CN108279141B - 一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备 - Google Patents

一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备 Download PDF

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Abstract

一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备，它涉及土壤检测领域，具体涉及一种土壤盐碱测定设备。本发明的目的是要解决传统酸碱度测定方法费事费力、且土壤酸碱度测定效率及准确性差的问题。一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备包括测定系统、动力系统、定位系统和数据传输及处理系统；所述测定系统、定位系统和数据传输及处理系统设置在支架上，且支架的一端与动力系统连接，支架与动力系统连接的一端设置开沟三角形犁，支架的另一端设置可调节轮。优点：1、快速、高效样品采集。2、pH值相互对比校正。3、测定土壤pH值空间变异，形成土壤pH值空间变异分布图。本发明主要用于测量土壤酸碱度。

Description

一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备
技术领域
本发明涉及土壤检测领域，具体涉及一种土壤盐碱测定设备。
背景技术
土壤酸碱度是反映土壤质量的最基本性质之一，对土壤养分的有效性、土壤结构、植物的生长发育及土壤微生物活性有着深刻的影响。随着农业集约化和社会经济的快速发展以及不合理的农业生产方式，导致土壤酸碱化问题日益突出。土壤酸碱度是一个区域化变量，受各种因素的综合影响，其空间分布表现出明显的变异特征。这种变化使得土壤酸碱度很难通过低频率的采样准确获得。由于采样和分析成本的提高，单纯的通过增加常规采样数量的方式已越来越多的被证明是不切实际的。
发明内容
本发明的目的是要解决传统酸碱度测定方法费事费力、且土壤酸碱度测定效率及准确性差的问题，而提供一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备。
一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备，它包括测定系统、动力系统、定位系统和数据传输及处理系统；
所述测定系统、定位系统和数据传输及处理系统设置在支架上，且支架的一端与动力系统连接，支架与动力系统连接的一端设置开沟三角形犁，支架的另一端设置可调节轮；
所述测定系统包括取样器保护箱、电动机、储水箱、水泵、连接杆、齿轮、大齿轮、小齿轮、取样器连接杆、取样器、限位块、取样器螺母、传感器连接杆、传感器保持器、传感器螺母、传感器、水管、水管保护套管、喷嘴、固定旋钮、清洁刷和承载架；所述取样器保护箱固定在支架上，且支架贯穿取样器保护箱将取样器保护箱分成上腔体和下腔体，在取样器保护箱下腔体下部设置承载架，所述取样器保护箱的顶部设置电动机、储水箱和水泵，电动机通过连接杆带动齿轮转动，齿轮、大齿轮和小齿轮固定在支架上，且齿轮与大齿轮啮合在一起，大齿轮与小齿轮啮合在一起，所述大齿轮通过取样器连接杆连接取样器，所述取样器连接杆上方设置限位块，取样器连接杆外壁为螺纹，取样器连接杆穿过承载架利用取样器螺母将取样器连接杆中部与承载架固定在一起，所述小齿轮通过传感器连接杆连接传感器保持器，传感器连接杆外壁为螺纹，传感器连接杆穿过承载架利用传感器螺母将传感器连接杆中部与承载架固定在一起，所述传感器保持器内部有传感器；储水箱与水泵进水端连通，水泵的出水端连接水管，水管外部设置水管保护套管，水管的末端设置喷嘴，喷嘴分别对准取样器和传感器保持器，取样器螺母靠近动力系统一侧、承载架上设置固定旋钮，利用固定旋钮固定清洁刷。
本发明原理：土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备连接完成后，启动动力系统，使土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备实现前行，利用开沟三角形犁破开土壤，实现开沟，利用取样器取样，利用清洁刷清洗取样器，利用定位系统定位取样位置，利用传感器测定取样土壤的pH值，将测定的土壤pH值信息与测定地点位置信息传输到数据传输及处理系统中，实现土壤信息数据化。
