一种非扰动土壤采样器和土壤采样方法

摘要

本发明公开一种非扰动土壤采样器和土壤采样方法，所述采样器包括方柱切刀、上盖和下盖；上盖上设有排气盖，切刀上沿的对侧的两个边长大于其他两个对侧边长，形成上沿凸轨，上盖设有与上沿导轨对应的两个上盖导槽，上盖通过导槽与导轨与切刀保持滑动，能够封住切刀上部；切刀下沿为刀锋状、且两条对侧切边长于其他两个对边，形成下沿凸轨，下盖上设有两条与下沿凸轨对应的下盖导槽，下盖与切刀能平行滑动，下盖中与下盖导槽垂直的一条边为刀锋状，方柱切刀内侧壁内嵌有用于测量土壤理化参数的电极。通过本发明的土壤采样方法进行采样，能够保持土壤结构的完整土壤，对土壤扰动小，并且能够在非扰动情况下精准测量的理化参数。

说明书

技术领域

本发明涉及土壤采样的技术领域，特别涉及一种非扰动土壤采样器和土壤采样方法。

背景技术

土壤是一个由气、液、固三相物质构成的复杂系统，土壤的固体颗粒组成的骨架中充满着空气、水和不同的盐类。土壤中有水分和能进行离子导电的盐类的存在，使土壤具有电解质溶液的特征，土壤的固体颗粒含有砂子、灰、泥渣和植物腐烂以后形成的腐植土。

多数土壤是无机和有机的胶质混合颗粒的集合，在这个集合中还具有许多弯弯曲曲的毛细微孔，土壤中的水分和空气可以通过这些微孔到达土壤的深处。部份土壤中的水份与土壤组分结合在一起，有些紧紧黏附在固体颗粒的周围，有些可以在微孔中流动。盐类溶解在这些水中，土壤就成了电解质。土壤的导电性与土壤的干湿程度及含盐量有关。土壤中的氧气，有一些溶解在水中，有些存于土壤的毛细微孔和缝隙内，土壤中氧的含量与土壤的湿度和结构都有密切的关系。土壤中还生存着各种微生物，其中可能会有对金属有腐蚀作用的细菌，因此土壤的性质较为复杂。由于组成土壤的固体组分的相对固定性，不像大气、海水具有流动性，即使是同种类型的土壤，它们的物理和化学性质也不尽相同。

土壤的理化性质在农业、电力、石油化工、建筑等领域具有重要作用，对土壤理化性质进行准确的检测、监测对在这些领域中的植物生长、材料设计、维护等具有关键意义。由于土壤是一种复杂的系统，土壤的结构、紧实度、湿度、植物根系等都严重影响土壤的理化参数。一旦土壤经过扰动，其结构等立即发生变化，许多重要的理化参数便发生变化。例如，土壤经过扰动后，其土壤电阻率、容重等参数立刻发生改变。对于土壤腐蚀性参数来说，土壤的腐蚀性与土壤的原本状态关系密切。

目前，对土壤的非扰动取样，通常采用环刀等切入土壤中，取样时，很难对土壤不发生扰动，环刀在土样去出时，也会造成土壤结构的破坏；此外，从环刀中取出土样，放入土壤理化参数检测仪时，无法保证土壤原结构的完整。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种非扰动土壤采样器和土壤采样方法，能够在土壤采样过程中完整保存土壤结构完整，对土壤无扰动。

本发明实施例提供的一种非扰动土壤采样器，所述采样器包括切刀、上盖和下盖，所述切刀为方柱切刀；

所述切刀上沿的对侧的边长大于其他两个对边边长，形成上沿凸轨，所述上盖两侧设有与所述上沿凸轨对应的两个上盖导槽，所述上盖导槽用于使得所述上盖通过所述上沿凸轨滑入，封住所述切刀上部；

所述切刀下沿为刀锋状，且两条对侧的边长大于其他两个对边边长，形成下沿凸轨，所述下盖左右两侧设有与所述下沿凸轨对应的两个下盖导槽，所述下盖导槽用于使所述下盖通过所述下沿导轨滑入，封住所述切刀下部；

