一种土壤或植物根系取样器及取样方法

技术领域

本发明属于农科研究设备技术领域，特别涉及一种土壤或植物根系取样器及取样方法。

背景技术

对作物根系的研究是农业科学研究领域中的一个重要内容，而对植物根系的取样则是研究根系的重要环节。目前使用的根系取样装置其结构主要包括根系土壤采样筒，在采样筒的下端设置一圈钻齿，采样筒的上端设置转动把手或电动动力部及辅助支架，通过将采样筒对准所要采集的植株根部需采样部位的土壤，然后向下钻取，直至达到所要采样的深度，然后扳动采样筒，使得采样筒内的采样土壤底部折断，取出采样筒得到采样土壤，后续进行根土分离后得到采样根系。虽然上述传统根系土壤采样方法操作相对便利，然而存在在采样的过程中对采样土壤扰动较大的缺陷，这是由于在采样钻进的过程中，整个土壤样品在采样筒内始终与整个采样筒内壁相贴的面积较大并且钻齿包围样品的周向始终在同一时刻进行转动，则在采样筒旋转的过程中会使得土壤样品受到采样筒旋转带来的沿其整个周向的摩擦力以及沿整个周向钻进振动力的共同作用，从而使得土壤样品容易发生形变，使其内部产生裂隙，导致采样土壤内的植株根系局部断裂，严重情况下甚至导致土壤样品在钻进的过程中发生彻底破裂，使得采样根系被严重破坏，导致采样失败。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种土壤或植物根系取样器及取样方法，能够避免传统的根系土壤采样过程中对采样土壤扰动大所造成的采样根系发生损坏的缺陷。

本发明的技术方案是：一种土壤或植物根系取样器，包括土样切割器以及土样取出器，所述土样切割器包括：

环形架；

多个钻铣一体钻头，各钻铣一体钻头绕所述环形架的周向分布，且均沿竖直方向设置；各钻铣一体钻头的上端均通过一轴承转动连接在一竖直杆轴上，各竖直杆轴均与环形架固定连接；各钻铣一体钻头的上端均设有一与其同轴线的齿轮；

外齿圈，与各齿轮相啮合，且外齿圈的上圈面上沿外齿圈周向开设有环形的滑槽，滑槽与多个滑块滑动连接，各滑块分别通过一第一连接杆与环形架相连接，各第一连接杆沿环形架的周向均匀分布；

电机，通过固定架固定于环形架上方，且电机的输出轴向下，输出轴通过多个第二连接杆与外齿圈的内侧面固定连接，所述电机通过第二连接杆向外齿圈传递转动动力；电机与电源模块电连接，电机还电连接有电机控制器；电源模块固定于固定架上；

所述土样取出器包括用于套接在土样上进而取下土样的筒体，所述筒体的上端通过盖体封闭，盖体上设有把手。

上述钻铣一体钻头为一齿过中心的铣刀。

上述一齿过中心的铣刀包括设于其下端的钻进端以及设于其侧壁上的排屑槽。

上述土样取出器的筒体的侧壁沿其周向开设有多条纵向缝隙，使得整个筒体被分割为多个弧形瓣；所述筒体的上端套设有喉箍，通过将喉箍的内径调小，能够使得各弧形瓣向内聚拢，从而在土样取出时能够稳固的夹持住土样。

上述各弧形瓣外侧壁的上端分别设有一用于将喉箍穿过的导向环。

上述所述土样取出器的筒体能够从上至下套在土样切割器上，从而对土样切割器形成收纳，所述环形架沿其周向设有多个螺孔，土样切割器被收纳状态下所述筒体的各弧形瓣与各所述螺孔相对的部位均设有一通孔，各通孔内均穿设有一螺栓，各螺栓均与对应的螺孔螺纹连接。

