CN106404452A - 一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器及其取土方法 - Google Patents

一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器及其取土方法 Download PDF

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宋艳宇
宋长春
谭稳稳
王明全
王珍婷
靳少非
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Abstract

一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器及其取土方法，该湿地原状土样取样器包括带把手的外壁、内壁A、内壁B、活塞A、活塞B、取样深度标示杆、推土杆、钢制取土刀头，其操作简单，携带方便，可防止取样过程中土壤松散，减少土壤挤压，避免破坏土壤结构，能够获得理想的原状湿地土壤样品。

Description

一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器及其取土方法
技术领域
本发明涉及一种土样取样器及其取土方法。
背景技术
湿地土壤是湿地生态***的一个重要组成部分，湿地土壤长期处于积水或在生长季积水、周期性淹水的环境条件下，主要特征表现为地形平坦或低洼，排水不良，各种动植物残体分解缓慢或不易分解，有机物质的生成超过其分解作用，引起大量有机质的积累，而且土壤中含有大量的植物根系，土壤结构疏松、具有较大的孔隙度，湿地土壤的野外调查，土壤容重、孔隙度等土壤物理性状的测试以及一些培养试验都需要采集原状湿地土壤样品。土壤物理性状测定及分析结果是否真实可靠，能否科学地说明相关问题，重点在于土壤样品的采集和处理，其中土壤样品的采集工作是整个分析工作的前提和基础，湿地土壤的采集质量直接影响相关研究工作的准确性、科学性。因此根据实验目的进行科学的湿地土壤原状样品采集至关重要。
以往的湿地土壤取样方法多采用挖掘法和土钻法，操作时存在压实、挤压、扰动作用，常常导致所取的土壤深度数据精度差，大大降低了数据的可靠性和准确性。关于小直径(5cm)湿地原状土柱取样方法多采用低温钻取法，应用高压液氮罐存储液氮现场使湿地土壤冻结后用铜管取样，存在携带、使用不方便、成本高等诸多问题，而且很难获取大直径的湿地土柱样品、土壤冻结过程对土壤性质影响较大，不能很好的实现原状湿地土壤样品的采集。其他大直径的土壤取样器部分带有刻度，但刻度标注在取样筒壁上，在地表积水湿地取样时无法观察取样深度。
湿地土壤由于有机质含量高、含有大量的植物根系，而且土壤结构疏松，具有较大的孔隙度，土壤取样过程中存在潜在的压实作用，很难从湿地中获取大于10cm直径的土柱样品。
发明内容
本发明针对以往土壤取样器取样过程中存在压实作用，较难观察取样深度，不适用于湿地土壤取样的问题。本发明为了减少取样时对土壤的挤压，从而保证取样深度精度，同时可以方便的观察取样深度。
本发明的一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器，它包括外筒、内筒、推土装置、取样深度标示装置和取土刀头；
所述的外筒顶部开有孔A1、孔B1和孔C1；外筒底部开口，且外筒底部内侧壁上设置有内螺纹；外筒顶部设置有外壁把手；
所述的内筒由内筒一和内筒二两部分构成；
所述的推土装置由推土杆和活塞A构成；所述的活塞A上开有孔A2和凹槽B2，凹槽C2；所述的推土杆由竖杆一、竖杆二和杆把手构成；
所述的取样深度标示装置由取样深度标示杆和活塞B构成；所述的活塞B上开有凹槽A3，且凹槽A3内侧壁设置有内螺纹；所述的取样深度标示杆自上而下刻有刻度，底部外侧壁上设置有外螺纹；
所述的内筒套入外筒内；
所述的取土刀头为圆筒状，取土刀头分为上部套筒和下部取土刀头两部分，其中，上部套筒的外径与外筒的内径相同，且上部套筒外侧壁上设置有外螺纹；
所述的取土刀头通过上部套筒外侧壁上设置的外螺纹与外筒底部内侧壁上设置的内螺纹进行螺纹连接；
