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专利名称：一种手动直压式根钻的制作方法
技术领域：
—种手动直压式根钻属于森林生态系统根取样工具。
背景技术：
植物根系，尤其是细根是森林生态系统地下碳库的重要组成部分。生态系统根系生物量的准确估计，能够影响生态系统碳密度的估计效果。关于生态系统根系生物量的估计方法，有全挖法和根钻法。全挖法虽然能够较为准确的估计单株林木根系生物量，但是受人力和财力的限制，尤其是全挖法需要挖出根系、破坏林地的制约，全挖法并不适用于以乔木为优势种的森林生态系统根系生物量的估计。根钻法虽然受根钻钻头直径的限制，不能估计粗根，但却能估计细根的生物量，并且对森林生态系统的破坏作用远小于全挖法，因此根钻法在森林生态系统细根生物量的估计中得到大量应用。 根钻法所用的根钻多由农业土壤研究中的土钻代替。由于农田土壤与森林土壤存在很多不同，如森林土壤中根系和石砾等土壤侵入体远多于农业土壤，因此将土钻用作根钻会存在如下缺点
1)土钻钻头切根困难，钻头易磨损；
2)钻头向深土层推进困难；
3)不易根据土壤发生层进行不同土层根系取样；
4)钻头或钻筒中的土壤推出困难或推出速度低。

发明内容
为了解决上述问题，本发明设计了一种手动直压式根钻，该根钻相比土钻，具有切根容易，钻头不易磨损；向土壤中深土层推进容易；易于根据土壤发生层进行不同土层根系取样；钻筒中土壤移出容易，且速度快的优点。本发明的目的是这样实现的
一种手动直压式根钻，包括定深刻度钻筒，旋拧于定深刻度钻筒底端的钻头，配置在定深刻度钻筒顶端侧面的套管式把手套装，在定深刻度钻筒内部上下活动的活塞式土体推出器；所述的定深刻度钻筒的侧面开有土壤发生层观察窗。上述的一种手动直压式根钻，所述的定深刻度钻筒为空心的上下端开口的筒形结构，侧面的土壤发生层观察窗及其旁边均刻有或印有刻度线，在刻度线的上表面设置有保护层，所述的保护层为薄膜、透明胶带或与定深刻度钻筒粘接的透明有机玻璃。上述的一种手动直压式根钻，所述的钻头底端圆周方向，分布有三角波、锯齿波或半月牙的形状，在三角波或锯齿波的底部有刃部，在三角波方向相同的单侧边、锯齿波斜边或半月牙内侧边有刃部；或者在三角波、锯齿波或半月牙的两侧边有刃部。上述的一种手动直压式根钻，所述的套管式把手套装包括固定连接在定深刻度钻筒顶端两侧的单人直压式把手，与单人直压式把手可拆卸连接的双人手动直压式把手，与单人直压式把手可拆卸连接的踏板式单人手动直压式把手。
上述的一种手动直压式根钻，所述的单人直压式把手为实心体或空心体，单人直压式把手的截面外轮廓为圆形、椭圆形或正多边形的实心或空心体；
所述的双人手动直压式把手为管状结构，双人手动直压式把手的长度大于单人直压式把手的长度，双人手动直压式把手的空心部分截面与单人直压式把手的截面外轮廓为相似形，且双人手动直压式把手的空心部分截面尺寸不小于单人直压式把手的截面外轮廓尺寸；
所述的踏板式单人手动直压式把手
①、包括踏板和连接在踏板端面的连接端，所述踏板的踩踏面为平面矩形、向上弯曲的矩形或向下弯曲的矩形，踩踏面的向对面为平面矩形、向上弯曲的矩形或向下弯曲的矩形；所述的连接端为管状结构，连接端的空心部分截面与单人直压式把手的截面外轮廓为相似形，且连接端的空心部分截面尺寸不小于单人直压式把手的截面外轮廓尺寸；
