一种用于放牧区改善土壤物理结构的工具及方法与流程

本发明涉及到生态环境修复、土壤修复技术领域，特别涉及一种用于放牧区改善土壤物理结构的工具及方法。

背景技术：

随着全世界人口激增，为满足人类日益增长的对工农业产品的需求，土地单位面积上的农牧产品的产量水平越来越高，土地承受压力越来越大。化肥、农药的大量使用，使土壤污染和土地板结越来越严重，土地的数量和质量成为人类生存和发展的制约因素。

土壤是由固体相、液体相、气体相组成的三相体系。它构成土的骨架，称为土骨架。″固相″主要指土壤中各种岩石碎屑、矿物颗粒以及动、植物和微生物的残体；″液相″主要指土壤溶液或土壤水；″气相″指土壤空气或土壤中未被水占据的空隙部分。

土壤板结，指土壤表层因缺乏有机质，结构不良，在灌水或降雨等外因作用下结构破坏、土料分散，而干燥后受内聚力作用使土面变硬的现象。土壤板结条件下，土壤孔隙度减少，通透性差，地温降低，致使土壤中好气性微生物的活动受到抑制，水、气、热状况不能很好的协调，其供肥、保肥、保水能力弱。土壤板结还延缓了有机质的分解，土壤理化性质逐渐恶化，地力逐渐衰退，土壤肥力随之下降，不能很好地满足植物的生长发育。

现如今，草地土壤板结的现象也十分普遍，羊草是我国典型草原和草甸草原的主要优势牧草，适口性好、营养价值高。羊草草地约占我国草地面积的50％以上，是我国草地的重要组成部分。羊草属多年生牧草，主要依靠根茎分蘖繁殖。而如今畜牧业的快速发展和粗放式管理导致长期的无养息过载放牧，加之多年生羊草根茎盘根错节，使得羊草草地土壤坚实、透气、透水性下降；羊草群落逆向演替，产草量急剧下降。例如以羊草为建群种的北方干旱半干旱草原，板结性退化现象严重，导致草原生产力低下，阻碍了草原生态服务功能的有效发挥。

退化羊草草地的改良一般是利用重型耙、旋耕机或松土机等农田耕作机械对草地实施翻耕处理，为羊草生长提供疏松的土壤环境。羊草草地多处于我国干旱、半干旱地区，大型翻耕机械以柴油等化石燃料作为动力源，不仅浪费资源，而且污染环境。而且由于机械耕作过深的影响，会破坏土壤的团粒结构，从而严重影响当年羊草产量。除此之外，翻耕的处理方式对土壤扰动大，极易造成风蚀、水蚀，已有研究表明这些耕作方式和工具是造成我国干旱、半干旱地区荒漠化的主要原因之一。

技术实现要素：

发明的目的在于提供一种用于放牧区改善土壤物理结构的工具及方法，通过改变表层土壤结构，促进土壤水分条件改善，并进一步达到修复植被，提升土壤环境质量的目标，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于放牧区改善土壤物理结构的工具，包括鞋筒、绑带、畜力踩踏板、蹄形筒套、卡槽、凹槽、钢钉、弹簧和通透孔，所述畜力踩踏板和蹄形筒套相适配形成可拆卸的套筒结构装置，所述鞋筒固定粘结在畜力踩踏板周边，所述绑带缝制在鞋筒上，所述钢钉的扁头固定在畜力踩踏板底部，并使其处于弹簧的内部，所述弹簧与畜力踩踏板和蹄形筒套底部连接，蹄形筒套的条状凸起上部焊接卡槽，畜力踩踏板的后部开设凹槽，蹄形筒套的底部设有3个通透孔。

进一步地，所述畜力踩踏板为蹄形鞋底，厚度为0.5cm、长度为6cm、宽度为5cm，采用高分子聚氨酯合成材料制成。

进一步地，所述凹槽的宽为0.5cm深度为0.5cm。

进一步地，所述鞋筒采用牛津布制成。

进一步地，所述蹄形筒套大于蹄形鞋底的尺寸，高度为2cm，采用不锈钢制成，蹄形筒套的内侧设有一宽为0.5cm、长为0.5cm、高为2cm的条状凸起，此条状凸起与凹槽完全吻合。

进一步地，所述卡槽为宽为0.5cm、长为1cm、高为0.5cm的长方体。

进一步地，所述通透孔的直径为4mm，其中两个通透孔位于蹄尖后部，另一个位于后侧，三个通透孔成等腰三角形。

进一步地，所述钢钉的直径为3mm，总长度为1.5cm，一端有扁平的头，另一端尖锐，尖锐部分高度0.3cm。

本发明提供另一种技术方案：一种改善土壤物理结构的方法，包括如下步骤：

步骤1：使用前将弹簧一端固定在通透孔处，钢钉扁平头一端固定在畜力踩踏板底部，并恰好被弹簧套住，弹簧另一端固定在畜力踩踏板上；

步骤2：鞋筒粘接在畜力踩踏板边缘，卡槽焊接在蹄形筒套的条状凸起上部，绑带缝接在鞋筒上，最后将装置穿戴于牲畜腿上，固定好绑带；

步骤3：当牲畜踩在畜力踩踏板上时，钢钉会穿过通透孔，扎在土壤表面，当抬起腿时，由于弹簧的弹力，钢钉缩回蹄形筒套内；

步骤4：如此反复，改变土壤表层的物理结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的用于放牧区改善土壤物理结构的工具及方法，本装置结构简单，便于加工和操作，节省资金成本，安装方便，环保无污染，当在畜力踩踏板上施加力时，钢钉会穿过通透孔，扎在土壤表面，通过改变表层土壤结构，促进土壤水分条件改善，并进一步达到修复植被，提升土壤环境质量的目标。

