CN107860606A - 一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置及其使用方法，它涉及一种原状土芯采集装置及其使用方法。本发明要解决目前沼泽湿地土芯采集过程中遇到的土壤压实的问题，本发明装置包括亚克力圆柱体、切割头部、柱塞和橡胶帽；本发明的沼泽湿地原状土芯取样装置将橡胶活塞和锋利的剃刀结合起来，插入过程中能有效切割遇到的植物根系和未完全分解的有机残体。通过目视检查透明的亚克力圆柱体，进而通过上拉木制T型手柄有效控制活塞位置，使亚克力圆柱体内产生吸力。最终获得未受扰动的沼泽湿地原状土芯，彻底解决了沼泽湿地原状土芯采集过程中的压实难题；本发明装置操作简单，成本低，可广泛应用于我国沼泽湿地原状土芯的取样及研究工作中。
Description
技术领域
本发明涉及一种原状土芯采集装置及其使用方法。
背景技术
单位体积原状土壤的干土重即为容重。土壤容重是沼泽湿地土壤观测研究的一项最基础、最重要的指标之一。沼泽湿地土壤容重与土壤通透性、有机质含量、土壤肥力、土壤养分循环等密切相关。高精度的沼泽湿地土壤样品采集装置是准确测定土壤容重的重要保证。然而，相比较森林、草地等其他类型土壤，受水分的影响，沼泽湿地土壤通常具有多孔性、高有机质含量等特征。同时，沼泽湿地根系由于交错盘生常形成特有的草根层。在三江平原等典型沼泽湿地，矿物质和有机质体积只占总体积的4-14％，其余空间都被水和气体占用。这些特征使得传统的取样装置进行土芯采集时，通常出现土芯压实的问题，尤其是含有大量植物根系的疏松湿地土壤，得出的土壤容重值会严重偏高。另外，压实会造成土壤基质扭曲变形，得出错误的土壤养分循环速率值。因此，沼泽湿地原状土芯的取样仍是一个尚未解决的技术难题。目前急需一种沼泽湿地原状土芯取样装置，避免取样过程中的土壤压实问题，以满足沼泽湿地土壤容重的精确测定及土壤养分循环的微观机理研究。
发明内容
本发明的目的是为了解决目前沼泽湿地土芯采集过程中遇到的土壤压实的问题，进而发明了一种新的原状土芯取样装置。
本发明的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，它包括亚克力圆柱体、切割头部、柱塞和橡胶帽；
所述的切割头部与亚克力圆柱体均为上下开口的中空圆柱体；切割头部的内径小于亚克力圆柱体的内径；切割头部的上部插入到亚克力圆柱体的下部；所述的橡胶帽中间开设有通孔三；
所述的柱塞是由不锈钢柄、木制T型手柄和橡胶活塞组成；木制T型手柄中间开设有通孔一，橡胶活塞中间开设有通孔二；不锈钢柄两端设置有螺纹；木制T型手柄通过通孔一穿过不锈钢柄，并用螺母固定在不锈钢柄上部；橡胶活塞通过通孔二穿过不锈钢柄，并用螺母固定在不锈钢柄下部；所述的橡胶帽通过通孔三穿过不锈钢柄，位于木制T型手柄和橡胶活塞之间；
所述的橡胶活塞置于亚克力圆柱体内，橡胶帽盖于亚克力圆柱体上端。
本发明的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置的使用方法，它包含以下操作：
将用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直放置在待取样沼泽湿地土壤表层；取样过程中，将橡胶活塞置于土壤表层，然后将沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直插入土壤中；通过上拉木制T型手柄控制橡胶活塞在亚克力圆柱体内的位置，使亚克力圆柱体内产生吸力，在亚克力圆柱体内全部充满土壤后，将已完全插入沼泽湿地土壤的采集装置垂直向上移出，然后将切割头部卸下，使橡胶帽将亚克力圆柱体上下两端开口处封存，即完成取沼泽湿地土壤操作。
它还包含以下操作：
将用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直放置在待取样沼泽湿地土壤表层；取样过程中，将橡胶活塞置于土壤表层，然后将沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直插入土壤中；通过上拉木制T型手柄控制橡胶活塞在亚克力圆柱体内的位置，使亚克力圆柱体内产生吸力，在亚克力圆柱体内全部充满土壤后，对用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置周围的土壤挖出，然后将其倾斜后水平移出，然后将切割头部卸下，使橡胶帽将亚克力圆柱体上下两端开口处封存，即完成取沼泽湿地土壤操作。
本发明的有益效果是：
本发明的装置可有效解决目前对松散疏松湿地土壤进行土芯采集时出现的土壤压实难题，获得未受干扰的原状土芯，用以沼泽湿地土壤容重分析以及土壤养分循环的微观机理研究。
