CN104374605A - 一种草原植物根系取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种草原植物根系取样装置，包括环刀、托盘和用于将托盘推入所述环刀的牵引机构，所述环刀为中空的筒体，其底部设有锯齿状刀片、顶部边缘设有卡件，所述托盘包括盘体和位于盘体表面的固定槽，所述盘体能够沿着环刀的轴向在环刀内移动，所述牵引机构包括横杆、旋转杆、滑动套筒和爪钩。该草原植物根系取样装置改变了原有环刀内原状土样顶出来的方式，避免千斤顶对环刀内原状土样的扰动作用，减小人为误差，保证植物根系的完整性，提高试验样品采集的精度，提高野外工作效率，省时省力。

Description

一种草原植物根系取样装置

技术领域

本发明涉及土壤生态学领域，特别是一种草原植物根系取样装置。

背景技术

目前，在实际野外具体研究实践中，针对草地植物种群繁殖资源生物量分配的取样具体操作过程包括以下几个方面：

1、繁殖资源生物量分配取样装置采用环刀法，大口径环刀(直径为20cm，高30-40cm，厚度为7mm，该环刀体积参与数据计算，即固定体积取样)取样；

2、野外取样时，采用锤子(18磅或24磅)按照环刀上面的刻度标识直接将环刀插入土壤中；

3、环刀插入相应深度土壤中后，再用铁锹等工具将环刀周围土壤剖开，取出环刀并回填土坑后装入车内，带回实验室作进一步处理与分析；

4、环刀带回实验室后，先将环刀内的原状土样用千斤顶顶出来(原状土样自下而上被顶出来)，装入适宜大小的尼龙网袋中，在高压水枪的冲洗下，清洗干净后获得整株植物个体(株丛)，分解相应繁殖体构件，置于恒温条件下烘干至恒重后称其相应重量(构件生物量)，作为植物繁殖分配生物量分配的实测数据。

但是，目前的根系取样方法存在以下缺点：

1、环刀不易携带；用环刀取样时容易发生左右晃动，影响取样精度；尽管在使用锤子将环刀插入土壤的过程中，环刀上部垫有木块以保护环刀，但在具体操作中木块容易滑落，锤子经常直接砸到环刀边缘，极易使环刀变形，甚至伤及试验工作人员，影响取样安全和取样精度，试验所得数据的差异较大；而且锤子对环刀具有一定的破坏作用，致使环刀的重复利用率较低，不仅浪费资源，而且耗时费工，野外工作效率显著降低。

2、环刀插入土壤相应深度后，需要用铁锹等工具将环刀周围的土壤剖开，从而会在环刀周围形成一个土坑，对试验样地(或草地)而言，土坑则属于破坏性的影响；如果大型试验设计需要采集较多数量样本时，仅仅此项研究内容所涉及的野外样品采集则会对草地产生极大地破坏作用，样地管理人员或者牧民不会允许(或授权)相关科研人员进入样地去进行相关的科学试验活动。

3、由于千斤顶与环刀内原状土接触面积较小，受力不均匀，原状土不易被顶出来，费时费力，效率低下；环刀内原状土壤易受到千斤顶的扰动(或破坏)，损坏植物个体植株(株丛)根系，原本完整的根系损坏后会与母株个体(株丛)分离，分离后的根系在后续数据分析时不能参与统计分析，数据的准确性和有效性明显降低，科研结果的可靠性则随之降低。

4、上述取样方法中，试验研究所需采集的样品样本量较多时，则需要大量的大环刀，即每采集一个样本就需要一个环刀。即使分批次采样，也得需要足够数量的环刀才能满足样品采集的需求。可见，试验材料费用相应明显增多，且环刀的重复利用率较低，资源浪费严重。

5、分批次采样时，每一个环刀需要对应配套一个尼龙网袋，样本数量较多时，尼龙网袋的耗费也很大，确实存在一定资源浪费的现象。

6、环刀下端锯齿呈刀刃楔形状，环刀插入土壤时经常遇到相对较大的石块儿时，刀刃就会变钝变形，环刀随时会发生损坏现象；由于草地土壤均为未经干扰过得原状土壤，紧实硬实，即使采用刀刃状环刀取样，将环刀插入土壤的过程也较为费时费力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种草原植物根系取样装置，以提高试验样品采集的精度和采样的工作效率，同时降低采样工作对环境的破坏程度。