②、包括踏板和配置在踏板端面上的连接孔，所述踏板的踩踏面为平面矩形、向上弯曲 的矩形或向下弯曲的矩形，踩踏面的向对面为平面矩形、向上弯曲的矩形或向下弯曲的矩形；所述的连接孔的截面与单人直压式把手的截面外轮廓为相似形，且连接孔的截面尺寸不小于单人直压式把手的截面外轮廓尺寸。上述的一种手动直压式根钻，所述的活塞式土体推出器为饼状的圆柱体，且中轴部分设置有通孔，所述的通孔为圆柱通孔或螺纹通孔。上述的一种手动直压式根钻，还包括可拆卸连接在定深刻度钻筒顶端的钻杆固定支架以及钻杆；所述钻杆固定支架的中部设置有直径大于钻杆截面直径的钻杆通孔；所述的钻杆沿定深刻度钻筒方向穿过钻杆通孔，利用穿过活塞式土体推出器的通孔的螺丝或螺栓与设置在钻杆底端的螺纹孔连接，实现钻杆与活塞式土体推出器固定连接。上述的一种手动直压式根钻，所述的钻杆顶端设置有套在钻杆外围的护手限推器，所述的护手限推器的截面直径大于钻杆通孔的直径。上述的一种手动直压式根钻，所述的护手限推器为塑料、胶皮或金属。上述的一种手动直压式根钻，所述的钻杆的顶端设置有垂直钻杆方向的双用手柄。由于本发明一种手动直压式根钻包括定深刻度钻筒，旋拧于定深刻度钻筒底端的钻头，配置在定深刻度钻筒顶端侧面的套管式把手套装，在定深刻度钻筒内部上下活动的活塞式土体推出器；所述的定深刻度钻筒的侧面开有土壤发生层观察窗；这种设计使得该根钻具有切根容易，钻头不易磨损；向土壤中深土层推进容易；易于根据土壤发生层进行不同土层根系取样；钻筒中土壤移出容易，且速度快的优点。


图I是本发明手动直压式根钻结构示意图。图中1定深刻度钻筒、11刻度线、2钻头、3单人直压式把手、31踏板式单人手动直压式把手、4活塞式土体推出器、5 土壤发生层观察窗、6钻杆固定支架、7钻杆、8护手限推器、9双用手柄。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式
作进一步详细描述。本实施例的手动直压式根钻结构示意图如图I所示，该根钻包括定深刻度钻筒1，旋拧于定深刻度钻筒I底端的钻头2，配置在定深刻度钻筒I顶端侧面的单人直压式把手3，在定深刻度钻筒I内部上下活动的活塞式土体推出器4 ;所述的定深刻度钻筒I的侧面开有土壤发生层观察窗5。所述的定深刻度钻筒I为空心的上下端开口的筒形结构，侧面的土壤发生层观察窗5及其旁边均刻有或印有刻度线11，，在刻度线11的上表面设置有与定深刻度钻筒I粘接的透明有机玻璃，所述的有机玻璃还可以替换为透明薄膜或透明胶带。所述的钻头2底端圆周方向，分布有三角波形状的结构，且在三角波的底部和两个侧边，均为刃部。上述钻头2底端圆周方向还可以选择锯齿波或半月牙形状的结构，并且可以选择该形状的具有相同方向的一个侧边或者两个侧边为钝部。所述的单人直压式把手3为实心体，截面外轮廓为圆形，在单人直压式把手3的外·侧，还套接有踏板式单人手动直压式把手31，踏板式单人手动直压式把手31包括踏板和配置在踏板端面上的连接孔，所述的踏板的踩踏面以及与踩踏面相对的面均为平面矩形；所述的连接孔的截面与单人直压式把手的截面外轮廓为相似形，且连接孔的截面尺寸不小于单人直压式把手3的截面外轮廓尺寸。