所述的活塞A放置于外筒顶部，并使孔B1与凹槽B2对齐，孔C1与凹槽C2对齐，孔A1与孔A2对齐；
所述的活塞B置于内筒内，且位于活塞A与取土刀头之间；
所述的推土杆的竖杆一和竖杆二分别穿过孔B1和孔C1，并***到凹槽B2和凹槽C2中；
所述的取样深度标示装置穿过孔A1和孔A2，并通过底部外侧壁上设置的外螺纹与凹槽A3内侧壁设置的内螺纹进行螺纹连接。
本发明的一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器的取土方法，它是按照以下步骤进行的：
一、取样器的组装
将活塞A置于外筒顶部，并使孔B1与凹槽B2对齐，孔C1与凹槽C2对齐，孔A1与孔A2对齐；
将内筒一和内筒二置于外筒内，将取样深度标示装置穿过孔A1和孔A2，并通过底部外侧壁上设置的外螺纹与凹槽A3内侧壁设置的内螺纹进行螺纹连接；将连有取样深度标示装置的活塞B置于内筒内，使活塞B与内筒下沿平齐，然后将取土刀头通过上部套筒外侧壁上设置的外螺纹与外筒底部内侧壁上设置的内螺纹进行螺纹连接，完成带刻度的便携式湿地原状土样取样器的组装；
二、进行取样
取上步组装后的取样器，将取样器垂直放于湿地土壤表面，向下压外壁把手使取样器进入土壤；取土后将取样器取出，卸下取土刀头，将推土杆的竖杆一和竖杆二分别穿过孔B1和孔C1，并***到凹槽B2和凹槽C2中；推动推土杆，使活塞A推动内筒，将内筒连带土样一同推出外筒，分开内筒的内筒一和内筒二后，再取土样，即完成使用所述的带刻度的便携式湿地原状土样取样器的取土过程。
本发明为了解决上述问题，改进了传统取样设备及取样方法，提供了一种适用于湿地土壤原状土柱的取样器，取样过程中避免破坏土壤结构，且携带方便、操作简单，取样准确，提高了原状土柱的采集效率。可用于野外湿地土壤调查、土壤剖面形态观测、土壤容重测定、土柱培养试验等方面的科学研究。
本发明的湿地原状土样取样器设计有取样深度标示杆，可以在积水条件下实时观察取样深度；同时所设计的推土装置可以避免将土柱取出时对土柱产生挤压作用。
附图说明
图1为本发明土样取样器的外筒与取土刀头的结构示意图；
图2为本发明土样取样器的内筒与活塞A和B的结构示意图；
图3为本发明土样取样器的推土杆结构示意图；
图4为本发明土样取样器的取样深度标示装置结构示意图；
图5为本发明土样取样器的取土刀头结构示意图；
图6为本发明土样取样器的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至6说明本实施方式，本实施方式的一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器，它包括外筒1、内筒2、推土装置3、取样深度标示装置4和取土刀头5；
所述的外筒1顶部开有孔A1 1-1、孔B1 1-2和孔C1 1-3；外筒1底部开口，且外筒1底部内侧壁上设置有内螺纹；外筒1顶部设置有外壁把手10；
所述的内筒2由内筒一2-1和内筒二2-2两部分构成；
所述的推土装置3由推土杆6和活塞A 7构成；所述的活塞A 7上开有孔A2 7-1和凹槽B2 7-2，凹槽C2 7-3；所述的推土杆6由竖杆一6-1、竖杆二6-2和杆把手6-3构成；
所述的取样深度标示装置4由取样深度标示杆8和活塞B 9构成；所述的活塞B 9上开有凹槽A3 9-1，且凹槽A3 9-1内侧壁设置有内螺纹；所述的取样深度标示杆8自上而下刻有刻度，底部外侧壁上设置有外螺纹；
所述的内筒2套入外筒1内；
所述的取土刀头5为圆筒状，取土刀头5分为上部套筒5-1和下部取土刀头5-2两部分，其中，上部套筒5-1的外径与外筒1的内径相同，且上部套筒5-1外侧壁上设置有外螺纹；所述的上部套筒5-1的外径小于下部取土刀头5-2的外径；
所述的取土刀头5通过上部套筒5-1外侧壁上设置的外螺纹与外筒1底部内侧壁上设置的内螺纹进行螺纹连接；
所述的活塞A 7放置于外筒1顶部，并使孔B1 1-2与凹槽B2 7-2对齐，孔C1 1-3与凹槽C2 7-3对齐，孔A1 1-1与孔A2 7-1对齐；
所述的活塞B 9置于内筒2内，且位于活塞A 7与取土刀头5之间；