附图说明

图1为本发明用于放牧区改善土壤物理结构的工具的整体结构示意图；

图2为本发明的用于放牧区改善土壤物理结构的工具的蹄形筒套结构细节图；

图3为本发明的用于放牧区改善土壤物理结构的工具的工作效果图。

图中：1、鞋筒；2、绑带；3、畜力踩踏板；4、蹄形筒套；5、卡槽；6、凹槽；7、钢钉；8、弹簧；9、通透孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2、3所示，一种用于放牧区改善土壤物理结构的工具，包括鞋筒1、绑带2、畜力踩踏板3、蹄形筒套4、卡槽5、凹槽6、钢钉7、弹簧8和通透孔9，畜力踩踏板3和蹄形筒套4相适配形成可拆卸的套筒结构装置，畜力踩踏板3为蹄形鞋底，厚度为0.5cm、长度为6cm(长度为蹄尖到脚跟的距离)、宽度为5cm，采用高分子聚氨酯合成材料制成，具有硬度高、耐磨、弹性佳、不易皱褶、轻便、耐化学品等特点，从而保证踩踏的舒适感并减轻畜力的负担，蹄形筒套4大于蹄形鞋底的尺寸，高度为2cm，采用不锈钢制成，具有强度高，重量轻，耐腐蚀性，对介质无污染等特点，方便携带，可以反复使用，节约成本，鞋筒1固定粘结在畜力踩踏板3周边，鞋筒1采用牛津布制成，具有耐磨、防水等特点，绑带2缝制在鞋筒1上，以便将此装置固定在蹄上，钢钉7的扁头固定在畜力踩踏板3底部，并使其处于弹簧8的内部，钢钉7的直径为3mm，总长度为1.5cm，一端有扁平的头，另一端尖锐，尖锐部分高度0.3cm，弹簧8与畜力踩踏板3和蹄形筒套4底部连接，蹄形筒套4的条状凸起上部焊接卡槽5，卡槽5为宽为0.5cm、长为1cm、高为0.5cm的长方体，此卡槽5焊接在蹄形筒套4上方，防止畜力踩踏板3与蹄形筒套4脱离，畜力踩踏板3的后部开设凹槽6，蹄形筒套4的内侧设有一宽为0.5cm、长为0.5cm、高为2cm的条状凸起，此条状凸起与凹槽6完全吻合，防止蹄形筒套4与畜力踩踏板3错位，凹槽6的宽为0.5cm深度为0.5cm，此凹槽6相当于一个滑道，蹄形筒套4的底部设有3个通透孔9，通透孔9的直径为4mm，其中两个通透孔9位于蹄尖后部，另一个位于后侧，三个通透孔9成等腰三角形，可以使得结构更加稳定。

利用上述的工具改善土壤物理结构的方法，包括如下步骤：

步骤1：使用前将弹簧8一端固定在通透孔9处，钢钉7扁平头一端固定在畜力踩踏板3底部，并恰好被弹簧8套住，弹簧8另一端固定在畜力踩踏板3上；

步骤2：鞋筒1粘接在畜力踩踏板3边缘，卡槽5焊接在蹄形筒套4的条状凸起上部，绑带2缝接在鞋筒1上，最后将装置穿戴于牲畜腿上，固定好绑带2；

步骤3：当牲畜踩在畜力踩踏板3上时，钢钉7会穿过通透孔9，扎在土壤表面，当抬起腿时，由于弹簧8的弹力，钢钉7缩回蹄形筒套4内，防止伤害到自己的同伴；

步骤4：如此反复，可以改变土壤表层的物理结构，进一步促进深层土壤水分和营养件改善，并进一步达到修复植被，提升土壤环境质量的目标。

本发明相对于现有技术具有如下的优点：

第一，所述畜力踩踏板3为蹄形鞋底，采用高分子聚氨酯合成材料制备，具有硬度高、耐磨、弹性佳、不易皱褶、轻便、耐化学品等特点，从而保证畜力踩踏的舒适感并减轻畜力的负担。

第二，所述蹄形筒套4采用不锈钢制备，具有强度高，重量轻，耐腐蚀性，对介质无污染等特点，方便携带，可以反复使用，节约成本。

第三，本发明为纯机械装置，除畜力外无需其他动力来源，具有低能耗，低污染，操作简便的优点。

第四，本发明中所使用钢钉7在畜力踩踏板3上呈三角分布，三角形具有稳定性，可以保证牲畜在行走过程中不至于摔倒。

第五，本发明所使用的钢钉7在松土完毕后，钢钉7会由于弹簧8的弹力收入蹄形筒套4中，不会一直暴露在外，避免误伤同类以及操作者。

第六，本发明中凹槽6相当于是一个短小的滑道，凹槽6与蹄形筒套4内的长条凸起完全吻合，从而保证蹄形筒套4和畜力踩踏板3不脱离；顶部的卡槽5是为了防止畜力踩踏板3被拔出。上述二者共同保证了装置的稳定性。

综上所述，本发明提出的用于放牧区改善土壤物理结构的工具及方法，本装置结构简单，便于加工和操作，节省资金成本，安装方便，环保无污染，当在畜力踩踏板3上施加力时，钢钉7会穿过通透孔9，扎在土壤表面，通过改变表层土壤结构，促进土壤水分条件改善，并进一步达到修复植被，提升土壤环境质量的目标。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。