Experimente zur Bodenerosion
Videodokumentation
Einleitung
In unserem Geografie-Kurs (Klasse 9c und 9d) bei Herrn Tumbrink haben wir nach einer Lösung für Bodenerosion gesucht. Bei der Erosion handelt es sich um die Abtragung des oberen fruchtbaren Bodens, vor allem durch fließendes Wasser. Das große Problem dabei ist, dass große landwirtschaftliche Flächen durch die Abtragung der humusreichen Schicht zerstört werden. Es war unsere Aufgabe, eine passende Methode für Landwirte zu finden, damit sie sich vor Erosion schützen können.
Leitfrage: Wie kann man Erosion vermeiden?
Zunächst stellten wir unsere Hypothesen auf und leiteten konkrete Maßnahmen ab. Diese Hypothesen prüften wir dann mit dem Experiment.
| Hypothese | Konkrete Maßnahme |
| Je mehr Pflanzen, Strohhalme und andere Materialien im/auf dem Boden vorhanden, desto weniger Erosion kann stattfinden. | Möglichst viel Vegetation auf dem Feld (Pflanzen und andere Materialien dienen als Damm) lassen; sein Feld mit anderen Pflanzen sichern. |
| Je weniger Regen auf den Boden prallt, desto seltener entsteht Erosion. | Die Pflanzen, die auf dem Feld stehen gelassen werden, geben den Boden weiterhin Halt, woraufhin die Bodenabtragung vermindert wird. |
| Je mehr Wurzeln im Boden sind, desto stabiler ist er und kann nicht so leicht abgetragen werden. | Die Pflanzen, die auf dem Feld stehen gelassen werden, geben dem Boden weiterhin Halt, woraufhin die Bodenabtragung vermindert wird |
| Je dichter die Pflanzen angebaut werden, desto weniger Regenwasser kann durch den Boden fließen. | Wasser-/Regentropfen werden besser abgefangen, wodurch das Wegschleudern von Bodenpartikeln verringert wird. Dadurch entsteht eine geringere Verschlämmung und somit eine geringere Abtragung von Boden.
Verschlämmung: Verstopfen von Hohlräumen durch weggeschleuderte Bodenpartikel und daher weniger Versickerung und mehr Oberflächenabfluss |
Materialien:
Drei gleichgroße rechteckige Plastikflaschen (1,5 Liter), bei denen eine Seite herausgeschnitten wurde und die zur Hälfte mit Oberboden befüllt wurden.
- in die erste Flasche wurden Katzengrassamen gepflanzt, sodass sich über die Herbstferien eine Vegetationsschicht bilden konnte
- der Boden in der zweiten Flasche wurde mit Stroh bedeckt
- der Boden der dritten Flasche wurde unbedeckt gelassen, um einen
Zur Experimentdurchführung werden außerdem benötigt:
– eine 1 Liter Flasche
– ein Plastikbecher (mit 10 Stecknadel-Löchern im Boden)
– ein stabiles Tetrapack (Simulation der Hangneigung)
– eine Kaffeetasse
– drei nummerierte Kaffeefilter (einen Kaffeefilter pro Flasche)
Experimentaufbau
Nun haben wir die Flaschen auf eine erhöhte Fläche, z. B. auf einem Tisch oder auf eine Bank gestellt, sodass der Flaschenhals über den Rand dieser Fläche hinausragt. Die Deckel haben wir abgeschraubt und das Ende der Flasche haben wir so erhöht, dass die Öffnung schräg nach unten zeigt und das Wasser leicht abfließen kann. So haben wir die Hangneigung simuliert, die Voraussetzung für Bodenerosion durch Wasser ist. Auf dem Boden unter der Öffnung haben wir jeweils einen Kaffeefilter platziert, welcher die abgetragene Erde auffangen sollte. Damit diese stabil stehen kann, haben wir sie in Tassen gesteckt.
Durchführung des Experiments:
Wir haben nun Regen simuliert. Dazu hatten wir Becher mit Löchern im Boden. In jede Flasche haben wir einen Liter Wasser regnen lassen. Da die Kaffeetassen nicht einen Liter fassen können, muss man die Tasse mehrmals ausleeren und den Kaffeefilter vorsichtig herausnehmen. Die Kaffeefilter haben wir dann zum Trocknen weggestellt. Nach der Trocknung haben wir die Filter gewogen, um zu wissen, wieviel die abgetragene Erde wiegt. Man sollte dabei beachten, dass man das Gewicht des Kaffeefilters abziehen muss.
Zusammenfassung der Beobachtung:
Bei der ersten Flasche mit dem Katzengras ist das Wasser langsam abgeflossen. Bei den Flaschen, bei denen die Erde bedeckt war, ist das Wasser nur etwas schneller abgeflossen, wohingegen bei der Flasche mit unberührten Boden das Wasser um einiges schneller abgeflossen ist. Ebenfalls einen großen Unterschied konnten wir bei der Farbe des Wassers ausmachen. Während das Wasser bei den zwei Flaschen mit Vegetationsbedeckung eine recht klare Farbe hatte, konnte man bei der Flasche mit unverändertem Boden eine bräunliche Färbung ausmachen. Außerdem gab es Unterschiede bei der absoluten Menge des abfließenden Wassers. Bei den Flaschen mit bewachsenem und bedecktem Boden floss recht wenig Wasser in die Tassen. Bei der Flasche mit nacktem Boden floss nach kurzer Zeit viel Wasser in die Tasse.
Ergebnis der abgetragenen Erde der sieben Gruppen:
Bei der Flasche mit bewachsenem Boden (Katzengrass) lag der kleinste Wert von abgetragener Erde bei 0 Gramm und der größte Wert bei 1,7. Der Durchschnittswert lag bei 0,125 Gramm.
Bei der Flasche mit bedecktem Boden (Stroh) lag der kleinste Wert bei 0 Gramm und der größte Wert bei 11 Gramm. Der Durchschnittswert beträgt 3,2375 Gramm. Also gab es hier größere Abweichungen der Ergebnisse einzelner Gruppen.
Bei der Flasche mit unbedecktem Boden beträgt der kleinste Wert 2 Gramm und der größte Wert 37 Gramm. Der Durchschnittswert lag bei 12,7125 Gramm. Der Bodenabtrag beim bedeckten Boden war vier mal kleiner als beim unbedeckten Boden und 100 mal kleiner als beim bewachsenen Boden.
Interpretation (Falsifikation oder Verifikation der Hypothesen):
Durch unsere Experimente haben wir herausgefunden, dass beim bewachsenen Boden am wenigsten Erde abgetragen wurde. Das liegt daran, dass die Wurzeln der Pflanzen den Boden stabilisieren und die Pflanzen den Oberboden vor aufprallenden Regentropfen schützen. Bodenpartikel werden so nicht weggesprengt und Verschlämmung wird verhindert. Unsere logische Schlussfolgerung ist daher, dass möglichst immer Vegetation auf dem Feld vorhanden sein sollte. Falls das nicht möglich ist, sollte zumindest Pflanzenstreu auf dem Acker verteilt werden. Auf keinen Fall darf der Boden unbedeckt bleiben.
Zusammenfassung von Alexander, Eda, Johann, Lina