一種帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器及其取土方法與流程
2023-05-18 15:41:51
本發明涉及一種土樣取樣器及其取土方法。
背景技術：
溼地土壤是溼地生態系統的一個重要組成部分，溼地土壤長期處於積水或在生長季積水、周期性淹水的環境條件下，主要特徵表現為地形平坦或低洼，排水不良，各種動植物殘體分解緩慢或不易分解，有機物質的生成超過其分解作用，引起大量有機質的積累，而且土壤中含有大量的植物根系，土壤結構疏鬆、具有較大的孔隙度，溼地土壤的野外調查，土壤容重、孔隙度等土壤物理性狀的測試以及一些培養試驗都需要採集原狀溼地土壤樣品。土壤物理性狀測定及分析結果是否真實可靠，能否科學地說明相關問題，重點在於土壤樣品的採集和處理，其中土壤樣品的採集工作是整個分析工作的前提和基礎，溼地土壤的採集質量直接影響相關研究工作的準確性、科學性。因此根據實驗目的進行科學的溼地土壤原狀樣品採集至關重要。
以往的溼地土壤取樣方法多採用挖掘法和土鑽法，操作時存在壓實、擠壓、擾動作用，常常導致所取的土壤深度數據精度差，大大降低了數據的可靠性和準確性。關於小直徑(5cm)溼地原狀土柱取樣方法多採用低溫鑽取法，應用高壓液氮罐存儲液氮現場使溼地土壤凍結後用銅管取樣，存在攜帶、使用不方便、成本高等諸多問題，而且很難獲取大直徑的溼地土柱樣品、土壤凍結過程對土壤性質影響較大，不能很好的實現原狀溼地土壤樣品的採集。其他大直徑的土壤取樣器部分帶有刻度，但刻度標註在取樣筒壁上，在地表積水溼地取樣時無法觀察取樣深度。
溼地土壤由於有機質含量高、含有大量的植物根系，而且土壤結構疏鬆，具有較大的孔隙度，土壤取樣過程中存在潛在的壓實作用，很難從溼地中獲取大於10cm直徑的土柱樣品。
技術實現要素：
本發明針對以往土壤取樣器取樣過程中存在壓實作用，較難觀察取樣深度，不適用於溼地土壤取樣的問題。本發明為了減少取樣時對土壤的擠壓，從而保證取樣深度精度，同時可以方便的觀察取樣深度。
本發明的一種帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器，它包括外筒、內筒、推土裝置、取樣深度標示裝置和取土刀頭；
所述的外筒頂部開有孔A1、孔B1和孔C1；外筒底部開口，且外筒底部內側壁上設置有內螺紋；外筒頂部設置有外壁把手；
所述的內筒由內筒一和內筒二兩部分構成；
所述的推土裝置由推土杆和活塞A構成；所述的活塞A上開有孔A2和凹槽B2，凹槽C2；所述的推土杆由豎杆一、豎杆二和杆把手構成；
所述的取樣深度標示裝置由取樣深度標示杆和活塞B構成；所述的活塞B上開有凹槽A3，且凹槽A3內側壁設置有內螺紋；所述的取樣深度標示杆自上而下刻有刻度，底部外側壁上設置有外螺紋；
所述的內筒套入外筒內；
所述的取土刀頭為圓筒狀，取土刀頭分為上部套筒和下部取土刀頭兩部分，其中，上部套筒的外徑與外筒的內徑相同，且上部套筒外側壁上設置有外螺紋；
所述的取土刀頭通過上部套筒外側壁上設置的外螺紋與外筒底部內側壁上設置的內螺紋進行螺紋連接；
所述的活塞A放置於外筒頂部，並使孔B1與凹槽B2對齊，孔C1與凹槽C2對齊，孔A1與孔A2對齊；
所述的活塞B置於內筒內，且位於活塞A與取土刀頭之間；
所述的推土杆的豎杆一和豎杆二分別穿過孔B1和孔C1，並插入到凹槽B2和凹槽C2中；
所述的取樣深度標示裝置穿過孔A1和孔A2，並通過底部外側壁上設置的外螺紋與凹槽A3內側壁設置的內螺紋進行螺紋連接。
本發明的一種帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器的取土方法，它是按照以下步驟進行的：
一、取樣器的組裝
將活塞A置於外筒頂部，並使孔B1與凹槽B2對齊，孔C1與凹槽C2對齊，孔A1與孔A2對齊；
