1.本发明涉及草地生态领域，尤其涉及一种可拨除草根的多层土壤取样设备及其取样方法。
背景技术：
2.草地资源空间分布研究可以为生态环境变化提供支持，例如生产力下降、土地风蚀沙化、水土流失加剧以及沙尘暴频发进而影响生态系统退化，因此需要定时研究草地生态系统演变规律，为生态保护和建设工程成效评估及未来的生态规划提供数据保证。
3.现有的对于草地土壤的取样设备通常每次只能取出一个深度的土壤，而对于草地的评估，需要对多层土壤进行对比研究，故使用现有设备需要多次操作取样，效率较低，并且在土壤中存在有较长的草根，草根分布在多个深度的土壤中，取样时需要利用刮板将土壤刮出，而当刮到草根时，由于草根的韧性较强而不易折断，此时草根会阻挡住刮板，并且刮板继续运动时会连带着草根，而草根又连着土壤，此时会使草根被拨动而导致土壤的坍塌，给取样造成不便。
4.综上，亟需一种可拨除草根的多层土壤取样设备及其取样方法，来解决上述问题。
技术实现要素：
5.为了克服使用现有设备需要多次操作取样，效率较低，并且在土壤中存在有较长的草根，给取样造成不便的缺点，本发明提供一种可拨除草根的多层土壤取样设备及其取样方法。
6.本发明的技术方案为：一种可拨除草根的多层土壤取样设备，包括有伸缩支脚、固定圆盘、固定筒、电动转盘、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统；伸缩支脚设有三个；三个伸缩支脚呈三角形分布；三个伸缩支脚上端之间固定连接有固定圆盘；固定圆盘中部固定连接有电动转盘；电动转盘的转动部固定连接有固定筒；固定筒内部设有翻转控制系统；电动转盘与翻转控制系统连接；固定筒外壁上部连接有草根去除系统；草根去除系统用于将取样圆洞内草根去除；固定筒外壁下部连接有取土系统；翻转控制系统与取土系统连接；取土系统用于对取样圆洞内壁土壤取样；翻转控制系统用于控制取土系统张开和合拢；固定筒内壁连接有移动控制系统；移动控制系统用于调节取土系统取土位置深度；移动控制系统与取土系统连接。
7.作为本发明的一种优选技术方案，翻转控制系统包括有连接长杆、提拉把手、放置台、固定框架、双向伸缩板和拨动座；固定筒外壁开有两个竖向分布的第二贯穿槽，并且两个第二贯穿槽内滑动设置有连接长杆；连接长杆上开有两个第三贯穿槽；连接长杆上侧转动连接有提拉把手；电动转盘上侧转动部上侧固定连接有放置台；放置台用于放置提拉把手；连接长杆下部固定连接有两个固定框架；两个固定框架竖向分布；每个固定框架左部和右部各连接有一个双向伸缩板；四个双向伸缩板下部各连接有一个拨动座。
8.作为本发明的一种优选技术方案，草根去除系统包括有固定圆环架、滑座、第一提
拉杆、衔接板、第二提拉杆、气管、气囊、喷气嘴、楔形块、夹持座、扭力弹簧轴和夹持板；固定筒外壁上部固定连接有固定圆环架；固定圆环架外环面开有环形滑槽，并且环形滑槽内滑动连接有滑座；滑座内贯穿有第一提拉杆并与其滑动连接；滑座左侧固定连接有衔接板；衔接板上贯穿有第二提拉杆并与其滑动连接；衔接板上贯穿有气管并与其固定连接；气管上侧连通有气囊；气管下侧连通有喷气嘴；第二提拉杆下侧固定连接有楔形块；第一提拉杆下侧固定连接有夹持座；夹持座前侧连接有扭力弹簧轴；扭力弹簧轴上连接有夹持板。
9.作为本发明的一种优选技术方案，楔形块的下端对准夹持座与夹持板之间的空隙。
10.作为本发明的一种优选技术方案，夹持板开有上下贯穿的v型槽。
11.作为本发明的一种优选技术方案，取土系统包括有第一滑动圆筒、取土组件和第二滑动圆筒；固定筒外壁开有两个竖向分布的第一贯穿槽；上方的第一贯穿槽内滑动设置有第一滑动圆筒；第一滑动圆筒内环面设有第一凸出部，第一凸出部在上方的第一贯穿槽内滑动；下方的第一贯穿槽内滑动设置有第二滑动圆筒；第二滑动圆筒内环面设有第二凸出部，第二凸出部在下方的第一贯穿槽内滑动；第一滑动圆筒外壁和第二滑动圆筒外壁各连接有一个取土组件。
