……跨学科主题学习一……
黄河流域水土流失模拟实验
黄河流域的水土流失问题历史久远,现状严峻。在长期的自然与人文因素的综合作用下,流域内大量肥沃表土流失,土壤肥力下降,致使植被生长受到限制。黄河下游大量泥沙淤积使河床不断抬高,形成“地上河”。同时,水库库容因泥沙淤积而缩减,调蓄洪水的能力大幅降低,洪水风险日益加剧。农业生产也深受其害,贫瘠的土壤导致农作物产量大幅下滑,品质也大不如从前,农民收入减少。在同等降水强度和坡度条件下,深入探究植被覆盖率与水土流失量之间的关系至关重要,这能为后续治理水土流失提供科学依据,助力生态修复。
可以参照以下流程,开展本主题的跨学科学习。

任务一:模拟实验,准备材料,搭建装置
(1)材料准备:长方形塑料盒(或水瓶等)、土壤样本、可调节出水量的喷壶、容器、木块或砖块、量杯、天平等。
(2)装置搭建:将同一植被不同覆盖率的土壤样本均匀铺在盒内(瓶内),保持5—10厘米厚度,既能体现植被根系固土作用,又方便观察测量水土流失情况。把长方形塑料盒(或水瓶等)放在水平桌面上,将一端(瓶底)垫高,模拟成常见的$15°$—$20°$坡面地形。具体装置需要学生自己设计并搭建。
任务二:模拟降雨,观察植被覆盖率与水土流失量的关系
(1)模拟实验前,要进行充分调试,测试喷壶按压频率与力度,每秒按压2—3次模拟中等强度降雨。
(2)进行模拟实验时,对同一植被不同覆盖率的土壤样本依次进行模拟降雨,每次降雨时间设定为2分钟,按照同一植被覆盖率由高到低的顺序进行,观察对比同一植被不同覆盖率的水土流失情况,将观察结果填写在表1中,并在下图中绘制烧杯中水土流失情况。
表1
| 样本 | 同一植被覆盖率 | 雨水完全渗透时间/min | 泥沙开始流失时间/min | 泥沙流失程度描述(轻微/中度/严重) |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 高 | |
| |
| 2 | 中等 | | | |
| 3 | 低/无 | | | |

(3)通过动手操作实验,对比观察实验现象,你能得出什么结论呢?
黄河流域水土流失模拟实验
黄河流域的水土流失问题历史久远,现状严峻。在长期的自然与人文因素的综合作用下,流域内大量肥沃表土流失,土壤肥力下降,致使植被生长受到限制。黄河下游大量泥沙淤积使河床不断抬高,形成“地上河”。同时,水库库容因泥沙淤积而缩减,调蓄洪水的能力大幅降低,洪水风险日益加剧。农业生产也深受其害,贫瘠的土壤导致农作物产量大幅下滑,品质也大不如从前,农民收入减少。在同等降水强度和坡度条件下,深入探究植被覆盖率与水土流失量之间的关系至关重要,这能为后续治理水土流失提供科学依据,助力生态修复。
可以参照以下流程,开展本主题的跨学科学习。
任务一:模拟实验,准备材料,搭建装置
(1)材料准备:长方形塑料盒(或水瓶等)、土壤样本、可调节出水量的喷壶、容器、木块或砖块、量杯、天平等。
(2)装置搭建:将同一植被不同覆盖率的土壤样本均匀铺在盒内(瓶内),保持5—10厘米厚度,既能体现植被根系固土作用,又方便观察测量水土流失情况。把长方形塑料盒(或水瓶等)放在水平桌面上,将一端(瓶底)垫高,模拟成常见的$15°$—$20°$坡面地形。具体装置需要学生自己设计并搭建。
任务二:模拟降雨,观察植被覆盖率与水土流失量的关系
(1)模拟实验前,要进行充分调试,测试喷壶按压频率与力度,每秒按压2—3次模拟中等强度降雨。
(2)进行模拟实验时,对同一植被不同覆盖率的土壤样本依次进行模拟降雨,每次降雨时间设定为2分钟,按照同一植被覆盖率由高到低的顺序进行,观察对比同一植被不同覆盖率的水土流失情况,将观察结果填写在表1中,并在下图中绘制烧杯中水土流失情况。
表1
| 样本 | 同一植被覆盖率 | 雨水完全渗透时间/min | 泥沙开始流失时间/min | 泥沙流失程度描述(轻微/中度/严重) |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 高 | |
| 2 | 中等 | | | |
| 3 | 低/无 | | | |
(3)通过动手操作实验,对比观察实验现象,你能得出什么结论呢?
答案
在降水强度、坡度等其他条件一致的前提下,植被覆盖率越高,雨水下渗速度越快,泥沙开始流失的时间越晚,水土流失程度越轻微;植被覆盖率越低,地表径流越容易冲刷表层土壤,泥沙流失的速度越快、总量越大,水土流失程度越严重,说明植被具有涵养水源、保持水土的作用,提高植被覆盖率是治理水土流失的有效措施。
解析
本实验采用控制变量法,控制降水强度、坡面坡度、土壤厚度等条件完全一致,仅设置不同植被覆盖率的实验组别,通过观测雨水下渗时长、泥沙流失起始时间、泥沙流失程度的差异,总结植被对水土流失的影响规律,契合八年级地理探究水土流失影响因素的学习要求。
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