上述钻铣一体钻头沿其纵向设有第一长度刻度标记，所述土样取出器的筒体沿其纵向设有第二长度刻度标记。

一种土壤或植物根系取样器的取样方法，包括如下步骤：

手握环形架，通过电机控制器打开电机，使各转动着的钻铣一体钻头竖直向下，将要取样的土壤区域对准各钻铣一体钻头所围成的区域；

向下缓慢按压，使得各钻铣一体钻头逐渐钻入所要取样的土壤区域，直至达到取样所需的钻入深度；

以环形架的中心轴线为旋转轴线，缓慢的转动环形架，使得各钻铣一体钻头发挥铣进功能，直至各钻铣一体钻头在要取样的土壤区域的外周铣出一环形缝隙；

以环形架的中心轴线为旋转轴线，继续转动环形架多圈，使得所述环形缝隙内多余的影响取下土样的土屑被钻铣一体钻头输出环形缝隙；

将土样取出器的筒体套在环形缝隙所围成的土样上，小心的扳动把手，使得土样的根部被折断，缓慢的提出筒体，将土样采集出来。

本发明的有益效果：本发明提供了一种土壤或植物根系取样器及取样方法，能够避免传统根系土壤采样过程中对采样土壤扰动较大所造成的采样根系发生断裂的缺陷。通过本发明装置的土样切割器的多根钻铣一体钻头在所要采样的土壤周向先向下钻进，钻进达到取样深度后，然后缓慢转动本发明装置，从而在采样土壤周向切割出一环形切削缝，最后通过本发明的土样取出器取出采样土壤。通过本发明装置的土样切割器能够在切削过程中尽可能少的在切削过程中与土壤样品发生接触，从而尽可能减少对土壤样品的扰动，使得土壤样品内部的植株根系保持完整状态。而通过本发明的土样取出器还能对土样切割器形成很好的收纳，避免其在不使用时伤到人。

附图说明

图1为本发明装置的土样切割器结构示意图；

图2为本发明装置的土样取出器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参见图1，本发明实施例提供了一种土壤或植物根系取样器及其取样方法，取样器包括土样切割器以及土样取出器8。所述土样切割器包括环形架1、多个钻铣一体钻头3、外齿圈6以及电机9等，其中各钻铣一体钻头3绕所述环形架1的周向均匀分布，且均沿竖直方向设置；各钻铣一体钻头3的上端均设为中空结构，各钻铣一体钻头3的上端均通过一轴承5转动连接在一竖直杆轴2上，各竖直杆轴2均与环形架1固定连接，其中竖直杆轴2固定套接在轴承5的内圈中，轴承5的外圈固定在竖直杆轴2上端的内部；各钻铣一体钻头3的上端均设有一与其同轴线的齿轮4，通过齿轮4的转动来带动对应的钻铣一体钻头3转动；所述外齿圈6与各齿轮4相啮合，在外齿圈6转动时作为主动件传动件来带动各齿轮转动，且外齿圈6的上圈面上沿外齿圈6周向开设有环形的滑槽15，滑槽15与多个滑块13滑动连接，，各滑块13分别通过一第一连接杆7与环形架1相连接，各第一连接杆7沿环形架1的周向均匀分布，各滑块及各第一连接杆7能够使得外齿圈6得到支持，从而实现稳定的转动；电机9通过固定架10固定于环形架1上方，且电机9的输出轴向下，输出轴通过多个第二连接杆11与外齿圈6的内侧面固定连接，所述电机9通过第二连接杆11向外齿圈6传递转动动力；电机9与电源模块16电连接，电机9还电连接有电机控制器，通过电机控制器来启闭电机，当开启电机后，最终带动各钻铣一体钻头3转动；所述电源模块16固定于固定架10上；参见图2，所述土样取出器8包括用于套接在土样上进而取下土样的筒体，所述筒体的上端通过盖体8-7封闭，盖体8-7上设有把手8-4。本发明实施例能够避免传统根系土壤采样过程中对采样土壤扰动较大所造成的采样根系发生断裂的缺陷。通过本发明装置的土样切割器的多根钻铣一体钻头在所要采样的土壤周向先向下钻进，钻进达到取样深度后，然后缓慢转动本发明装置，从而在采样土壤周向切割出一环形切削缝，最后通过本发明的土样取出器取出采样土壤。通过本发明装置的土样切割器能够在切削过程中尽可能少的在切削过程中与土壤样品发生接触，从而尽可能减少对土壤样品的扰动，使得土壤样品内部的植株根系保持完整状态。

