《水土保持学》

课程试验实习指导书

杨新兵

河北农业大学林学院

2012年 12月

实验一 土壤水分—物理性质测定

一、实验目的

1 熟悉土壤水分—物理性质的各项指标的含义；

2 掌握土壤水分—物理性质的测定和计算方法；

3 比较和分析不同植被类型土壤水分—物理性质差异。

二、仪器设备

环刀（100cm 3 ）、环刀柄、滤纸（5-7cm）、脸盆、天平、烘箱

三、实验步骤：

1 选择 3-5 种不同的植被类型，首先测量林分的胸径、树高、郁闭度、物种多样性组成；

2 挖土壤剖面，用环刀分别取 0-20cm、20-40cm、40-60cm、……..深度土样，3 次重复，

称重 m0，计算土壤自然含水量；

3 浸泡 24h（黏土浸泡 48 小时），取出后擦去表面水分，马上称重 m1，得到土壤饱和

含水量（也叫最大持水量）；

4 放在铺有干沙的平底盘上，控水 2h，此时，土壤中非毛管孔隙水分全部排出，只是

毛细管充满水，称重 m2，计算毛管持水量；

5 继续控水 24h，土壤中剩下毛管悬着水，称重 m3，计算最小持水量（也叫田间持水

量）；

6 打开顶盖，放入烘箱中，150℃烘 6h，烘干为止，称带土壤环刀的干重 m4，带滤纸

环刀干重 m ， 。

四、实验分析：

1 计算分析不同植被类型土壤水分—物理性质差异？

土壤自然含水量（%）=(m0—m4)/ (m4—m ， )×100

最大持水量（%）= (m1—m4)/ (m4—m ， )×100

毛管持水量（%）= (m2—m4)/ (m4—m ， )×100

最小持水量（%）= (m3—m4)/ (m4—m ， )×100

容重=(m4—m ， ) /100

总孔隙度=(m1—m4)/ 100

毛管孔隙度= (m2—m4)/100

非毛管孔隙度=总孔隙度—毛管孔隙度

林分

类型 土层

厚度/cm 土壤容重/

(g·cm -3 ) 毛管

孔隙度/% 非毛管

孔隙度/% 总孔隙度

/% 最大持水量/

(%) 毛管持水量/

(%) 最小持水量/

(%)

