一種草原植物根系取樣裝置製造方法
2023-04-26 16:04:11
一種草原植物根系取樣裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種草原植物根系取樣裝置，包括環刀、託盤和用於將託盤推入所述環刀的牽引機構，所述環刀為中空的筒體，其底部設有鋸齒狀刀片、頂部邊緣設有卡件，所述託盤包括盤體和位於盤體表面的固定槽，所述盤體能夠沿著環刀的軸向在環刀內移動，所述牽引機構包括橫杆、旋轉杆、滑動套筒和爪鉤。該草原植物根系取樣裝置改變了原有環刀內原狀土樣頂出來的方式，避免千斤頂對環刀內原狀土樣的擾動作用，減小人為誤差，保證植物根系的完整性，提高試驗樣品採集的精度，提高野外工作效率，省時省力。
【專利說明】一種草原植物根系取樣裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及土壤生態學領域，特別是一種草原植物根系取樣裝置。
【背景技術】
[0002]目前，在實際野外具體研究實踐中，針對草地植物種群繁殖資源生物量分配的取樣具體操作過程包括以下幾個方面:
[0003]1、繁殖資源生物量分配取樣裝置採用環刀法，大口徑環刀(直徑為20cm，高30-40cm，厚度為7mm，該環刀體積參與數據計算，即固定體積取樣)取樣；
[0004]2、野外取樣時，採用錘子(18磅或24磅)按照環刀上面的刻度標識直接將環刀插入土壤中；
[0005]3、環刀插入相應深度土壤中後，再用鐵鍬等工具將環刀周圍土壤剖開，取出環刀並回填土坑後裝入車內，帶回實驗室作進一步處理與分析；
[0006]4、環刀帶回實驗室後，先將環刀內的原狀土樣用千斤頂頂出來(原狀土樣自下而上被頂出來)，裝入適宜大小的尼龍網袋中，在高壓水槍的衝洗下，清洗乾淨後獲得整株植物個體(株叢)，分解相應繁殖體構件，置於恆溫條件下烘乾至恆重後稱其相應重量(構件生物量)，作為植物繁殖分配生物量分配的實測數據。
[0007]但是，目前的根系取樣方法存在以下缺點:
[0008]1、環刀不易攜帶；用環刀取樣時容易發生左右晃動，影響取樣精度；儘管在使用錘子將環刀插入土壤的過程中，環刀上部墊有木塊以保護環刀，但在具體操作中木塊容易滑落，錘子經常直接砸到環刀邊緣，極易使環刀變形，甚至傷及試驗工作人員，影響取樣安全和取樣精度，試驗所得數據的差異較大；而且錘子對環刀具有一定的破壞作用，致使環刀的重複利用率較低，不僅浪費資源，而且耗時費工，野外工作效率顯著降低。
[0009]2、環刀插入土壤相應深度後，需要用鐵鍬等工具將環刀周圍的土壤剖開，從而會在環刀周圍形成一個土坑，對試驗樣地(或草地)而言，土坑則屬於破壞性的影響；如果大型試驗設計需要採集較多數量樣本時，僅僅此項研究內容所涉及的野外樣品採集則會對草地產生極大地破壞作用，樣地管理人員或者牧民不會允許(或授權)相關科研人員進入樣地去進行相關的科學試驗活動。
[0010]3、由於千斤頂與環刀內原狀土接觸面積較小，受力不均勻，原狀土不易被頂出來，費時費力，效率低下；環刀內原狀土壤易受到千斤頂的擾動(或破壞)，損壞植物個體植株(株叢)根系，原本完整的根系損壞後會與母株個體(株叢)分離，分離後的根系在後續數據分析時不能參與統計分析，數據的準確性和有效性明顯降低，科研結果的可靠性則隨之降低。