12.作为本发明的一种优选技术方案，上方的取土组件包括有固定翼板、下料框、取土架、挡板、第一收集盒、第二收集盒、固定耳和固定螺栓；第一滑动圆筒外壁左侧和外壁右侧各固定连接有一个固定翼板；两个固定翼板上各转动连接有一个下料框；两个下料框为左右对称设置；两个下料框内各设有一个用于土壤滑落的下料通道；两个下料框上各开有两个第四贯穿槽；每个拨动座均在对应的两个第四贯穿槽内滑动；两个下料框相对侧各固定连接有一个取土架；两个取土架上侧各固定连接有一个挡板；第一滑动圆筒外壁右侧设有第一收集盒；第一滑动圆筒外壁左侧设有第二收集盒；第一收集盒和第二收集盒均位于两个固定翼板下方；第一收集盒前侧和后侧各固定连接有一个固定耳；第二收集盒前侧和后侧各固定连接有另一个固定耳；前方两个固定耳上和后方两个固定耳上各穿设有一个固定螺栓。
13.作为本发明的一种优选技术方案，移动控制系统包括有转轴杆、六角螺柱、支撑轴承座、第一蜗杆、第一连接轴、第一蜗轮、第一平齿轮、第一轮齿板、第二蜗杆、第二连接轴、第二蜗轮、第二平齿轮和第二轮齿板；固定筒内壁固定连接有三个竖向分布的支撑轴承座；三个支撑轴承座上转动连接有转轴杆；转轴杆上侧固定连接有六角螺柱；转轴杆下部固定连接有第一蜗杆；固定筒内壁转动连接有第一连接轴；第一连接轴上固定连接有第一蜗轮；第一连接轴上固定连接有第一平齿轮；第一平齿轮位于第一蜗轮的前方；第一蜗轮与第一蜗杆啮合；第一凸出部前侧固定连接有第一轮齿板；第一轮齿板与第一平齿轮啮合；转轴杆下部固定连接有第二蜗杆；第二蜗杆位于第一蜗杆的下方；固定筒内壁转动连接有第二连接轴；第二连接轴上固定连接有第二蜗轮；第二蜗轮与第二蜗杆啮合；第二连接轴上固定连接有第二平齿轮；第二平齿轮位于第二蜗轮的前方；第二凸出部前侧固定连接有第二轮齿板；第二轮齿板与第二平齿轮啮合。
14.作为本发明的一种优选技术方案，第一蜗杆和第二蜗杆为对称设置。
15.作为本发明的一种优选技术方案，一种可拨除草根的多层土壤取样方法，包括以下步骤：
步骤一：钻洞，首先通过外设的钻孔设备在地面上挖出一个取样圆洞；步骤二：进入圆洞，通过翻转控制系统使取土系统收拢，然后将固定筒、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统放入取样圆洞中，将三个伸缩支脚固定安装在所挖取样圆洞的外围；步骤三：草根去除，通过草根去除系统对取样圆洞内壁攀附的草根去除，便于后续的取土；步骤四：取土，接着控制翻转控制系统使取土系统打开，控制电动转盘带动固定筒转动，使取土系统转动对取样圆洞内壁的土壤进行取土工作，并且对不同深度的土壤进行取样；步骤五：样品取出，控制翻转控制系统使取土系统收拢，将固定筒、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统整体取出，然后将取土系统内的土壤样品取出；步骤六：位置调节，将固定筒、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统放入取样圆洞中，通过移动控制系统调节取土系统的取土位置，使取土系统对其他深度的土壤进行取样。
16.有益效果：本发明实现了单次取出多种土壤样品，并且分层对不同深度的土壤进行取样，提升后续研究效果，而且将土壤中带有的草根预先去除，避免取土时土壤发生坍塌现象导致取样失败的情况发生，同时快速调节取土的位置深度，便于对其他深度的土壤进行取样。
附图说明
