技术领域
[0001] 本
发明涉及农田环境监测取样领域，尤其涉及一种水田环境监测取样器及取样方法。
背景技术
[0002]
农药风险监控是一项复杂的系统工程。针对各种风险既需要在事前加以
预防，也需要在事中和事后对风险管理方法进行必要的改进，周而复始、循环改进。近年，出于保护农业生产安全、保护农产品
质量安全、保护环境生态安全和保护人畜健康安全的需要，我国开始加强农药使用风险监控工作，农田环境风险监测便是其中重要的一环，但由于工作起步晚、
基础差，某些技术方法还存在不完备之处亟待完善。
[0003] 科学取样是开展农药环境风险监测的前置要件，如果取样方法及工具存在明显
缺陷，必然导致样品脱离真实的环境背景，出现残留值
波动大、预测结果可信度不高等问题，进而给风险评估带来困难。例如，在水田的农药环境风险监测取样方面，目前采用对田面水、
土壤分开取样的方法，无形中割裂了二者的内在联系，存在缺少田间水层深度参数、样品在垂直空间的重合性不佳等不足，导致样品残留检测结果只能作为一般性参考，不能满足环境预测运算和防范风险的刚性需求。而且，采用水瓶、土钻、抓斗等多种工具分别进行田面水、土壤的取样，还存在携带使用工具数量多、操作工序繁琐、操作人员工作量大和样品位深不准确等不足。
发明内容
[0004] 本发明针对
现有技术存在的上述不足，提供一种携带轻便、取样精确的水田环境监测取样器及合量取样方法。
[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
[0006] 一种水田环境监测取样器，包括刻度
导管、管座、密封
活塞、握把、
齿条联动装置，所述刻度导管连接管座，所述管座连接握把，所述刻度导管内部具有密封活塞，所述密封活塞通过齿条联动装置在刻度导管内移动；所述齿条联动装置包括活动
扳手、齿条、
拨片复位
弹簧、活动拨片，所述管座中部具有管座齿条孔，所述管座通过螺钉连接握把，所述握把由
铁皮裁制弯折制成，所述握把内部左端具有拨片
复位弹簧，所述拨片复位弹簧右端连接活动拨片，所述活动拨片中部具有拨片齿条孔，所述活动拨片下部具有拨片舌，所述活动扳手截面为U形，所述活动扳手顶部具有扳手销钉，所述扳手销钉左侧顶住拨片舌，所述活动扳手上部具有握把销钉孔，所述握把销钉孔连接握把销钉，所述握把销钉两端固定在握把上，扳手在握把销钉上转动，所述握把上部通过挡片销钉连接挡片，所述挡片在挡片销钉上转动，所述挡片中部具有挡片齿条孔，所述挡片内部具有挡片复位弹簧，所述挡片复位弹簧左端连接握把侧面；所述握把侧面具有握把齿条孔，所述挡片齿条孔、握把齿条孔、拨片齿条孔、管座齿条孔四者处于同一直线上，所述齿条具有传动齿，所述齿条左端依次穿过挡片齿条孔、挡片复位弹簧、握把齿条孔、拨片齿条孔、拨片复位弹簧、管座齿条孔连接密封活塞；所述刻度导管由透明管材制成；所述刻度导管右侧具有2个气
门，刻度导管右端采用外
螺纹与管座内
螺纹连接，所述气门与管座的之间的间距大于密封活塞的厚度，所述刻度导管内部具有密封活塞，所述密封活塞连接齿条左端，所述齿条右端连接拉手。
[0007] 一种水田环境监测取样方法，包括以下步骤：（1）、按下挡片，向外拉出齿条拉手，将活塞退至导管气门上方，放开挡片使其在挡片复位弹簧作用下自动归位，顶住齿条；（2）、一手握紧导管、一手握住握把，将取样器导管垂直田面轻轻旋压入耕层土壤到达
犁底层，使导管内多余气体经气门排出；（3）、用
