯水把最后一个杯子装满,然后把它放在另一个杯子的旁边。这个杯子怎么能帮助你找出哪种物质能容纳最多的水?
  • 大约五分钟后,比较一下杯子的水少了多少。你的第四个杯子显示了你在物质上倾注了多少水。哪一杯水最多?如果在一些杯子里水变少了,水哪里去了?
  • 如果你有一个厨房秤,用它称出过滤器加湿物质的重量。测量数据和第一步中称量的干物质的重量不一样吗?哪些样品质量差最大?这个额外的质量是从哪里来的?
  • 另外:如果你有堆肥,你可以测量添加堆肥对土壤持水能力的影响。例如,您可以把一个1:2堆肥混合物:每两勺米饭加入一勺堆肥。用上述实验的方法把上一个实验的结果和加入堆肥混合物的泥土持水能力做一个比较。
  • 另外你可以测量你的花园或花盆的土壤保水能力吗?采取从花园或花盆干燥的土壤样品。如果土壤是湿的,你需要让它在你做试验之前就变得干燥。把土壤弄得松散来进行测试。三分之二杯土能容纳多少水?如果在一个浇水周期,你给这个土壤添加更多的水,会发生什么?你应该让土壤完全干燥后再浇水吗?那会对你的浇水计划有什么影响?
  • 另外:地质学家将土壤分为三种类型:沙子,淤泥和粘土。粘土的颗粒最小,你可能需要一个显微镜才能看到它们。接下来是淤泥,然后是沙子。你认为哪种类型的土壤保水能力最强?如果你能找到这些类型土壤的小样本,重复这个实验来验证你的预测。
第 4 段(可获 6.91 积分)

观察和结论

干燥的大米几乎不能保留水分,而颗粒最小的(米粉)保留的水最多?

水是向下流的,因为重力会把水分子往下拉。水需要有一个表面来附着,以克服重力和留在样品中。你研磨物质越细,物质中的微粒越小,表面积就越大,留住的水分就越多。

不同的土壤,不仅在粒径,但也材料的一致性(什么材料组成它们)。然而,粒径在决定土壤能容纳多少水方面起着重要的作用。桑迪土壤有较大的粒径,它不能容纳大量的水。它需要频繁的小剂量的水。淤泥颗粒较小,其持水能力对于大多数植物而言是很理想的。粘土具有微小的粒子,所以它可能保留了太多的水,导致植物腐烂。

在土壤中添加有机物(分解植物和动物材料),不仅增加了土壤的养分含量,而且提高了其持水能力。

整理工作

你的样品和过滤器可以放进堆肥箱。把剩下的水拿去给你的植物浇水。

第 5 段(可获 2.4 积分)

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