17.图1展示的是本发明的可拨除草根的多层土壤取样设备的第一立体结构示意图；图2展示的是本发明的可拨除草根的多层土壤取样设备的第二立体结构示意图；图3展示的是本发明的可拨除草根的多层土壤取样设备第一局部立体结构示意图；图4展示的是本发明的草根去除系统立体结构示意图；图5展示的是本发明的草根去除系统的a区放大图；图6展示的是本发明的可拨除草根的多层土壤取样设备的第二局部立体结构示意图；图7展示的是本发明的取土系统第一局部立体结构示意图；图8展示的是本发明的取土系统第二局部立体结构示意图；图9展示的是本发明的第一滑动圆筒和第二收集盒组合立体结构示意图；图10展示的是本发明的翻转控制系统和取土系统组合第一局部立体结构示意图；图11展示的是本发明的翻转控制系统和取土系统组合第二局部立体结构示意图；图12展示的是本发明的翻转控制系统立体结构示意图；图13展示的是本发明的翻转控制系统局部立体结构示意图；图14展示的是本发明的移动控制系统立体结构示意图；图15展示的是本发明的移动控制系统的b区放大图；图16展示的是本发明的移动控制系统的c区放大图；图17展示的是本发明的移动控制系统的d区放大图。
18.图中标记为：1-伸缩支脚，2-固定圆盘，3-固定筒，4-电动转盘，201-连接长杆，202-提拉把手，203-放置台，204-固定框架，205-双向伸缩板，206-拨动座，301-固定圆环架，302-滑座，303-第一提拉杆，304-衔接板，305-第二提拉杆，306-气管，307-气囊，308-喷气嘴，309-楔形块，310-夹持座，311-扭力弹簧轴，312-夹持板，401-第一滑动圆筒，402-固定翼板，403-下料框，404-取土架，405-挡板，406-第一收集盒，407-第二收集盒，408-固定耳，409-固定螺栓，410-第二滑动圆筒，501-转轴杆，502-六角螺柱，503-支撑轴承座，504-第一蜗杆，505-第一连接轴，506-第一蜗轮，507-第一平齿轮，508-第一轮齿板，509-第二蜗杆，510-第二连接轴，511-第二蜗轮，512-第二平齿轮，513-第二轮齿板，3a-第一贯穿槽，3b-第二贯穿槽，201a-第三贯穿槽，301a-环形滑槽，401a-第一凸出部，403a-下料通道，403b-第四贯穿槽，410a-第二凸出部。
具体实施方式
19.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
20.实施例1一种可拨除草根的多层土壤取样设备，如图1-17所示，包括有伸缩支脚1、固定圆盘2、固定筒3、电动转盘4、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统；伸缩支脚1设有三个；三个伸缩支脚1呈三角形分布；三个伸缩支脚1上端之间固定连接有固定圆盘2；固定圆盘2中部螺栓连接有电动转盘4；电动转盘4的转动部固定连接有固定筒3；固定筒3内部设有翻转控制系统；电动转盘4与翻转控制系统连接；固定筒3外壁上部连接有草根去除系统；固定筒3外壁下部连接有取土系统；翻转控制系统与取土系统连接；固定筒3内壁连接有移动控制系统；移动控制系统与取土系统连接。
21.工作过程：在使用本可拨除草根的多层土壤取样设备时，首先通过外设的钻孔设备在地面上挖出一个取样圆洞，通过翻转控制系统使取土系统收拢，然后将固定筒3、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统放入取样圆洞中，将三个伸缩支脚1固定安装在所挖取样圆洞的外围，然后通过草根去除系统对取样圆洞内壁攀附的草根去除，便于后续的取土，接着控制翻转控制系统使取土系统打开，控制电动转盘4带动固定筒3转动，使取土系统转动对取样圆洞内壁的土壤进行取土工作，并且对不同深度的土壤进行取样，取土完成后，控制翻转控制系统使取土系统收拢，将固定筒3、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统整体取出，然后将取土系统内的土壤样品取出，接着再将固定筒3、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统放入取样圆洞中，通过移动控制系统调节取土系统的取土位置，使取土系统对其他深度的土壤进行取样，实现了单次取出多种土壤样品，并且分层对不同深度的土壤进行取样，提升后续研究效果，而且将土壤中带有的草根预先去除，避免取土时土壤发生坍塌现象导致取样失败的情况发生，同时快速调节取土的位置深度，便于对其他深度的土壤进行取样。
