专利名称：测定土壤水稳性团聚体的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种测定土壤水稳性团聚体的装置及方法，属于土壤团粒结构技术领域。
背景技术：
土壤团粒结构对土壤肥力起着重要作用。良好的团粒结构体一般应具备三方面的性质具有一定的大小，过大或过小都对形成适当的孔隙比例不利；具有多级孔隙，大孔隙可通气透水，小孔隙保水保肥；具有一定的稳定性，即水稳性、机械稳性和生物学稳定性。 良好的团粒结构性是土壤肥力的基础，团粒结构与土壤肥力的关系主要表现在以下几个方面调节土壤水分与空气的矛盾；协调土壤养分的消耗和积累的矛盾；稳定土温，调节土壤热状况；改善土壤耕性，有利于作物根系伸展。现有的土壤团粒分析仪一次只能测定一个样品，例如DM200-II型土壤团粒分析仪，由上海德码信息技术有限公司生产，这种土壤团粒分析仪存在测试效率低的缺陷。
发明内容
本发明是为了解决现有土壤团粒分析装置每次只能测定一个样品，使得测定效率低的问题，提供一种测定土壤水稳性团聚体的装置及方法。本发所述明测定土壤水稳性团聚体的装置，它包括水平支架、四个吊架和四个不锈钢桶，它还包括四个标准样品套筛、支撑杆、机箱、电动机、变速箱、定时器、套管和法兰盘，机箱内部底面板上固定设置电动机和变速箱，电动机的旋转轴通过三角带带动变速箱的输入轴旋转，变速箱的输出轴上套接有偏心轮，所述偏心轮的轴线为水平方向，支撑杆位于偏心轮的正上方，并且该支撑杆的下端与偏心轮的侧壁滑动接触，该偏心轮用于驱动支撑杆做垂直方向的上下往复运动，该支撑杆的另一端穿过机箱顶面板上的中心孔、并与水平支架的中心固定连接，套管套接在支撑杆外，该套管的下端焊接固定在法兰盘的内孔侧壁上，法兰盘固定连接在机箱的顶面板上，法兰盘的内孔与机箱顶面板上的中心孔同轴，水平支架为十字交叉支架，水平支架的四个末端均固定连接一个吊架，每个吊架的扣环上固定一个标准样品套筛；每个吊架的正下方对应一个不锈钢桶，四个不锈钢桶设置在机箱顶面板上表面上，标准样品套筛位于不锈钢桶的内腔中；定时器设置在机箱的侧壁上，定时器的输出开关串联在电动机的供电回路中。所述标准样品套筛由三个不同粒级的筛子组成，并且自下向上按照粒径由小到大套接。所述吊架与水平支架通过羊角螺母连接。所述水平支架由不锈钢方管制成。 所述支撑杆为圆柱型铁杆。
所述支撑杆做垂直方向的上下往复运动的振幅为30mm。所述套管与支撑杆之间留有间隙，机箱顶面板上的中心孔与支撑杆之间通过轴承连接。所述变速箱输出轴上的偏心轮的厚度为2cm，直径为9. 75cm。一种基于上述测定土壤水稳性团聚体的装置的测定土壤水稳性团聚体的方法，它包括以下步骤步骤一称取预定量的经过预处理的土壤样品，备用；步骤二 将四个不锈钢桶中分别注入预定量的水，使每个吊架上固定的标准样品套筛没入水中；步骤三启动电动机电源，调节不锈钢桶中的水量，使标准样品套筛在振动过程中，最上层筛子的筛网在振动过程中不露出水面，并且水面不超过最上层筛子的最高点；步骤四关闭电动机电源，去除标准样品套筛筛网上的气泡；步骤五启动电动机电源，使支撑杆向下运动至最低点时关闭电动机电源，然后将步骤一获得的土壤样品分别放入四个标准样品套筛中，浸润10分钟；步骤六将定时器调整为定时两分钟，然后采用定时器控制电动机的启动持续两分钟之后停止，实现湿筛；标准样品套筛的振动频率为30次/分钟；步骤七湿筛结束后，用细水流冲洗标准样品套筛的筛网，至标准样品套筛流出的水流清晰后停止，然后将每个标准样品套筛的每个筛子上剩余的样品分别转移至烧杯或者铝盒中，烘干，烘干温度为105°C ；步骤八将烘干后的样品称重，计算获得土壤水稳性团聚体的质量分数。本发明的优点是本发明可以对四个样品进行同时测定，且可以同时获得同一样品不同粒级的水稳性团聚体。如果在水平支架上设置更多的吊架，则可以同时测定更多样品的水稳性团聚体。这对于研究土壤不同粒级大小水稳性团聚体及其在土壤结构稳定以及土壤固碳机理方面具有重要意义。本发明结构简单，在土壤结构稳定性分析中，有效提高了土壤样品的测定效率。