[0011]4、上述取樣方法中，試驗研究所需採集的樣品樣本量較多時，則需要大量的大環刀，即每採集一個樣本就需要一個環刀。即使分批次採樣，也得需要足夠數量的環刀才能滿足樣品採集的需求。可見，試驗材料費用相應明顯增多，且環刀的重複利用率較低，資源浪費嚴重。
[0012]5、分批次採樣時，每一個環刀需要對應配套一個尼龍網袋，樣本數量較多時，尼龍網袋的耗費也很大，確實存在一定資源浪費的現象。
[0013]6、環刀下端鋸齒呈刀刃楔形狀，環刀插入土壤時經常遇到相對較大的石塊兒時，刀刃就會變鈍變形，環刀隨時會發生損壞現象；由於草地土壤均為未經幹擾過得原狀土壤，緊實硬實，即使採用刀刃狀環刀取樣，將環刀插入土壤的過程也較為費時費力。
【發明內容】
[0014]有鑑於此，本發明的目的在於提出一種草原植物根系取樣裝置，以提高試驗樣品採集的精度和採樣的工作效率，同時降低採樣工作對環境的破壞程度。
[0015]基於上述目的，本發明提供的草原植物根系取樣裝置，包括環刀、託盤和用於將託盤推入所述環刀的牽引機構，
[0016]所述環刀為中空的筒體，其底部設有鋸齒狀刀片、頂部邊緣設有卡件，
[0017]所述託盤包括盤體和位於盤體表面的固定槽，所述盤體能夠沿著環刀的軸向在環刀內移動，
[0018]所述牽引機構包括橫杆、旋轉杆、滑動套筒和爪鉤，所述橫杆的中部與旋轉杆的一端固定連接，旋轉杆的另一端用於插入所述託盤的固定槽內，所述滑動套筒套接於所述旋轉杆的外壁上，滑動套筒和旋轉杆之間通過螺紋活動連接，所述滑動套筒的外壁與爪鉤相連，所述爪鉤用於插入所述環刀的卡件內；當旋轉杆轉動時，滑動套筒沿著旋轉杆移動，從而帶動爪鉤一起移動。
[0019]可選地,所述爪鉤包括鉤體和連接件,所述鉤體與連接件的一端部活動連接、並能夠繞著該端部旋轉從而實現插入或者脫離所述卡件，所述連接件與滑動套筒的外壁固定連接。
[0020]可選地，所述卡件的上表面為平面狀，且與環刀頂部邊緣處於同一平面，卡件的下表面向內凹陷形成能夠容納所述爪鉤尖部的卡槽。
[0021]較佳地，所述卡槽從卡件的下表面向卡件的上表面凹陷，該卡槽從由下至上逐漸縮小，其最小處與爪鉤的尖部吻合。
[0022]較佳地，所述卡槽的表面鋪設有用於吸附爪鉤的吸附層。
[0023]優選地，所述吸附層為磁鐵。
[0024]可選地，所述草原植物根系取樣裝置還包括U字型手柄和工字型木塊，所述U字型手柄的兩個端部分別與環刀頂部邊緣固定連接，所述工字形木塊用於通過兩個缺口卡入所述U字型手柄內。
[0025]較佳地所述工字形木塊的缺口中部凸起形成弧面，當所述木塊卡入所述U字型手柄時，該弧面以及弧面兩邊的側壁均與所述手柄接觸。
[0026]可選地，所述滑動套筒的外壁上與所述爪鉤連接的部位向外延伸形成緊固件，該緊固件與爪鉤固定連接。
[0027]可選地，所述滑動套筒的外壁連接有三個爪鉤，每個爪鉤與其相鄰的爪鉤之間的角度為120度。
[0028]從上面所述可以看出，本發明提供的草原植物根系取樣裝置具有以下優點:1、改變原有環刀內原狀土樣頂出來的方式，避免千斤頂對環刀內原狀土樣的擾動作用，減小人為誤差，保證植物根系的完整性，提高試驗樣品採集的精度，提高野外工作效率，省時省力，同時也改變了環刀取樣時需從試驗樣地挖坑取出來的方式，降低了取樣對試驗樣地或草地的破壞程度，有效地保護了試驗樣地；2、避免錘子對環刀的直接破壞作用，使環刀可以重複利用，節約試驗成本，提高工作效率；通過改善環刀刀刃結構，避免環刀遇到土壤石塊兒而損壞，使環刀易於被插入土壤中。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明實施例草原植物根系取樣裝置的結構示意圖；