本发明的有益效果：(1)快速、高效样品采集。一些限制性土壤如苏打盐碱土有土壤交换性钠含量高、土壤板结、渗透性极差、理化性质恶劣等特殊性，采集样品困难。本发明首先配备大功率拖拉机，能够在苏打盐碱土等限制性土壤中行驶，其次配备开沟三角形犁，剥离杂物和所需深度之外的土壤；再次，取土器的切割板将多余土壤样品切割分离，采用梯形开口设计，期望得到离散的土壤样品，以便于测定和清理，最后配备清洁刷和清洗喷嘴，清洗残余土壤样品，以免对下次的测定样品产生污染，影响测定结果。(2)pH值相互对比校正。传感器保持器配备有两个土壤传感器测定pH值，两个传感器同时测定，彼此进行对比，取两个数值的平均值即为该点的土壤pH值，若两个值差异较大则发出警报提示操作者。(3)测定土壤pH值空间变异，形成土壤pH值空间变异分布图。土壤pH值空间变异快速测定系统在每次采集土样的时候，会记录一个GPS位置，与样品测得的pH值一一对应，样地测定完成后会形成一幅直观的土壤pH值空间变异图，据此精准改良土壤，指导生产实践。
附图说明
图1为本发明一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备的构构示意图；
图2为本发明一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备的测定系统的结构示意图；
图3为测定系统中大齿轮、取样器连接杆和限位块的局部放大结构示意图；
图4为测定系统中传感器连接杆、传感器保持器和传感器的局部放大结构示意图；
图5为测定系统中取样器的俯视图；
图6为测定系统中取样器的侧视图；
图7为本发明一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备的运行流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备，它包括测定系统1、动力系统2、定位系统3和数据传输及处理系统4；
所述测定系统1、定位系统3和数据传输及处理系统4设置在支架5上，且支架5的一端与动力系统2连接，支架5与动力系统2连接的一端设置开沟三角形犁6，支架5的另一端设置可调节轮7；
所述测定系统1包括取样器保护箱8、电动机9、储水箱10、水泵11、连接杆12、齿轮13、大齿轮14、小齿轮15、取样器连接杆16、取样器17、限位块18、取样器螺母19、传感器连接杆20、传感器保持器21、传感器螺母22、传感器23、水管24、水管保护套管25、喷嘴26、固定旋钮27、清洁刷28和承载架34；所述取样器保护箱8固定在支架5上，且支架5贯穿取样器保护箱8将取样器保护箱8分成上腔体和下腔体，在取样器保护箱8下腔体下部设置承载架34，所述取样器保护箱8的顶部设置电动机9、储水箱10和水泵11，电动机9通过连接杆12带动齿轮13转动，齿轮13、大齿轮14和小齿轮15固定在支架5上，且齿轮13与大齿轮14啮合在一起，大齿轮14与小齿轮15啮合在一起，所述大齿轮14通过取样器连接杆16连接取样器17，所述取样器连接杆16上方设置限位块18，取样器连接杆16外壁为螺纹，取样器连接杆16穿过承载架34利用取样器螺母19将取样器连接杆16中部与承载架34固定在一起，所述小齿轮15通过传感器连接杆20连接传感器保持器21，传感器连接杆20外壁为螺纹，传感器连接杆20穿过承载架34利用传感器螺母22将传感器连接杆20中部与承载架34固定在一起，所述传感器保持器21内部有传感器23；储水箱10与水泵11进水端连通，水泵11的出水端连接水管24，水管24外部设置水管保护套管25，水管24的末端设置喷嘴26，喷嘴26分别对准取样器17和传感器保持器21，取样器螺母19靠近动力系统2一侧、承载架34上设置固定旋钮27，利用固定旋钮27固定清洁刷28。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述动力系统2为拖拉机。其他与具体实施方式一相同。
所述为拖拉机为大功率拖拉机，带动一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备前行，为一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备各项组件运行提供动力。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：所述定位系统3为GPS测定仪。其他与具体实施方式一或二相同。
由于土壤pH值存在一定的空间差异性，所以需要运用GPS全球定位系统将测定的土壤信息与测定地点的准确位置信息统一起来。在采集土壤样品的同时记录一个GPS数据。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述数据传输及处理系统4为便携式计算机。其他与具体实施方式一至三相同。
将测定的土壤pH值信息与测定地点位置信息传输到便携式计算机中，实现土壤信息数据化。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述动力系统2通过液压升降器控制可调节轮7。其他与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述传感器保持器21内部设置两个传感器23。其他与具体实施方式一至五相同。
