一种大型原状土取样器

1.本实用新型属于土壤取样技术领域，具体涉及一种大型原状土取样器。


背景技术：

2.随着社会和经济的快速发展，人类活动对环境的影响日趋深刻，人类生产活动给赖以生存的自然环境带来一定的负面影响，尤其是与人类关系最密切的土壤。土壤位于生物圈和地质圈相互作用的连接带上，是经济和农业发展的重要资源，与人类生产生活息息相关。
3.为了让人们树立保护土壤、珍惜土壤资源的意识，需要让他们更好地了解土壤及其演变，认识到土壤退化的危害。为了更直观地展示土壤及其演变，通常需要对原状土进行取样。因为原状土的取样方式能够采集最接近自然状态的土壤，并能够直接观察到土壤的剖面构型、土壤颜色、土壤质地、土壤孔隙度等，因此，其在土壤调查、教学、研究以及展览中是必不可少的。同时，辅助以典型特征的相关植物，利用文字、图表、绘画、音像等技术，了解土壤的相关知识，展示土壤与农业、土壤与人之间的相互关系，全方位增强人们对土壤的认知，逐步培养保护土壤、保护环境的意识，加强对人类自身生存环境的关注。同样地，在科学研究中，室内模拟试验因受自然环境影响较小，可控性较高，且能够直观地观测到土壤的变化，被广泛的应用于土壤的研究中，是土壤科学研究中的一种重要的手段。
4.现有的原状土取样方法为：采集原状土需人工野外挖掘土壤剖面，在剖面挖至母质层后，再使用采样模具（木质框架）采集土壤标本。具体做法是，借助橡皮锤将采样模具平稳地砸入土壤剖面中，待土壤剖面中的土柱与采样模具完全契合之后，需用铁铲将采样模型周围的土壤挖去；然后，取出填满土壤的采样模具，用剖面刀去除采样模具外多余的土壤后，获得原状土壤的样品。一方面，采集原状土样品需要花费大量的人力和物力，同时需要挖掘宽1.5米-2米、深1米-1.5米的剖面或更深以采集土壤原状土样品。另一方面，该方法采集的土壤原状土样品只能看到原状土壤剖面纵切面的一面，同时从采样模具中取出样本较为费力，且无法如实的反映地上植物。
5.另外，在室内模拟实验的过程中，通常是将原状土壤装入容器内，再施以与气候条件相同的温度和降水量的条件，以此来模拟土壤的变化过程。但在该过程中，采用上述取样方式获得的原状土壤样品受到人为的干扰较大，改变了土壤原来的自然层次，同时会改变土壤的物理性质（比如，取样过程使得原本比较疏松的土壤的孔隙度变小，导致采集的土壤样品更加紧实），从而使得采集的原状土壤的样品不能保证与自然状态的土壤一致，会导致实验结果不准确。


技术实现要素：

6.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种大型原状土取样器的新技术方案。
7.根据本技术实施例的第一方面，提供一种大型原状土取样器，包括：
8.样本环舱本体和刃口，所述样本环舱本体为中空的圆柱状，所述刃口设置于所述样本环舱本体的底部；所述刃口呈环形，且所述刃口的内表面与所述样本环舱本体的内表面平齐；
9.底座和支撑网，所述底座与所述样本环舱本体的靠近所述刃口的一端可拆卸连接，所述支撑网位于所述底座的上表面。
10.可选地，所述样本环舱本体的壁厚为1cm-2cm；所述样本环舱本体的内径至少为1m，高度为1.2m-1.5m。
11.可选地，所述样本环舱本体的外表面设置有刻度，且所述刻度沿所述样本环舱本体的底部至顶部依次增加。
12.可选地，所述样本环舱本体的材质为不锈钢。
13.可选地，大型原状土取样器还包括样本固定器，所述样本固定器的材质为透明材质；
14.所述样本固定器为中空的圆柱状，且所述样本固定器的外径小于所述样本环舱本体的内径；
15.所述样本固定器可插入填充有土壤样品的样本环舱本体内。
16.可选地，所述样本环舱本体包括第一单元和第二单元；
17.所述第一单元和所述第二单元围合构成所述样本环舱本体，且所述第一单元和所述第二单元可拆卸连接；
18.在所述第一单元和所述第二单元连接时，所述样本固定器可插入填充有土壤样品的样本环舱本体内；
19.在所述第一单元从所述第二单元拆下时，所述样本固定器可从所述样本环舱本体的第一单元对应的缺口处取出。