图I为本发明的整体结构示意图；图2为图I的俯视图。
具体实施例方式具体实施方式
一下面结合图I至图2说明本实施方式，本实施方式所述测定土壤水稳性团聚体的装置，它包括水平支架I、四个吊架2和四个不锈钢桶3，它还包括四个标准样品套筛4、支撑杆5、机箱6、电动机7、变速箱8、定时器9、套管10和法兰盘11，机箱6内部底面板上固定设置电动机7和变速箱8，电动机7的旋转轴通过三角带带动变速箱8的输入轴旋转，变速箱8的输出轴上套接有偏心轮，所述偏心轮的轴线为水平方向，支撑杆5位于偏心轮的正上方，并且该支撑杆5的下端与偏心轮的侧壁滑动接触，该偏心轮用于驱动支撑杆5做垂直方向的上下往复运动，该支撑杆5的另一端穿过机箱6顶面板上的中心孔、并与水平支架I的中心固定连接，套管10套接在支撑杆5外，该套管10的下端焊接固定在法兰盘11的内孔侧壁上，法兰盘11固定连接在机箱6的顶面板上，法兰盘11的内孔与机箱6顶面板上的中心孔同轴，水平支架I为十字交叉支架，水平支架I的四个末端均固定连接一个吊架2，每个吊架2的扣环上固定一个标准样品套筛4 ;每个吊架2的正下方对应一个不锈钢桶3，四个不锈钢桶3设置在机箱6顶面板上表面上，标准样品套筛4位于不锈钢桶3的内腔中；定时器9设置在机箱6的侧壁上,定时器9的输出开关串联在电动机7的供电回路中。所述机箱6可采用不锈钢板制做，机箱6顶面板为四周带沿的不锈钢板，机箱的四个侧壁为长方形不锈钢板，机箱6的底面板焊接在机箱的四个侧壁上。电动机7和变速箱8与机箱6内部底面板均可采用固定螺丝连接。吊架2可采用上端为倒Y型，下端为倒U型的架子。所述水平支架I的支撑臂数目可根据需要设定在两个以上，以满足不同的测试需求。法兰盘11与机箱6顶面板可通过固定螺丝固定。所述电动机7的参数可选择为功率120W，电压380V，电流O. 4A，50Hz，1400转/分。
具体实施方式
二 本实施方式为对实施方式一的进一步说明，所述标准样品套筛 4由三个不同粒级的筛子组成，并且自下向上按照粒径由小到大套接。所述三个不同粒级的筛子可根据需要选择以下四个粒级中的三种，即> O. Imm粒级，O. 1-0. 25mm 粒级，O. 25-0. 053mm 粒级和 < O. 053mm 粒级。
具体实施方式
三下面结合图I说明本实施方式，本实施方式为对实施方式一或二的进一步说明，所述吊架2与水平支架I通过羊角螺母连接。
具体实施方式
四本实施方式为对实施方式一、二或三的进一步说明，所述水平支架I由不锈钢方管制成。
具体实施方式
五本实施方式为对实施方式一、二、三或四的进一步说明，所述支撑杆5为圆柱型铁杆。
具体实施方式
六本实施方式为对实施方式一、二、三、四或五的进一步说明，所述支撑杆5做垂直方向的上下往复运动的振幅为30mm。所述测定土壤水稳性团聚体的装置可同时悬挂4套3个不同粒级的筛子，以30次 /分钟的频率在水中上下震荡，其振幅设置为30mm。
具体实施方式
七本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五或六的进一步说明， 所述套管10与支撑杆5之间留有间隙，机箱6顶面板上的中心孔与支撑杆5之间通过轴承连接。