本发明设置两种规格的亚克力圆柱体以满足不同研究需求。其中，若采集直径为15cm的土芯的取样装置，则亚克力圆柱厚度为0.32cm。若采集直径为20cm的土芯的取样装置，则亚克力圆柱厚度为0.64cm。
本发明的沼泽湿地原状土芯取样装置将橡胶活塞和锋利的剃刀结合起来，插入过程中能有效切割遇到的植物根系和未完全分解的有机残体。通过目视检查透明的亚克力圆柱体，进而通过上拉木制T型手柄有效控制活塞位置，使亚克力圆柱体内产生吸力。最终获得未受扰动的沼泽湿地原状土芯，彻底解决了沼泽湿地原状土芯采集过程中的压实难题。
本发明的土芯取样装置的切割头部可以从亚克力圆柱体中取下安装在另外的亚克力圆柱体上，保证使用一个切割头部即可完成多个原状土芯的取样，操作简单，成本低，可广泛应用于我国沼泽湿地原状土芯的取样及研究工作中。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图；
图2为本发明切割头部与亚克力圆柱体结构的示意图；
图3为本发明柱塞的结构的示意图；
图4为本发明柱塞的各组件结构示意图；其中，4为不锈钢柄，5为木制T型手柄，7为PVC圆盘，8为氯丁橡胶海绵圆盘，10为螺母，11为垫片；
图5为沼泽湿地原状土芯取样装置野外取样实图；
图6是沼泽湿地原状土芯取样装置的切割头部实物图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，它包括亚克力圆柱体1、切割头部2、柱塞3和橡胶帽9；
所述的切割头部2与亚克力圆柱体1均为上下开口的中空圆柱体；切割头部2的内径小于亚克力圆柱体1的内径；切割头部2的上部插入到亚克力圆柱体1的下部；所述的橡胶帽9中间开设有通孔三9-1；
所述的柱塞3是由不锈钢柄4、木制T型手柄5和橡胶活塞6组成；木制T型手柄5中间开设有通孔一5-1，橡胶活塞6中间开设有通孔二6-1；不锈钢柄4两端设置有螺纹；木制T型手柄5通过通孔一5-1穿过不锈钢柄4，并用螺母固定在不锈钢柄4上部；橡胶活塞6通过通孔二6-1穿过不锈钢柄4，并用螺母固定在不锈钢柄4下部；所述的橡胶帽9通过通孔三9-1穿过不锈钢柄4，位于木制T型手柄5和橡胶活塞6之间；
所述的橡胶活塞6置于亚克力圆柱体1内，橡胶帽9盖于亚克力圆柱体1上端；木制T型手柄5置于亚克力圆柱体1外。
具体实施方式二：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的切割头部2由铝芯2-1和不锈钢剃刀2-2组成，其中，不锈钢剃刀2-2里外两侧双斜面开刃，铆接到铝芯2-1的内侧壁或者外侧壁上。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：剃刀宽1.7cm，厚0.025cm。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：若采集的土芯直径为15cm，则亚克力圆柱体1厚度为0.32cm。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：若采集的土芯直径为20cm，则亚克力圆柱体1厚度为0.64cm。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的橡胶活塞6由两个PVC圆盘7和氯丁橡胶海绵圆8盘组成；氯丁橡胶海绵圆8位于两个PVC圆盘7之间。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的橡胶活塞6与亚克力圆柱体1内壁的间隙小于0.2cm。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式八：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：切割头部2的上部插入到亚克力圆柱体1的下部，并用电工胶带固定切割头部2与亚克力圆柱体1的结合处。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式九：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置的使用方法，它包含以下操作：
将用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直放置在待取样沼泽湿地土壤表层；取样过程中，将橡胶活塞6置于土壤表层，然后将沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直插入土壤中；通过上拉木制T型手柄5控制橡胶活塞6在亚克力圆柱体1内的位置，使亚克力圆柱体1内产生吸力，在亚克力圆柱体1内全部充满土壤后，将已完全插入沼泽湿地土壤的采集装置垂直向上移出，然后将切割头部2卸下，使橡胶帽9将亚克力圆柱体1上下两端开口处封存，即完成取沼泽湿地土壤操作。