在传感器保持器21内部有两个传感器23，实现同一个地点的土壤样品会与两个离子组合电极接触，得到两个pH值，彼此进行对比，取两个数值的平均值即为该点的土壤pH值。若两个值差异较大则发出警报提示操作者。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述取样器17由取样器柄29、两个侧壁30、底壁31、梯形开口32和切割板33组成，两个侧壁30和底壁31组成一个具有敞开顶侧和开放后侧的土壤收集槽，土壤收集槽前方设置切割板33和梯形开口32，利用取样器柄29将取样器17与取样器连接杆16连接。其他与具体实施方式一至六相同。
所述梯形开口32为进土口，切割板33将多余土壤样品切割分离，随着系统的向前移动，要测定的土样从梯形开口32进入到土壤收集槽中。梯形开口32设计期望得到离散的土壤样品便于测定和清理。
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。
采用下述试验验证本发明效果
实施例1：一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备，它包括测定系统1、动力系统2、定位系统3和数据传输及处理系统4；
所述测定系统1、定位系统3和数据传输及处理系统4设置在支架5上，且支架5的一端与动力系统2连接，支架5与动力系统2连接的一端设置开沟三角形犁6，支架5的另一端设置可调节轮7；
所述测定系统1包括取样器保护箱8、电动机9、储水箱10、水泵11、连接杆12、齿轮13、大齿轮14、小齿轮15、取样器连接杆16、取样器17、限位块18、取样器螺母19、传感器连接杆20、传感器保持器21、传感器螺母22、传感器23、水管24、水管保护套管25、喷嘴26、固定旋钮27、清洁刷28和承载架34；所述取样器保护箱8固定在支架5上，且支架5贯穿取样器保护箱8将取样器保护箱8分成上腔体和下腔体，在取样器保护箱8下腔体下部设置承载架34，所述取样器保护箱8的顶部设置电动机9、储水箱10和水泵11，电动机9通过连接杆12带动齿轮13转动，齿轮13、大齿轮14和小齿轮15固定在支架5上，且齿轮13与大齿轮14啮合在一起，大齿轮14与小齿轮15啮合在一起，所述大齿轮14通过取样器连接杆16连接取样器17，所述取样器连接杆16上方设置限位块18，取样器连接杆16外壁为螺纹，取样器连接杆16穿过承载架34利用取样器螺母19将取样器连接杆16中部与承载架34固定在一起，所述小齿轮15通过传感器连接杆20连接传感器保持器21，传感器连接杆20外壁为螺纹，传感器连接杆20穿过承载架34利用传感器螺母22将传感器连接杆20中部与承载架34固定在一起，所述传感器保持器21内部有传感器23；储水箱10与水泵11进水端连通，水泵11的出水端连接水管24，水管24外部设置水管保护套管25，水管24的末端设置喷嘴26，喷嘴26分别对准取样器17和传感器保持器21，取样器螺母19靠近动力系统2一侧、承载架34上设置固定旋钮27，利用固定旋钮27固定清洁刷28。
所述动力系统2为拖拉机。
所述定位系统3为GPS测定仪。
所述数据传输及处理系统4为便携式计算机。
所述动力系统2通过液压升降器控制可调节轮7。
所述传感器保持器21内部设置两个传感器23。
所述取样器17由取样器柄29、两个侧壁30、底壁31、梯形开口32和切割板33组成，两个侧壁30和底壁31组成一个具有敞开顶侧和开放后侧的土壤收集槽，土壤收集槽前方设置切割板33和梯形开口32，利用取样器柄29将取样器17与取样器连接杆16连接。
系统运行时，上调仪器后方的可调节轮7，整个系统下降，开沟三角形犁6插入到土壤中，清除杂物及待测定深度之上的土壤，测定系统运行，取样器17下移，下移过程中清洁刷28对取样器进行清洁，数据传输及处理系统4控制水泵11分别对取样器17和传感器23进行清洁，清洁完成，取样器17继续下移，当取样器17下移到指定深度时，取样器17停止下移，土壤从取样器17前端梯形开口32进入到取样器17，进行土样采集，同时数据传输及处理系统4记录定位系统3GPS信息，在设定时间内完成取样后，取样器17上升，上升到设定位置(传感器保持器21下方)时，传感器23测定土壤pH值，数据传输及处理系统4记录pH值。传感器保持器21有两个土壤pH值传感器23，测定两个pH值，彼此进行对比，取两个数值的平均值即为该点的土壤pH值，若两个值差异较大数据传输及处理系统4则发出警报提示操作者。若继续测定下一点，取样器下移17，完成取样器清洁和传感器清洁工作，取样器取样，如此循环。当测定结束时，系统停止数据采集，提取pH和GPS数据，下调可调节轮7，开沟三角形犁6离开土壤，结束测定。
为便于取样器17进入到土壤中，取样器17的纵向轴线与水平方向成15°角。