基于上述目的，本发明提供的草原植物根系取样装置，包括环刀、托盘和用于将托盘推入所述环刀的牵引机构，

所述环刀为中空的筒体，其底部设有锯齿状刀片、顶部边缘设有卡件，

所述托盘包括盘体和位于盘体表面的固定槽，所述盘体能够沿着环刀的轴向在环刀内移动，

所述牵引机构包括横杆、旋转杆、滑动套筒和爪钩，所述横杆的中部与旋转杆的一端固定连接，旋转杆的另一端用于插入所述托盘的固定槽内，所述滑动套筒套接于所述旋转杆的外壁上，滑动套筒和旋转杆之间通过螺纹活动连接，所述滑动套筒的外壁与爪钩相连，所述爪钩用于插入所述环刀的卡件内；当旋转杆转动时，滑动套筒沿着旋转杆移动，从而带动爪钩一起移动。

可选地，所述爪钩包括钩体和连接件，所述钩体与连接件的一端部活动连接、并能够绕着该端部旋转从而实现插入或者脱离所述卡件，所述连接件与滑动套筒的外壁固定连接。

可选地，所述卡件的上表面为平面状，且与环刀顶部边缘处于同一平面，卡件的下表面向内凹陷形成能够容纳所述爪钩尖部的卡槽。

较佳地，所述卡槽从卡件的下表面向卡件的上表面凹陷，该卡槽从由下至上逐渐缩小，其最小处与爪钩的尖部吻合。

较佳地，所述卡槽的表面铺设有用于吸附爪钩的吸附层。

优选地，所述吸附层为磁铁。

可选地，所述草原植物根系取样装置还包括U字型手柄和工字型木块，所述U字型手柄的两个端部分别与环刀顶部边缘固定连接，所述工字形木块用于通过两个缺口卡入所述U字型手柄内。

较佳地所述工字形木块的缺口中部凸起形成弧面，当所述木块卡入所述U字型手柄时，该弧面以及弧面两边的侧壁均与所述手柄接触。

可选地，所述滑动套筒的外壁上与所述爪钩连接的部位向外延伸形成紧固件，该紧固件与爪钩固定连接。

可选地，所述滑动套筒的外壁连接有三个爪钩，每个爪钩与其相邻的爪钩之间的角度为120度。

从上面所述可以看出，本发明提供的草原植物根系取样装置具有以下优点：1、改变原有环刀内原状土样顶出来的方式，避免千斤顶对环刀内原状土样的扰动作用，减小人为误差，保证植物根系的完整性，提高试验样品采集的精度，提高野外工作效率，省时省力，同时也改变了环刀取样时需从试验样地挖坑取出来的方式，降低了取样对试验样地或草地的破坏程度，有效地保护了试验样地；2、避免锤子对环刀的直接破坏作用，使环刀可以重复利用，节约试验成本，提高工作效率；通过改善环刀刀刃结构，避免环刀遇到土壤石块儿而损坏，使环刀易于被插入土壤中。

附图说明

图1为本发明实施例草原植物根系取样装置的结构示意图；

图2为本发明实施例爪钩的结构示意图；

图3为本发明实施例滑动套筒的俯视图；

图4为本发明实施例卡件的结构示意图；

图5为本发明实施例工字型木块的结构示意图；

图6为本发明实施例工字型木块的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的草原植物根系取样装置包括环刀、托盘和用于将托盘推入所述环刀的牵引机构，所述环刀为中空的筒体，其底部设有锯齿状刀片、顶部边缘设有卡件，所述托盘包括盘体和位于盘体表面的固定槽，所述盘体能够沿着环刀的轴向在环刀内移动，所述牵引机构包括横杆、旋转杆、滑动套筒和爪钩，所述横杆的中部与旋转杆的一端固定连接，旋转杆的另一端用于插入所述托盘的固定槽内，所述滑动套筒套接于所述旋转杆的外壁上，滑动套筒和旋转杆之间通过螺纹活动连接，所述滑动套筒的外壁与爪钩相连，所述爪钩用于插入所述环刀的卡件内；当旋转杆转动时，滑动套筒沿着旋转杆移动，从而带动爪钩一起移动。

参考图1，其为图1为本发明实施例草原植物根系取样装置的结构示意图，所述草原植物根系取样装置包括环刀1、托盘2和用于将托盘2推入所述环刀的牵引机构3。其中，所述环刀1为中空的筒体，其底部设有锯齿状刀片14、顶部边缘设有卡件12。可选地，所述环刀1为中空的圆柱状筒体。