具体实施方式
八本实施方式为对实施方式一、二、三、四、五、六或七的进一步说明，所述变速箱8输出轴上的偏心轮的厚度为2cm，直径为9. 75cm。本实施方式所述测定土壤水稳性团聚体的装置，其它各组件的具体尺寸可采用如下数据水平支架I采用不锈钢方管制成，方管厚度为2cm，长度为54. 6cm ;套管10为圆柱形管，长度为35. 2cm,外径为3. 74cm ;不锈钢桶3的直径为25cm，高为25cm ;法兰盘11的厚度为O. 8cm，直径为5cm ;标准样品套筛4的直径均为20cm ;机箱6顶面板的厚度为O. 2cm, 其长X宽为83cmX82cm ;支撑杆5的长度为58. 2cm。
具体实施方式
九下面给合图I和图2说明本实施方式，本实施方式为基于上述实施方式之一所述测定土壤水稳性团聚体的装置的测定土壤水稳性团聚体的方法，它包括以下步骤步骤一称取预定量的经过预处理的土壤样品，备用；步骤二 将四个不锈钢桶3中分别注入预定量的水，使每个吊架2上固定的标准样品套筛4没入水中；步骤三启动电动机7电源，调节不锈钢桶3中的水量，使标准样品套筛4在振动过程中，最上层筛子的筛网在振动过程中不露出水面，并且水面不超过最上层筛子的最高占.步骤四关闭电动机7电源，去除标准样品套筛4筛网上的气泡；步骤五启动电动机7电源，使支撑杆5向下运动至最低点时关闭电动机7电源， 然后将步骤一获得的土壤样品分别放入四个标准样品套筛4中，浸润10分钟；步骤六将定时器9调整为定时两分钟，然后采用定时器9控制电动机7的启动持续两分钟之后停止，实现湿筛；标准样品套筛4的振动频率为30次/分钟；步骤七湿筛结束后，用细水流冲洗标准样品套筛4的筛网，至标准样品套筛4流出的水流清晰后停止，然后将每个标准样品套筛4的每个筛子上剩余的样品分别转移至烧杯或者铝盒中，烘干，烘干温度为105°C ；步骤八将烘干后的样品称重，计算获得土壤水稳性团聚体的质量分数。本实施方式中，步骤一对土壤样品的预处理指去除草根、石块并且风干；步骤四中去除标准样品套筛4筛网上的气泡，可轻轻敲击吊架2和标准样品套筛4，尽可能去除筛网上的气泡，避免气泡在装置工作过程中破碎从而对团聚体产生影响；步骤五是为了使标准样品套筛4最上层筛网上的水足够量，以使土壤样品充分浸润。在农化分析中，烘干土壤样品一般都采用105°C烘干，如果还需测定样品中的碳氮含量，则步骤七中需要在60°C烘干，但不能高于80°C。土壤水稳性团聚体质量分数的计算方法为常规计算方法，不再详述。
权利要求
1.一种测定土壤水稳性团聚体的装置，它包括水平支架(I)、四个吊架(2)和四个不锈钢桶(3)，其特征在于它还包括四个标准样品套筛(4)、支撑杆(5)、机箱(6)、电动机(7)、 变速箱(8)、定时器(9)、套管(10)和法兰盘(11)，机箱出)内部底面板上固定设置电动机(7)和变速箱(8)，电动机(7)的旋转轴通过三角带带动变速箱(8)的输入轴旋转，变速箱(8)的输出轴上套接有偏心轮，所述偏心轮的轴线为水平方向，支撑杆(5)位于偏心轮的正上方，并且该支撑杆(5)的下端与偏心轮的侧壁滑动接触，该偏心轮用于驱动支撑杆(5)做垂直方向的上下往复运动，该支撑杆(5)的另一端穿过机箱(6)顶面板上的中心孔、并与水平支架(I)的中心固定连接，套管(10)套接在支撑杆(5)外，该套管(10)的下端焊接固定在法兰盘(11)的内孔侧壁上，法兰盘(11)固定连接在机箱￠)的顶面板上，法兰盘(11)的内孔与机箱(6)顶面板上的中心孔同轴，水平支架(I)为十字交叉支架，水平支架(I)的四个末端均固定连接一个吊架(2)，每个吊架(2)的扣环上固定一个标准样品套筛(4);每个吊架(2)的正下方对应一个不锈钢桶(3)，四个不锈钢桶(3)设置在机箱(6)顶面板上表面上，标准样品套筛(4)位于不锈钢桶(3)的内腔中；定时器(9)设置在机箱(6)的侧壁上，定时器(9)的输出开关串联在电动机(7)的供电回路中。
