CN101726429A - 一种野外土壤原状剖面土柱取土钻 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种野外土壤原状剖面土柱取土钻，包括动力装置、原状土内筒、螺旋外筒、割土装置；动力装置位于取土钻顶部，与原状土内筒和螺旋外筒上下同心放置；动力装置变向齿轮箱下部固定轴上的原状土内筒固定套与原状土内筒联接，原状土内筒置于螺旋外筒内部，且向下穿过螺旋外筒内壁下部的防尘轴承；螺旋外筒外壁焊有两列平行片状螺旋，两列片状螺旋底部焊有两个螺旋剔土刀；螺旋外筒外壁相对位置各设一套割土装置。本发明结构简单，操作简便，携带方便，适于与土壤有关的野外调查、观测和取样，保证了其原状性和代表性，降低工作量并避免破坏样地环境，用途广且精准高效。

Description

一种野外土壤原状剖面土柱取土钻

技术领域

本发明涉及一种野外土壤原状剖面土柱取土钻，具体涉及一种野外调查土壤类型和土壤肥力及土壤污染状况、采集土壤原状剖面土柱和不同深度土层原状土壤样品、观测土壤原状剖面性态的土壤原状剖面土柱取土钻。

背景技术

现有的野外土壤调查，需要采用挖掘长1.0-2.0m×宽1.0m×深1.5-2.0m土壤剖面坑或用空心钻头垂直下切及其他采用锤击或冲击钻取等方法来进行土壤系统分类调查、土壤类型划分、土体构型分析、土壤剖面性态观测、土壤肥力特征及土壤养分迁移变化、土壤生态调查、土壤环境污染和不同深度原状土壤样品采集等工作，工作量大，效率低下，对样地环境破坏程度大。

采用现有的洛阳铲和锤击式、冲击式取土钻及其他现有的取土钻，不能防止钻壁与所取土壤之间及钻体内部土壤之间的挤压与压实，也无法消除周围土壤对原状土柱的挤压力和土体剪应力的影响，不可避免地改变了土壤的原始状态，对所采集土壤原状土柱均有不同程度的压实、挤压、扰动和污染等影响情况，破坏土壤发生层并改变了土壤结构及孔隙状况等土壤剖面物理性状特征，不能满足科学试验、田间管理等农业实用技术和农技推广等工作需要的土壤自然结构剖面与原状土壤样品所要求的原状性和代表性，同时取样的不规范、不标准导致所取土样取土深度和容量不均一，不准确，样本之间误差大，可比性差，取出的土柱原状性和代表性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于野外土壤调查、土壤剖面性态观测、土壤养分淋洗迁移监测、配方施肥、土壤根系分布调查、土壤生态调查、土壤环境污染等方面的科学研究、田间管理等农业技术应用和农技推广工作，采集不同深度土层土壤原状土样和不需要开挖土壤剖面坑且能够最大程度地避免扰动、挤压、压实和污染影响及人为干扰且保持最具代表性的土壤原状发生层次序列和不同土层土壤自然结构性态、规范化和标准化土壤原状剖面土柱的新型取土钻。

本发明的目的是以如下技术方案实现的：

一种野外土壤原状剖面土柱取土钻，包括动力装置、原状土内筒、螺旋外筒、割土装置。动力装置位于取土钻顶部，与原状土内筒和螺旋外筒上下同心放置；动力装置变向齿轮箱下部固定轴上的原状土内筒固定套通过螺纹活结与原状土内筒联接，变向齿轮箱内底部锥齿轮下面焊接的螺旋外筒卡套通过卡栓与螺旋外筒联接；原状土内筒为由底部不锈钢或硬质塑料环刀固定的两个密接半圆，置于螺旋外筒内部，且向下穿过螺旋外筒内壁下部的防尘轴承；螺旋外筒外壁焊有两列平行片状螺旋，两列片状螺旋底部均焊有螺旋剔土刀，每个螺旋剔土刀尖端两侧边缘上面均焊有挡土护翼，下面焊有倒三角形立式刀刃；割土装置在螺旋外筒外壁相对位置各设一套，包括割土手柄、传动杆和割土刀，割土手柄和割土刀分别位于传动杆上下两端，三者均相互垂直或割土手柄与割土刀反向平行且均与传动杆垂直；割土手柄穿过螺旋外筒外壁上部固定环，由活动挂钩卡口固定，传动杆置于螺旋外筒外壁与所焊接两列螺旋之间的上下垂直孔眼中，1/2半月形割土刀水平置于原状土内筒底端外缘与螺旋外筒底端螺旋剔土刀内缘之间，其刀刃凹缘附于原状土内筒底端外缘，刀刃凸缘与螺旋外筒底端螺旋剔土刀外缘相齐。