手指扳动活动扳手，带动活动拨片卡住齿条并向前移动一至数格，松开活动扳手后活动拨片在拨片复位弹簧的作用下回复到初始
位置，同时挡片卡住齿条防止向后退，反复松握活动扳手和把手则齿条持续向前移动，带动活塞刚好运行至气门下方，并在管内的田面水上方形成
密闭空间；（4）、缓缓垂直拔出取样器，利用土壤
粘度、
大气压的作用使田面水、土壤样品得以一次取出，根据导管刻度差值迅速读取液面高度并记录；（5）、预先确定土壤样品留取深度，继续反复松握活动扳手和握把，通过齿条驱动活塞将土柱排出导管，参照导管刻度自水柱下方按需截取一段或数段土柱，转移至收纳容器，末段土柱连同田面水一齐排出导管，使用针筒吸取田面水转移到另外容器中。
[0008] 有益效果：
[0009] 常规方法视水田土壤的软硬程度不同，需先后使用水瓶、土钻或抓斗等多种工具，分别对田面水、土壤进行取样，操作工序繁琐且工具种类多、不便携带。本发明所述刻度导管内部具有密封活塞，管壁设有气门，所述密封活塞连接齿条左端，所述齿条右端连接拉手。取样时根据密封活塞在气门上下位置不同分别形成开放、密封或高压状态。这种结构利用大气压强和土壤粘性，只需采用一件工具一次操作即可完成对田面水、土壤的提取，且不受土壤软硬程度影响，起到了精简工具、操作简单、简化工序和便于携带的效果。
[0010] 常规方法采用目测估计的方法大致确定
钢质土钻或抓斗的入土深度，由于工具自身结构原因及观察视线受到田面水层影响导致取样位深不准。本发明所述取样用刻度导管采用透明材料，便于从外部监视视管内土柱的长度和移动状态。所述取样用刻度导管刻度导管右端采用
外螺纹与管座
内螺纹连接，管座通过螺钉连接握把，所述握把由铁皮裁制弯折制成，所述握把内部左端具有拨片复位弹簧，所述拨片复位弹簧右端连接活动拨片，所述活动拨片下部具有拨片舌，活动扳手顶部具有扳手销钉，所述扳手销钉左侧搭接拨片舌，扳手销钉与活动扳手形成杠杆组合，向右压动活动扳手下部，使得活动扳手上部向左运动并带动拨片舌向左运动。齿条具有传动齿，所述齿条左端依次穿过挡片齿条孔、挡片复位弹簧、握把齿条孔、拨片齿条孔、拨片复位弹簧、管座齿条孔。采用这种杠杆、齿条联动装置实现先提取样品再定深或分段分离土壤样品的动作，并且通过所述挡片
调节齿条每次移动一至数个齿距单位，从而达到精确控制样品位深和出样进度的效果。
[0011] 常规方法分别对田面水、土壤进行取样，使用水瓶提取田面水的体积与定深取样土壤体积未严格按真实环境条件保持比例关系，水层过深或过浅的情况下残留值波动较大，样品只能用于满足一般性的水、土壤农药残留浓度监测。本发明对田面水、土壤取样一次完成，也称合量取样。水、土样品量按真实环境的体积比例提取，取样导管采用透明材料并且具有刻度，根据导管中的上下液面差值可快速求得田间水层深度度并记录。不仅可以用于检测农药在水、土壤的残留浓度，由于增加了水层深度参数测量功能，用平均水层深度乘以土地面积可以估算某一
地块田水中的体积和农药总残留量，进而可以结合其它场景参数预测不同
蒸发、降雨、
灌溉、流出、洗田等条件下的田水浓度动态变化。另外，合量取样支持了一种新的残留
算法。即根据保护性原则，把田面水农药残留浓度按取样体积量折算为有效成分量，与定深土壤浓度合计为总的土壤浓度，代表虚拟的极端的“水田落干”浓度。真实环境条件下农药土壤浓度也随田面水层高度的变化而波动，经常导致消解方程相关度较低，采用合量算法可以起到虚拟辅助的效果。
