[0001] 本实用新型
专利涉及一种
土壤整段标本采集、制作的设备。制作完成后的土壤整段标本,可以较好地保持土壤垂直剖面的原始结构、层次分异和形态特征,且标本固结性好、硬度大,可长期保存和展示。
[0002] 土壤整段标本是一种从表土到心土、横贯整个土壤剖面的纵向切片标本,经采集、制作后常用于科研、教学、存档以及科普展示。相对于其他形式的土壤样品,土壤整段标本采集制作难度大、成本高、易破损。传统的土壤整段标本采集主体工具为长约100cm,宽约20cm(根据土壤标本的尺寸不同要求可做相应变动)木框,两侧附有宽约5cm的可折叠翼板,其结构见图1。在土壤样本野外采集过程中,将折翼贴于待采土柱侧面进行取土操作。
由于这种样本采集设备无法对土柱外立面给予有效
支撑,因此样本剥离土体时容易断裂、坍塌。在后续的标本制作过程中,通常采用钻孔、浸胶等处理方式后将其固定于
底板(底板为和标本尺寸大小相同的木板、
刨花板或
纤维板)上,这种处理方法易造成标本损坏,且仅靠胶结剂的粘合
力将标本粘结在底板上,没有结构防护措施。一方面,在搬运过程中、静置状态自身重力作用下,样本易发生整体性脱落、断裂;另一方面,标本展面易受外部环境
温度、湿度变化而发生机械性物质脱落、土壤结构损毁。
发明内容
[0003] 本发明为一种土壤整段标本采集制作设备,由取土框、支撑铺板、底板、盖板、辅助框、纱布、胶结剂组成,其中取土框由矩形框和
螺栓焊接而成,底板由钉子、矩形板、以及固定在矩形板上的矩形条框组成。取土框为用
角钢焊接而成的矩形框,矩形框上焊接有螺栓,螺栓垂直于其在矩形框上的焊接面,焊接面为角钢土体锲入面的垂直面。底板中钉子垂直于矩形板布设,钉子出露部分与矩形条框在矩形板的同一侧。
[0004] 取土框为材质∠36×36×3号角钢制成的矩形框,框内侧尺寸为120.0×25.0cm,角钢土体锲入面外侧单边
倒角开刃,长边侧各均匀焊接4个六角头M6*40螺栓,单排布置,螺栓间距约为33.3cm。螺栓垂直于其所在焊接面,焊接面为角钢土体锲入面的垂直面,其结构见图2。支撑辅板为127.0×32.0cm木板(为防止木板因受潮、受压引起的
变形,宜选用坚实、不易变形的木材,本套设备中选用松木),厚为1.5cm,长边侧各开4个Φ1.0cm圆孔,与取土框螺栓焊接
位置对应。底板为长127.0cm、宽32.0cm、厚1.5cm矩形板(松木),选用长×宽×高为123.0×1.5×1.5cm和25.0×1.5×1.5cm的木条各两条,分别用于矩形板长边和短边,距矩形板外缘2.0cm处固定成矩形条框(框尺寸为:120.0×20.0cm),框内垂直于矩形板方向均匀布设4.5cm长钉子(横向间距为6.0cm,纵向间距为10.0cm),钉子出露部分与矩形条框在矩形板同一侧,其结构见图3。盖板为199.6×24.6cm木板(松木,其尺寸稍小于取土框内侧尺寸),厚度为1.5cm。土壤整段标本修整辅助框用宽×高为0.8×1.5cm木条(松木)制成,辅助框内尺寸为120.4×25.4cm(稍大于钉板内框尺寸)。
胶结剂分为两种,一种用于将整段标本固结于底板上的纯乳胶,另一种为胶结土壤机械性颗粒、保护土壤结构的稀释乳胶,胶∶
水视不同土壤质地而定。纱布为日常用普通纱布,尺寸比底板矩形条框 长宽各大5cm(框尺寸为:125.0×25.0cm)。
附图说明
[0009] 在野外土壤调查
基础上,
选定土壤整段标本取样点。开挖长1.5m,宽1.5m,深1.3m(具体尺寸以方便采集人员工作为宜)的操作坑,根据光线状况在操作坑三个立面(四个立面中一个立面为坡面或台阶面,用于人员进出)中选择工作剖面,在完成土壤剖面描述记载和分层土壤样品采集(获取相关信息用于土壤整段剖面的建档)后,开始整段土壤标本的采集。在土壤整段标本采集过程中,需先根据取土框尺寸在土壤剖面中纵向开挖、修整出一矩形土柱轮廓(内侧与剖面土体相连),沿轮廓边缘用剖面刀开挖深度约为10cm的沟槽。然后,将取土框嵌套于土柱轮廓上,取土框下端垫铺
衬垫物以支撑土柱及取土框,用刀具修整土柱与取土框水平面平齐(铅垂吊线)。套上支撑辅板,用
螺母固定于取土框上。
用小铲、刀具、手锯等工具剔除土柱内侧与剖面土体连接的土壤,在土柱完全剥离之前,为防止土柱及取土框、支撑辅板整体滑落、倾倒,应采取保护措施。土壤整段标本剥离土体时,土柱下端以固定、支撑为主,上端施力使土柱缓慢倾斜并平置于支撑辅板上。以支撑辅板为依托,将剥离的整段土柱抬出操作坑,用刀具将土柱四周修整后,将辅助框套进土壤标本土柱并对其表面进行修整,使其表面平整、且土柱超出取土框部分厚度与辅助框高度持平,撤掉辅助框。在标本土柱初步修整过程中,底板准备工作可同时进行,将底板钉子出露一侧铺设纱布,需使钉子穿透纱布,纱布平整紧贴底板,然后在纱布上均匀涂抹胶结剂。然后将底板从上扣合在初步修整后的标本土柱上,均匀施压,使底板钉子完全锲入土柱、土柱修整面与底板纱布完全
接触。然后用绳带
捆绑,倒置标本土柱,以底板为承重面带回实验室做进一步处理。
[0011] 将野外取回的整段土柱平置,底板在下、支撑辅板在上。解去绳带,卸下螺母,取下支撑辅板,为防止移除取土框时标本
破碎,将尺寸较小的盖板置于标本表面,用拇指摁住盖板,其余四指反向施力,将取土框缓慢提起,脱离土壤标本。移去取土框后,取下盖板并套入辅助框并对标本做一进步修整处理,包括整段标本剔薄处理(土壤标本最终厚度为3.0cm,其中1.5cm嵌入底板凸起框内,1.5cm外露)、表面平整处理、边缘平直处理、土壤结构展示处理。最后为样本胶结定型处理,根据样本土壤质地等物理属性对调整稀释乳胶的胶∶水比例(一般情况下砂质土壤所用胶∶水较大,粘重土壤胶∶水较小),将稀释乳胶均匀喷洒于土壤标本表面并确保乳胶浸透整个标本,为保证胶结效果,一般周期性喷洒稀释乳胶数次。将完成上述工艺流程的标本水平放置于阴凉、干燥处至完全阴干、固结,最后
切除底板边框外初露的纱布,底板展面除污、
抛光、上漆处理后,整段土壤标本的制作过程全部完成。