20.可选地，所述第二单元靠近所述第一单元的表面设置有凹槽，所述第一单元设置有与所述凹槽相对应的凸起；所述凸起活动嵌设于所述凹槽内，且所述第一单元的表面与所述第二单元的表面贴合。
21.可选地，所述刃口与所述样本环舱本体可拆卸连接。
22.根据本技术实施例的第二方面，提供一种大型原状土取样方法，其采用上述大型原状土取样器，包括如下步骤：
23.步骤s100，刃口朝下，将样本环舱本体沿所述样本环舱本体的中心轴的方向插入至土壤中预设位置；
24.步骤s200，挖去所述样本环舱本体外表面一侧的土壤，将支撑网以及底座插入样本环舱本体的底部；然后，将底座固定于所述样本环舱本体；
25.步骤s300，从土壤中取出所述样本环舱本体以及所述底座。
26.可选地，大型原状土取样方法还包括：
27.步骤s400，将样本固定器从填充有土壤样品的样本环舱本体的上方插入所述样本环舱本体内；然后，将填充有土壤样品的样本固定器从样本环舱本体内取出。
28.本实用新型的一个技术效果在于：
29.在本技术实施例中，该大型原状土取样器不仅操作过程简单，拆卸和组装步骤少，取样非常方便，而且在取样时能够保证不扰动土壤的原有层次，并能够保留地上植物的原
始形态，有利于保证室内模拟实验的结果准确性。另外，由于样本环舱本体为中空的圆柱状，通过大型原状土取样器采集的土壤样品为圆柱状，因此有利于360度地观察土壤最真实的状态以及地上植物的形态，从而完整地保存了自然状态下土壤的理化性质及形态，更有利于室内模拟实验的进行及确保实验结果的准确性。
30.通过该大型原状土取样器可以采集大型柱状整段的原状土壤，同时，采集到的多层次的大型柱状整段的原状土壤不仅可以用于室内模拟土壤发育、不同层次土壤标本的采集、土壤各项理化指标的测定，而且可以用来观察和研究土壤形态特征，还可以面向社会展示土壤，以使人们更好地了解土壤、认识土壤，从而树立保护土壤、珍惜土壤资源的意识。
附图说明
31.图1为本实用新型一实施例的一种大型原状土取样器的结构示意图；
32.图2为本实用新型一实施例的一种大型原状土取样器的样本环舱本体以及刃口的剖面示意图；
33.图3为本实用新型一实施例的一种大型原状土取样器的样本固定器的结构示意图；
34.图4为本实用新型一实施例的一种大型原状土取样器的样本环舱本体的第一单元和第二单元的结构示意图；
35.图5为图4中a处的放大示意图；
36.图6为本实用新型一实施例的一种大型原状土取样器的第一单元和第二单元的连接关系示意图。
37.图中：1、样本环舱本体；11、第一单元；111、凸起；12、第二单元；121、凹槽；2、刃口；3、底座；4、支撑网；5、样本固定器。
具体实施方式
38.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
39.下面将详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
41.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或
位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.如图1至图6所示，根据本技术实施例的第一方面，提供一种大型原状土取样器，其用于对于大型原状土进行取样，简化了取样的操作步骤，还减少了对原有土壤的扰动。
44.具体地，该大型原状土取样器包括样本环舱本体1、刃口2、底座3和支撑网4。所述样本环舱本体1为中空的圆柱状，所述刃口2设置于所述样本环舱本体1的底部。其中，采用中空的圆柱状的样本环舱本体1获得的土壤样品为圆柱状。例如，样本环舱本体1的内部设置贯通样本环舱本体1上表面和下表面的通孔，通孔的形状为圆柱状。刃口2设置于样本环舱本体1的底部，有利于减小大型原状土取样器插入土壤的阻力，进而使得大型原状土取样器能够平稳地进入土壤中，以对大型原状土进行取样。其中，土壤样品也即原状土样品。
45.进一步具体地，所述刃口2呈环形，且所述刃口2的内表面与所述样本环舱本体1的内表面平齐。这有助于确保采用该大型原状土取样器获得圆柱状的土壤样品。
46.所述底座3与所述样本环舱本体1的靠近所述刃口2的一端可拆卸连接，所述支撑网4位于所述底座3的上表面。
