[发明专利]一种土壤取样系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤取样系统，属于农业水土工程技术领域。

背景技术

在农业水土工程技术领域，经常需要进行土壤取样。传统的土壤取样方法是将环刀平稳压入土中，在环刀中的土柱冒出环刀上端后，用铁铲挖开周围土壤，取出充满土壤的环刀。当需要对更深层的土壤进行测定时，则要大面积挖开土壤表面，经常需要挖掘至1-2m深度。对于耕作土壤来说，如此大面积、高强度地扰动土壤进行原土取样，对农作物耕作影响极大，因此取样时间和取样频次常常受到限制，而且传统取样方法耗时耗力，效率极低。因此需要在传统环刀法的基础上，研究一种对原土破坏性较小、效率较高的土壤取样工具。

沈阳农业大学在2008年5月16日申请的一份中国发明专利申请（申请号为200810011417.2，授权公告日为2010年9月28日，授权公告号为CN101271047B）中公开了这样一种《原位非破坏性土壤取样器》，该取样器包括筒钻、钻杆、手柄、内环、内环托和内推杆，，筒钻为中空的桶状结构，其前端的刃口部分为大半圆柱面，空出部分为安装内环的卡口，刃口圆柱面与筒钻主体圆柱面之间开有缺口，并将缺口部分的刃口向筒钻内部弯曲形成弹性刃口；筒钻连接中空管状的钻杆，内推杆连接内环托，内环托连同内推杆轴向活动安装在筒钻和钻杆内，内环为薄壁的圆柱筒结构，内环安装在筒钻内。该取样器在一定程度上避免了在取样过程中对土壤的大面积扰动，且操作比较方便。但该取样器本质上仍然是环刀取样，由于土壤的粘连性，当取出内环（相当于传统的环刀）后，需要人工将两端粘连的多余土切除，且由于所取样本是通过向筒钻内部弯曲的弹性刃口产生的内部斜上方的挤压力而与下方土壤脱离的，因此所取原土样本会受到挤压力所产生的较大扰动，对后续测定的准确性产生影响，且原土样本下部必然粘连较多的多余的土壤。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述土壤取样器对原土样本扰动较大，影响后续测定精度，且粘连较多残土的技术问题，提供一种取样时扰动更小，且不会产生残土粘连的土壤取样系统。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种土壤取样系统，包括取样器，所述取样器包括可拆卸的四部分：环刀套筒、环刀柄、钢丝牵引装置和环刀；

环刀套筒为中空且下部开口的方型筒状结构，其下部的两侧壁上沿水平方向开有对称的钢丝轨道槽，两个钢丝轨道槽内各嵌有一个可沿该轨道槽滑动的钢丝固定滑块，两个钢丝固定滑块上系有一根垂直于钢丝轨道槽方向的下部切土钢丝，环刀套筒内部设置有用于固定环刀的环刀固定装置；

环刀柄为倒立“T”型结构，其中部设有柱状铰，能够使环刀柄上部向下弯曲，环刀柄下部接近两端处对称分布着两个向下突出的钢丝固定锚，两个钢丝固定锚之间布有一根上部切土钢丝，上部切土钢丝两端用钢丝固定锚固定；

钢丝牵引装置为带把手的罗盘，其内部中空，可套在环刀柄上，把手中部开有与环刀柄外径尺寸相适应的固定槽，当环刀柄通过柱状铰向下弯曲时，可固定在该固定槽内，罗盘上缠绕有两根方向相反的牵引钢丝，每根牵引钢丝对应一个钢丝固定滑块，牵引钢丝的两头分别固定于该钢丝固定滑块沿钢丝轨道槽方向的两端，当罗盘转动时，牵引钢丝带动钢丝固定滑块沿钢丝轨道槽滑动。

采用上述土壤取样系统进行土壤取样时，具体包括以下步骤：

步骤1、组装取样器，具体为：将环刀柄从下至上依次穿过环刀套筒和钢丝牵引装置，然后将环刀柄上部的可弯曲部分通过柱状铰向下弯曲，使其嵌入钢丝牵引装置的把手上部的固定槽内，使环刀柄、钢丝牵引装置和环刀套筒三者在垂直方向固定；将环刀通过环刀固定装置固定于环刀套筒内；

步骤2、将土壤开孔至所需的取样深度；

步骤3、均匀用力地将取样器下端的环刀套筒打入土体中；

步骤4、旋转钢丝牵引装置上的把手；

步骤5、均匀用力上提钢丝牵引装置上的把手，直至取出取样器；

步骤6、将环刀柄上部拉直，轻轻敲击环刀柄，使环刀柄和环刀一起慢慢滑出环刀套筒，然后取出环刀，环刀内的土壤即为所取的样本，取样完成。

进一步的，本发明的土壤取样系统还包括用于将土壤开孔至预定的取样深度的成孔器，所述成孔器包括“T”型结构的把柄，以及与把柄下部固定连接的旋转切土装置，所述旋转切土装置为周边带有刃口的两片“S”型钢片相对焊接而成。