地理 · 模拟实验

认识土壤侵蚀地理实验

开垦、过度樵采、过度放牧、不合理采矿、工程建设等人为因素,导致黄土高原土壤侵蚀严重,进而加剧了水土流失和生态环境退化。 本实验台用控制变量法模拟教材实验:每次只改变一个条件,观察土壤被冲刷的程度有什么不同。 在教材基础上还拓展了黄土、沙土、黏土、黑土、红壤五种土质,可横向对比不同土壤的抗侵蚀能力。

模拟实验台

托盘 · 五种土质 · 草皮 · 水杯 · 水
图 · 土壤侵蚀实验
设定条件后,点击「开始浇水」
20 秒浇水为教材标准速度,课堂演示可切换 ×4 加速

实验条件

控制变量
土壤类型拓展 · 对比不同土质
水量模拟降水量
浇水时间模拟降水强度
坡面倾斜情况模拟地形坡度
植被覆盖情况模拟地表植被

教材次别预设

对应表 2-9
自由设定 —— 四个条件可任意组合进行实验。
控制变量法:每次只改变其中一个条件,其余条件保持相同,才能比较出这一因素对土壤侵蚀的影响。

观察结果

观察并记录
浇水结束后,这里将显示被冲走的土量与侵蚀程度,并自动填入下方实验记录表。

土壤侵蚀实验记录

表 2-9 | 已完成 0
实验次别 土壤类型 水量 浇水时间 坡面倾斜情况 植被覆盖情况 观察结果

土壤流失量对比

各次实验 · 越长侵蚀越强
完成实验后,这里将用柱状图对比每次被冲走的土量。试试把同一条件的两次实验放在一起比较。
轻微较轻较强强烈
想一想:本次实验中,哪种土质最易被侵蚀?哪种最抗侵蚀?结合土粒的粗细与黏结力,试着解释原因。
再把植被换成草皮覆盖、土质选沙土重跑一次——有了植被保护,松散的沙土还会被大量冲走吗?

实验结论

完成 ≥4 次实验后揭示
🔒先完成至少 4 次实验,
结论将在这里自动揭示。

降水量

对照方法:仅改变水量,其余条件保持相同

水量 200 → 100 毫升,冲走的土明显减少。水量越大,侵蚀越强。

降水强度

对照方法:仅改变浇水时间,其余条件保持相同

浇水 20 秒 → 10 秒,水流更急,侵蚀明显加剧。强度越大,侵蚀越强。

坡面坡度

对照方法:仅改变坡面倾斜情况,其余条件保持相同

有坡度时径流加速下泻,冲刷力增强,坡度越大侵蚀越强

植被覆盖

对照方法:仅改变植被覆盖情况,其余条件保持相同

覆盖草皮后侵蚀大幅减轻,植被是保持水土最关键的因素

土壤质地(拓展对比)

对照方法:仅改变土壤类型,其余条件保持相同

以黄土为基准:沙土的冲刷量约是黄土的 1.8 倍(最易蚀);红壤约 0.7 倍;黑土约 1/3、黏土约 1/4(最抗蚀)。土质越疏松,侵蚀越强。

总结:土壤侵蚀的程度受降水量、降水强度、坡面坡度、植被覆盖四个因素的影响(拓展实验还表明,土壤质地越疏松,侵蚀越强)。毁林开荒、过度放牧等人类活动破坏了植被、松动了土壤,会加剧黄土高原的水土流失;反之,恢复植被、减缓坡度则能有效保持水土。

教材讨论题 · 参考答案

问:不同情况下土壤侵蚀的程度有何差异?造成这些差异的因素有哪些?

四组对照实验表明:浇水越多、越急(降水量大、强度大),土堆越陡(坡度大),侵蚀越强烈;覆盖草皮(植被覆盖好)则侵蚀最轻微。因此造成差异的因素是——降水量、降水强度、坡面坡度、植被覆盖情况

联系黄土高原 · 人为因素

开垦过度樵采过度放牧不合理采矿工程建设
破坏植被 · 松动土壤 ↓

使地表失去保护、土质变疏,遇到暴雨(水量大、强度大)和崎岖坡地,土壤侵蚀加剧,进而导致严重的水土流失和生态环境退化。

水土保持 · 治理措施

  • 生物措施:植树种草、退耕还林还草,提高植被覆盖率(对应实验中「草皮覆盖」);
  • 工程措施:坡地修梯田、沟壑建挡土坝,减缓坡度、拦蓄泥沙(对应「坡面倾斜情况」);
  • 合理安排生产活动:适度放牧、规范采矿区建设,减少对地表的破坏。

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