2.根据权利要求I所述的测定土壤水稳性团聚体的装置，其特征在于所述标准样品套筛(4)由三个不同粒级的筛子组成，并且自下向上按照粒径由小到大套接。
3.根据权利要求I所述的测定土壤水稳性团聚体的装置，其特征在于所述吊架(2) 与水平支架(I)通过羊角螺母连接。
4.根据权利要求I所述的测定土壤水稳性团聚体的装置，其特征在于所述水平支架 ⑴由不锈钢方管制成。
5.根据权利要求I所述的测定土壤水稳性团聚体的装置，其特征在于所述支撑杆(5) 为圆柱型铁杆。
6.根据权利要求I所述的测定土壤水稳性团聚体的装置，其特征在于所述支撑杆(5) 做垂直方向的上下往复运动的振幅为30mm。
7.根据权利要求I所述的测定土壤水稳性团聚体的装置，其特征在于所述套管(10) 与支撑杆(5)之间留有间隙，机箱(6)顶面板上的中心孔与支撑杆(5)之间通过轴承连接。
8.根据权利要求I所述的测定土壤水稳性团聚体的装置，其特征在于所述变速箱(8) 输出轴上的偏心轮的厚度为2cm，直径为9. 75cm。
9.一种基于权利要求I所述测定土壤水稳性团聚体的装置的测定土壤水稳性团聚体的方法，其特征在于它包括以下步骤步骤一称取预定量的经过预处理的土壤样品，备用；步骤二 将四个不锈钢桶(3)中分别注入预定量的水，使每个吊架(2)上固定的标准样品套筛⑷没入水中；步骤三启动电动机(7)电源，调节不锈钢桶(3)中的水量，使标准样品套筛(4)在振动过程中，最上层筛子的筛网在振动过程中不露出水面，并且水面不超过最上层筛子的最闻点;步骤四关闭电动机⑵电源，去除标准样品套筛⑷筛网上的气泡；步骤五启动电动机(7)电源，使支撑杆(5)向下运动至最低点时关闭电动机(7)电源，然后将步骤一获得的土壤样品分别放入四个标准样品套筛(4)中，浸润10分钟；步骤六将定时器(9)调整为定时两分钟，然后采用定时器(9)控制电动机(7)的启动持续两分钟之后停止，实现湿筛；标准样品套筛(4)的振动频率为30次/分钟；步骤七湿筛结束后，用细水流冲洗标准样品套筛(4)的筛网，至标准样品套筛(4)流出的水流清晰后停止，然后将每个标准样品套筛(4)的每个筛子上剩余的样品分别转移至烧杯或者铝盒中，烘干，烘干温度为105°C ；步骤八将烘干后的样品称重，计算获得土壤水稳性团聚体的质量分数。
全文摘要
测定土壤水稳性团聚体的装置及方法，属于土壤团粒结构技术领域。它解决了现有土壤团粒分析装置每次只能测定一个样品，使得测定效率低的问题。所述装置包括水平支架、四个吊架和四个不锈钢桶，还包括四个标准样品套筛、支撑杆、机箱、电动机、变速箱、定时器、套管和法兰盘；所述方法采用将定时器定时，控制电动机启动，对土壤样品实现湿筛，最后计算获得土壤水稳性团聚体的质量分数。本发明适用于土壤水稳性团聚体的测定。
文档编号G01N5/04GK102607983SQ201210036689
公开日2012年7月25日 申请日期2012年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者张晓平, 杨学明, 梁爱珍 申请人:中国科学院东北地理与农业生态研究所