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专利名称：软体土壤原位小扰动土壤样品采集器的制作方法
技术领域：
本发明涉及土壤实验设备技术领域，具体涉及对土壤水分处于饱和状态软体土壤进行常规取样的采集设备。
背景技术：
软体土壤主要指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积等天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、 抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、 各层之间物理力学性质相差较大等特点，由于此类土壤长期积水，土粒分散，表层土壤终年处于泥泞甚至表层积有10-30cm水层的状态。土壤取样是从事土壤和生态研究科技工作者重要的基础工作之一，目前，国内外在野外原状土取样器设计制造方面开展了大量工作，并取得了很大的成就。现有的取样器就其功能方面而言，大体可分为两类一类为旱地常规农、林业土壤采集器，但该类采集器无法用于水分含量较高软体土壤的采集。因该类取样器在钻入软体土壤层时会对原位土样产生压力，造成较大的扰动；而在取样结束拔离土壤过程中，由于土体与取样器内壁的摩擦力不够而导致土样易滑脱、造成土壤取样误差大、工作量大等问题，从而影响采样工作的顺利进行和研究工作的准确性。另一类为沉积物取样器，如德国HYDRO-BIOS公司的沉积物柱状取样器，该类取样器的最大特点就是自身很重，在绳索的索引下凭借取样器的自重才能钻入深水层下的沉积土壤中，并进行取样作业，但用此类取样器来采取浅水土壤_水界面样品，则就存在携带不便、费时费力、费用昂贵，不便常规调查等问题。为此，我们针对上述软体土壤的特点结合实际需要研制了一种具有体积小、重量轻、材料廉价易得、加工简单、操作方便的软体土壤原位小扰动土壤样品采集器，经野外取样实践表明，该取样器的取样效果良好，达到了设计要求。

发明内容
本发明目的是，针对已有取土器在钻入软体土壤时对原位土样扰动大，而脱离土壤时土样易滑脱，造成取样误差大、工作量大等的缺陷，提供一种结构合理、体积小、重量轻、便于携带、操作快捷、对土体扰动小、能适应不同耕层深度使用，完整获取原样土样的软体土壤原位小扰动土壤样品采集器。本发明目的通过以下技术方案来实现。软体土壤原位小扰动土壤样品采集器，该采集器由T字型的手柄、三向阀门、刻线及下端无底、上端有顶层密封的圆筒型钻筒组成；其中，手柄的下端与钻筒顶层的中心处作垂直连接，在该顶层的一侧垂直设有与钻筒内相连通的三向阀门，在钻筒的外侧面自下沿口至上沿口垂直标有0-40或0-50cm的刻线。所述钻筒的下端内径壁呈直形、外径壁呈楔形。所述钻筒的制作材料为5mm厚有机玻璃或3mm厚钢板。
所述钻筒其外径为45-55mm，高度为400-500mm。本发明的有益效果是1.本发明采集器由手柄、钻筒、刻线和三向阀门组成，设计合理、结构简单、操作方便、省力，仅需一人便可完成取样作业；2.由于本发明采集器是一种用于采集土壤水分处于饱和状态，甚至在其表层以上还积有一层水层的软体土壤的土样，故取土样时需先打开阀门并将钻筒向下按压至需要的深度，此时，钻筒内表层以上受压的气体(或气体加水层)通过阀门向外跑逸，而不会对筒体内的原位软体土壤施压而造成扰动；关闭阀门后，筒体内的软体土壤土样在钻筒内外压力差的作用下，能完好地保持在筒体内并随采集器完整地被带离原位；当再次打开阀门后， 土样凭借自身重力即能自行滑出筒体外，故能方便地获取完整的未受干扰的软体土壤土样；3.本发明采集器体积小巧，重量轻，搬运方便，易于携带，便于野外操作；4.本发明原材料易得，加工简单，制作成本低廉；5.本发明由于用手柄直接控制，易于用力，所以可以采集厚度、直径较大的原状软体土壤样品，采样点控制准确；实践证明，本采样器既能快速、顺利地完成采样要求，又节约了大量经费，具有较高的实用价值。


图1软体土壤原位小扰动土壤样品采集器的结构示意图；其中，1、手柄；2、三向阀门；3、刻线；4、钻筒