[0030]圖2為本發明實施例爪鉤的結構示意圖；
[0031]圖3為本發明實施例滑動套筒的俯視圖；
[0032]圖4為本發明實施例卡件的結構示意圖；
[0033]圖5為本發明實施例工字型木塊的結構示意圖；
[0034]圖6為本發明實施例工字型木塊的俯視圖。
【具體實施方式】
[0035]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0036]本發明提供的草原植物根系取樣裝置包括環刀、託盤和用於將託盤推入所述環刀的牽引機構，所述環刀為中空的筒體，其底部設有鋸齒狀刀片、頂部邊緣設有卡件，所述託盤包括盤體和位於盤體表面的固定槽，所述盤體能夠沿著環刀的軸向在環刀內移動，所述牽引機構包括橫杆、旋轉杆、滑動套筒和爪鉤，所述橫杆的中部與旋轉杆的一端固定連接，旋轉杆的另一端用於插入所述託盤的固定槽內，所述滑動套筒套接於所述旋轉杆的外壁上，滑動套筒和旋轉杆之間通過螺紋活動連接，所述滑動套筒的外壁與爪鉤相連，所述爪鉤用於插入所述環刀的卡件內；當旋轉杆轉動時，滑動套筒沿著旋轉杆移動，從而帶動爪鉤一起移動。
[0037]參考圖1，其為圖1為本發明實施例草原植物根系取樣裝置的結構示意圖，所述草原植物根系取樣裝置包括環刀1、託盤2和用於將託盤2推入所述環刀的牽引機構3。其中，所述環刀I為中空的筒體，其底部設有鋸齒狀刀片14、頂部邊緣設有卡件12。可選地，所述環刀I為中空的圓柱狀筒體。
[0038]作為本發明的一個實施例，所述鋸齒狀刀片14由兩條直邊組成，其中一條直邊沿著環刀I的軸向延伸，另一條直邊傾斜延伸。在本實施例中，如圖1所示，鋸齒狀刀片14的左側直邊141沿著環刀I的軸向延伸，右側直邊142朝著左側直邊141傾斜延伸。亦即，該鋸齒為直角三角形，呈現刀刃楔形狀，在野外具體操作過程中，一方面更容易將環刀I插入土壤中，另一方面保證在取樣過程中環刀I的穩定性，使環刀I穩穩地插入土壤中，達到防止環刀I來回晃動的目的。
[0039]進一步地，所述託盤包括盤體22和位於盤體表面的固定槽21，所述盤體22能夠沿著環刀I的軸向在環刀I內移動。可選地，所述盤體22為扁狀的圓盤，其直徑略小於環刀I的直徑，從而能夠沿著環刀I的軸向在環刀I內往復移動。
[0040]在本實施例中，所述牽引機構包括橫杆31、旋轉杆32、滑動套筒34和爪鉤33，所述橫杆31的中部與旋轉杆32的一端固定連接，旋轉杆32的另一端用於插入所述託盤2的固定槽21內，所述滑動套筒34套接於所述旋轉杆32的外壁上，滑動套筒34和旋轉杆32之間通過螺紋活動連接，所述滑動套筒34的外壁與爪鉤33相連，所述爪鉤33用於插入所述環刀I的卡件12內。當旋轉杆32轉動時，滑動套筒34沿著旋轉杆32移動，從而帶動爪鉤33 一起移動。
[0041]優選地，所述橫杆31的中部與旋轉杆33的一端垂直連接，使用時，雙手抓住橫杆31的中部，將其旋轉，從而使旋轉杆33也跟著旋轉。
[0042]參見圖2，其為本發明實施例爪鉤的結構示意圖，所述爪鉤33包括鉤體331和連接件332，所述鉤體331與連接件332的一端部活動連接、並能夠繞著該端部旋轉從而實現插入或者脫離所述卡件12，所述連接件332與滑動套筒34的外壁固定連接。如圖1所示，所述鉤體331能夠繞著連接件332的端部在豎直平面內上下旋轉，以便於將鉤體331的尖部3311插入或者脫離卡件12。優選地，所述鉤體331的尖部3311向內上側延伸變尖，以增加其在卡件12內的牢固性，防止工作時從卡件12內脫離。
