CN111380717A - 一种原状整段土壤标本采集制作设备与方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土壤标本采集与制作技术领域，尤其是一种原状整段土壤标本采集制作设备与方法。本发明包括土壤标本盒本体、剖面刀和胶刷装置，土壤标本盒本体包括一个外盒和一个用于装载和定型土壤标本的装土框，装土框套设于外盒的内部，且装土框与外盒为可拆卸式连接。本发明通过结合多个土壤标本采集制作设备，使得土壤的采集和制作更为便捷，且可以保证土壤的完整性，更有利于后期土壤的展示和维护。

Description

一种原状整段土壤标本采集制作设备与方法

技术领域

本发明属于土壤标本采集与制作领域，尤其涉及一种原状整段土壤标本采集制作设备与方法。

背景技术

土壤原状整段标本是一种从表土到心土、横贯整个土壤剖面的纵向切片标本，经采集、制作后常用于科研、教学、存档以及科普展示。现有的标本采集制作设备不便于土壤的标本采集和制作，例如土壤标本采集盒，为整体式结构，不可分隔，该种标本采集盒虽然可对1m原状整段土壤进行采集和制作，但是在一些农田土壤中，一般深层土壤(20cm-1m)较为完整，采集较为容易，而土壤耕作层由于长期耕作，导致表层0-20cm的土壤较为松散，不易采集，且标本制作过程中也不易定型。

发明内容

为了解决1m原状整段土壤耕作层不易采集和制作的技术问题，本发明的目的之一是提供一种原状整段土壤标本采集制作设备。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种原状整段土壤标本采集制作设备，包括土壤标本盒本体，土壤标本盒本体包括一个外盒和一个用于装载和定型土壤标本的装土框，装土框套设于外盒的内部，且装土框与外盒为可拆卸式连接。

优选的，外盒由顶板、固定框和底板构成，顶板和底板均与固定框为可拆卸式连接，固定框的尺寸大于装土框的尺寸。

优选的，装土框的一端设有若干可排除多余胶水的排胶孔；装土框包括用于定位土壤耕作层的上围板和用于定位深层土壤的下围板，上围板的尺寸沿土壤标本的长度方向可调节。

优选的，排胶孔沿上围板的高度方向分别设置于上围板的两侧，且排胶孔靠近底板设置；上围板包括第一定位板和第二定位板，第一定位板的竖段和第二定位板的竖段平行相对设置，第一定位板的横段和第二定位板的横段构成插接配合，且两横段之间的插接距离可调；上围板的高度为cm。

优选的，该设备还包括剖面刀，剖面刀包括刀体、刀柄和校正件，刀体远离刀刃的一侧与刀柄固定连接，校正件垂直安装于刀体上，校正件用于校正土壤柱体的角度；校正件与刀体为可拆卸式连接。

优选的，该设备还包括胶刷装置，胶刷装置包括用于粉刷土壤标本的胶刷本体和注胶单元，注胶单元用于向胶刷本体内补充乳胶液，胶刷本体上设有若干向刷毛侧输出乳胶液的出胶孔；注胶单元上设有可调节胶速的调速部件。

优选的，胶刷本体从上之下依次设有手柄、注胶腔和刷毛；注胶单元与注胶腔相连接，注胶腔与若干出胶孔相连接。

优选的，注胶单元包括胶液导管、储液罐和可移动的限位架，调速部件安装在胶液导管上，胶液导管的进液端与储液罐相连接，胶液导管的出液端与注胶腔相连接；限位架用于放置储液罐。

本发明的另一个目的在于提供一种原状整段土壤标本采集制作方法，包括以下步骤：

1)、在采样点挖掘出采样坑并初步修理出土柱；

2)、利用剖面刀修理土柱的耕作层，再取出上围板框住耕作层后继续修理深层土壤；

3)、待深层土壤修理完成后，将土柱整体采集到土壤标本盒本体内带回实验室；

4)、取下土壤标本盒本体的顶板，对土柱进行打孔，并使用胶刷装置进行注胶处理；

5)、待土柱风干后翻面，拆除除上围板以外的土壤标本盒本体，继续使用胶刷装置对土壤的耕作层进行刷胶加固处理；

6)、土柱完全风干后，将整个土柱剥离到自然状态即可。

优选的，步骤4)中的注胶处理包括三次刷胶处理，第一次和第二次刷胶处理的胶水重量比为1∶3，第三次刷胶处理的胶水为原胶水。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过结合多个土壤标本采集制作设备，使得土壤的采集和制作更为便捷，且可以保证土壤的完整性，更有利于后期土壤的展示和维护。