22.其中，翻转控制系统包括有连接长杆201、提拉把手202、放置台203、固定框架204、双向伸缩板205和拨动座206；固定筒3外壁开有两个竖向分布的第二贯穿槽3b，并且两个第二贯穿槽3b内滑动设置有连接长杆201；连接长杆201上开有两个第三贯穿槽201a；连接长杆201上侧转动连接有提拉把手202；电动转盘4上侧转动部上侧固定连接有放置台203；放置台203用于放置提拉把手202；连接长杆201下部固定连接有两个固定框架204；两个固定
框架204竖向分布；每个固定框架204左部和右部各连接有一个双向伸缩板205；四个双向伸缩板205下部各连接有一个拨动座206。
23.其中，草根去除系统包括有固定圆环架301、滑座302、第一提拉杆303、衔接板304、第二提拉杆305、气管306、气囊307、喷气嘴308、楔形块309、夹持座310、扭力弹簧轴311和夹持板312；固定筒3外壁上部固定连接有固定圆环架301；固定圆环架301外环面开有环形滑槽301a，并且环形滑槽301a内滑动连接有滑座302；滑座302内贯穿有第一提拉杆303并与其滑动连接；滑座302左侧固定连接有衔接板304；衔接板304上贯穿有第二提拉杆305并与其滑动连接；衔接板304上贯穿有气管306并与其固定连接；气管306上侧连通有气囊307；气管306下侧连通有喷气嘴308；第二提拉杆305下侧固定连接有楔形块309；第一提拉杆303下侧固定连接有夹持座310；夹持座310前侧连接有扭力弹簧轴311；扭力弹簧轴311上连接有夹持板312。
24.其中，楔形块309的下端对准夹持座310与夹持板312之间的空隙。
25.其中，夹持板312开有上下贯穿的v型槽。
26.其中，取土系统包括有第一滑动圆筒401、取土组件和第二滑动圆筒410；固定筒3外壁开有两个竖向分布的第一贯穿槽3a；上方的第一贯穿槽3a内滑动设置有第一滑动圆筒401；第一滑动圆筒401内环面设有第一凸出部401a，第一凸出部401a在上方的第一贯穿槽3a内滑动；下方的第一贯穿槽3a内滑动设置有第二滑动圆筒410；第二滑动圆筒410内环面设有第二凸出部410a，第二凸出部410a在下方的第一贯穿槽3a内滑动；第一滑动圆筒401外壁和第二滑动圆筒410外壁各连接有一个取土组件。
27.其中，上方的取土组件包括有固定翼板402、下料框403、取土架404、挡板405、第一收集盒406、第二收集盒407、固定耳408和固定螺栓409；第一滑动圆筒401外壁左侧和外壁右侧各固定连接有一个固定翼板402；两个固定翼板402上各转动连接有一个下料框403；两个下料框403为左右对称设置；两个下料框403内各设有一个用于土壤滑落的下料通道403a；两个下料框403上各开有两个第四贯穿槽403b；每个拨动座206均在对应的两个第四贯穿槽403b内滑动；两个下料框403相对侧各固定连接有一个取土架404；两个取土架404上侧各固定连接有一个挡板405；第一滑动圆筒401外壁右侧设有第一收集盒406；第一滑动圆筒401外壁左侧设有第二收集盒407；第一收集盒406和第二收集盒407均位于两个固定翼板402下方；第一收集盒406前侧和后侧各固定连接有一个固定耳408；第二收集盒407前侧和后侧各固定连接有另一个固定耳408；前方两个固定耳408上和后方两个固定耳408上各穿设有一个固定螺栓409。