所述的推土杆(6的竖杆一6-1和竖杆二6-2分别穿过孔B1 1-2和孔C1 1-3，并***到凹槽B2 7-2和凹槽C2 7-3中；
所述的取样深度标示装置4穿过孔A1 1-1和孔A2 7-1，并通过底部外侧壁上设置的外螺纹与凹槽A3 9-1内侧壁设置的内螺纹进行螺纹连接。
具体实施方式二：结合图1至6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：所述的外筒1和内筒2的壁厚均为5mm；外筒1的内径为110mm，内筒2的内径为100mm。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：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的直径均为10mm。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1至6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：孔A1 1-1、孔B1 1-2和孔C1 1-3不在同一条直线上，且孔B1 1-2和孔C1 1-3设置在孔A1 1-1的两侧。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：结合图1至6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：活塞A7与活塞B9的材质均为橡胶材质。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：结合图1至6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于：活塞A 7的直径为110mm，活塞B 9的直径为100mm。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合图1至6说明本实施方式，本实施方式一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器的取土方法，它是按照以下步骤进行的：
一、取样器的组装
将活塞A7置于外筒1顶部，并使孔B1 1-2与凹槽B2 7-2对齐，孔C1 1-3与凹槽C27-3对齐，孔A1 1-1与孔A2 7-1对齐；
将内筒一2-1和内筒二2-2置于外筒1内，将取样深度标示装置4穿过孔A1 1-1和孔A2 7-1，并通过底部外侧壁上设置的外螺纹与凹槽A3 9-1内侧壁设置的内螺纹进行螺纹连接；将连有取样深度标示装置4的活塞B 9置于内筒2内，使活塞B 9与内筒2下沿平齐，然后将取土刀头5通过上部套筒5-1外侧壁上设置的外螺纹与外筒1底部内侧壁上设置的内螺纹进行螺纹连接，完成带刻度的便携式湿地原状土样取样器的组装；
二、进行取样
取上步组装后的取样器，将取样器垂直放于湿地土壤表面，向下压外壁把手10使取样器进入土壤；取土后将取样器取出，卸下取土刀头5，将推土杆6的竖杆一6-1和竖杆二6-2分别穿过孔B1 1-2和孔C1 1-3，并***到凹槽B2 7-2和凹槽C2 7-3中；推动推土杆6，使活塞A7推动内筒2，将内筒2连带土样一同推出外筒1，分开内筒2的内筒一2-1和内筒二2-2后，再取土样，即完成使用所述的带刻度的便携式湿地原状土样取样器的取土过程。
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。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1
本实施例的一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器，它包括外筒1、内筒2、推土装置3、取样深度标示装置4和取土刀头5；
所述的外筒1顶部开有孔A1 1-1、孔B1 1-2和孔C1 1-3；外筒1底部开口，且外筒1底部内侧壁上设置有内螺纹；外筒1顶部设置有外壁把手10；
所述的内筒2由内筒一2-1和内筒二2-2两部分构成；