(2)本发明通过设有框体状的外盒和装土框可在采集土壤标本时定型土壤标本，避免了在移送过程中土壤标本松散掉落，保证了土壤标本的完整性；且在后期对土壤标本进行处理时，可进一步对其耕作层进行加固保护，便于耕作层的定型。

(3)本发明设有的上围板和下围板适用于不同土壤层的采集和制作，上围板设为可调节式结构，在土壤采集时，可锁紧土壤的耕作层，避免在修理深层土壤时耕作层土壤散落，便于土壤标本的采集；在土壤标本制作过程中，上围板和下围板均能达到持续定位的作用，下围板在对土壤标本进行初步灌胶再翻面后即可去除，上围板需要持续到耕作层定型后方可去除，有利于后期土壤的剥离处理。

(4)本发明的标本盒上设有的排胶孔便于在土壤标本制作时过量的胶水渗透出去，避免过量的胶水影响耕作层的样貌和后期的处理。

(5)本发明的剖面刀通过在刀体上设有与其垂直的校正件，便于校正土壤柱体的棱角，使其与土壤采集盒相适配，保证土壤柱体完整的装入采集盒中。

(6)本发明的剖面刀在修理土壤柱体时可随时控制土壤柱体的棱角角度，无需再借用其他工具，简化了操作；且结构简单，易于携带。

(7)本发明的胶刷装置通过设有调速部件可以控制胶液导管内的胶液流速，实现了控制标本制作过程的用胶量和均匀度，避免了传统的操作繁琐且乳胶粉刷不均匀的情况，操作人员也不会接触到乳胶液，保证了环境的整洁；整体结构简单，易于操作。

(8)本发明的胶刷装置上的出胶孔均匀分布在刷毛之间，便于刷毛上的胶液均匀分布，实现均匀刷胶。

(9)本发明的胶刷装置上设有的限位架可实现储液罐内的胶液自动流入胶液导管中，且便于储液罐的移动，节省了人力。

附图说明

图1为本发明土壤标本盒本体整体结构示意图。

图2为本发明土壤标本盒本体爆炸结构示意图。

图3为本发明土壤标本盒本体中固定框结构示意图。

图4为本发明土壤标本盒本体中装土框整体结构示意图。

图5为本发明土壤标本盒本体中装土框拆分结构示意图。

图6为本发明土壤标本盒本体中底板结构示意图。

图7为本发明剖面刀整体结构示意图。

图8为本发明剖面刀中刀体结构示意图。

图9为本发明剖面刀中校正件结构示意图。

图10为本发明剖面刀使用结构示意图。

图11为本发明胶刷装置中胶刷本体结构示意图。

图12为本发明胶刷装置整体结构示意图。

图13为本发明胶刷装置中调速部件结构示意图。

图14为本发明胶刷装置中出胶孔结构示意图。

图中标注符号的含义如下：

1-土壤标本盒本体、11-顶板、12-固定框、13-装土框、131-上围板、1311-第一定位板、1312-第二定位板、1313-排胶孔、132-下围板、14-底板、2-刀体、21-螺纹孔、3-刀柄、4-校正件、41-螺纹段、5-胶刷本体、51-手柄、52-注胶腔、53-刷毛、54-出胶孔、6-注胶单元、61-调速部件、62-胶液导管、63-储液罐、64-限位架。