五、注意事项：

1 环刀取土时，要把环刀的两个盖都拿开，套在环刀柄，向下按，取出土样；

2 带孔的环刀底盖要垫上滤纸，防治浸泡是土壤被溶解出来了；

3 浸泡时水面要略低于环刀顶，否则会使环刀顶盖打开，土壤流出；

4 浸泡时间要视土壤性质决定，沙土和壤土24h，黏土为 48h，保证土壤全部被水充满；

5 在天平上称重时，要放一小盆或盘，避免天平水湿；

6 计算最小持水量时，黏土的控水时间要延长至2-3天。

实验二 土壤水分入渗测定

一、实验目的

1 掌握双环入渗的原理；

2 比较和分析不同植被类型土壤入渗规律。

二、仪器设备

双环、铁锤、木棒、水桶、量筒、小钢尺、秒表

三、实验步骤：

1 选择样地，将双环轧入土壤，地面留出约 5cm 便于

观测，内简应插于外简内中央位置，

2 在内筒插入一小钢尺，以便观察水层的厚度下降，一切准备工作完竣后，即可开始灌

水；

3 当内筒灌水时，应立即开始计时，当水头下降至接近地面时，计时，然后迅速开始第

2 次灌水，记下加入水量和高度，然后每下降 0.5cm 观测一次，时间、下降深度记入表格内；

4 试验到有连续 3 次单位时间的渗水量相等时，也就是每次加入水量相等时停止试验，

即达到稳渗阶段。

5 最后由原始记录计算出渗透速度，绘制土壤入渗速率变化曲线。

四、实验分析：

1 计算分析不同植被类型土壤入渗规律和稳渗速率？

林分类型 初渗速率/

(mm·min -1 ) 稳渗速率/

(mm·min -1 ) 回归方程 相关系数

（R）

五、注意事项：

1 为了使灌入的水不致冲刷表层土壤，不应将水直接倒在土面上，而应在内外简灌水处

用杂草保护之；

2 外简内亦应先灌水，在灌水过程中，也应总是保持 2cm 左右水头，但不必计算加水量。

实验三 枯落物持水试验

一、实验目的

1 熟悉枯落物在森林水文中的作用；

2 掌握枯落物持水实验的操作过程；

3 比较和分析不同类型林分枯落物的持水差异性。

二、仪器设备

小钢尺、纱布、标签、塑料绳、水桶、天平、烘箱

三、实验步骤：

1 选择 3-5 种不同的植被类型，首先测量林分的胸径、树高、郁闭度、物种多样性组成；

2 在样地内设 1m×1m的小样方，用钢直尺随机测量3 个位置枯落物未分解层和半分解

层的厚度，计算其平均值；

3 将样方内枯落物分层（未分解层和半分解层），装入纱布袋中，称取鲜重；

4 取回后，放入烘箱内(采用温度 75 ℃，恒温烘 6 h)，烘干，取出，再称其干重，计算

枯落物自然含水率与储量；

5 采用室内浸泡法，将装好的枯落物试样在清水中浸泡，分别测定在浸泡 0.5，1，2，4，

6，8，24 h的重量变化，计算其吸水速度和吸水过程。

四、实验分析：

1 比较和分析不同类型林分枯落物的厚度和储量？

2 比较和分析不同类型林分枯落物的吸水速度和吸水过程？

表1 不同林分类型枯落物厚度和储量表

未分解层 半分解层

林分

类型 枯落物

总厚度/mm 枯落物总储量/

（t·hm -2 ） 储量/（t·hm -2 ） 比例/% 储量/（t·hm -2 ） 比例/%

表2 不同林分枯落物最大持水量和最大持水率

最大持水量/（t·hm -2 ） 最大持水率/%

样分

类型 未分解层 半分解层 总和 未分解层 半分解层 平均

枯落物有效拦蓄量计算：用有效拦蓄量来估算枯落物对降雨的实际拦蓄量，公式为：

W=0.85×(Rm-R0)×M。式中：W 为有效拦蓄量(t/hm 2 )；Rm 为最大持水率(%)；R0 为自然含

水率(%)；M为枯落物累积量(t/hm 2 )。

五、注意事项：

1 枯落物烘干中，温度不能过高；

2 在天平上称重时，要放一小盆或盘，避免天平水湿；

3 浸泡中的枯落物称重时，以流水不成直线为准。

实验四 模拟降雨侵蚀产流试验

一、实验目的

1 了解模拟降雨设备的组成、类型及其原理；

2 掌握模拟降雨产流的操作过程；

3 比较和分析影响地表产流规律的影响因子。

二、仪器设备

模拟降雨系统、雨量筒、量杯、水桶、天平、滤纸、漏斗、三角瓶、烘箱

三、实验步骤：

1 参观模拟降雨系统的组成构造，熟悉室内控制盘的操作原理和技术；

2 接通水源，对模拟降雨系统试水，并用雨量筒校正降雨强度；

3 设定不同降雨强度，或设固定降雨强度下，不同坡度的产流；（设 3-5 个梯度，时间

视降雨强度而定，一般为 20-60min）

4 布设好接产流桶，记录降雨过程中雨量的变化与产流量的变化；

5 降雨结束后，对产流量称重，计算径流系数；

6 从产流桶取样，称重，然后过滤，将滤纸和泥沙一起烘干，称重，得到径流的含沙量，

然后，计算侵蚀模数。

四、实验分析：

1 计算分析不同降雨强度（或坡度）下的产流过程？

2 计算分析不同降雨强度（或坡度）下侵蚀模数变化规律？

五、注意事项：

1 实验前检验模拟降雨系统的完整性，是否漏水，碰头是否堵塞；

2 提前准备足够的水桶，防止径流太多，水桶盛不下；

3 测泥沙含量时，过滤前滤纸要称重，结果要减去滤纸的干重。

实验五 小流域综合治理示范参观

一、实验目的

1 熟悉枯落物在森林水文中的作用；

2 掌握枯落物持水实验的操作过程；

3 比较和分析不同类型林分枯落物的持水差异性。

二、参观内容：

1 气象站：

是用于调查某一地域气象变化而划分出的一小块区域可以用于测量风向、风速、温度、

湿度、雨量等常规气象要素并通过微电脑进行数据采集。

2 水土保持监测：

是水土保持工作的重要组成部分。是从保持水土资源和维护良好的生态环境出发，运用

地面监测等多种信息获取和处理手段，对水土流失的成因、数量、强度、影响范围、危害及

防治效果进行动态的监测和评估，是水土流失预防监督和治理工作的基础。

3 坡面、小流域径流观测：

方法：设立不同坡度，不同植被覆盖和不同土地利用等类型的小区进行观测，并建立小

样地，并在坡下位置做好径流收集。

设备：自计雨量计、自计水位计、自动采样器、土壤制度探头、数据采集器、集流桶、

太阳能供电系统、便携式微机。

指标：气象、降水、水土流失、径流量、泥沙流失量、土壤含水量等。

4 水土流失检测对比观测：

方法：设立相同坡度，不同植被覆盖度，相同土地面积的小区进行观测，并在坡下位置

做好径流收集。

方案：设无植被，草本，灌木等不同样地，在下方做好径流收集。

指标：径流收集器中的水质，沙粒的对比。

5 水土保持治理综合措施观测：

包括林业措施、农业措施、工程措施。

三、作业：

1 以身边熟悉的小流域为样板，编制《水土保持规划》。

机动实验：

一、降雨过程中的雨水分配：

内容：测量林外雨、林内雨、干流域。