所述的推土装置3由推土杆6和活塞A 7构成；所述的活塞A 7上开有孔A2 7-1和凹槽B2 7-2，凹槽C2 7-3；所述的推土杆6由竖杆一6-1、竖杆二6-2和杆把手6-3构成；
所述的取样深度标示装置4由取样深度标示杆8和活塞B 9构成；所述的活塞B 9上开有凹槽A3 9-1，且凹槽A3 9-1内侧壁设置有内螺纹；所述的取样深度标示杆8自上而下刻有刻度，底部外侧壁上设置有外螺纹；
所述的内筒2套入外筒1内；
所述的取土刀头5为圆筒状，取土刀头5分为上部套筒5-1和下部取土刀头5-2两部分，其中，上部套筒5-1的外径与外筒1的内径相同，且上部套筒5-1外侧壁上设置有外螺纹；
所述的取土刀头5通过上部套筒5-1外侧壁上设置的外螺纹与外筒1底部内侧壁上设置的内螺纹进行螺纹连接；
所述的活塞A 7放置于外筒1顶部，并使孔B1 1-2与凹槽B2 7-2对齐，孔C1 1-3与凹槽C2 7-3对齐，孔A1 1-1与孔A2 7-1对齐；
所述的活塞B 9置于内筒2内，且位于活塞A 7与取土刀头5之间；
所述的推土杆(6的竖杆一6-1和竖杆二6-2分别穿过孔B1 1-2和孔C1 1-3，并***到凹槽B2 7-2和凹槽C2 7-3中；
所述的取样深度标示装置4穿过孔A1 1-1和孔A2 7-1，并通过底部外侧壁上设置的外螺纹与凹槽A3 9-1内侧壁设置的内螺纹进行螺纹连接。
上述取样器的取土方法，它是按照以下步骤进行的：
一、取样器的组装
将活塞A7置于外筒1顶部，并使孔B1 1-2与凹槽B2 7-2对齐，孔C1 1-3与凹槽C27-3对齐，孔A1 1-1与孔A2 7-1对齐；
将内筒一2-1和内筒二2-2置于外筒1内，将取样深度标示装置4穿过孔A1 1-1和孔A2 7-1，并通过底部外侧壁上设置的外螺纹与凹槽A3 9-1内侧壁设置的内螺纹进行螺纹连接；将连有取样深度标示装置4的活塞B 9置于内筒2内，使活塞B 9与内筒2下沿平齐，然后将取土刀头5通过上部套筒5-1外侧壁上设置的外螺纹与外筒1底部内侧壁上设置的内螺纹进行螺纹连接，完成带刻度的便携式湿地原状土样取样器的组装；
二、进行取样
取上步组装后的取样器，取样时将标示杆的0刻度线与外壁把手对齐，然后将取样器垂直放于湿地土壤表面(黑龙江地区的湿地进行取样)，向下压外壁把手10使取样器进入土壤，此时标示杆会随着取样器进入深度的变化而上升，注意观察标示杆上的刻度，当达到要求的采样深度时停止下压。取土后将取样器取出，卸下取土刀头5，将推土杆6的竖杆一6-1和竖杆二6-2分别穿过孔B1 1-2和孔C1 1-3，并***到凹槽B2 7-2和凹槽C2 7-3中；推动推土杆6，使活塞A7推动内筒2，将内筒2连带土样一同推出外筒1，分开内筒2的内筒一2-1和内筒二2-2后，再取土样，即完成使用所述的带刻度的便携式湿地原状土样取样器的取土过程。
经过本实施例取样器，在积水条件下实时观察取样深度；同时所设计的推土装置可以避免将土柱取出时对土柱产生挤压作用。能够取获取大直径的湿地土柱样品，所取的土壤深度数据精度高，提高了数据的可靠性和准确性。且本实施例的取样器使用方便、成本低。

Claims (7)

1.一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器，其特征在于它包括外筒(1)、内筒(2)、推土装置(3)、取样深度标示装置(4)和取土刀头(5)；
所述的外筒(1)顶部开有孔A1(1-1)、孔B1(1-2)和孔C1(1-3)；外筒(1)底部开口，且外筒(1)底部内侧壁上设置有内螺纹；外筒(1)顶部设置有外壁把手(10)；
所述的内筒(2)由内筒一(2-1)和内筒二(2-2)两部分构成；
所述的推土装置(3)由推土杆(6)和活塞A(7)构成；所述的活塞A(7)上开有孔A2(7-1)和凹槽B2(7-2)，凹槽C2(7-3)；所述的推土杆(6)由竖杆一(6-1)、竖杆二(6-2)和杆把手(6-3)构成；
所述的取样深度标示装置(4)由取样深度标示杆(8)和活塞B(9)构成；所述的活塞B(9)上开有凹槽A3(9-1)，且凹槽A3(9-1)内侧壁设置有内螺纹；所述的取样深度标示杆(8)自上而下刻有刻度，底部外侧壁上设置有外螺纹；
