本發(fā)明涉及土壤取樣裝置，具體地說是一種沙地原狀土取樣裝置及其取樣方法，適用于沙地原狀土取土以測定其理化性質(zhì)和水力參數(shù)。

背景技術(shù)：

沙地土壤理化性質(zhì)及水力參數(shù)的獲取是半干旱區(qū)土壤水分運動規(guī)律和溶質(zhì)運移規(guī)律研究的理論基礎(chǔ)和參數(shù)支持，也是荒漠化預(yù)示的重要指標，這對荒漠化區(qū)植被恢復(fù)和管理有重要的科學(xué)價值和理論意義。在進行沙地理化性質(zhì)和水力參數(shù)獲取的相關(guān)實驗中，需要取樣的土壤是較大體積且不受破壞的原狀土。傳統(tǒng)取樣的環(huán)刀法不適用于非飽和導(dǎo)水率等參數(shù)研究中所需較大體積原狀土的獲取。此外，由于沙土疏松的特點，傳統(tǒng)方法會造成原狀土壤結(jié)構(gòu)破壞。因此，獲取大體積原狀土存在一定困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決傳統(tǒng)取樣存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種沙地原狀土取樣裝置及其取樣方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明的取樣裝置包括環(huán)刀、助推器及推鏟器，其中環(huán)刀為中空結(jié)構(gòu)、下端為刃端，所述助推器與該環(huán)刀的上端可拆卸地相連，所述環(huán)刀在取樣時通過助推器壓入沙地原狀土中，所述助推器在環(huán)刀壓入沙地原狀土后由該環(huán)刀拆下；所述推鏟器包括推盤、上托盤、下托盤及柄柱A，該上托盤與下托盤的一端分別與所述推盤的上下兩端連接，所述上托盤與下托盤的另一端均為刃端，所述柄柱A安裝在推盤上，所述推鏟器在助推器拆下后切入沙地原狀土中，且所述上托盤與下托盤分別蓋住環(huán)刀的上下兩端，該環(huán)刀隨所述推鏟器取出；

其中：所述上托盤及下托盤的一端分別與推盤一側(cè)面的上下兩端垂直連接，所述柄柱垂直連接于推盤另一側(cè)面的下部；所述推盤、上托盤及下托盤均為平板狀，所述柄柱A的軸向中心線與推盤垂直，且位于該推盤中心的下部；所述推盤的長度大于環(huán)刀的高度、推盤的寬度大于環(huán)刀的直徑，所述上托盤的長度、寬度及下托盤的長度、寬度均大于環(huán)刀的直徑；

所述助推器包括柄柱B、施力桿及孔環(huán)，該孔環(huán)為下端開口的中空結(jié)構(gòu)，所述施力桿的下端與孔環(huán)的上表面相連，該施力桿的上端與所述柄柱B垂直連接；所述孔環(huán)為中空的圓柱狀，在其圓周面上均布有多個通孔；所述施力桿的軸向中心線與孔環(huán)的軸向中心線共線，且與所述柄柱B的軸向中心線相垂直；所述環(huán)刀為兩端均開口的圓柱狀結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明沙地原狀土取樣裝置的取樣方法，步驟為：

步驟A：首先，在試驗區(qū)域挖取垂直剖面，將所述環(huán)刀下端的刃端朝下放在緊挨所述垂直剖面的取樣位置，將所述助推器與環(huán)刀上端的非刃端連接，通過該助推器向環(huán)刀向下施加壓力，使所述環(huán)刀垂直壓入沙地原狀土；

步驟B：將所述助推器由環(huán)刀的一端拆下，然后握住柄柱A，將所述推鏟器沿環(huán)刀的上下兩端切入沙土原狀土，直至所述推盤與所述垂直剖面抵接；

步驟C：移動所述推鏟器，將裝滿沙地原狀土的所述環(huán)刀端起，放置在平坦位置；

步驟D：將所述環(huán)刀上端的非刃端用蓋A封住，然后將所述推鏟器及環(huán)刀倒置，將所述環(huán)刀已用蓋A封口的上端朝下，再用蓋B封住所述環(huán)刀下端的刃端；

步驟E：撤出所述推鏟器，完成取樣。

其中：所述推鏟器垂直于所述垂直剖面切入沙地原狀土。

本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為：

1.本發(fā)明的取樣裝置能在不破壞原狀土壤結(jié)構(gòu)的條件下獲取定量且較大體積的土壤柱，保證了土壤結(jié)構(gòu)的完整性。

2.本發(fā)明的取樣裝置中，環(huán)刀下端、上托盤及下托盤上均帶有45°刃口，使得環(huán)刀易于剝離周圍土壤，從而使環(huán)刀內(nèi)土壤柱不受破壞，并且推鏟器切入過程也比較容易。

3.本發(fā)明取樣裝置中的助推器可以便于向環(huán)刀施加壓力，利于環(huán)刀裝滿土壤柱，且不易被擾動破壞。

4.本發(fā)明取樣裝置中的助推器，孔環(huán)上均布了多個通孔，在環(huán)刀下壓過程中，多余的土壤可由通孔涌出，減小了土壤對下壓的阻力。

5.本發(fā)明取樣裝置中的推鏟器，推盤、上托盤、下托盤的長、寬均大于環(huán)刀的直徑，減少了推鏟過程中環(huán)刀的抖動，從而避免了環(huán)刀內(nèi)土壤結(jié)構(gòu)被破壞。