附图说明
[0012] 图1为本发明所述的齿条联动装置结构示意图。
[0013] 图2为本发明所述的水田环境监测取样器结构示意图。
具体实施方式
[0014] 下面根据附图和
实施例对本发明作进一步详细说明：
[0015] 实施例1：
[0016] 一种水田环境监测取样器，包括刻度导管1、管座2、密封活塞7、握把4、齿条联动装置，所述刻度导管连接管座2，所述管座2连接握把4，所述刻度导管内部具有密封活塞7，所述密封活塞通过齿条联动装置在刻度导管内移动。所述齿条联动装置包括活动扳手3、齿条8、拨片复位弹簧10、活动拨片11，所述管座2中部具有管座齿条孔19，所述管座2通过螺钉连接握把4，所述握把4由铁皮裁制弯折制成，所述握把4内部左端具有拨片复位弹簧10，所述拨片复位弹簧10右端连接活动拨片11，所述活动拨片11中部具有拨片齿条孔18，所述活动拨片11下部具有拨片舌22，所述活动扳手3截面为U形，所述活动扳手3顶部具有扳手销钉6，所述活动扳手上部两侧具有固定片，所述扳手销钉两侧分别连接固定片，所述扳手销钉左侧顶住拨片舌22，所述活动扳手3上部具有握把销钉孔21，所述握把销钉孔21连接握把销钉
5，所述握把销钉两端固定在握把上，扳手在握把销钉上转动，所述握把4上部通过挡片销钉
12连接挡片15，所述挡片15在挡片销钉12上转动，所述挡片15中部具有挡片齿条孔16，所述挡片15内部具有挡片复位弹簧13，所述挡片复位弹簧13左端连接握把4侧面，所述挡片复位弹簧右端连接挡片，扳手销钉与活动扳手形成杠杆组合，向右压动活动扳手下部，使得活动扳手上部向左运动并带动拨片舌向左运动。所述握把4侧面具有握把齿条孔17，所述挡片齿条孔16、握把齿条孔17、拨片齿条孔18、管座齿条孔19四者处于同一直线上，所述齿条8具有传动齿20，所述齿条8左端依次穿过挡片齿条孔16、挡片复位弹簧13、握把齿条孔17、拨片齿条孔18、拨片复位弹簧10、管座齿条孔19连接密封活塞7。用手指扳动活动扳手3，活动扳手3以握把销钉5为
转轴，上部的扳手销钉顶住拨片舌22向左移动带动活动拨片11向左移动，活动拨片卡住齿条并向左移动一至数格，松开活动扳手后活动拨片在拨片复位弹簧的作用下回复到初始位置，同时挡片卡住齿条防止向右退，反复松握活动扳手和把手则齿条持续向左移动。
[0017] 实施例2：
[0018] 实施例1所述的水田环境监测取样器，所述刻度导管1由透明管材制成，所述刻度导管具厘米刻度，可分段或定深提取土柱。所述刻度导管1右侧具有1个或2个气门9，刻度导管右端采用外螺纹与管座内螺纹连接，所述气门9与管座2的之间的间距大于密封活塞7的厚度，所述刻度导管1内部具有密封活塞7，所述密封活塞7连接齿条8左端，所述齿条8右端连接拉手14。
[0019] 实施例3：
[0020] 一种水田环境监测取样方法，包括以下步骤：
[0021] 1、打开气门：按下挡片，向外拉出齿条拉手，将活塞退至导管气门上方，放开挡片使其在挡片复位弹簧作用下自动归位，顶住齿条；
[0022] 2、向水田插入取样导管并排气：一手握紧导管、一手握住握把，将取样器导管垂直田面轻轻旋压入耕层土壤到达犁底层，使导管内多余气体经气门排出；
[0023] 3、关闭气门形成密闭空间：用手指扳动活动扳手，带动活动拨片卡住齿条并向前移动一至数格，松开活动扳手后活动拨片在拨片复位弹簧的作用下回复到初始位置，同时挡片卡住齿条防止向后退，反复松握活动扳手和把手则齿条持续向前移动，带动活塞刚好运行至气门下方，并在管内的田面水上方形成密闭空间；
