CN109655309A - 一种适用于林间土壤整段标本采集的取土装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于林间土壤整段标本采集的取土装置及方法,所述取土装置包括操作杆、脚踏、样品贮藏筒、钻头总成,其中:操作杆用于控制取土装置在土壤中的旋进和旋出,包括把手、操作杆主体、顶杆、限位挡片、菱形把手;脚踏便于操作者在旋进作业时施加载荷,利于降低操作者在使用取土装置时的劳动强度;样品贮藏筒负责贮藏所取样品,能够将土壤标本延深度方向完整保存,且在取样后能够拆卸并独立包装、运输;钻头总成包含旋进与切断的功能,负责取土装置进入土壤,同时切断土壤内阻碍取土装置进入的植物根系,包括贮藏筒筒体、旋进钻、切断头。本发明操作简便、体积小巧,适用于森林内的各种地形。
Description
技术领域
本发明涉及一种取土装置及方法,具体涉及一种适用于林间土壤整段标本采集的取土装置及方法。
背景技术
各类取土器在农业、矿业、建筑业中有着广泛的应用。在开展各类与土壤相关的活动时,及时对土壤的各类理化性状进行了解十分重要。在土壤作业中,主要通过土工取样采集土壤标本,并送交实验室进行各类测定。目前,在林业科学的研究中,主要通过以下两种方法对林间土壤进行取样:(1)通过土壤取样器对土壤进行取样;(2)通过环刀对土壤进行取样。其中,方法(1)通过旋进土壤取样器进行取样,取土后土壤样品需要人工推出,不同深度的土壤样品以混合状态装入储存容器中,无法确定土壤性状沿深度方向的变化;方法(2)通过敲击环刀进行土壤取样,其采样深度低于方法(1)。方法(2)在取样时受植物根系的影响较大,操作时的劳动强度大于土壤取样器,虽然可以提取包含深度信息的土壤样本,但取样后仍不便于运输。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本发明提供了一种适用于林间土壤整段标本采集的取土装置及方法。本发明所取样品为整段土壤,可以保留土壤样品中的深度信息,取样深度大于现有的方法(2),取样后能够将土壤样品自动贮存于便于运输的样品贮藏筒中,使土壤深度信息在送至实验室研究前不丢失,在操作时的劳动强度、组装难度、运输难度均低于市面现有产品。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种适用于林间土壤整段标本采集的取土装置,包括操作杆、脚踏、样品贮藏筒、钻头总成,其中:
所述操作杆包括把手、操作杆主体、顶杆、限位挡片、菱形把手;
所述钻头总成包括贮藏筒筒体、旋进钻、切断头;
所述把手固连在操作杆主体的上端;
所述操作杆主体的下部设置有顶杆出口;
所述顶杆为“7”型,上端由顶杆出口穿出,下端由操作杆主体下端穿出;
所述顶杆出口处设置有限位挡片、菱形把手;
所述菱形把手螺纹连接在限位挡片的下端;
所述脚踏为可拆卸部件,可以独立拆装,使用时安装在贮藏筒筒体的外壁上;
所述旋进钻的下端设置有切断头;
所述贮藏筒筒体焊接在旋进钻的上部;
所述贮藏筒筒体的筒壁上设置有标记线,筒内壁设置有滑槽;
所述旋进钻的内部中空,样品贮藏筒位于贮藏筒筒体和旋进钻的内部;
所述顶杆的下端位于滑槽内,样品贮藏筒的上端被顶杆的下端定位。
一种利用上述取土装置进行林间土壤样品采集的方法,包括如下步骤:
第一步:将样品贮藏筒放入取土装置的钻头总成内部,并操作操作杆上的顶杆,将其固定;
第二步:使用操作杆上的限位挡片与菱形把手锁定顶杆位置;
第三步:根据取样量将脚踏安装在贮藏筒筒体相应标记线处,双手握紧操作杆上的把手,将脚放在脚踏上,使取土装置以垂直于地面的姿态插入土壤中,直至取土装置立稳;
第四步:利用操作杆上的把手,以顺时针方向将取土装置旋进到土壤中;
第五步:当靠近脚踏底部的标记线没入土壤表面时,即可认为取样深度已达到,通过操作杆上的把手,以逆时针方向将装置旋出地面;