所述动力装置包括动力机械和变向齿轮箱，动力机械采用微型电动机附移动式蓄电池电源或油动机械，其下部连接变向齿轮箱。变向齿轮箱中有三个变向锥齿轮，互相啮合，可实现动力变向变速并固定原状土内筒而旋转螺旋外筒，顶部变向锥齿轮通过铆槽固定在动力机械轴上，侧面纵向放置的变向锥齿轮通过其中心轴承固定在动力机械外壳体一侧的支撑架上，下部的变向锥齿轮通过其中心轴承固定在动力机械外壳体另一侧的支撑架上，两侧支撑架外侧各焊接一个操作手柄，每个手柄内侧各有一个水平水准气泡，三个变向锥齿轮用变向齿轮箱密封。变向齿轮箱两侧固定在左右支撑架上，其上部有动力机械轴通过的孔洞，底部有比变向锥齿轮直径略小的圆形孔洞，下部变向锥齿轮底部焊有螺旋外筒卡套，螺旋外筒卡套两侧相对部位有固定螺旋外筒上端卡栓的卡槽，穿过下部变向锥齿轮中心轴承的支撑架(固定轴)底端焊有与螺旋外筒卡套同心的原状土内筒固定套，原状土内筒固定套与原状土内筒外径相同且由螺纹活结联接原状土内筒。

所述原状土内筒材质为两个半圆筒密接并可打开的不锈钢或者透明硬质塑料管，两个半圆筒外壁两侧均刻有与螺旋外筒外壁相对应的刻度尺，其顶部由螺纹活结联接在原状土内筒固定套上，向下穿过螺旋外筒内壁下部套接的防尘轴承，原状土内筒下部螺纹联接不锈钢或硬质塑料环刀，其环刀刃口底端边缘长出螺旋外筒底部筒壁内收口下缘1.0cm，原状土内筒底端环刀外壁与螺旋外筒底端内壁间隙0.2-0.3cm，螺旋外筒旋转且向下运动，原状土内筒固定不转但随螺旋外筒向下运动。

所述螺旋外筒材质为不锈钢圆筒，其顶端外壁两侧相对部位各有一个短柱状卡栓，外壁为两列平行焊接的片状螺旋，螺旋外筒外壁两侧的片状螺旋顶部各焊有固定割土装置传动杆的不锈钢固定环和具有里外两个卡口的不锈钢片状活动挂钩，片状螺旋底部焊有两个螺旋剔土刀，每个螺旋剔土刀尖端两侧边缘上面焊有两个挡土护翼，下面焊有两个倒三角形立式刀刃，螺旋剔土刀尖端长出原状土内筒底部环刀刃口下缘1.0-1.5cm，螺旋外筒外壁两侧均刻有与原状土内筒外壁相对应的刻度尺，螺旋外筒内壁下部套接防尘轴承，螺旋外筒上部与动力装置通过螺旋外筒卡套联接固定。

所述割土装置在螺旋外筒外壁相对位置各设置一套，包括割土手柄、传动杆和割土刀，割土手柄和割土刀分别位于传动杆上下两端，三者均相互垂直或割土手柄与割土刀反向平行且均与传动杆垂直，割土手柄卡在传动杆顶部孔中，由螺旋外筒外壁上部不锈钢片状活动挂钩卡口固定，传动杆置于螺旋外筒外壁与所焊接两列螺旋间上下垂直孔眼中，向上穿过螺旋外筒上部焊接的不锈钢固定环，割土刀由螺母或焊接固定在传动杆底部；割土刀为1/2半月形水平不锈钢割土刀刀片，并水平置于原状土内筒底端外缘与螺旋外筒底端螺旋剔土刀内缘之间，其刀刃凹缘附于原状土内筒底端外缘，刀刃凸缘与螺旋外筒底端螺旋剔土刀外缘相齐。

本发明具有如下优点：

1.本发明广泛适用于各种质地类型土壤(砂质土、壤质土、粘质土)和不同深度土层的土壤。螺旋外筒螺旋剔土刀及原状土内筒底端环刀状刀口均有刀刃，入土容易，剔土方便；通过调节使用不同的螺旋外筒底部螺旋剔土刀硬度和宽度、螺旋外筒和原状土内筒的直径与长度，在粘质土壤或砂质土壤和不同深度土层上均能进行不同深度和不同直径原状土柱的采集，能保证土壤以自然结构进入原状土内筒，也能使取出的不同层次的土壤保持在原状土内筒中不易滑出；在土层深厚的壤质和粘质土壤上适用性更强。