具体实施例方式通过以下实施例并结合附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的内容并不局限于此。实施例1 (采集器1在河滩沉积软体土壤上的应用)如图1所示，该采集器由T字型的手柄1、三向阀门2、刻线3及下端无底、上端有顶层密封的圆筒型钻筒4组成；其中，手柄1由有机玻璃制成，钻筒4由5mm厚的有机玻璃制成，其外径为55mm，高度为500mm，其下端内径壁呈直形、外径壁呈楔形；手柄1的下端与钻筒4顶层的中心处作垂直连接，在该顶层的一侧垂直按装有市售的三向阀门2，在钻筒4 的外侧面自下沿口至上沿口标有0-500mm的刻线3 ；采取河滩沉积软体土壤40mm深土样时，打开三向阀门2以保持钻筒4筒体内与外界的畅通，握住手柄1将采集器垂直均勻用力向下按压，使钻筒4缓慢插入软体土壤中；观察刻线3插至40mm 土体深度后，关闭阀门2，钻筒4上端的通道即被密封；缓慢上提采集器后完整的土柱即被带离原位；当再次打开阀门2后，土柱样凭借自身重力而自行滑出钻筒4 外。实施例2 (采集器2在冷浸田软体土壤上的应用)冷浸田，主要是指山丘谷地受冷水、冷泉浸渍或湖区滩地受地下水浸渍的一类水田。主要分布在中国南方山区谷地、丘陵低洼地、平原湖沼低洼地，以及山塘、水库提坝的下部。冷浸田由于长期积水，土粒分散，表层约有30-40cm厚的土壤终年处于泥泞状态，具有深厚的潜育层，排水不良、土壤通气透水性差，一般实行单季稻、冬泡休闲耕作制，该类土表以上一般常年积有20cm左右的水层。本例中，采集器采用有机玻璃制成，其钻筒4外径为45mm，高度为400mm ；其余制备工艺同于实施例1。取样点为义乌市佛堂镇白丰水库冷浸田软体土壤，当按计划采集200mm深土样时，先将采集器的三向阀门2打开，握住手柄1将钻筒4垂直向下穿过水层后压入土体中， 并观察刻线至设定的200mm深度，关闭三向阀门2，此时，土样被牢牢吸附在钻筒4内，将钻体4拔离土体后，即完成了土壤样品的采集任务。将取样袋放在钻筒4下方，打开三向阀门 2后，钻筒4内的土样即凭借自身重力滑出筒体。本发明所采集的土样可以用于测定单位体积土壤重量、单位体积土壤含水量或孔隙率等土壤基本理化性状。实施例3 (采集器3在海滩软体土壤上的应用)滩涂，指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮浸地带，或河流湖泊常水位至洪水位间的滩地，时令湖、河洪水位以下的滩地，水库、坑塘的正常蓄水位与最大洪水位间的滩地， 在地貌学上又称谓“潮间带”。由于潮汐的作用，滩涂有时被水淹没，有时又出露水面，其上部经常露出水面，其下部则经常被水淹没。本例中，采集器手柄1由钢材铸成，钻筒4由3mm厚的钢板制成，其外径为45mm，高度为400mm，其余制备工艺同于实施例1。取样点为萧山沿海滩涂，当按计划采集软体土壤300mm深的土壤样品时，需将钻筒4垂直向下按压至设定的300mm深；其余步骤同于实施例1。实践证明，在浅水水体的沉积物_界面水样品采集中，本采样器既能快速、顺利地完成采样要求，又节约了大量经费，具有较高的实用价值。
权利要求
1.软土原位小扰动土壤样品采集器，其特征在于该采集器由T字型的手柄(1)、三向阀门(2)、刻线(3)及下端无底、上端有顶层密封的圆筒型钻筒(4)组成；其中，手柄(1)的下端与钻筒(4)顶层的中心处作垂直连接，在该顶层的一侧垂直设有与钻筒(4)内相连通的三向阀门(2)，在钻筒(4)的外侧面自下沿口至上沿口垂直标有0-40或0-50cm的刻线(3)。
2.按权利要求1所述的采集器，其特征在于所述钻筒(4)的下端内径壁呈直形、外径壁呈楔形。
3.按权利要求1所述的采集器，其特征在于所述钻筒(4)的制作材料为5mm厚有机玻璃或3mm厚钢板。
4.按权利要求1所述的采集器，其特征在于所述钻筒(4)其外径为45-55mm，高度为 400-500mm。
全文摘要
本发明公开了软土原位小扰动土壤样品采集器，属于土壤实验工具技术领域。该采集器由T字型手柄(1)、三向阀门(2)、刻线(3)及下端无底、上端有顶层密封的圆筒型钻筒(4)组成；由于本发明在采集器上设置有三向阀门，可使采集器在按压取样过程中筒内的气体能顺利排出，当被贯入至预定深度后将三向阀门关闭，土样又被牢牢吸附在筒体内，当再次打开阀门时，土样凭借自身重力即能自行滑出筒体外。该装置有效解决了土壤水分处于饱和状态软土土壤常规土样采集的难题。本发明可在各类软土地区推广应用。
文档编号G01N1/08GK102507257SQ20111037424
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者刘玉学, 吴春艳, 唐旭, 廖敏, 陈义 申请人:浙江省农业科学院