所述下盖中与所述下盖导槽垂直的一条边为刀锋状。

作为一种优选方式，所述上盖设有排气盖，所述上盖导槽间的距离和所述上沿导轨间的距离相等，所述上盖导槽的宽度和所述上沿导轨宽度相同，所述上盖导槽的长度大于或等于所述上沿导轨长度，所述上盖导槽从所述上盖的其中一条边的边缘开始。

优选地，所述下盖导槽间的距离和所述下沿导轨间的距离相等，所述下盖导槽的长度大于或等于所述下沿导轨长度，所述下盖导槽从所述下盖的刀锋状的边的边缘开始。

优选地，所述切刀、所述上盖和所述下盖由高强度尼龙绝缘材料制备而成。

优选地，所述切刀内侧壁内嵌用于测量土壤电阻率的电阻率电极；

所述切刀内侧壁内嵌用于测量土壤氧化还原电位的氧化还原电位电极；

所述切刀内侧壁内嵌用于测量自然电位的自然电极；

所述切刀内侧壁内嵌用于测量土壤瞬时腐蚀速率的瞬时腐蚀速率电极；

所述切刀内侧壁内嵌预留电极。

优选地，所述采样器还包括压力辅助器，所述压力辅助器包括手柄、杆体和压盖，所述手柄和所述压盖通过所述杆体连接，所述压盖上设有与所述上盖导槽一致的两个压盖导槽。

本发明提供的一种非扰动土壤采样器，包括切刀、上盖和下盖，所述切刀为方柱切刀；通过方柱切刀和与方柱切刀通过导轨连接的上下两个进行采样，通过导轨和导槽连接的上下盖滑动将采样器采集的采集的土壤密封，保持采样过程中，及采样过程之后，土壤的结构完整性，其切刀内嵌的测量电极能够在保持土壤结构完整条件下，检测土壤的理化性质，测量数据更加准确可靠。

本发明实施例还提供一种非扰动土壤采样方法，采用如上述任一项实施例所述的一种非扰动土壤采样器，所述方法包括：

将方柱切刀的切刀下沿压入土壤中，直至达到预定的采样深度；

将所述方柱切刀的一个与下沿导轨垂直的侧面外侧的土清理出来；

将下盖的刀锋状的边朝内，使下盖导槽沿着下沿导轨将下盖滑入，将切刀下侧封住；

将切刀整体从土壤中取出，使上盖导槽沿着上沿导轨将上盖滑入，将切刀上侧封住。

作为一种优选方式，所述方法还包括：用玻璃密封胶将所述上盖和所述下盖与所述方柱切刀密封封装。

作为另一种优选方式，所述将方柱切刀的切刀下沿压入土壤中，具体可为：

将压力辅助器的压盖沿着压盖导槽压入上沿导轨中，使得切刀与压力辅助器连接；

通过所述压力辅助器的手柄将所述方柱切刀压入土壤中。

作为又一种优选方式，所述方法还包括：通过所述切刀内嵌的氧化还原电位电极测量土壤氧化还原电位；

通过所述切刀内嵌的自然电位电极测量自然电位；

通过所述切刀内嵌的瞬时腐蚀速率电极测量土壤瞬时腐蚀速率。

本发明公开一种非扰动土壤采样器和土壤采样方法。采样器包括方柱切刀、上盖和下盖；上盖上设有排气盖，上盖设有相互平行的两个导槽，切刀上沿对侧为两条凸轨，切刀与上盖通过上盖上的导槽连接，切刀下沿为刀锋状、且两条对侧切边长于其他两个对边，形成凸轨，便于下盖滑入；下盖上设有两条与切刀下沿凸轨对应的导槽，导槽横向对应的一条边为刀锋型。采用所述方法取样时，切刀切入土壤工作面，下盖导槽通过切刀凸轨滑入取出土样后，上盖通过导槽滑入，封住切刀上部，切刀内嵌的电极能够在保持土壤结构完整，对土壤理化性质进行测量；通过本发明的采样器进行采样，能保持土壤结构完整，能准确测量土壤的理化性质。

