专利名称：土壤整段标本采集制作设备与工艺的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及一种土壤整段标本采集、制作的设备和工艺。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。
背景技术：
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I。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、湿变化而发生机械性物质脱落、土壤结构损毁。
发明内容
本发明为一种新型土壤整段标本采集制作设备及工艺，可以有效解决土壤整段标本采集与制作过程中的现存问题，且标本最大程度上保持土柱的原始发生学状态。相比采用其他设备与工艺采集制作的样本，具有展面大、厚度薄、重量轻、强度高等特点。本发明整套设备主要由取土框、支撑辅板、底板、盖板、辅助框、纱布、胶结剂组成。取土框为Z 36X36X3号角钢制成的矩形铁框，框内侧尺寸为120.0X25. 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，且与角钢土体锲入面分别位于焊接面两侧，其结构见图2。支撑辅板为127.0X32. Ocm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I. 5cm,长边侧各开4个Φ I. Ocm圆孔,与取土框螺栓焊接位置对应。底板为长127. 0cm、宽32. 0cm、厚I. 5cm木板(松木)，选用长X宽X高为123. OX I. 5X1. 5cm和25. O X I. 5 X I. 5cm的木条各两条，分别用于底板长边和短边,距木板外缘2. Ocm处固定成矩形框(框尺寸为120. 0X20. Ocm)，框内垂直于木板方向均勻布设4. 5cm长气枪钉(横向间距为6. Ocm,纵向间距为10. Ocm),钉子出露部分与木条框在木板同一侧，其结构见图3。盖板为199. 6X24. 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X高为O. 8 X I. 5cm木条(松木)制成，辅助框内尺寸为120. 4X25. 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，尺寸比底板矩形框长宽各大 5cm(框尺寸为125. O X 25. Ocm)。
图I是现有土壤整段标本采集工具平面图。图2是本发明取土框平面图及剖面图。图3是本发明底板平面图及剖面图。
具体实施例方式I.野外采集阶段
在野外土壤调查基础上，选定土壤整段标本取样点。开挖长I. 5m，宽I. 5m，深
I.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IOcm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，将底板枪钉初露一侧铺设纱布，需使枪钉穿透纱布，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，使底板钢钉完全锲入土柱、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。2.实验室处理阶段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. Ocm,其中I. 5cm嵌入底板凸起框内，I. 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。
权利要求
1.一种土壤整段标本采集制作工艺，其特征在于取土框和支撑铺板组合以剥离土柱，底板作为承载体保存土壤整段标本。
2.根据权利要求I所述，取土框和支撑铺板的组合方式为支撑铺板的开孔套进取土框上对应的螺栓，并用螺母旋紧。
3.根据权利要求I所述，底板和土壤整段标本之间铺有纱布，涂有胶结剂。
4.一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。其特征在于取土框由角钢和螺栓焊接而成，底板由钉子、矩形板、以及固定在矩形板上的矩形条框组成。
5.根据权利要求4所述，取土框为角钢焊接成的矩形框。
6.根据权利要求4所述，螺栓垂直于其所在角钢上的焊接面。
7.根据权利要求6所述，焊接面为角钢锲入土体面的的垂直面。
8.根据权利要求7所述，螺栓和角钢土体锲入面位于焊接面的两侧。
9.根据权利要求4所述，底板中钉子垂直于矩形板方向布设。
10.根据权利要求4所述，钉子出露部分与矩形条框在矩形板的同一侧。
全文摘要
土壤整段标本采集制作设备与工艺，属于采集制作土壤整段标本的一种试验研究设备和操作技术规范，可以较好地解决现有设备和技术在野外取样时土壤样本易断裂坍塌、制作完成的样本固结强度不高、易发生机械性物质脱落、土壤结构损毁等问题。本发明设备主要由取土框、支撑辅板、底板、盖板、辅助框、纱布、胶结剂等组成，具体实施方式
包括野外样本采集与实验室样本处理两个阶段共10余个技术步骤。采用本发明设备及工艺制造的土壤整段标本可最大程度上保持土柱的原始发生学状态，且具有展面大、厚度薄、重量轻、强度高等特点。
文档编号G01N1/04GK102879240SQ20111019268
公开日2013年1月16日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者陈杰, 万红友, 宋轩, 赵彦锋, 巫振富, 王兴科, 董志坚 申请人:陈杰, 万红友