作为本发明的一个实施例，所述锯齿状刀片14由两条直边组成，其中一条直边沿着环刀1的轴向延伸，另一条直边倾斜延伸。在本实施例中，如图1所示，锯齿状刀片14的左侧直边141沿着环刀1的轴向延伸，右侧直边142朝着左侧直边141倾斜延伸。亦即，该锯齿为直角三角形，呈现刀刃楔形状，在野外具体操作过程中，一方面更容易将环刀1插入土壤中，另一方面保证在取样过程中环刀1的稳定性，使环刀1稳稳地插入土壤中，达到防止环刀1来回晃动的目的。

进一步地，所述托盘包括盘体22和位于盘体表面的固定槽21，所述盘体22能够沿着环刀1的轴向在环刀1内移动。可选地，所述盘体22为扁状的圆盘，其直径略小于环刀1的直径，从而能够沿着环刀1的轴向在环刀1内往复移动。

在本实施例中，所述牵引机构包括横杆31、旋转杆32、滑动套筒34和爪钩33，所述横杆31的中部与旋转杆32的一端固定连接，旋转杆32的另一端用于插入所述托盘2的固定槽21内，所述滑动套筒34套接于所述旋转杆32的外壁上，滑动套筒34和旋转杆32之间通过螺纹活动连接，所述滑动套筒34的外壁与爪钩33相连，所述爪钩33用于插入所述环刀1的卡件12内。当旋转杆32转动时，滑动套筒34沿着旋转杆32移动，从而带动爪钩33一起移动。

优选地，所述横杆31的中部与旋转杆33的一端垂直连接，使用时，双手抓住横杆31的中部，将其旋转，从而使旋转杆33也跟着旋转。

参见图2，其为本发明实施例爪钩的结构示意图，所述爪钩33包括钩体331和连接件332，所述钩体331与连接件332的一端部活动连接、并能够绕着该端部旋转从而实现插入或者脱离所述卡件12，所述连接件332与滑动套筒34的外壁固定连接。如图1所示，所述钩体331能够绕着连接件332的端部在竖直平面内上下旋转，以便于将钩体331的尖部3311插入或者脱离卡件12。优选地，所述钩体331的尖部3311向内上侧延伸变尖，以增加其在卡件12内的牢固性，防止工作时从卡件12内脱离。

作为本发明的一个实施例，所述滑动套筒34的外壁上与所述爪钩33连接的部位向外延伸形成紧固件35，如图3所示，该紧固件35与爪钩33固定连接。在本实施例中，所述紧固件35与爪钩的连接件332的端部固定连接，以提高滑动套筒34与爪钩33的连接牢固性，提高滑动套筒34的承重能力。所述滑动套筒34的外壁上至少连接两个爪钩33，并且这些爪钩33最好均匀分布，以使环刀1均匀受力。优选地，所述滑动套筒34的外壁连接有三个爪钩33，每个爪钩33与其相邻的爪钩33之间的角度为120度。相应地，所述滑动套筒34的外壁向外延伸形成三个紧固件35，每个紧固件35分布与爪钩33相连，每个紧固件35与其相邻的紧固件35之间的角度为120度，参见图3。

在本发明的一个实施例中，所述卡件12的上表面122为平面状，且与环刀1顶部边缘处于同一平面，卡件12的下表面123向内凹陷形成能够容纳所述爪钩尖部3311的卡槽121。可选地，所述卡件12的一个侧面124与环刀1的顶部边缘无缝焊接成一体。

优选地，所述卡槽121从卡件的下表面123向卡件的上表面122凹陷，该卡槽121从由下至上逐渐缩小，其最小处与爪钩的尖部3311相吻合，参见图4。因此，爪钩的尖部3311可以完全插入卡槽121内，工作时不会在卡槽121内发生晃动。

作为本发明的一个优选实施例，所述卡槽121的表面铺设有用于吸附爪钩的吸附层。可选地，所述吸附层为磁铁。通过吸附层的吸附作用，爪钩的尖部3311可以更加稳定地插在卡槽121内。当旋转杆32自上而下施力于圆盘2时，爪钩33自下而上用力，紧紧扣住卡槽121，确保爪钩33不会从卡槽121中脱落。

结合图1和图5，作为本发明的又一个实施例，所述草原植物根系取样装置还包括U字型手柄11和工字型木块4，所述U字型手柄11的两个端部分别与环刀1顶部边缘固定连接，所述工字形木块4用于通过两个缺口41卡入所述U字型手柄11内。可选地，所述工字形木块4的两端与环刀1顶部边缘无缝焊接成一体。

作为本发明的一个较佳实施例，所述工字形木块4的缺口41中部凸起形成弧面411，当所述木块4卡入所述U字型手柄11时，该弧面以及弧面两边的侧壁412均与所述手柄11接触。