上述单人直压式把手3还可以选择为空心体，截面外轮廓还可以选择为椭圆形或正多边形；上述踏板式单人手动直压式把手31的踩踏面以及与踩踏面相对的面还可以选择为弧面，该弧面既可以向上弯曲又可以向下弯曲；上述踏板式单人手动直压式把手31还可以选择由包括踏板和连接在踏板端面的连接端组成的结构，所述的连接端为管状结构，连接端的空心部分截面与单人直压式把手3的截面外轮廓为相似形，且连接端的空心部分截面尺寸不小于单人直压式把手3的截面外轮廓尺寸。所述的活塞式土体推出器4为饼状的圆柱体，且中轴部分设置有通孔，该通孔为圆柱通孔或螺纹通孔。本实施例的手动直压式根钻，还包括可拆卸连接在定深刻度钻筒I顶端的钻杆固定支架6以及钻杆7 ;所述钻杆固定支架6的中部设置有直径大于钻杆7截面直径的钻杆通孔；所述的钻杆7沿定深刻度钻筒I方向穿过钻杆通孔，利用穿过活塞式土体推出器4的通孔的螺丝或螺栓与设置在钻杆7底端的螺纹孔连接，实现钻杆7与活塞式土体推出器4固定连接。所述的钻杆7顶端设置有套在钻杆7外围的护手限推器8，所述的护手限推器8的截面直径大于钻杆通孔的直径，且该护手限推器8为胶皮材料制成。上述护手限推器8还可以选择为塑料，或钢、铁、铝、铜等金属材料。所述的钻杆7的顶端设置有垂直钻杆7方向的双用手柄9，在双用手柄9的顶端设
置有铁石占。该手动直压式根钻的使用方法如下
方法一
①单人手持定深刻度钻筒I顶部两端的单人直压式把手3；
②单人顺时针直压旋转定深刻度钻筒1，使钻头2向深土层推进；
③观察定深刻度钻筒I上的刻度，当钻头2达到预定深度土层底端时，停止旋转定深刻度钻筒I并将其从土层中拔出；
④单手拎着单人直压式把手3，另一手拉起双用手柄9并用活塞式土体推出器4冲击钻筒中的土体，使土体从土壤发生层观察窗5或钻头2处推出；
⑤收集从土壤发生层观察窗5或钻头2处推出的土体，进行根系的分拣。方法二
①双人各持一只双人手动直压式把手将其套在单人直压式把手3外端；
②双人顺时针直压旋转定深刻度钻筒1，使钻头2向更深土层推进；
③同方法一； ④双人单手拎着单人直压式把手3，另一手用铁锤击打双用手柄9顶端的铁砧，使活塞式土体推出器4推动钻筒中的土体，使土体从土壤发生层观察窗5或钻头2处推出；
⑤同方法一。方法三
①将踏板式单人手动直压式把手31套在单人直压式把手3外端；
②一人站在踏板式单人手动直压式把手31的踏板上，另一人顺时针旋转踏板式单人手动直压式把手31，使定深刻度钻筒I顺时针旋转，借助人的重力作用，使钻头2向更深土层推进；
③同方法一；
④通过土壤发生层观察窗5观察钻筒中土壤发生层，用土壤刀依据观察到的土壤发生层分布，对定深刻度钻筒I中的土柱进行分层切割，使不同土壤发生层的土体从土壤发生层观察窗5或钻头2处手动移出；
⑤同方法一。
权利要求
1.一种手动直压式根钻，其特征在于包括定深刻度钻筒，旋拧于定深刻度钻筒底端的钻头，配置在定深刻度钻筒顶端侧面的套管式把手套装，在定深刻度钻筒内部上下活动的活塞式土体推出器；所述的定深刻度钻筒的侧面开有土壤发生层观察窗。
2.根据权利要求I所述的一种手动直压式根钻，其特征在于所述的定深刻度钻筒为空心的上下端开口的筒形结构，侧面的土壤发生层观察窗及其旁边均刻有或印有刻度线，在刻度线的上表面设置有保护层，所述的保护层为薄膜、透明胶带或与定深刻度钻筒粘接的透明有机玻璃。
3.根据权利要求I所述的一种手动直压式根钻，其特征在于所述的钻头底端圆周方向，分布有三角波、锯齿波或半月牙的形状，在三角波或锯齿波的底部有刃部，在三角波方向相同的单侧边、锯齿波斜边或半月牙内侧边有刃部；或者在三角波、锯齿波或半月牙的两侧边有刃部。