具体实施方式十：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置的使用方法，它包含以下操作：
将用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直放置在待取样沼泽湿地土壤表层；取样过程中，将橡胶活塞6置于土壤表层，然后将沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直插入土壤中；通过上拉木制T型手柄5控制橡胶活塞6在亚克力圆柱体1内的位置，使亚克力圆柱体1内产生吸力，在亚克力圆柱体1内全部充满土壤后，对用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置周围的土壤挖出，然后将其倾斜后水平移出，然后将切割头部2卸下，使橡胶帽9将亚克力圆柱体1上下两端开口处封存，即完成取沼泽湿地土壤操作。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，它包括亚克力圆柱体1、切割头部2、柱塞3和橡胶帽9；
所述的切割头部2与亚克力圆柱体1均为上下开口的中空圆柱体；切割头部2的内径小于亚克力圆柱体1的内径；切割头部2的上部插入到亚克力圆柱体1的下部，通常需要使用电工胶带加固切割头部2与亚克力圆柱体1的连接；所述的橡胶帽9中间开设有通孔三9-1；
所述的柱塞3是由不锈钢柄4、木制T型手柄5和橡胶活塞6组成；木制T型手柄5中间开设有通孔一5-1，橡胶活塞6中间开设有通孔二6-1；不锈钢柄4两端设置有螺纹；木制T型手柄5通过通孔一5-1穿过不锈钢柄4，并用螺母固定在不锈钢柄4上部；橡胶活塞6通过通孔二6-1穿过不锈钢柄4，并用螺母固定在不锈钢柄4下部；所述的橡胶帽9通过通孔三9-1穿过不锈钢柄4，位于木制T型手柄5和橡胶活塞6之间；
所述的橡胶活塞6置于亚克力圆柱体1内，橡胶帽9盖于亚克力圆柱体1一端，并使用软管夹进行收紧，橡胶帽9的大小需根据亚克力圆柱体1的型号进行匹配。
所述的切割头部2由铝芯2-1和不锈钢剃刀2-2组成，其中，剃刀2-2里外两侧双斜面开刃，铆接到铝芯2-1的内侧壁或者外侧壁上。剃刀宽1.7cm，厚0.025cm。本实施例的装置当使用时间过长导致剃刀2-2不锋利或用坏后可以更换新的剃刀；更换时只需将原先的铆钉从切割头部的铆钉孔2-3钻出，使用新的铆钉将新的剃刀2-2片固定在切割头部2即可。切割头部2需经过加工使其与亚克力圆柱体1相接。
本实施例采集装置所采集土芯直径为15cm，亚克力圆柱体1厚度为0.32cm。
本实施例的亚克力圆柱体1用来收藏采集的原状土芯样品。亚克力圆柱体1为透明材质。
本实施例的橡胶活塞6可以通过上紧或放松木制T型手柄5进行调整，类似于注射器，在亚克力圆柱体1中形成相对密封的结构。橡胶活塞6需要与亚克力圆柱体1匹配，保证其与亚克力圆柱体1内壁的空隙小于0.2cm。
实施例2
本实施例的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置取土壤的方法，包含以下操作：
将实施例1的取样装置垂直放置在待取样沼泽湿地土壤表层。取样过程中，将橡胶活塞6置于土壤表层，然后将取样装置垂直插入土壤中。同时，通过目视检查透明的亚克力圆柱体1，进而通过上拉木制T型手柄5有效控制橡胶活塞6在亚克力圆柱体1内的位置，使亚克力圆柱体1内产生吸力，可以保证取样过程中亚克力圆柱体1的土壤表层不发生变化。当亚克力圆柱体1全部进入土壤中时，停止插入操作。
将已完全插入土壤中的亚克力圆柱体1垂直向上移出。由于部分沼泽湿地的水成土可能因含水量非常高导致取样装置移出时部分土壤样品从亚克力圆柱体1中自行倒出。这时，可在取样装置插入土壤中后，对装置周围进行挖掘，然后将装置慢慢倾斜，水平移出。移出后，将切割头部卸下，使用橡胶帽9将装有土芯的亚克力圆柱体1两侧封存，放置于冰箱等合适的地方保存，供分析使用。
一次取样完成后，可将切割头部2和柱塞3从亚克力圆柱体1中分开，安装在另一个亚克力圆柱体1中继续取样。卸载或更换切割头部2时，使用细钢条插入到切割头部2预留的专用小孔中，以方便拆卸。因切割头部2有锋利的刀片，装卸时需注意安全。土芯分析时，可使用压出机等将土芯切割成5cm等距的土样，然后经过烘干、称重处理后进行土壤容重的分析测定及微观机理研究。
Claims (10)
1.一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，其特征在于它包括亚克力圆柱体(1)、切割头部(2)、柱塞(3)和橡胶帽(9)；