47.在取样的过程中，将支撑网4先支撑于土壤样品的下方，然后，将底座3安装在样本环舱本体1上，继而将大型原状土取样器从原土壤内取出，极大地减小了底座3与样本环舱本体1的连接过程对土壤样品的扰动，能够较好地保护土壤样品。
48.另一方面，当采用该大型原状土取样器取样完成后，支撑网4位于土壤样品和底座3之间，避免土壤样品贴合底座3的表面，有利于将土壤样品从样本环舱本体1以及底座3内取出，能够进一步较好地保护土壤样品。
49.在本技术实施例中，该大型原状土取样器不仅操作过程简单，拆卸和组装步骤少，取样非常方便，而且在取样时能够保证不扰动土壤的原有层次，并能够保留地上植物的原始形态，有利于保证室内模拟实验的结果准确性。另外，由于样本环舱本体1为中空的圆柱状，通过大型原状土取样器采集的土壤样品为圆柱状，因此有利于360度地观察土壤最真实的状态以及地上植物的形态，从而完整地保存了自然状态下土壤的理化性质及形态，更有利于室内模拟实验的进行及确保实验结果的准确性。
50.通过该大型原状土取样器可以采集大型柱状整段的原状土壤，同时，采集到的多层次的大型柱状整段的原状土壤不仅可以用于室内模拟土壤变化、不同层次土壤标本的采集、土壤各项理化指标的测定，而且可以用来观察和研究土壤形态特征，还可以面向社会展示土壤，以使人们更好地了解土壤、认识土壤，从而树立保护土壤、珍惜土壤资源的意识。
51.可选地，所述样本环舱本体1的壁厚为1cm-2cm；所述样本环舱本体1的内径至少为1m，高度为1.2m-1.5m。
52.在上述实施方式中，该大型原状土取样器能够对大型原状土进行较好地取样，取得的土壤样品的体积以及质量均较大，其适用于采集多层次的整段原状土壤样品。而且，采
集的土壤样品可以用于室内模拟实验、不同层次土壤样品的观察、土壤各项理化指标的测定以及观察和研究土壤形态特征，也可以用于科普和教学。
53.可选地，所述样本环舱本体1的外表面设置有刻度，且所述刻度沿所述样本环舱本体1的底部至顶部依次增加。
54.在上述实施方式中，通过刻度可以准确地显示该大型原状土取样器进入土壤的深度，也即准确地反映所取整段土壤样品的深度，从而便于对取样土壤的深度控制，便于取样人员的取样操作。
55.另外，通过该大型原状土取样器采集的大型原状土的土壤样品与自然状态下的土壤深度一致，完整地保存了自然状态下土壤的理化性质及形态，更有利于室内模拟实验的进行并能确保实验结果的准确性。
56.可选地，所述样本环舱本体1的材质为不锈钢。这较好地保证了样本环舱本体1的刚性和强度，有利于样本环舱本体1在外力的作用下伸入土壤中对大型原状土进行采集，保证了采样过程的安全性和有效性。同时，材质为不锈钢的样本环舱本体1便于存储。
57.可选地，参见图3，大型原状土取样器还包括样本固定器5，所述样本固定器5的材质为透明材质；
58.所述样本固定器为中空的圆柱状，且所述样本固定器的外径小于所述样本环舱本体1的内径；
59.所述样本固定器可插入填充有土壤样品的样本环舱本体1内。
60.在上述实施方式中，通过样本固定器5能够简单地取出样品环舱本体内的土壤样品，而且，土壤样品填充在透明的样本固定器5内，便于对样本固定器5内的土壤样品进行直观的观察，也便于对土壤进行科学研究和科普教学等。
61.该大型原状土取样器的使用过程如下：在取土过程中，利用外力将样本环舱本体1平稳地压入土壤中，待刃口2到达土壤母质层后，将样本环舱本体1一侧的土壤挖开，插入支撑网4和底座3，并将底座3和样本环舱本体1固定在一起；然后，利用外力将样品环舱本体取出。样品环舱本体取出后，可将透明的样本固定器插入样品环舱本体的内部；接着，将填充土壤样品的样本固定器从样品环舱本体内部取出，可通过样本固定器直接呈现出最自然状态的土壤用于科学研究和科普教学等。
62.在第一个实施方式中，参见图4至图6，所述样本环舱本体1包括第一单元11和第二单元12；
63.所述第一单元11和所述第二单元12围合构成所述样本环舱本体1，且所述第一单元11和所述第二单元12可拆卸连接；
64.在所述第一单元11和所述第二单元12连接时，所述样本固定器可插入填充有土壤样品的样本环舱本体1内；