具体实施方式

如图1-14所示，一种原状整段土壤标本采集制作设备，该设备包括土壤标本盒本体1、剖面刀和胶刷装置，下面分别对此三个设备进行详细说明：

1、如图1-3所示的土壤标本盒本体1，土壤标本盒本体1包括一个外盒和一个用于装载和定型土壤标本的装土框13，装土框13套设于外盒的内部，且装土框13与外盒为可拆卸式连接。外盒由顶板11、固定框12和底板14构成，顶板11和底板14均与固定框12为可拆卸式连接，固定框12的尺寸大于装土框13的尺寸。固定框12长宽高的尺寸分别为22cm、12cm和102cm，以上尺寸可根据采集的土壤标本尺寸做出对应的修改，达到与土壤标本相适配的目的即可。外盒是厚度为1cm的木质盒体，装土框2的材质为钢板。外盒和装土框13上均对应设有螺纹孔，且对应的螺纹孔之间通过螺栓固定。

如图4-6所示，装土框13的一端设有若干可排除多余胶水的排胶孔1313。排胶孔1313沿上围板131的高度方向分别设置于上围板131的两侧，且排胶孔1313靠近底板14设置，用于多余胶水灌注后的排出。

如图4-5所示，装土框13包括用于定位土壤耕作层的上围板131和用于定位深层土壤的下围板132，上围板131的尺寸沿土壤标本的长度方向可调节，如图5所示，x为土壤标本的长度方向，y为土壤标本的宽度方向，z为土壤标本的高度方向，且x、y、z的尺寸分别为20cm、10cm和100cm。上围板131包括第一定位板1311和第二定位板1312，所述第一定位板1311的竖段和第二定位板1312的竖段平行相对设置，所述第一定位板1311的横段和第二定位板1312的横段构成插接配合，且两横段之间的插接距离可调；更为具体的，第一定位板1311的横段插设于第二定位板1312横段的插槽中，并通过螺栓固接；上围板131的高度为20cm，可以框住整个耕作层，下围板132的高度为80cm，可以框住耕作层以下的深层土柱，这与采集的1m原状整段土壤相适配，便于将土壤标本固定住，且适用于不同土壤层后期处理。

2、如图7-8所示，一种原状整段土壤标本采集制作设备，还包括剖面刀，剖面刀包括刀体2和刀柄3，刀体2远离刀刃的一侧与刀柄3固定连接，该剖面刀还包括校正件4，校正件4垂直安装于刀体2上，用于校正土壤柱体的角度，校正件4与刀体2为可拆卸式连接，便于校正件4的安装和拆卸；更为具体的，刀体2上设有螺纹孔21，校正件4上设有螺纹段41的一端与螺纹孔21螺纹连接，螺纹孔21位于刀体2上靠近刀柄3的一端，校正件4与刀体2的表面呈90夹角。

如图9所示，校正件4的表面设有刻度，便于衡量土壤柱体的宽度。

如图8所示，刀体2的刀面呈梯形状，刀体2设有刀刃的一端的长度大于刀体2与刀柄3相连接的一端的长度，便于修理土壤柱体的棱角，且节省材料。

3、如图11和14所示，一种原状整段土壤标本采集制作设备，还包括胶刷装置，该装置包括用于粉刷土壤标本的胶刷本体5和注胶单元6，注胶单元6用于向胶刷本体5内补充乳胶液，胶刷本体5上设有若干向刷毛53侧输出乳胶液的出胶孔54；注胶单元6上设有可调节胶速的调速部件61；具体的，胶刷本体5从上之下依次设有手柄51、注胶腔52和刷毛53；注胶单元6与注胶腔52相连通，注胶腔52用于存储来自注胶单元6的乳胶液。注胶腔52与若干出胶孔54相连接；若干出胶孔54间隔均匀分布在刷毛53之间。

如图12-13所示，注胶单元6包括胶液导管62和储液罐63，调速部件61安装在胶液导管62上，胶液导管62的进液端与储液罐63相连接，胶液导管62的出液端与注胶腔52相连接。胶液导管62贯穿调速部件61上的穿孔，调速部件61的一侧设有与穿孔连通的滑槽，滑槽容纳移动块在滑槽内移动，且移动块在向上或向下移动过程中可逐渐进入穿孔或移出穿孔，进而实现压紧胶液导管62和远离胶液导管62，实现调节胶液导管62内流速的目的；胶液导管62的进液端与储液罐63的底部相连接，且储液罐63内的胶液随重力流入胶液导管62内。注胶单元6还包括可移动的限位架64，限位架64用于放置储液罐63，限位架64将储液罐63架起，便于储液罐63内胶液随重力流入胶液导管62中；限位架64还便于移动储液罐63；限位架64上还设有放置胶刷本体5的卡槽，便于胶刷本体5不用时存放。