將內筒一和內筒二置於外筒內，將取樣深度標示裝置穿過孔A1和孔A2，並通過底部外側壁上設置的外螺紋與凹槽A3內側壁設置的內螺紋進行螺紋連接；將連有取樣深度標示裝置的活塞B置於內筒內，使活塞B與內筒下沿平齊，然後將取土刀頭通過上部套筒外側壁上設置的外螺紋與外筒底部內側壁上設置的內螺紋進行螺紋連接，完成帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器的組裝；
二、進行取樣
取上步組裝後的取樣器，將取樣器垂直放於溼地土壤表面，向下壓外壁把手使取樣器進入土壤；取土後將取樣器取出，卸下取土刀頭，將推土杆的豎杆一和豎杆二分別穿過孔B1和孔C1，並插入到凹槽B2和凹槽C2中；推動推土杆，使活塞A推動內筒，將內筒連帶土樣一同推出外筒，分開內筒的內筒一和內筒二後，再取土樣，即完成使用所述的帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器的取土過程。
本發明為了解決上述問題，改進了傳統取樣設備及取樣方法，提供了一種適用於溼地土壤原狀土柱的取樣器，取樣過程中避免破壞土壤結構，且攜帶方便、操作簡單，取樣準確，提高了原狀土柱的採集效率。可用於野外溼地土壤調查、土壤剖面形態觀測、土壤容重測定、土柱培養試驗等方面的科學研究。
本發明的溼地原狀土樣取樣器設計有取樣深度標示杆，可以在積水條件下實時觀察取樣深度；同時所設計的推土裝置可以避免將土柱取出時對土柱產生擠壓作用。
附圖說明
圖1為本發明土樣取樣器的外筒與取土刀頭的結構示意圖；
圖2為本發明土樣取樣器的內筒與活塞A和B的結構示意圖；
圖3為本發明土樣取樣器的推土杆結構示意圖；
圖4為本發明土樣取樣器的取樣深度標示裝置結構示意圖；
圖5為本發明土樣取樣器的取土刀頭結構示意圖；
圖6為本發明土樣取樣器的結構示意圖。
具體實施方式
具體實施方式一：結合圖1至6說明本實施方式，本實施方式的一種帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器，它包括外筒1、內筒2、推土裝置3、取樣深度標示裝置4和取土刀頭5；
所述的外筒1頂部開有孔A1 1-1、孔B1 1-2和孔C1 1-3；外筒1底部開口，且外筒1底部內側壁上設置有內螺紋；外筒1頂部設置有外壁把手10；
所述的內筒2由內筒一2-1和內筒二2-2兩部分構成；
所述的推土裝置3由推土杆6和活塞A 7構成；所述的活塞A 7上開有孔A2 7-1和凹槽B2 7-2，凹槽C2 7-3；所述的推土杆6由豎杆一6-1、豎杆二6-2和杆把手6-3構成；
所述的取樣深度標示裝置4由取樣深度標示杆8和活塞B 9構成；所述的活塞B 9上開有凹槽A3 9-1，且凹槽A3 9-1內側壁設置有內螺紋；所述的取樣深度標示杆8自上而下刻有刻度，底部外側壁上設置有外螺紋；
所述的內筒2套入外筒1內；
所述的取土刀頭5為圓筒狀，取土刀頭5分為上部套筒5-1和下部取土刀頭5-2兩部分，其中，上部套筒5-1的外徑與外筒1的內徑相同，且上部套筒5-1外側壁上設置有外螺紋；所述的上部套筒5-1的外徑小於下部取土刀頭5-2的外徑；
所述的取土刀頭5通過上部套筒5-1外側壁上設置的外螺紋與外筒1底部內側壁上設置的內螺紋進行螺紋連接；
所述的活塞A 7放置於外筒1頂部，並使孔B1 1-2與凹槽B2 7-2對齊，孔C1 1-3與凹槽C2 7-3對齊，孔A1 1-1與孔A2 7-1對齊；
所述的活塞B 9置於內筒2內，且位於活塞A 7與取土刀頭5之間；
所述的推土杆(6的豎杆一6-1和豎杆二6-2分別穿過孔B1 1-2和孔C1 1-3，並插入到凹槽B2 7-2和凹槽C2 7-3中；