进一步地，所述钻铣一体钻头3为一齿过中心的铣刀，能够同时实现钻进和铣进的功能。

进一步地，所述一齿过中心的铣刀包括设于其下端的钻进端以及设于其侧壁上的排屑槽，所述钻进端用于向土壤内部钻进，排屑槽用于排出钻进的土壤碎屑和铣进时产生的土壤碎屑。

进一步地，所述土样取出器8的筒体的侧壁沿其周向开设有多条纵向缝隙8-5，使得整个筒体被分割为多个弧形瓣8-1；所述筒体的上端套设有喉箍8-3，通过喉箍8-3的调节件8-3-1将喉箍8-3的内径调小，能够使得各弧形瓣8-1向内聚拢，从而在土样取出时能够稳固的夹持住土样，便于根系土壤样品的取出，同时由于整个筒体被分割为多个弧形瓣8-1，各弧形瓣8-1之间的缝隙也有利于将根系土壤样品取出，可通过使用一条状细棍伸入缝隙后将根系土壤样品拨推出来。

进一步地，所述各弧形瓣8-1外侧壁的上端分别设有一用于将喉箍8-3穿过的导向环8-2，形成很好的导向的同时还能够避免喉箍8-3向下滑动掉入铣进的环形切削缝中。

上述土样取出器8的筒体能够从上至下套在土样切割器上，从而对土样切割器形成收纳，所述环形架1沿其周向设有多个螺孔12，土样切割器被收纳状态下所述筒体的各弧形瓣8-1与各所述螺孔12相对的部位均设有一通孔，各通孔内均穿设有一螺栓14，各螺栓14均与对应的螺孔12螺纹连接，使得收纳状态下土样切割器不会脱离出土样取出器8。通过本发明的土样取出器能对土样切割器形成很好的收纳，避免了其在不使用时受到碰撞损坏，同时也避免了其在不使用时伤到人。

上述钻铣一体钻头3沿其纵向设有第一长度刻度标记，能够在钻进的过程中确定钻进深度是否已达到样品采集深度，所述土样取出器8的筒体沿其纵向设有第二长度刻度标记8-6，能够取出土壤时确定所需的土壤样品长度。所述固定架10上还设有水平尺，所述水平尺用于在取样钻铣的过程中方便确定固定架10是否保持水平状态，从而使得各钻铣一体钻头3始终处于竖直状态。

本发明提供的土壤或植物根系取样器的取样方法，包括如下步骤：

手握环形架1，通过电机控制器打开电机9，使各转动着的钻铣一体钻头3竖直向下，将要取样的土壤区域对准各钻铣一体钻头3所围成的区域；

向下缓慢按压，使得各钻铣一体钻头3逐渐钻入所要取样的土壤区域，直至达到取样所需的钻入深度；

以环形架1的中心轴线为旋转轴线，缓慢的转动环形架1，使得各钻铣一体钻头3发挥铣进功能，直至各钻铣一体钻头3在要取样的土壤区域的外周铣出一环形缝隙；

以环形架1的中心轴线为旋转轴线，继续转动环形架1多圈，使得所述环形缝隙内多余的影响取下土样的土屑被钻铣一体钻头3输出环形缝隙，同时也扩宽了环形缝隙，便于取出根系土壤样品；

将土样取出器8的筒体套在环形缝隙所围成的土样上，小心的扳动把手8-4，使得土样的根部被折断，缓慢的提出筒体，将土样采集出来。

综上所述，本发明提供了一种土壤或植物根系取样器及取样方法，能够避免传统根系土壤采样过程中对采样土壤扰动较大所造成的采样根系发生断裂的缺陷。通过本发明装置的土样切割器的多根钻铣一体钻头在所要采样的土壤周向先向下钻进，钻进达到取样深度后，然后缓慢转动本发明装置，从而在采样土壤周向切割出一环形切削缝，最后通过本发明的土样取出器取出采样土壤。通过本发明装置的土样切割器能够在切削过程中尽可能少的在切削过程中与土壤样品发生接触，从而尽可能减少对土壤样品的扰动，使得土壤样品内部的植株根系保持完整状态。而通过本发明的土样取出器还能对土样切割器形成很好的收纳，避免其在不使用时伤到人。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。