附图说明

图1为本发明实施例提供的非扰动土壤采样器的上盖结构图，图a1为仰视图，图a2为侧视图；

图2为本发明的实施例提供的非扰动土壤采样器的下盖结构图，图b1为俯视图，图b2为侧视图；

图3为本发明实施例提供的非扰动土壤采样器的切刀结构图，图c1为俯视图，图c2为正视图；

图4为本发明的一个实施例的用于理化参数测试的非扰动土壤采样器的辅助压力采样器图，图c1为正视图，图c2为仰视图；

图5是本发明实施例还提供一种非扰动土壤采样方法流程图；

图6是本发明实施例提供的一种非扰动土壤采样方法的工作示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。

以下实施例所用的材料、试剂、方法、仪器等，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法、仪器。本领域技术技术人员均可通过商业渠道获得。

本发明提供一种非扰动土壤采样器，包括上盖1、下盖2和切刀3。参见图1，是本发明实施例提供的一种非扰动土壤采样器的上盖结构图，如上盖的俯视图a1所示，上盖1的左右两侧设有相互平行的上盖导槽01和上盖导槽02，上盖1上还设有排气盖03，上盖图a2为上盖的侧视图。

所述排气盖03可打开和关闭，用于采样土壤的排气。

参见图2，是本发明实施例提供的一种非扰动土壤采样器的下盖结构图，如下盖的仰视图b1所示，下盖2的左右两侧设有相互平行的下盖导槽04和下盖导槽05，如下盖的侧视图图b2所示，下盖中与下盖导槽垂直的一条边为刀锋状。

参见图3，是本发明实施例提供的非扰动土壤采样器的切刀结构图，如切刀的侧视图图c2所示，切刀3上沿的对侧边长于其他两个对边，形成上沿凸轨06和上沿凸轨07，切刀03下沿的对侧边长常与其他两个对边，形成下沿凸轨08和下沿凸轨09。

所述切刀3上沿的对侧的边长大于其他两个对边边长，形成上沿凸轨06和上沿导轨07，上盖1两侧设有与上沿凸轨对应的两个上盖导槽01和上盖导槽02，上盖导槽01和上盖导槽02用于使得上盖1通过所述上沿凸轨06和上沿导轨07滑入，封住切刀3上侧；

切刀3下沿为刀锋状，且两条对侧的边长大于其他两个对边边长，形成下沿凸轨08和下沿导轨09，下盖3左右两侧设有与下沿凸轨08和下沿凸轨09和对应的下盖导槽04和下盖导槽05，使得下盖导槽04和下盖导槽05用于使下盖3通过下沿导轨08和下沿凸轨09滑入，封住切刀3下侧；

上盖设有排气盖，两条上盖导槽间的距离和两条上沿导轨间的距离相等，两条上盖导槽的宽度和两条上沿导轨宽度相同，两条上盖导槽的长度大于或等于两条上沿导轨长度，两条上盖导槽从两条上盖的其中一条边的边缘开始。

两条下盖导槽间的距离和两条下沿导轨间的距离相等，两条下盖导槽的长度大于或等于两条下沿导轨长度，两条下盖导槽从下盖的刀锋状的边的边缘开始。

如切刀的俯视图C1所示，本实施例中的方柱切刀内侧壁内嵌用于测量土壤电阻率的电阻率电极4。

本实施例中的方柱切刀内侧壁内嵌用于测量土壤氧化还原电位的氧化还原电位电极5。

本实施例中的方柱切刀内侧壁内嵌用于测量自然电位的自然电位电极6。

本实施例中的方柱切刀内侧壁内嵌用于测量土壤瞬时腐蚀速率的瞬时腐蚀速率电极7。

本实施例中的方柱切刀内侧壁内嵌用于预留电极8。

本实施例中的切刀、上盖和下盖由高强度尼龙绝缘材料制备而成，为增加其强度，切刀由尼龙棒材直接机械加工，不得焊接或粘接。切刀成方柱型，尺寸可根据取样测试需要加工，壁厚应满足取样强度要求；