65.在所述第一单元11从所述第二单元12拆下时，所述样本固定器可从所述样本环舱本体1的第一单元11对应的缺口处取出。
66.当第一单元11和第二单元12稳定地连接在一起时，便于将样本环舱本体1插入土壤内进行取样；当将第一单元11从第二单元12拆下时，便于将样本固定器从所述样本环舱本体1的第一单元11对应的缺口处取出，操作简单，同时能够较好地保护土壤样品。
67.在第二个实施方式中，第一单元11与第二单元12转动连接，即，第一单元11和第二
单元12围合构成样本环舱本体1；当需要将样本固定器从所述样本环舱本体1内取出时，第二单元12可相对第一单元11旋转至第一单元11的外侧，以将样本固定器从第二单元12移动形成的缺口处取出。
68.需要说明的是，在进行大型原状土取样时，当将样本环舱本体压入土壤的过程中，第一单元11和第二单元12进入土壤内的位置始终保持一致，以使得最终获得的土壤样品为圆柱状。
69.在一个具体的实施方式中，第一单元11所对应的样本环舱本体的圆心角大于180度，从而有利于在第一单元11从第二单元12上拆下时，将样本固定器快速且简单地从第一单元11对应的缺口处取出。
70.可选地，所述第二单元12靠近所述第一单元11的表面设置有凹槽121，所述第一单元11设置有与所述凹槽121相对应的凸起111；所述凸起111活动嵌设于所述凹槽121内，且所述第一单元11的表面与所述第二单元12的表面贴合。
71.在上述实施方式中，凸起111和凹槽121的配合关系比较简单，有利于快速实现第一单元11和第二单元12的快速连接和拆卸。
72.可选地，所述刃口2与所述样本环舱本体1可拆卸连接。这使得刃口2和样本环舱本体1的连接和拆卸非常方便。
73.例如，样本环舱本体1的下表面设置有安装槽，刃口2的顶部设置有安装部。在刃口2和样本环舱本体1连接时，安装部嵌设安装槽内，两者稳定的连接。
74.进一步地，安装部与安装槽卡接。
75.在其他实施方式中，安装槽的内表面设置内螺纹，安装部的外表面设置有与内螺纹配合的外螺纹，安装槽和安装部螺纹连接在一起。
76.在另一个实施方式中，刃口2与样本环舱本体1一体成型，这较好地保证了刃口2与样本环舱本体1整体的结构强度和稳定性，从而能够有效地对土壤样品进行采集。
77.在本技术实施例中，大型原状土取样器具有如下优点：
78.第一方面，提高了土壤样品采集的高效性。其与现有的整段标本取样器相比，样本环舱本体1的外表面上设有刻度，能准确地看到其伸入土壤的深度；附带的工具少，拆卸和组装过程少，取样方便。
79.第二方面，通过样本固定器5能够取出大型圆柱状的原状土壤样品，能够最大程度的保留土壤和地上植物的原始形态，可以360度观测土壤的性状及进行科研和科普工作。
80.第三方面，能更好地保护土壤样品。其与现有的取样器相比，在采样过程中避免了采样人员对土壤的接触，减少了采样过程对土壤样本的损害。
81.根据本技术实施例的第二方面，提供一种大型原状土取样方法，其采用上述大型原状土取样器，包括如下步骤：
82.步骤s100，刃口2朝下，将样本环舱本体1沿所述样本环舱本体1的中心轴的方向插入至土壤中预设位置；其中，样本环舱本体1的中心轴的方向为竖直方向；
83.步骤s200，挖去所述样本环舱本体1外表面一侧的土壤，将支撑网4以及底座3插入样本环舱本体1的底部；然后，将底座3固定于所述样本环舱本体1；
84.步骤s300，从土壤中取出所述样本环舱本体1以及所述底座3。
85.在上述实施方式中，该大型原状土取样方法设计合理，取样过程简单，在取样时能
够保证不扰动土壤的原有层次，并能够保留地上植物的原始形态，有利于保证室内模拟实验的结果准确性。
86.可选地，大型原状土取样方法还包括：
87.步骤s400，将样本固定器5从填充有土壤样品的样本环舱本体1的上方插入所述样本环舱本体1内；然后，将填充有土壤样品的样本固定器5从样本环舱本体1内取出。
88.在上述实施方式中，通过样本固定器取出样本环舱本体1内的土壤样品，减少取样人员与土壤样品的接触，保证土壤样品的原状。
89.需要说明的是，采用该大型原状土取样器采集的土壤样品可以用以如下几个方面：