所述的切割头部(2)与亚克力圆柱体(1)均为上下开口的中空圆柱体；切割头部(2)的内径小于亚克力圆柱体(1)的内径；切割头部(2)的上部插入到亚克力圆柱体(1)的下部；所述的橡胶帽(9)中间开设有通孔三(9-1)；
所述的柱塞(3)是由不锈钢柄(4)、木制T型手柄(5)和橡胶活塞(6)组成；木制T型手柄(5)中间开设有通孔一(5-1)，橡胶活塞(6)中间开设有通孔二(6-1)；不锈钢柄(4)两端设置有螺纹；木制T型手柄(5)通过通孔一(5-1)穿过不锈钢柄(4)，并用螺母固定在不锈钢柄(4)上部；橡胶活塞(6)通过通孔二(6-1)穿过不锈钢柄(4)，并用螺母固定在不锈钢柄(4)下部；所述的橡胶帽(9)通过通孔三(9-1)穿过不锈钢柄(4)，位于木制T型手柄(5)和橡胶活塞(6)之间；
所述的橡胶活塞(6)置于亚克力圆柱体(1)内，橡胶帽(9)盖于亚克力圆柱体(1)上端。
2.根据权利要求1所述的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，其特征在于所述的切割头部(2)由铝芯(2-1)和不锈钢剃刀(2-2)组成，其中，不锈钢剃刀(2-2)里外两侧双斜面开刃，铆接到铝芯(2-1)的内侧壁或者外侧壁上。
3.根据权利要求2所述的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，其特征在于剃刀宽1.7cm，厚0.025cm。
4.根据权利要求1所述的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，其特征在于若采集的土芯直径为15cm，则亚克力圆柱体(1)厚度为0.32cm。
5.根据权利要求1所述的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，其特征在于若采集的土芯直径为20cm，则亚克力圆柱体(1)厚度为0.64cm。
6.根据权利要求1所述的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，其特征在于所述的橡胶活塞(6)由两个PVC圆盘(7)和氯丁橡胶海绵圆(8)盘组成；氯丁橡胶海绵圆(8)位于两个PVC圆盘(7)之间。
7.根据权利要求1所述的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，其特征在于所述的橡胶活塞(6)与亚克力圆柱体(1)内壁的间隙小于0.2cm。
8.根据权利要求1所述的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置，其特征在于切割头部(2)的上部插入到亚克力圆柱体(1)的下部，并用电工胶带固定切割头部(2)与亚克力圆柱体(1)的结合处。
9.如权利要求1所述的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置的使用方法，其特征在于它包含以下操作：
将用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直放置在待取样沼泽湿地土壤表层；取样过程中，将橡胶活塞(6)置于土壤表层，然后将沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直插入土壤中；通过上拉木制T型手柄(5)控制橡胶活塞(6)在亚克力圆柱体(1)内的位置，使亚克力圆柱体(1)内产生吸力，在亚克力圆柱体(1)内全部充满土壤后，将已完全插入沼泽湿地土壤的采集装置垂直向上移出，然后将切割头部(2)卸下，使橡胶帽(9)将亚克力圆柱体(1)上下两端开口处封存，即完成取沼泽湿地土壤操作。
10.如权利要求1所述的一种用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置的使用方法，其特征在于它包含以下操作：
将用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直放置在待取样沼泽湿地土壤表层；取样过程中，将橡胶活塞(6)置于土壤表层，然后将沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置垂直插入土壤中；通过上拉木制T型手柄(5)控制橡胶活塞(6)在亚克力圆柱体(1)内的位置，使亚克力圆柱体(1)内产生吸力，在亚克力圆柱体(1)内全部充满土壤后，对用于沼泽湿地土壤容重测定的原状土芯采集装置周围的土壤挖出，然后将其倾斜后水平移出，然后将切割头部(2)卸下，使橡胶帽(9)将亚克力圆柱体(1)上下两端开口处封存，即完成取沼泽湿地土壤操作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180330 |