6.本發(fā)明的取樣方法可以在保持原狀土壤結(jié)構(gòu)完整性的基礎(chǔ)上將定量大體積的原狀土壤柱一次性方便地取出。

附圖說明

圖1為本發(fā)明取樣裝置中環(huán)刀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明取樣裝置中助推器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明取樣裝置中推鏟器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明取樣裝置中推鏟器的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖5為本發(fā)明取樣裝置中環(huán)刀取土的工作狀態(tài)圖；

圖6為本發(fā)明取樣裝置中助推器分離土樣的工作狀態(tài)圖；

圖7為本發(fā)明取樣裝置保存土樣的示意圖；

其中：1為環(huán)刀，2為助推器，3為推鏟器，4為推盤，5為上托盤，6為下托盤，7為柄柱A，8為柄柱B，9為施力桿，10為孔環(huán)，11為蓋A，12為蓋B，13為通孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。

如圖1～4所示，本發(fā)明的取樣裝置包括環(huán)刀1、助推器2及推鏟器3，其中環(huán)刀1為中空的圓柱狀結(jié)構(gòu)，上下兩端均開口，上端為非刃端、制有外螺紋，下端為刃端、具有45°刃口。環(huán)刀1主要用于裝定量土壤柱。

助推器2便于將環(huán)刀1均勻壓入土壤。該助推器2與環(huán)刀1的上端可拆卸地相連。助推器2包括柄柱B8、施力桿9及孔環(huán)10，孔環(huán)10為下端開口的中空結(jié)構(gòu)，該孔環(huán)10下端的內(nèi)表面制有內(nèi)螺紋，用于與環(huán)刀1的上端螺紋連接。施力桿9的下端與孔環(huán)10的上表面固連，該施力桿9的上端與柄柱B8垂直連接。施力桿9的軸向中心線與孔環(huán)10的軸向中心線共線，且與柄柱B8的軸向中心線相垂直?？篆h(huán)10為中空的圓柱狀，在其圓周面上均布有多個通孔13。

推鏟器3是將裝滿原狀土的環(huán)刀1鏟出，減少了土壤柱的擾動，從而避免了環(huán)刀1內(nèi)原狀土結(jié)構(gòu)破壞。推鏟器3包括推盤4、上托盤5、下托盤6及柄柱A7，該推盤4、上托盤5及下托盤6均為平板狀、呈方形；上托盤5及下托盤6的一端分別與推盤4一側(cè)面的上下兩端垂直連接，上托盤5與下托盤6的另一端均為刃端，具有45°刃口。柄柱7垂直連接于推盤4另一側(cè)面的下部，柄柱A7的軸向中心線與推盤4垂直，且位于該推盤4中心的下部。推盤4的長度大于環(huán)刀1的高度、推盤4的寬度大于環(huán)刀1的直徑，上托盤5的長度、寬度及下托盤6的長度、寬度均大于環(huán)刀1的直徑。

本發(fā)明取樣裝置的取樣方法，具體步驟為：

步驟A：首先，在試驗區(qū)域挖取垂直剖面，根據(jù)試驗計劃將環(huán)刀1下端的刃端朝下放在緊挨垂直剖面的取樣位置，將助推器2的孔環(huán)10與環(huán)刀1上端的非刃端螺紋連接，通過該助推器2向環(huán)刀1向下均勻施加壓力，使環(huán)刀1垂直壓入沙地原狀土；在壓入的過程中，環(huán)刀1中的土樣會有其上端進入到孔環(huán)10中，因孔環(huán)10圓周面上均勻地開設(shè)了多個通孔13，土樣會有各通孔13涌出，這樣即減小了環(huán)刀1向下壓入過程中土樣的阻力。

步驟B：將助推器2由環(huán)刀1的一端拆下，然后握住柄柱A7，將推鏟器3沿環(huán)刀1的上下兩端垂直切入沙土原狀土，直至推盤4與緊貼于垂直剖面。

步驟C：緩慢移動推鏟器3，將裝滿沙地原狀土的環(huán)刀1輕輕端起，放置在所需高度的平坦位置。

步驟D：將環(huán)刀1上端的非刃端用蓋A11封住，然后將推鏟器3及環(huán)刀1緩慢勻速倒置，將環(huán)刀1已用蓋A11封口的上端朝下，再用蓋B12封住環(huán)刀1下端的刃端。

步驟E：撤出推鏟器3，完成取樣。

本發(fā)明取樣裝置的取樣方法適用于半干旱區(qū)不同地貌類型土壤理化性質(zhì)和水力參數(shù)的獲取，進而對土壤水分和溶質(zhì)運動規(guī)律的研究提供參數(shù)支持，也為荒漠化進程提供參數(shù)指標。本發(fā)明對指導(dǎo)植被恢復(fù)和管理，進而預(yù)防荒漠化有重要的理論意義。