所述的内筒(2)套入外筒(1)内；
所述的取土刀头(5)为圆筒状，取土刀头(5)分为上部套筒(5-1)和下部取土刀头(5-2)两部分，其中，上部套筒(5-1)的外径与外筒(1)的内径相同，且上部套筒(5-1)外侧壁上设置有外螺纹；
所述的取土刀头(5)通过上部套筒(5-1)外侧壁上设置的外螺纹与外筒(1)底部内侧壁上设置的内螺纹进行螺纹连接；
所述的活塞A(7)放置于外筒(1)顶部，并使孔B1(1-2)与凹槽B2(7-2)对齐，孔C1(1-3)与凹槽C2(7-3)对齐，孔A1(1-1)与孔A2(7-1)对齐；
所述的活塞B(9)置于内筒(2)内，且位于活塞A(7)与取土刀头(5)之间；
所述的推土杆(6)的竖杆一(6-1)和竖杆二(6-2)分别穿过孔B1(1-2)和孔C1(1-3)，并***到凹槽B2(7-2)和凹槽C2(7-3)中；
所述的取样深度标示装置(4)穿过孔A1(1-1)和孔A2(7-1)，并通过底部外侧壁上设置的外螺纹与凹槽A3(9-1)内侧壁设置的内螺纹进行螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器，其特征在于所述的外筒(1)和内筒(2)的壁厚均为5mm；外筒(1)的内径为110mm，内筒(2)的内径为100mm。
3.根据权利要求1所述的一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器，其特征在于所述的孔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)的直径均为10mm。
4.根据权利要求1或3所述的一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器，其特征在于孔A1(1-1)、孔B1(1-2)和孔C1(1-3)不在同一条直线上，且孔B1(1-2)和孔C1(1-3)设置在孔A1(1-1)的两侧。
5.根据权利要求1所述的一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器，其特征在于活塞A(7)与活塞B(9)的材质均为橡胶材质。
6.根据权利要求1或5所述的一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器，其特征在于活塞A(7)的直径为110mm，活塞B(9)的直径为100mm。
7.一种带刻度的便携式湿地原状土样取样器的取土方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：
一、取样器的组装
将活塞A(7)置于外筒(1)顶部，并使孔B1(1-2)与凹槽B2(7-2)对齐，孔C1(1-3)与凹槽C2(7-3)对齐，孔A1(1-1)与孔A2(7-1)对齐；
将内筒一(2-1)和内筒二(2-2)置于外筒(1)内，将取样深度标示装置(4)穿过孔A1(1-1)和孔A2(7-1)，并通过底部外侧壁上设置的外螺纹与凹槽A3(9-1)内侧壁设置的内螺纹进行螺纹连接；将连有取样深度标示装置(4)的活塞B(9)置于内筒(2)内，使活塞B(9)与内筒(2)下沿平齐，然后将取土刀头(5)通过上部套筒(5-1)外侧壁上设置的外螺纹与外筒(1)底部内侧壁上设置的内螺纹进行螺纹连接，完成带刻度的便携式湿地原状土样取样器的组装；
二、进行取样
取上步组装后的取样器，将取样器垂直放于湿地土壤表面，向下压外壁把手(10)使取样器进入土壤；取土后将取样器取出，卸下取土刀头(5)，将推土杆(6)的竖杆一(6-1)和竖杆二(6-2)分别穿过孔B1(1-2)和孔C1(1-3)，并***到凹槽B2(7-2)和凹槽C2(7-3)中；推动推土杆(6)，使活塞A(7)推动内筒(2)，将内筒(2)连带土样一同推出外筒(1)，分开内筒(2)的内筒一(2-1)和内筒二(2-2)后，再取土样，即完成使用所述的带刻度的便携式湿地原状土样取样器的取土过程。
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