2.本发明保证了所采集土壤原状剖面土柱的原状性和代表性。本发明采用螺旋下切剔出土柱周围环形土壤并修整圆形土壤原状土柱，同时把剔除的土壤输送至地表，最大限度地降低了压实、挤压、扰动和污染的影响，能够得到具有自然结构和原始剖面性态的土壤原状剖面土柱，充分保证了所采集土壤原状剖面土柱的原状性和代表性。

3.本发明操作简便，工作效率高并保证了取样的规范性、标准性和精确性。本发明设备轻便，可一人操作，操作简便，省时省力，减少了工作量和采样误差，提高了工作效率；本发明采用了水准气泡，而且在螺旋外筒和原状土内筒上均设有相对应的刻度尺，一人操作并按照相应的操作程序能够保证采样的规范性和标准性以及所取原状剖面土壤样品的精确性，最大限度地降低了采样的人为误差，提高了采样的精确性和所取样品的代表性。

4.本发明结构联接简单，拆卸组合简便，其动力机械为微型电机附移动式蓄电池电源或油动机械，在野外使用携带方便。

5.本发明所采集土壤原状剖面土柱用途广泛，可用于各种与土壤有关的教学、科学研究、田间管理及其他农业实用技术和建筑业等方面。本发明所采集土壤原状剖面土柱能够保持土壤不同深度发生层的自然结构性态特征，避免了人为影响，提高了科学研究、田间管理及其他农业实用技术的精确性和准确性；广泛应用于土壤肥料学、植物营养学、生态环境学等领域的科学试验研究和农业实用技术；同时，采集的土壤原状剖面整段标本还可用于教学，以及需要了解基础土壤物理机械性的建筑业等。

附图说明

图1本发明整体结构示意图

1、动力装置  2、原状土内筒  3、螺旋外筒  4、割土装置  5、割土手柄6、传动杆  7、割土刀  8、螺旋剔土刀

具体实施方式

实施例1，下面结合图1对本发明具体实施方式做进一步介绍，但不作为对本发明的限定。

根据图1所示，一种土壤原状剖面土柱取土钻，包括动力装置1，原状土内筒2，螺旋外筒3，割土装置4。动力装置1采用微型电动机附移动式蓄电池电源或者采用油动机械，并通过铆槽连接有变向齿轮箱；原状土内筒2顶部通过螺纹活结联接在动力装置1底部的原状土内筒固定套上，底端通过螺纹联接不锈钢或硬质塑料环刀；再把原状土内筒2底端穿过螺旋外筒3内壁下部的防尘轴承，并穿出螺旋外筒3底部内收口，然后把螺旋外筒3通过其卡套联接在动力装置1上；割土装置4的传动杆6从螺旋外筒3外壁与螺旋间上下垂直孔眼中穿过，并穿过螺旋外筒3外壁螺旋顶部的不锈钢固定环，把割土装置4的割土手柄5卡在穿过不锈钢固定环的传动杆6顶部孔眼中，用螺旋外筒3上部外壁焊接的不锈钢片状活动挂钩里侧卡口固定割土手柄6，同时割土装置4底部1/2半月形割土刀7也水平固定于原状土内筒2底端外缘与螺旋外筒3底端螺旋剔土刀8内缘之间，防止妨碍螺旋外筒3旋转剔土。

需要说明的是螺旋外筒3底部内收口套在原状土内筒2底部环刀刃口下缘以上1.0cm处，原状土内筒2底部环刀刃口与螺旋外筒3底端内壁间隙0.2-0.3cm；螺旋外筒3底部螺旋剔土刀8尖端长出原状土内筒2底部环刀刃口底端外缘以下1.0-1.5cm；割土装置4底部1/2半月形割土刀7刀刃凹缘附于原状土内筒2底部环刀刃口底端外缘，刀刃凸缘与螺旋外筒3底端螺旋剔土刀8外缘相齐；同时保持动力装置1、原状土内筒2和螺旋外筒3上下同心配置，螺旋外筒3旋转且向下运动，原状土内筒2固定不转但随螺旋外筒3向下运动。