Claims (4)

1.一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备，其特征在于它包括测定系统(1)、动力系统(2)、定位系统(3)和数据传输及处理系统(4)；
所述测定系统(1)、定位系统(3)和数据传输及处理系统(4)设置在支架(5)上，且支架(5)的一端与动力系统(2)连接，支架(5)与动力系统(2)连接的一端设置开沟三角形犁(6)，支架(5)的另一端设置可调节轮(7)；
所述测定系统(1)包括取样器保护箱(8)、电动机(9)、储水箱(10)、水泵(11)、连接杆(12)、齿轮(13)、大齿轮(14)、小齿轮(15)、取样器连接杆(16)、取样器(17)、限位块(18)、取样器螺母(19)、传感器连接杆(20)、传感器保持器(21)、传感器螺母(22)、传感器(23)、水管(24)、水管保护套管(25)、喷嘴(26)、固定旋钮(27)、清洁刷(28)和承载架(34)；所述取样器保护箱(8)固定在支架(5)上，且支架(5)贯穿取样器保护箱(8)将取样器保护箱(8)分成上腔体和下腔体，在取样器保护箱(8)下腔体下部设置承载架(34)，所述取样器保护箱(8)的顶部设置电动机(9)、储水箱(10)和水泵(11)，电动机(9)通过连接杆(12)带动齿轮(13)转动，齿轮(13)、大齿轮(14)和小齿轮(15)固定在支架(5)上，且齿轮(13)与大齿轮(14)啮合在一起，大齿轮(14)与小齿轮(15)啮合在一起，所述大齿轮(14)通过取样器连接杆(16)连接取样器(17)，所述取样器连接杆(16)上方设置限位块(18)，取样器连接杆(16)外壁为螺纹，取样器连接杆(16)穿过承载架(34)利用取样器螺母(19)将取样器连接杆(16)中部与承载架(34)固定在一起，所述小齿轮(15)通过传感器连接杆(20)连接传感器保持器(21)，传感器连接杆(20)外壁为螺纹，传感器连接杆(20)穿过承载架(34)利用传感器螺母(22)将传感器连接杆(20)中部与承载架(34)固定在一起，所述传感器保持器(21)内部有传感器(23)；储水箱(10)与水泵(11)进水端连通，水泵(11)的出水端连接水管(24)，水管(24)外部设置水管保护套管(25)，水管(24)的末端设置喷嘴(26)，喷嘴(26)分别对准取样器(17)和传感器保持器(21)，取样器螺母(19)靠近动力系统(2)一侧、承载架(34)上设置固定旋钮(27)，利用固定旋钮(27)固定清洁刷(28)；
所述动力系统(2)为拖拉机；
所述定位系统(3)为GPS测定仪；
所述取样器(17)由取样器柄(29)、两个侧壁(30)、底壁(31)、梯形开口(32)和切割板(33)组成，两个侧壁(30)和底壁(31)组成一个具有敞开顶侧和开放后侧的土壤收集槽，土壤收集槽前方设置切割板(33)和梯形开口(32)，利用取样器柄(29)将取样器(17)与取样器连接杆(16)连接。
2.根据权利要求1所述的一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备，其特征在于所述数据传输及处理系统(4)为便携式计算机。
3.根据权利要求1所述的一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备，其特征在于所述动力系统(2)通过液压升降器控制可调节轮(7)。
4.根据权利要求1所述的一种土壤酸碱度空间变异田间快速测定设备，其特征在于所述传感器保持器(21)内部设置两个传感器(23)。
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