90.科研方面：其可以用于模拟土壤黏粒的迁移，从而来研究成土速率。以分布于辽宁省暖温带地区丘陵坡中上部的天柱系为例，该区成土母质为黄土状母质，属温带半湿润大陆性季风气候区，年均温6.2℃～9.7℃，年均降水量600mm～800mm。剖面构型为ap-abr-btrq1-btrq2-btr-bc。剖面中各层次的黏粒含量分别为187g/kg、324g/kg、315g/kg、337g/kg、344g/kg、349g/kg。将采集的原状土样品置于室内培养，按照沈阳地区的季节性的温度和降雨量进行室内模拟试验。按季节性分别测定发生层的黏粒含量、下渗土壤溶液中的黏粒含量，通过土壤中黏粒的迁移量来计算出土壤的成土速率。
91.教学方面：将采集好的大型柱状原状土样品置于实验室内，可用于观察土体剖面构型、发生层的划分及对应样品的采集、土壤颜色和土壤孔隙度等物理性质、植物长势、植物根系延伸等情况。
92.科普展示方面：将采集好的大型柱状原状土样品置于展览馆内，同时辅助以典型特征的相关植物，利用文字、图表、绘画、音像等技术，了解土壤的相关知识，展示土壤与农业、土壤与人之间的相互关系，全方位增强人们对土壤的认知，逐步培养保护土壤、保护环境的意识，加强对人类自身生存环境的关注。
93.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种大型原状土取样器，其特征在于，包括：样本环舱本体和刃口，所述样本环舱本体为中空的圆柱状，所述刃口设置于所述样本环舱本体的底部；所述刃口呈环形，且所述刃口的内表面与所述样本环舱本体的内表面平齐；底座和支撑网，所述底座与所述样本环舱本体的靠近所述刃口的一端可拆卸连接，所述支撑网位于所述底座的上表面。2.根据权利要求1所述的大型原状土取样器，其特征在于，所述样本环舱本体的壁厚为1cm-2cm；所述样本环舱本体的内径至少为1m，高度为1.2m-1.5m。3.根据权利要求1所述的大型原状土取样器，其特征在于，所述样本环舱本体的外表面设置有刻度，且所述刻度沿所述样本环舱本体的底部至顶部依次增加。4.根据权利要求1所述的大型原状土取样器，其特征在于，所述样本环舱本体的材质为不锈钢。5.根据权利要求1所述的大型原状土取样器，其特征在于，还包括样本固定器，所述样本固定器的材质为透明材质；所述样本固定器为中空的圆柱状，且所述样本固定器的外径小于所述样本环舱本体的内径；所述样本固定器可插入填充有土壤样品的样本环舱本体内。6.根据权利要求5所述的大型原状土取样器，其特征在于，所述样本环舱本体包括第一单元和第二单元；所述第一单元和所述第二单元围合构成所述样本环舱本体，且所述第一单元和所述第二单元可拆卸连接；在所述第一单元和所述第二单元连接时，所述样本固定器可插入填充有土壤样品的样本环舱本体内；在所述第一单元从所述第二单元拆下时，所述样本固定器可从所述样本环舱本体的第一单元对应的缺口处取出。7.根据权利要求6所述的大型原状土取样器，其特征在于，所述第二单元靠近所述第一单元的表面设置有凹槽，所述第一单元设置有与所述凹槽相对应的凸起；所述凸起活动嵌设于所述凹槽内，且所述第一单元的表面与所述第二单元的表面贴合。8.根据权利要求1所述的大型原状土取样器，其特征在于，所述刃口与所述样本环舱本体可拆卸连接。

技术总结
本实用新型提供一种大型原状土取样器，大型原状土取样器包括样本环舱本体、刃口、底座和支撑网；所述样本环舱本体为中空的圆柱状，所述刃口设置于所述样本环舱本体的底部；所述刃口呈环形，且所述刃口的内表面与所述样本环舱本体的内表面平齐；所述底座与所述样本环舱本体的靠近所述刃口的一端可拆卸连接，所述支撑网位于所述底座的上表面。本实用新型的一个技术效果在于，不仅能够简单快速地对大型原状土进行取样，操作方便，而且在取样时能够保证不扰动土壤的原有层次，并能够保留地上植物的原始形态，有利于保证室内模拟实验的结果准确性。性。性。


技术研发人员：姜荧荧 孙仲秀 王家庆 王虹玲
受保护的技术使用者：沈阳工学院
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/8/19