28.工作过程：当需要将取土系统收拢时，此时操作人员手拉提拉把手202，通过提拉把手202将连接长杆201上提，然后将提拉把手202旋转放置在放置台203上，在连接长杆201上移过程中，固定框架204同步跟随连接长杆201上移，双向伸缩板205被拉伸，当双向伸缩板205被拉伸到不能再伸长时，双向伸缩板205同步被拉动上移，并且双向伸缩板205带动拨动座206同步上移，当拨动座206上移时，推动下料框403在固定翼板402上向上翻转，拨动座206在第四贯穿槽403b内滑动，实现左右相邻的两个下料框403向上合拢式翻转，然后将固定筒3、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统放入取样圆洞中；当需要将所挖取样圆洞内壁攀附的草根去除，操作人员手握第一提拉杆303，通过推动第一提拉杆303使滑座302在环形滑槽301a内滑动，衔接板304、第二提拉杆305、气管
306、气囊307、喷气嘴308、楔形块309、夹持座310、扭力弹簧轴311和夹持板312同步跟随第一提拉杆303移动，使第一提拉杆303移动至草根处，并通过夹持板312的移动拨动草根，使草根沿着夹持板312的外侧斜面进入到夹持板312的v型槽内，然后操作人员将第一提拉杆303上提，使第一提拉杆303在滑座302内向上滑动移动，第一提拉杆303带动夹持板312同步上移，使夹持板312的v型槽勾住草根上移，将草根勾出，然后操作人员将勾出的草根取走，当草根与所挖取样圆洞的内壁贴合过于紧密，此时工作人员按动气囊307，使气囊307向气管306内冲入气体，气体由喷气嘴308排出，通过气体吹动草根，使草根与洞壁分离，然后工作人员向下推动第二提拉杆305，使第二提拉杆305在衔接板304内滑动下移，第二提拉杆305带动楔形块309下移，使楔形块309下移推动夹持板312，使夹持板312在扭力弹簧轴311上转动，扭力弹簧轴311扭转，使吹开的草根部分进入到夹持座310与夹持板312之间，然后工作人员向上拉动第二提拉杆305，使楔形块309离开与夹持板312接触位置，夹持板312在扭力弹簧轴311回转复位作用下回转，实现通过夹持座310和夹持板312将吹开的草根部分夹持住，然后工作人员再将第一提拉杆303上提，将被夹住的草根提出取样圆洞，实现对草根的去除；接着需要对取样圆洞的洞壁进行土壤取样，工作人员将放置台203上的提拉把手202移开，使提拉把手202旋转复位，使连接长杆201落下，下料框403失去了拨动座206的上提作用，从而下料框403回转复位，实现左右相邻的两个下料框403向外翻转打开，取土架404和挡板405跟随下料框403运动，使取土架404贴合到取样圆洞的内壁，然后控制电动转盘4运行，带动固定筒3旋转，通过固定筒3带动取土组件旋转，使取土架404贴着取样圆洞的内壁以圆周轨迹运动，通过取土架404将取样圆洞的内壁土壤逐步刮下，刮下的土壤落入到下料通道403a内，进而通过下料通道403a滑落至第一收集盒406和第二收集盒407所形成的收集空间内，挡板405防止取样位置上方土壤掉落混入下料通道403a内的情况发生，当取样完成后，工作人员再次拉动提拉把手202，使连接长杆201上移，实现两个左右相邻的取土架404的收拢，然后将固定筒3、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统从取样圆洞中取出，将固定螺栓409从两个固定耳408上旋下，将第一收集盒406和第二收集盒407分离开，使第一收集盒406和第二收集盒407内的土壤掉落出来收集，第一收集盒406和第二收集盒407的底面为圆台状，避免土壤堆积在第一滑动圆筒401四周。