[0024] 4、拔出取样器并读取液面高度：缓缓垂直拔出取样器，利用土壤粘度、大气压的作用使田面水、土壤样品得以一次取出，根据导管刻度差值迅速读取液面高度并记录；
[0025] 5、分离样品：预先确定土壤样品留取深度，继续反复松握活动扳手和握把，通过齿条驱动活塞将土柱排出导管，参照导管刻度自水柱下方按需截取一段或数段土柱，转移至收纳容器，末段土柱连同田面水一齐排出导管，使用针筒吸取田面水转移到另外容器中。
[0026] 实施例4：
[0027] 一种水田环境监测取样方法，包括以下步骤：
[0028] 1、打开气门，按下挡片，向外拉出齿条拉手，将活塞退至导管气门上方，放开挡片使其在挡片复位弹簧作用下自动归位，顶住齿条；
[0029] 2、向水田插入取样导管并排气：一手握紧导管、一手握住握把，将取样器导管垂直田面轻轻旋压入耕层土壤到达犁底层，使导管内多余气体经气门排出；
[0030] 3、关闭气门形成密闭空间：用手指扳动活动扳手，带动活动拨片卡住齿条并向前移动一至数格，松开活动扳手后活动拨片在拨片复位弹簧的作用下回复到初始位置，同时挡片卡住齿条防止向后退，反复松握活动扳手和把手则齿条持续向前移动，带动活塞刚好运行至气门下方，并在管内的田面水上方形成密闭空间；
[0031] 4、拔出取样器并读取液面高度：缓缓垂直拔出取样器，利用土壤粘度、大气压的作用使田面水、土壤样品得以一次取出，根据导管刻度迅速读取液面高度并记录；
[0032] 5、分离样品：继续反复松握活动扳手和握把，通过齿条驱动活塞将土柱排出导管，截取水柱下方15cm定深土柱，转移至收纳容器，末段土柱连同田面水一齐排出导管，使用针筒吸取田水转移到另外容器中。
[0033] 实施例5：
[0034] 实施例2所述的水田环境监测取样器，这种取样器的导管为标有刻度的透明管材，可分段或定深提取土柱。常规方法使用的钢质土钻不能透视到结构内部，只能定深取样。与此不同，本发明的刻度导管采用透明材料，便于从外部透视管内土柱长度和移动状态，既可分段又可定深提取土柱。
[0035] 采用齿条联动装置，能够精确控制土壤取样深度。常规方法使用钢质土钻定深取样，观察视线易受田面水层影响，导致定深不准。与此不同，本发明先将取样导管深入至犁底层提取整条土样，然后根据实际需要，通过活动扳手和齿条带动密封活塞来控制土样排出
进程，从而达到精确控制取样深度的效果。
[0036] 利用密封活塞、
真空原理和土壤粘性一次完成对田面水、土壤取样，便于操作和携带。常规方法需先后使用水瓶、土钻或抓斗等多种工具，分别对田面水、土壤进行取样，操作比较繁琐且不便携带。与此不同，本发明采用一件工具，利用密封活塞
开关气门形成局部真空，对田面水、土壤取样一次完成，操作简单和便于携带。
[0037] 水、土样品量按真实环境的体积比例提取，支持环境浓度预测。真实环境条件下农药的土壤浓度也随田面水层高度的变化而波动。常规方法使用水瓶提取田面水时忽略水层深度，也即田面水取样体积与定深取样土壤体积未按真实环境条件保持比例关系。由于缺少水层深度参数，难以预测不同蒸发、降雨、灌溉、流出、洗田等条件下的田水浓度变化。与此不同，本发明将田面水、土壤的取样量按真实环境体积比例提取、仿真度高，不仅可用于田面水、土壤环境浓度预测，而且还支持合量算法。