第六步:去除钻头总成上多余的泥土,旋出菱形把手,打开限位挡片并拉开顶杆,将样品贮藏筒取出;
第七步:以胶塞固定取样后的样品贮藏筒两端,避免样品洒出。
相比于现有技术,本发明具有如下优点:
1、本发明采用同时具有旋进与切断功能的土壤钻头,更适应植物根系较多的森林土壤取样,减少取样人员的操作难度与劳动强度,便于林业研究人员进行林间土壤取样研究,从而提高研究效率。
2、本发明采用样品贮藏筒储存所取样品,使得土壤深度信息得到极好的保存,同时更便于试验后的样品运输。
3、本发明操作简便、体积小巧,适用于森林内的各种地形。
4、本发明通过对取土装置的钻头及样品贮存方式进行改进,使其可以对森林环境中饱含植物根系的土壤进行取样。
附图说明
图1为本发明取土装置的总体布局示意图;
图2为操作杆的结构示意图;
图3为钻头总成的结构示意图;
图4为取样后的样品贮藏筒示意图;
图5为装置旋进时的载荷施加示意图;
图6为装置旋出时的载荷施加示意图;
图7为取样结束后的钻头总成剖面图;
图中:1为操作杆,2为脚踏,3为样品贮藏筒,4为钻头总成,5为把手,6为操作杆主体,7为顶杆,8为限位挡片,9为菱形把手,10为贮藏筒筒体,11为旋进钻,12为切断头,13为胶塞,14为样品贮藏筒,15为所取样品。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明,但并不局限于此,凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的保护范围中。
本发明提供了一种适用于林间土壤整段标本采集的取土装置,如图1所示,所述取土装置包括操作杆1、脚踏2、样品贮藏筒3和钻头总成4,其中:操作杆1用于控制取土装置在土壤中的旋进和旋出;脚踏2便于操作者在旋进作业时施加载荷,利于降低操作者在使用取土装置时的劳动强度;样品贮藏筒3负责贮藏所取样品,能够将土壤标本延深度方向完整保存,且在取样后能够拆卸并独立包装、运输;钻头总成4包含旋进与切断的功能,负责取土装置进入土壤,同时切断土壤内阻碍取土装置进入的植物根系,适用于森林土壤中较多植物根系的复杂情况。
如图2所示,所述操作杆1包括把手5、操作杆主体6、顶杆7、限位挡片8、菱形把手9,其中:把手5负责控制取土装置的旋进与旋出,操作杆主体6负责连接把手5与钻头总成4;顶杆7用于固定样品储藏筒3,限位挡片8和菱形把手9可以在取样作业时锁定顶杆7的位置。
如图3所示,所述钻头总成4包括贮藏筒筒体10、旋进钻11、切断头12。在操作时,顶杆7、贮藏筒筒体10负责固定样品贮藏筒3,在操作时,其径向与底部依靠贮藏筒筒体10定位,顶部依靠被锁定的顶杆7定位。旋进钻11外部特征与钻头近似,利于取土装置以垂直于地面的姿态旋进土壤中。切断头12由两个齿刃组成,负责切断土壤中阻碍取土装置进入的植物根系。
如图1、图2和图3所示,所述把手5固连在操作杆主体6的上端;所述操作杆主体6的下部设置有顶杆出口;所述顶杆7为“7”型,上端由顶杆出口伸出,下端由操作杆主体6下端伸出;所述顶杆出口处设置有限位挡片8、菱形把手9;所述菱形把手9螺纹连接在限位挡片8的下端;所述脚踏2为可拆卸部件,使用时安装在贮藏筒筒体10的外壁上,在运输状态时可折叠;所述旋进钻11的下端设置有切断头12;所述贮藏筒筒体10焊接在旋进钻11的上部;所述贮藏筒筒体10的筒壁上设置有标记线,筒内壁设置有滑槽;所述旋进钻11的内部中空,样品贮藏筒3为可拆卸部件,取样时固定于贮藏筒筒体10和旋进钻11的内部;所述顶杆7的下端位于滑槽内,样品贮藏筒3的上端被顶杆7的下端定位。
本发明中,所述顶杆7、限位挡片8、菱形把手9设置在操作杆1上。在工作状态时,将顶杆7的伸出段沿钻头总成4上的滑槽滑动到底部并旋转一定角度,使样品贮藏筒3固定。限位挡片8将顶杆7锁定在工作位置,菱形把手9使限位挡片8保持在锁定位置。取土装置的工作过程中,操作者可以通过脚踏2与把手5操作取土装置进行取土作业。