29.实施例2在实施例1的基础上，如图14-17所示，移动控制系统包括有转轴杆501、六角螺柱502、支撑轴承座503、第一蜗杆504、第一连接轴505、第一蜗轮506、第一平齿轮507、第一轮齿板508、第二蜗杆509、第二连接轴510、第二蜗轮511、第二平齿轮512和第二轮齿板513；固定筒3内壁固定连接有三个竖向分布的支撑轴承座503；三个支撑轴承座503上转动连接有转轴杆501；转轴杆501上侧固定连接有六角螺柱502；转轴杆501下部固定连接有第一蜗杆504；固定筒3内壁转动连接有第一连接轴505；第一连接轴505上固定连接有第一蜗轮506；第一连接轴505上固定连接有第一平齿轮507；第一平齿轮507位于第一蜗轮506的前方；第一蜗轮506与第一蜗杆504啮合；第一凸出部401a前侧固定连接有第一轮齿板508；第一轮齿板508与第一平齿轮507啮合；转轴杆501下部固定连接有第二蜗杆509；第二蜗杆509位于第一蜗杆504的下方；固定筒3内壁转动连接有第二连接轴510；第二连接轴510上固定连接有第二蜗轮511；第二蜗轮511与第二蜗杆509啮合；第二连接轴510上固定连接有第二平齿轮
512；第二平齿轮512位于第二蜗轮511的前方；第二凸出部410a前侧固定连接有第二轮齿板513；第二轮齿板513与第二平齿轮512啮合。
30.其中，第一蜗杆504和第二蜗杆509为对称设置。
31.工作过程：当连接长杆201移动时，上方两个支撑轴承座503位于两个第三贯穿槽201a内，故连接长杆201移动时不会被支撑轴承座503阻挡，当需要对另外深度处的土壤进行取样时，工作人员通过扳手旋扭六角螺柱502，使六角螺柱502上的第一蜗杆504和第二蜗杆509同步转动，通过第一蜗杆504带动第一蜗轮506传动第一连接轴505进行转动，第一连接轴505带动第一平齿轮507转动，第一平齿轮507转动带动第一轮齿板508移动，使第一轮齿板508带动第一滑动圆筒401移动，第一凸出部401a在上方的第一贯穿槽3a内滑动，同时第二蜗杆509带动第二蜗轮511传动第二连接轴510进行转动，通过第二连接轴510带动第二平齿轮512转动，通过第二平齿轮512转动带动第二轮齿板513移动，第二轮齿板513带动第二滑动圆筒410移动，第二凸出部410a在下方的第一贯穿槽3a内滑动，由于第一蜗杆504和第二蜗杆509为对称设置，此时第一蜗轮506与第二蜗轮511的转向为相反，从而第一轮齿板508和第二轮齿板513的移动方向为相反，此时第一轮齿板508向上移动，第二轮齿板513向下移动，即第一滑动圆筒401向上移动，第二滑动圆筒410向下移动，通过第一滑动圆筒401带动上方的取土组件上移，第二滑动圆筒410带动下方的取土组件下移，实现对取土位置的深度的调节，并且当下料框403移动时会拉动拨动座206，双向伸缩板205配合伸缩，固定框架204位置不动。
32.实施例3在实施例2的基础上，一种可拨除草根的多层土壤取样方法，包括以下步骤：步骤一：钻洞，首先通过外设的钻孔设备在地面上挖出一个取样圆洞；步骤二：进入圆洞，通过翻转控制系统使取土系统收拢，然后将固定筒3、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统放入取样圆洞中，将三个伸缩支脚1固定安装在所挖取样圆洞的外围；步骤三：草根去除，通过草根去除系统对取样圆洞内壁攀附的草根去除，便于后续的取土；步骤四：取土，接着控制翻转控制系统使取土系统打开，控制电动转盘4带动固定筒3转动，使取土系统转动对取样圆洞内壁的土壤进行取土工作，并且对不同深度的土壤进行取样；步骤五：样品取出，控制翻转控制系统使取土系统收拢，将固定筒3、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统整体取出，然后将取土系统内的土壤样品取出；步骤六：位置调节，将固定筒3、翻转控制系统、草根去除系统、取土系统和移动控制系统放入取样圆洞中，通过移动控制系统调节取土系统的取土位置，使取土系统对其他深度的土壤进行取样。
33.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。