下面结合实施例中的附图对该装置的工作过程进行详细描述。

如图10所示，在修理土壤柱体时，用手拿住刀柄3，刀刃向下，沿着土壤柱体长度方向移动，则刀刃可对土壤柱体的表面进行刮除，使得土壤柱体的表面平整，且校正件4可实现对棱柱进行校正的目的；同时校正件4表面的刻度可判断土壤柱体的尺寸。

当土壤柱体修整完成后，取下土壤标本盒本体1的顶板11，将剩下的盒体以倒扣的方式框住土壤柱体，并将土壤柱体装载于盒体内，然后固定顶板11并将整个盒体带回实验室；在到达实验室后将盒体平放，取下顶板11，对取下顶板11后土壤柱体露出的一面进行注胶加固处理，处理风干后翻面，此时由于下围板132围住的深层土壤已被加固，但是由上围板131围住的耕作土壤层仍然较为松散，需要进一步刷胶加固，因此再取下固定框12、底板14以及装土框13的下围板132，留下上围板131再次对耕作土壤层进行进一步加固处理，多余的胶水会从上围板131两侧的排胶孔1313排出，等到耕作土壤层剥离完成后方可取下上围板131。当然也可以在到达实验室后将盒体平放，先取下底板14，对土壤柱体进行同样的处理。

具体的，胶刷装置使用时，打开调速部件61，使得储液罐63内的胶液通过胶液导管22流入胶刷本体5的注胶腔52中，注胶腔52内的胶液流向出胶孔54，并通过出胶孔54流向刷毛53，即可实现控制标本制作过程的用胶量的目的。

上述土壤标本盒本体1为主要设备，土壤标本盒本体1与剖面刀可以单独配合使用；土壤标本盒本体1与胶刷装置可以单独配合使用；土壤标本盒本体1、剖面刀以及胶刷装置可以组合配合使用，作为最优选的方案。

一种原状整段土壤标本采集制作方法，包括以下步骤：

1)、在采样点挖掘出采样坑并初步修理出土柱；采样坑的尺寸一般为2.0m*1.5m*1.2m(具体尺寸应视操作方便为宜)。

2)、利用剖面刀修理土柱的耕作层，再取出上围板131，通过拧动螺栓调节第一定位板1311插入第二定位板1312的插槽内的深度，即控制上围板131的尺寸，使其框住耕作层避免土壤耕作层松散，固定后继续修理深层土壤。

3)、待深层土壤修理完成后，将土柱整体采集到土壤标本盒本体1内带回实验室。

4)、在到达实验室后将土壤标本盒本体1平放，取下土壤标本盒本体1的顶板11，对取下顶板11后土壤柱体露出的表面先进行打孔(打孔的深度为1-2cm)，使得土壤内的水分蒸发，待土壤柱体干燥后使用胶刷装置进行注胶加固处理；注胶加固处理包括三次刷胶，前两次刷胶的胶水重量比为1:3，第三次使用纯胶水，刷胶完成后再用麻袋附在土柱的表面；多余的胶水会从上围板131两侧的排胶孔1313排出。在土柱和土壤标本盒本体1之间的缝隙中可加塞纸片或薄膜等，避免土柱粘附在土壤标本盒本体1上。

5)、待土柱风干后翻面，此时由于下围板132围住的深层土壤已被加固，但是由上围板131围住的耕作土壤层仍然较为松散，需要进一步刷胶加固，此时可拆除除上围板131以外的土壤标本盒本体1，继续使用胶刷装置对土壤的耕作层进行刷胶(胶水重量比1:3)加固处理。

6)、待土柱完全风干后，方可取下上围板131，再将整个土柱剥离到自然状态即可。

当然，步骤4)中也可以先取下底板14，对土壤柱体进行同样的处理。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原状整段土壤标本采集制作设备，其特征在于：包括土壤标本盒本体(1)，所述土壤标本盒本体(1)包括一个外盒和一个用于装载和定型土壤标本的装土框(13)，所述装土框(13)套设于外盒的内部，且装土框(13)与外盒为可拆卸式连接。