如图5和6所示,在使用本发明取土装置采集土壤样本的过程中,载荷施加方式为:
旋进时,通过把手5施加扭矩M1,通过脚踏2施加力F1;
旋出时,通过把手5施加扭矩M2和力F2。
如图1、图4、图5、图6和图7所示,本发明取土装置的工作原理如下:
本发明通过在钻头总成4内放置可拆卸的样品贮藏筒3使所采样本可以完整地随着样品贮藏筒3被取出。本发明中的钻头总成4兼具切断与旋进/旋出功能。在取样时,切断头12可以将土壤中的植物根系打碎,利于旋进;旋进钻11有利于取土装置在作业时垂直于地面,以免土壤深度信息误差较大。在工作时,土壤样本由钻头总成4下部开孔进入,并停留在样品贮藏筒3中。在工作结束后,可以将样品贮藏筒3取出并独立包装运输。
利用上述取土装置进行林间土壤样品采集的具体实施步骤如下:
第一步:将样品贮藏筒3放入取土装置的钻头总成4内部,并操作操作杆1上的顶杆7,将其固定;
第二步:使用操作杆1上的限位挡片8与菱形把手9锁定顶杆7的位置;
第三步:根据取样量将脚踏安装在贮藏筒筒体10相应标记线处,双手握紧操作杆1上的把手5,将右脚放在脚踏2上,使取土装置以垂直于地面的姿态插入土壤中,直至取土装置立稳;
第四步:利用操作杆1上的把手5,以顺时针方向将取土装置旋进到土壤中,如遇到植物根系一时无法切断,可以适当的控制取土装置正反转,直至阻碍取土装置运动的根系切断;
第五步:在操作时,当靠近脚踏底部的标记线没入土壤表面时,即可认为取样深度已达到;通过操作杆1上的把手5,以逆时针方向将取土装置旋出地面;
第六步:去除钻头总成4上多余的泥土,旋出菱形把手9,打开限位挡片8并拉出顶杆7,将样品贮藏筒3取出;
第七步:以胶塞13固定取样后的样品贮藏筒3两端,避免样品洒出。
Claims (3)
1.一种适用于林间土壤整段标本采集的取土装置,其特征在于所述取土装置包括操作杆、脚踏、样品贮藏筒、钻头总成,其中:
所述操作杆包括把手、操作杆主体、顶杆、限位挡片、菱形把手;
所述钻头总成包括贮藏筒筒体、旋进钻、切断头;
所述把手固连在操作杆主体的上端;
所述操作杆主体的下部设置有顶杆出口;
所述顶杆为“7”型,上端由顶杆出口穿出,下端由操作杆主体下端穿出;
所述顶杆出口处设置有限位挡片、菱形把手;
所述菱形把手螺纹连接在限位挡片的下端;
所述脚踏为可拆卸部件,可以独立拆装,使用时安装在贮藏筒筒体的外壁上;
所述旋进钻的下端设置有切断头;
所述贮藏筒筒体焊接在旋进钻的上部;
所述贮藏筒筒体的筒壁上设置有标记线,筒内壁设置有滑槽;
所述旋进钻的内部中空,样品贮藏筒位于贮藏筒筒体和旋进钻的内部;
所述顶杆的下端位于滑槽内,样品贮藏筒的上端被顶杆的下端定位。
2.根据权利要求1所述的适用于林间土壤整段标本采集的取土装置,其特征在于所述切断头由两个齿刃组成。
3.一种利用权利要求1或2所述取土装置进行林间土壤样品采集的方法,其特征在于所述方法包括如下步骤:
第一步:将样品贮藏筒放入取土装置的钻头总成内部,并操作操作杆上的顶杆,将其固定;
第二步:使用操作杆上的限位挡片与菱形把手锁定顶杆位置;
第三步:根据取样量将脚踏安装在贮藏筒筒体相应标记线处,双手握紧操作杆上的把手,将脚放在脚踏上,使取土装置以垂直于地面的姿态插入土壤中,直至取土装置立稳;
第四步:利用操作杆上的把手,以顺时针方向将取土装置旋进到土壤中;
第五步:当靠近脚踏底部的标记线没入土壤表面时,即可认为取样深度已达到,通过操作杆上的把手,以逆时针方向将装置旋出地面;
第六步:去除钻头总成上多余的泥土,旋出菱形把手,打开限位挡片并拉开顶杆,将样品贮藏筒取出;
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