[0043]作為本發明的一個實施例，所述滑動套筒34的外壁上與所述爪鉤33連接的部位向外延伸形成緊固件35，如圖3所示，該緊固件35與爪鉤33固定連接。在本實施例中，所述緊固件35與爪鉤的連接件332的端部固定連接，以提高滑動套筒34與爪鉤33的連接牢固性，提高滑動套筒34的承重能力。所述滑動套筒34的外壁上至少連接兩個爪鉤33，並且這些爪鉤33最好均勻分布，以使環刀I均勻受力。優選地，所述滑動套筒34的外壁連接有三個爪鉤33，每個爪鉤33與其相鄰的爪鉤33之間的角度為120度。相應地，所述滑動套筒34的外壁向外延伸形成三個緊固件35，每個緊固件35分布與爪鉤33相連，每個緊固件35與其相鄰的緊固件35之間的角度為120度，參見圖3。
[0044]在本發明的一個實施例中，所述卡件12的上表面122為平面狀，且與環刀I頂部邊緣處於同一平面，卡件12的下表面123向內凹陷形成能夠容納所述爪鉤尖部3311的卡槽121。可選地，所述卡件12的一個側面124與環刀I的頂部邊緣無縫焊接成一體。
[0045]優選地，所述卡槽121從卡件的下表面123向卡件的上表面122凹陷，該卡槽121從由下至上逐漸縮小，其最小處與爪鉤的尖部3311相吻合，參見圖4。因此，爪鉤的尖部3311可以完全插入卡槽121內，工作時不會在卡槽121內發生晃動。
[0046]作為本發明的一個優選實施例，所述卡槽121的表面鋪設有用於吸附爪鉤的吸附層。可選地，所述吸附層為磁鐵。通過吸附層的吸附作用，爪鉤的尖部3311可以更加穩定地插在卡槽121內。當旋轉杆32自上而下施力於圓盤2時，爪鉤33自下而上用力，緊緊扣住卡槽121，確保爪鉤33不會從卡槽121中脫落。
[0047]結合圖1和圖5，作為本發明的又一個實施例，所述草原植物根系取樣裝置還包括U字型手柄11和工字型木塊4，所述U字型手柄11的兩個端部分別與環刀I頂部邊緣固定連接，所述工字形木塊4用於通過兩個缺口 41卡入所述U字型手柄11內。可選地，所述工字形木塊4的兩端與環刀I頂部邊緣無縫焊接成一體。
[0048]作為本發明的一個較佳實施例，所述工字形木塊4的缺口 41中部凸起形成弧面411，當所述木塊4卡入所述U字型手柄11時，該弧面以及弧面兩邊的側壁412均與所述手柄11接觸。
[0049]在本實施例中，所述工字形木塊4外輪廓為圓形，缺口弧面411的曲率半徑小於外輪廓的半徑，參見圖6。作為本發明的一個實施例，外輪廓的半徑為150毫米，弧面的曲率半徑為115毫米，弧面兩邊的側壁之間的距離為90毫米。
[0050]該草原植物根系取樣裝置的工作過程可以如下:通過環刀進行野外取樣，然後將託盤置於環刀的頂部，通過牽引機構對託盤施加向下的力，使託盤從環刀的頂部滑至環刀的底部，從而使環刀內的土壤與環刀完整脫離。
[0051]以前在取樣的時候每取一個土壤就得製作一個環刀，環刀的數量將近200多個，使用本發明提供的草原植物根系取樣裝置後最多只需製作3個環刀，取樣時使用兩個環刀輪流取樣，另外一個作為備用環刀即可。環刀取樣帶回實驗室後，需將環刀內土樣頂入預先準備好的尼龍網袋中，環刀的數量與尼龍網袋的數量相一致。本發明不需要再去準備尼龍網袋，所以大大減少資源的浪費。