本发明提供的一种非扰动土壤采样器还包括压力辅助器，参见图4所述示，所述压力辅助器包括手柄10、杆体9和压盖11，手柄10和压盖11通过杆体9连接，压盖11上也设有与上盖导槽一致的两条压盖导槽1101和压盖导槽1102。

本发明实施例提供的一种非扰动土壤采样器，包括切刀、下盖和上盖，切刀为方柱切刀，切刀上下沿形成上沿导槽和下沿导槽，上盖通过上沿导槽在方形切刀顶部滑动，下盖通过下沿导槽在方形切刀底部滑动，形成密闭的空间，对内部采样的土壤无扰动，能够保持采样土壤的结构完整性，并且通过切刀内嵌的检测电极，能够在保持土壤结构完整条件下，准确检测土壤的理化性质。

参见图5所示，是本发明实施例还提供一种非扰动土壤采样方法流程图，采用上述任一实施例提供的一种非扰动土壤采样器，所述方法包括S501～S504：

S501，将方柱切刀的切刀下沿压入土壤中，直至达到预定的采样深度；

S502，将所述方柱切刀的一个与下沿导轨垂直的侧面外侧的土清理出来；

S503，将下盖的刀锋状的边朝内，使下盖导槽沿着下沿导轨将下盖滑入，将切刀下侧封住；

S504，将切刀整体从土壤中取出，使上盖导槽沿着上沿导轨将上盖滑入，将切刀上侧封住。

在本实施例中，将采样器取出之后可使用玻璃密封胶将所述上盖和所述下盖与所述方柱切刀密封封装，能够保持在采样后土壤结构完整。

当取样的土壤较为松软，取样切刀可以直接压压入土壤中取样，土壤较为紧实时，可以采用辅助压力采样器，将压力辅助器的压盖沿着压盖导槽滑入上沿导轨中，并通过所述压力辅助器的手柄将所述方柱切刀压入土壤中。

较优的，本实施例提供的一种土壤采样方法还可以通过切刀内嵌的氧化还原电位电极测量土壤氧化还原电位；

通过切刀内嵌的自然电位电极测量自然电位；

通过切刀内嵌的瞬时腐蚀速率电极测量土壤瞬时腐蚀速率。

参见图6所示，是本发明实施例提供的一种非扰动土壤采样方法的工作示意图时，切刀切入土壤工作面，当切入一定深度后，清理切刀下沿凸轨横侧面的部分土壤，将下盖沿下盖凸轨切入，下盖切入土壤到达切刀另一侧位置后，在不扰动土壤底部的状态下，将切刀整体从土壤中取出，将上盖导槽沿着上沿导轨将上盖滑入，将采样器取出之后可使用玻璃密封胶将上盖和所述与切刀密封封装，完成土壤取样。

本发明公开一种非扰动土壤采样器和土壤采样方法。采样器包括方柱切刀、上盖和下盖；上盖上设有排气盖，上盖设有相互平行的两个导槽，切刀上沿对侧为两条上沿凸轨，上盖导槽用于使上盖通过上沿导轨滑入，切刀下沿为刀锋状，且两条对侧切边长于其他两个对边，形成两条下沿凸轨；下盖上设有两条与下沿凸轨对应的两条下盖导槽，下盖导槽用于使下盖通过下沿导轨滑入，下盖导槽横向对应的一条边为刀锋型。采用所述方法取样时，切刀切入土壤工作面，下盖导槽通过切刀凸轨滑入取出土样后，上盖通过导槽滑入，封住切刀上部，切刀内嵌的电极能够对土壤理化性质进行测量；通过本发明的采样器进行采样，土壤结构不会发生改变，土壤扰动最小，能保持土壤结构完整，能准确测量土壤的理化性质。

虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改变和变形也视为本发明的保护范围。