在本实施例中，所述工字形木块4外轮廓为圆形，缺口弧面411的曲率半径小于外轮廓的半径，参见图6。作为本发明的一个实施例，外轮廓的半径为150毫米，弧面的曲率半径为115毫米，弧面两边的侧壁之间的距离为90毫米。

该草原植物根系取样装置的工作过程可以如下：通过环刀进行野外取样，然后将托盘置于环刀的顶部，通过牵引机构对托盘施加向下的力，使托盘从环刀的顶部滑至环刀的底部，从而使环刀内的土壤与环刀完整脱离。

以前在取样的时候每取一个土壤就得制作一个环刀，环刀的数量将近200多个，使用本发明提供的草原植物根系取样装置后最多只需制作3个环刀，取样时使用两个环刀轮流取样，另外一个作为备用环刀即可。环刀取样带回实验室后，需将环刀内土样顶入预先准备好的尼龙网袋中，环刀的数量与尼龙网袋的数量相一致。本发明不需要再去准备尼龙网袋，所以大大减少资源的浪费。

由此可见，本发明提供的草原植物根系取样装置具有以下优点：1、改变原有环刀内原状土样顶出来的方式，避免千斤顶对环刀内原状土样的扰动作用，减小人为误差，保证植物根系的完整性，提高试验样品采集的精度，提高野外工作效率，省时省力，同时也改变了环刀取样时需从试验样地挖坑取出来的方式，降低了取样对试验样地或草地的破坏程度，有效地保护了试验样地；2、避免锤子对环刀的直接破坏作用，使环刀可以重复利用，节约试验成本，提高工作效率；通过改善环刀刀刃结构，避免环刀遇到土壤石块儿而损坏，使环刀易于被插入土壤中。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种草原植物根系取样装置，其特征在于，包括环刀、托盘和用于将托盘推入所述环刀的牵引机构，

所述环刀为中空的筒体，其底部设有锯齿状刀片、顶部边缘设有卡件，

所述托盘包括盘体和位于盘体表面的固定槽，所述盘体能够沿着环刀的轴向在环刀内移动，

所述牵引机构包括横杆、旋转杆、滑动套筒和爪钩，所述横杆的中部与旋转杆的一端固定连接，旋转杆的另一端用于插入所述托盘的固定槽内，所述滑动套筒套接于所述旋转杆的外壁上，滑动套筒和旋转杆之间通过螺纹活动连接，所述滑动套筒的外壁与爪钩相连，所述爪钩用于插入所述环刀的卡件内；当旋转杆转动时，滑动套筒沿着旋转杆移动，从而带动爪钩一起移动。

2.根据权利要求1所述的草原植物根系取样装置，其特征在于，所述爪钩包括钩体和连接件，所述钩体与连接件的一端部活动连接、并能够绕着该端部旋转从而实现插入或者脱离所述卡件，所述连接件与滑动套筒的外壁固定连接。

3.根据权利要求1所述的草原植物根系取样装置，其特征在于，所述卡件的上表面为平面状，且与环刀顶部边缘处于同一平面，卡件的下表面向内凹陷形成能够容纳所述爪钩尖部的卡槽。

4.根据权利要求3所述的草原植物根系取样装置，其特征在于，所述卡槽从卡件的下表面向卡件的上表面凹陷，该卡槽从由下至上逐渐缩小，其最小处与爪钩的尖部吻合。

5.根据权利要求3所述的草原植物根系取样装置，其特征在于，所述卡槽的表面铺设有用于吸附爪钩的吸附层。

6.根据权利要求5所述的草原植物根系取样装置，其特征在于，所述吸附层为磁铁。

7.根据权利要求1所述的草原植物根系取样装置，其特征在于，所述草原植物根系取样装置还包括U字型手柄和工字型木块，所述U字型手柄的两个端部分别与环刀顶部边缘固定连接，所述工字形木块用于通过两个缺口卡入所述U字型手柄内。

8.根据权利要求7所述的草原植物根系取样装置，其特征在于，所述工字形木块的缺口中部凸起形成弧面，当所述木块卡入所述U字型手柄时，该弧面以及弧面两边的侧壁均与所述手柄接触。

9.根据权利要求1所述的草原植物根系取样装置，其特征在于，所述滑动套筒的外壁上与所述爪钩连接的部位向外延伸形成紧固件，该紧固件与爪钩固定连接。

10.根据权利要求1所述的草原植物根系取样装置，其特征在于，所述滑动套筒的外壁连接有三个爪钩，每个爪钩与其相邻的爪钩之间的角度为120度。