所述的取樣深度標示裝置4穿過孔A1 1-1和孔A2 7-1，並通過底部外側壁上設置的外螺紋與凹槽A3 9-1內側壁設置的內螺紋進行螺紋連接。
具體實施方式二：結合圖1至6說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在於：所述的外筒1和內筒2的壁厚均為5mm；外筒1的內徑為110mm，內筒2的內徑為100mm。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。
具體實施方式三：結合圖1至6說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在於：所述的孔A1 1-1、孔B1 1-2、孔C1 1-3、孔A2 7-1、凹槽B2 7-2和凹槽C2 7-3的直徑均為10mm。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。
具體實施方式四：結合圖1至6說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在於：孔A1 1-1、孔B1 1-2和孔C1 1-3不在同一條直線上，且孔B1 1-2和孔C1 1-3設置在孔A1 1-1的兩側。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。
具體實施方式五：結合圖1至6說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在於：活塞A7與活塞B9的材質均為橡膠材質。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。
具體實施方式六：結合圖1至6說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在於：活塞A 7的直徑為110mm，活塞B 9的直徑為100mm。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。
具體實施方式七：結合圖1至6說明本實施方式，本實施方式一種帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器的取土方法，它是按照以下步驟進行的：
一、取樣器的組裝
將活塞A7置於外筒1頂部，並使孔B1 1-2與凹槽B2 7-2對齊，孔C1 1-3與凹槽C2 7-3對齊，孔A1 1-1與孔A2 7-1對齊；
將內筒一2-1和內筒二2-2置於外筒1內，將取樣深度標示裝置4穿過孔A1 1-1和孔A2 7-1，並通過底部外側壁上設置的外螺紋與凹槽A3 9-1內側壁設置的內螺紋進行螺紋連接；將連有取樣深度標示裝置4的活塞B 9置於內筒2內，使活塞B 9與內筒2下沿平齊，然後將取土刀頭5通過上部套筒5-1外側壁上設置的外螺紋與外筒1底部內側壁上設置的內螺紋進行螺紋連接，完成帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器的組裝；
二、進行取樣
取上步組裝後的取樣器，將取樣器垂直放於溼地土壤表面，向下壓外壁把手10使取樣器進入土壤；取土後將取樣器取出，卸下取土刀頭5，將推土杆6的豎杆一6-1和豎杆二6-2分別穿過孔B1 1-2和孔C1 1-3，並插入到凹槽B2 7-2和凹槽C2 7-3中；推動推土杆6，使活塞A7推動內筒2，將內筒2連帶土樣一同推出外筒1，分開內筒2的內筒一2-1和內筒二2-2後，再取土樣，即完成使用所述的帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器的取土過程。
本發明內容不僅限於上述各實施方式的內容，其中一個或幾個具體實施方式的組合同樣也可以實現發明的目的。