具体操作时，根据土壤剖面点野外选择原则选定剖面点，按照实施例1装配好土壤原状剖面土柱取土钻的所有配件，操作者手持取土钻两侧的手柄，注意观察并保持水准气泡水平，将螺旋外筒3底端螺旋剔土刀8底部尖端切入土壤表层，保持设备水平并垂直于剖面点土壤表层水平面，按动电源按钮或发动油动机械，取土钻螺旋剔土刀8开始旋转下切并剔除土柱周围环状土壤输送到地表；在向下旋转剔土的同时，原状土内筒2下端环刀刃口下切并修整进入原状土内筒2的原状土柱，注意观察螺旋外筒3外壁上的刻度尺，达到目标深度后停止动力装置1，打开螺旋外筒3外壁两侧卡住割土装置4割土手柄5的不锈钢片挂钩卡口，旋转割土装置4割土手柄5，通过传动杆6转动割土刀5割断并托住进入原状土内筒2的原状土柱，不锈钢片状活动挂钩外侧卡口固定割土装置4割土手柄5，用力从钻孔中提出整套取土钻水平放置在地面上，把螺旋外筒3和割土装置4一起从动力装置1上卸下并慢慢褪出以至露出原状土内筒2；一只手托住原状土内筒2中部，另一只手旋转螺纹活结，打开后双手取下原状土内筒2并平稳放置在平面上，旋开原状土内筒2底部的不锈钢或硬质塑料环刀，打开原状土内筒2上侧半圆筒，即得到土壤原状剖面土柱，随即可开展土壤剖面性态的观测、土壤发生层层次的划分、土壤类型的判断和化验分析不同深度土层土壤理化性状原状土壤样品的采集等科学研究和农业技术应用工作，或采用乳胶固定技术固定土壤原状剖面土柱作为教学用的整段标本，或用于采集分析不同深度土层原状剖面土壤物理机械性的建筑业或其他用途等。

Claims (7)

1.一种野外土壤原状剖面土柱取土钻，其特征在于由动力装置、原状土内筒、螺旋外筒、割土装置组成；动力装置位于取土钻顶部，与原状土内筒和螺旋外筒上下同心放置；动力装置变向齿轮箱下部固定轴上的原状土内筒固定套通过螺纹活结与原状土内筒联接，变向齿轮箱内底部锥齿轮下面焊接的螺旋外筒卡套通过卡栓与螺旋外筒联接；原状土内筒置于螺旋外筒内部，且向下穿过螺旋外筒内壁下部的防尘轴承；割土装置在螺旋外筒外壁相对位置各设一套，包括割土手柄、传动杆和割土刀；割土手柄穿过螺旋外筒外壁上部固定环，由活动挂钩卡口固定，传动杆置于螺旋外筒外壁与所焊接两列螺旋之间的上下垂直孔眼中，割土刀水平置于原状土内筒底部环刀刃口底端外缘与螺旋外筒底端螺旋剔土刀内缘之间。

2.根据权利要求1所述的一种野外土壤原状剖面土柱取土钻，其特征在于所述的割土手柄和割土刀分别位于传动杆上下两端，三者均相互垂直或割土手柄与割土刀反向平行且均与传动杆垂直。

3.根据权利要求1或2所述的一种野外土壤原状剖面土柱取土钻，其特征在于所述的割土刀为1/2半月形，其刀刃凹缘附于原状土内筒底部环刀刃口底端外缘，刀刃凸缘与螺旋外筒底端螺旋剔土刀外缘相齐。

4.根据权利要求1所述的一种野外土壤原状剖面土柱取土钻，其特征在于焊接有两个操作手柄，每个操作手柄内侧安装有水平水准气泡，原状土内筒外壁两侧刻有刻度尺，螺旋外筒外壁两侧也均刻有与原状土内筒相对应的刻度尺。

5.根据权利要求1所述的一种野外土壤原状剖面土柱取土钻，其特征在于所述的原状土内筒下部联接不锈钢或硬质塑料环刀，其环刀刃口底端边缘长出螺旋外筒底部筒壁内收口下缘1.0cm，原状土内筒底端不锈钢或硬质塑料环刀与螺旋外筒内壁间隙0.2-0.3cm。

6.根据权利要求1所述的一种野外土壤原状剖面土柱取土钻，其特征在于所述的螺旋外筒外壁焊有两列平行片状螺旋，两列片状螺旋底部焊有两个螺旋剔土刀，每个螺旋剔土刀尖端两侧边缘上面焊有两个挡土护翼，下面焊有两个倒三角形立式刀刃，螺旋剔土刀尖端长出原状土内筒底部不锈钢或硬质塑料环刀刃口下缘1.0-1.5cm。

7.根据权利要求1所述的一种野外土壤原状剖面土柱取土钻，其特征在于所述的原状土内筒材质为可打开的两个密接半圆筒，材质为不锈钢或者透明硬质塑料管；螺旋外筒材质为焊有两列平行螺旋的不锈钢圆筒。

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