4.根据权利要求I所述的一种手动直压式根钻，其特征在于所述的套管式把手套装包括固定连接在定深刻度钻筒顶端两侧的单人直压式把手，与单人直压式把手可拆卸连接的双人手动直压式把手，与单人直压式把手可拆卸连接的踏板式单人手动直压式把手。
5.根据权利要求4所述的一种手动直压式根钻，其特征在于 所述的单人直压式把手为实心体或空心体，单人直压式把手的截面外轮廓为圆形、椭圆形或正多边形的实心或空心体； 所述的双人手动直压式把手为管状结构，双人手动直压式把手的长度大于单人直压式把手的长度，双人手动直压式把手的空心部分截面与单人直压式把手的截面外轮廓为相似形，且双人手动直压式把手的空心部分截面尺寸不小于单人直压式把手的截面外轮廓尺寸； 所述的踏板式单人手动直压式把手结构为 包括踏板和连接在踏板端面的连接端，所述踏板的踩踏面为平面矩形、向上弯曲的矩形或向下弯曲的矩形，踩踏面的向对面为平面矩形、向上弯曲的矩形或向下弯曲的矩形；所述的连接端为管状结构，连接端的空心部分截面与单人直压式把手的截面外轮廓为相似形，且连接端的空心部分截面尺寸不小于单人直压式把手的截面外轮廓尺寸； 或者，所述的踏板式单人手动直压式把手结构为 包括踏板和配置在踏板端面上的连接孔，所述踏板的踩踏面为平面矩形、向上弯曲的矩形或向下弯曲的矩形，踩踏面的向对面为平面矩形、向上弯曲的矩形或向下弯曲的矩形；所述的连接孔的截面与单人直压式把手的截面外轮廓为相似形，且连接孔的截面尺寸不小于单人直压式把手的截面外轮廓尺寸。
6.根据权利要求I所述的一种手动直压式根钻，其特征在于所述的活塞式土体推出器为饼状的圆柱体，且中轴部分设置有通孔，所述的通孔为圆柱通孔或螺纹通孔。
7.根据权利要求I所述的一种手动直压式根钻，其特征在于还包括可拆卸连接在定深刻度钻筒顶端的钻杆固定支架以及钻杆；所述钻杆固定支架的中部设置有直径大于钻杆截面直径的钻杆通孔；所述的钻杆沿定深刻度钻筒方向穿过钻杆通孔，利用穿过活塞式土体推出器的通孔的螺丝或螺栓与设置在钻杆底端的螺纹孔连接，实现钻杆与活塞式土体推出器固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种手动直压式根钻，其特征在于所述的钻杆顶端设置有套在钻杆外围的护手限推器，所述的护手限推器的截面直径大于钻杆通孔的直径。
9.根据权利要求8所述的一种手动直压式根钻，其特征在于所述的护手限推器为塑料、胶皮或金属。
10.根据权利要求7或8所述的一种手动直压式根钻，其特征在于所述的钻杆的顶端设置有垂直钻杆方向的双用手柄。
全文摘要
一种手动直压式根钻属于森林生态系统根取样工具；该根钻包括定深刻度钻筒，旋拧于定深刻度钻筒底端的钻头，配置在定深刻度钻筒顶端侧面的套管式把手套装，在定深刻度钻筒内部上下活动的活塞式土体推出器；所述的定深刻度钻筒的侧面开有土壤发生层观察窗；本发明一种手动直压式根钻，具有切根容易，钻头不易磨损；向土壤中深土层推进容易；易于根据土壤发生层进行不同土层根系取样；钻筒中土壤移出容易，且速度快的优点。
文档编号G01N1/08GK102890011SQ20121042216
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者孙志虎, 金光泽, 王传宽 申请人:东北林业大学