通過以下實施例驗證本發明的有益效果：
實施例1
本實施例的一種帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器，它包括外筒1、內筒2、推土裝置3、取樣深度標示裝置4和取土刀頭5；
所述的外筒1頂部開有孔A1 1-1、孔B1 1-2和孔C1 1-3；外筒1底部開口，且外筒1底部內側壁上設置有內螺紋；外筒1頂部設置有外壁把手10；
所述的內筒2由內筒一2-1和內筒二2-2兩部分構成；
所述的推土裝置3由推土杆6和活塞A 7構成；所述的活塞A 7上開有孔A2 7-1和凹槽B2 7-2，凹槽C2 7-3；所述的推土杆6由豎杆一6-1、豎杆二6-2和杆把手6-3構成；
所述的取樣深度標示裝置4由取樣深度標示杆8和活塞B 9構成；所述的活塞B 9上開有凹槽A3 9-1，且凹槽A3 9-1內側壁設置有內螺紋；所述的取樣深度標示杆8自上而下刻有刻度，底部外側壁上設置有外螺紋；
所述的內筒2套入外筒1內；
所述的取土刀頭5為圓筒狀，取土刀頭5分為上部套筒5-1和下部取土刀頭5-2兩部分，其中，上部套筒5-1的外徑與外筒1的內徑相同，且上部套筒5-1外側壁上設置有外螺紋；
所述的取土刀頭5通過上部套筒5-1外側壁上設置的外螺紋與外筒1底部內側壁上設置的內螺紋進行螺紋連接；
所述的活塞A 7放置於外筒1頂部，並使孔B1 1-2與凹槽B2 7-2對齊，孔C1 1-3與凹槽C2 7-3對齊，孔A1 1-1與孔A2 7-1對齊；
所述的活塞B 9置於內筒2內，且位於活塞A 7與取土刀頭5之間；
所述的推土杆(6的豎杆一6-1和豎杆二6-2分別穿過孔B1 1-2和孔C1 1-3，並插入到凹槽B2 7-2和凹槽C2 7-3中；
所述的取樣深度標示裝置4穿過孔A1 1-1和孔A2 7-1，並通過底部外側壁上設置的外螺紋與凹槽A3 9-1內側壁設置的內螺紋進行螺紋連接。
上述取樣器的取土方法，它是按照以下步驟進行的：
一、取樣器的組裝
將活塞A7置於外筒1頂部，並使孔B1 1-2與凹槽B2 7-2對齊，孔C1 1-3與凹槽C2 7-3對齊，孔A1 1-1與孔A2 7-1對齊；
將內筒一2-1和內筒二2-2置於外筒1內，將取樣深度標示裝置4穿過孔A1 1-1和孔A2 7-1，並通過底部外側壁上設置的外螺紋與凹槽A3 9-1內側壁設置的內螺紋進行螺紋連接；將連有取樣深度標示裝置4的活塞B 9置於內筒2內，使活塞B 9與內筒2下沿平齊，然後將取土刀頭5通過上部套筒5-1外側壁上設置的外螺紋與外筒1底部內側壁上設置的內螺紋進行螺紋連接，完成帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器的組裝；
二、進行取樣
取上步組裝後的取樣器，取樣時將標示杆的0刻度線與外壁把手對齊，然後將取樣器垂直放於溼地土壤表面(黑龍江地區的溼地進行取樣)，向下壓外壁把手10使取樣器進入土壤，此時標示杆會隨著取樣器進入深度的變化而上升，注意觀察標示杆上的刻度，當達到要求的採樣深度時停止下壓。取土後將取樣器取出，卸下取土刀頭5，將推土杆6的豎杆一6-1和豎杆二6-2分別穿過孔B1 1-2和孔C1 1-3，並插入到凹槽B2 7-2和凹槽C2 7-3中；推動推土杆6，使活塞A7推動內筒2，將內筒2連帶土樣一同推出外筒1，分開內筒2的內筒一2-1和內筒二2-2後，再取土樣，即完成使用所述的帶刻度的可攜式溼地原狀土樣取樣器的取土過程。
經過本實施例取樣器，在積水條件下實時觀察取樣深度；同時所設計的推土裝置可以避免將土柱取出時對土柱產生擠壓作用。能夠取獲取大直徑的溼地土柱樣品，所取的土壤深度數據精度高，提高了數據的可靠性和準確性。且本實施例的取樣器使用方便、成本低。