[0052]由此可見，本發明提供的草原植物根系取樣裝置具有以下優點:1、改變原有環刀內原狀土樣頂出來的方式，避免千斤頂對環刀內原狀土樣的擾動作用，減小人為誤差，保證植物根系的完整性，提高試驗樣品採集的精度，提高野外工作效率，省時省力，同時也改變了環刀取樣時需從試驗樣地挖坑取出來的方式，降低了取樣對試驗樣地或草地的破壞程度，有效地保護了試驗樣地；2、避免錘子對環刀的直接破壞作用，使環刀可以重複利用，節約試驗成本，提高工作效率；通過改善環刀刀刃結構，避免環刀遇到土壤石塊兒而損壞，使環刀易於被插入土壤中。
[0053]所屬領域的普通技術人員應當理解:以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種草原植物根系取樣裝置，其特徵在於，包括環刀、託盤和用於將託盤推入所述環刀的牽引機構， 所述環刀為中空的筒體，其底部設有鋸齒狀刀片、頂部邊緣設有卡件， 所述託盤包括盤體和位於盤體表面的固定槽，所述盤體能夠沿著環刀的軸向在環刀內移動， 所述牽引機構包括橫杆、旋轉杆、滑動套筒和爪鉤，所述橫杆的中部與旋轉杆的一端固定連接，旋轉杆的另一端用於插入所述託盤的固定槽內，所述滑動套筒套接於所述旋轉杆的外壁上，滑動套筒和旋轉杆之間通過螺紋活動連接，所述滑動套筒的外壁與爪鉤相連，所述爪鉤用於插入所述環刀的卡件內；當旋轉杆轉動時，滑動套筒沿著旋轉杆移動，從而帶動爪鉤一起移動。
2.根據權利要求1所述的草原植物根系取樣裝置，其特徵在於，所述爪鉤包括鉤體和連接件，所述鉤體與連接件的一端部活動連接、並能夠繞著該端部旋轉從而實現插入或者脫離所述卡件，所述連接件與滑動套筒的外壁固定連接。
3.根據權利要求1所述的草原植物根系取樣裝置，其特徵在於，所述卡件的上表面為平面狀，且與環刀頂部邊緣處於同一平面，卡件的下表面向內凹陷形成能夠容納所述爪鉤尖部的卡槽。
4.根據權利要求3所述的草原植物根系取樣裝置，其特徵在於，所述卡槽從卡件的下表面向卡件的上表面凹陷，該卡槽從由下至上逐漸縮小，其最小處與爪鉤的尖部吻合。
5.根據權利要求3所述的草原植物根系取樣裝置，其特徵在於，所述卡槽的表面鋪設有用於吸附爪鉤的吸附層。
6.根據權利要求5所述的草原植物根系取樣裝置，其特徵在於，所述吸附層為磁鐵。
7.根據權利要求1所述的草原植物根系取樣裝置，其特徵在於，所述草原植物根系取樣裝置還包括U字型手柄和工字型木塊，所述U字型手柄的兩個端部分別與環刀頂部邊緣固定連接，所述工字形木塊用於通過兩個缺口卡入所述U字型手柄內。
8.根據權利要求7所述的草原植物根系取樣裝置，其特徵在於，所述工字形木塊的缺口中部凸起形成弧面，當所述木塊卡入所述U字型手柄時，該弧面以及弧面兩邊的側壁均與所述手柄接觸。
9.根據權利要求1所述的草原植物根系取樣裝置，其特徵在於，所述滑動套筒的外壁上與所述爪鉤連接的部位向外延伸形成緊固件，該緊固件與爪鉤固定連接。
10.根據權利要求1所述的草原植物根系取樣裝置，其特徵在於，所述滑動套筒的外壁連接有三個爪鉤，每個爪鉤與其相鄰的爪鉤之間的角度為120度。
【文檔編號】G01N1/08GK104374605SQ201410708746
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】單玉梅, 陳海軍, 張存厚, 溫超, 張勃, 楊勇, 運向軍 申請人:內蒙古自治區農牧業科學院