2.根据权利要求1所述的一种原状整段土壤标本采集制作设备，其特征在于：所述外盒由顶板(11)、固定框(12)和底板(14)构成，所述顶板(11)和底板(14)均与固定框(12)为可拆卸式连接，所述固定框(12)的尺寸大于装土框(13)的尺寸。

3.根据权利要求2所述的一种原状整段土壤标本采集制作设备，其特征在于：所述装土框(13)的一端设有若干可排除多余胶水的排胶孔(1313)；所述装土框(13)包括用于定位土壤耕作层的上围板(131)和用于定位深层土壤的下围板(132)，所述上围板(131)的尺寸沿土壤标本的长度方向可调节。

4.根据权利要求3所述的一种原状整段土壤标本采集制作设备，其特征在于：所述排胶孔(1313)沿上围板(131)的高度方向分别设置于上围板(131)的两侧，且排胶孔(1313)靠近底板(14)设置；所述上围板(131)包括第一定位板(1311)和第二定位板(1312)，所述第一定位板(1311)的竖段和第二定位板(1312)的竖段平行相对设置，所述第一定位板(1311)的横段和第二定位板(1312)的横段构成插接配合，且两横段之间的插接距离可调；所述上围板(131)的高度为20cm。

5.根据权利要求1所述的一种原状整段土壤标本采集制作设备，其特征在于：该设备还包括剖面刀，所述剖面刀包括刀体(2)、刀柄(3)和校正件(4)，所述刀体(2)远离刀刃的一侧与刀柄(3)固定连接，所述校正件(4)垂直安装于刀体(2)上，所述校正件(4)用于校正土壤柱体的角度；所述校正件(4)与刀体(2)为可拆卸式连接。

6.根据权利要求1所述的一种原状整段土壤标本采集制作设备，其特征在于：该设备还包括胶刷装置，所述胶刷装置包括用于粉刷土壤标本的胶刷本体(5)和注胶单元(6)，所述注胶单元(6)用于向胶刷本体(5)内补充乳胶液，所述胶刷本体(5)上设有若干向刷毛(53)侧输出乳胶液的出胶孔(54)；所述注胶单元(6)上设有可调节胶速的调速部件(61)。

7.根据权利要求6所述的一种原状整段土壤标本采集制作设备，其特征在于：所述胶刷本体(5)从上之下依次设有手柄(51)、注胶腔(52)和刷毛(53)；所述注胶单元(6)与注胶腔(52)相连接，所述注胶腔(52)与若干出胶孔(54)相连接。

8.根据权利要求7所述的一种原状整段土壤标本采集制作设备，其特征在于：所述注胶单元(6)包括胶液导管(62)、储液罐(63)和可移动的限位架(64)，所述调速部件(61)安装在胶液导管(62)上，所述胶液导管(62)的进液端与储液罐(63)相连接，所述胶液导管(62)的出液端与注胶腔(52)相连接；所述限位架(64)用于放置储液罐(63)。

9.根据权利要求1所述的一种原状整段土壤标本采集制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)、在采样点挖掘出采样坑并初步修理出土柱；

2)、利用剖面刀修理土柱的耕作层，再取出上围板(131)框住耕作层后继续修理深层土壤；

3)、待深层土壤修理完成后，将土柱整体采集到土壤标本盒本体(1)内带回实验室；

4)、取下土壤标本盒本体(1)的顶板(11)，对土柱进行打孔，并使用胶刷装置进行注胶处理；

5)、待土柱风干后翻面，拆除除上围板(131)以外的土壤标本盒本体(1)，继续使用胶刷装置对土壤的耕作层进行刷胶加固处理；

6)、土柱完全风干后，将整个土柱剥离到自然状态即可。

10.根据权利要求9所述的一种原状整段土壤标本采集制作方法，其特征在于：所述步骤4)中的注胶处理包括三次刷胶处理，第一次和第二次刷胶处理的胶水重量比为1∶3，第三次刷胶处理的胶水为原胶水。

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