一种适用于大田试验的量化标记取土装置与方法

本发明涉及大田试验，具体的说是一种适用于大田试验的量化标记取土装置与方法。

背景技术：

1、大田实验是指在实际种植农田的环境下，对植物种子、栽培技术、使用肥料农药等的情况进行评估和检验的实验。大田作物科学实验方法是一种用于研究大田作物表型，生理和分子进化的科学方法。其研究方法可分为室内实验和室外实验。

2、其中，室外实验是指对大田作物进行实验加以研究的一种室外实验方法，主要包括田间实验和大棚实验。田间实验旨在利用实际环境条件和外部环境因素，尽可能接近实际田间情况，利用量化标记进行大田作物表型、生理、分子等方面的研究，大棚实验则将大田作物置于可实验条件可控的大棚环境中，便于对大田作物特性和生理特性进行研究，在农艺性状和分子基因功能上取得重要研究成果。

3、在大田室外试验中，为监测试验进程，需定期进行取土，并进行量化分析工作，而为提升土壤样本的代表性，土壤取样不仅需进行多点取样，还需进行多深度层次的取样，然而，根据所采样位置或深度的不同，采样后的土壤松散程度具有较大差异，造成取土装置内的样本土壤难以快速排出，增加了多批次土壤样本之间发生交叉混合的概率，也降低了后续的装载或转移效率，人工介入程度较高，且对于所取土壤，仍需额外进行统一的精细化处理，增加了后续量化标记试验时的土壤取用难度。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种适用于大田试验的量化标记取土装置；从而解决了现有取土装置对于多点化及多深度化取土方式的不适应性，降低了采集土壤样本的品质，且易造成多批次土壤交叉混合，降低后续量化试验数据准确性的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种适用于大田试验的量化标记取土装置，包括取土车、取土管、套管和取土仓，取土管安装于取土车内。

3、所述套管固定安装于取土车的中部，取土管滑动安装于套管内，取土车的中后部固定安装有电动推杆，取土管的上端端部转动连接有衔接块，取土管与衔接块之间连接有第一扭簧，电动推杆的伸缩端与衔接块固定连接。

4、所述取土仓固定安装于取土车的中后部，取土管贯穿取土仓，且取土管朝向取土仓的一侧设置有空心槽状缺口。

5、优选的，所述取土车的两侧对称安装有履带轮，且两组履带轮分别由两个行进电机驱动，取土车的前部转动安装有排叶轴，排叶轴横置，且排叶轴上均匀插接有排叶刷，排叶轴的端部及行进电机的端部对称安装有相互啮合的排叶齿轮。

6、优选的，所述取土管底部位环状锥形口结构，取土管的底部内壁周向安装有扭力片，取土管的上端周向安装有多个扭力轴，套管的上端开口位置周向开设有多个与扭力轴滑动配合的螺旋形扭力槽。

7、优选的，所述套管的下端滑动安装有铲板，铲板位于取土管的空心槽状缺口内，铲板下部为曲面，且铲板曲面底部靠近取土管的内侧位置，铲板的上端与套管之间连接有弹簧。

8、优选的，所述铲板的上端安装有硬质刷，硬质刷朝向且与取土管的内侧壁滑动接触，铲板的中部转动安装有铲轴，铲轴与铲板之间连接有第二扭簧，铲轴为倒“u”形结构，套管的下部开设有与铲轴滑动配合的腰型槽，取土管的外壁沿其轴线方向均匀开设有铲槽，且铲轴的上部滑动抵靠在铲槽内。

9、优选的，所述铲板位于取土仓的上方位置，铲板的曲面底部与取土管内壁滑动接触，铲板的两侧及前部均与取土管内腔设置有预留间隙。

10、优选的，所述取土仓的中部固定安装有盛装盒，盛装盒为圆筒状结构，盛装盒位于套管的斜下方位置，盛装盒上开设有与取土管空心缺口相配合的扇形槽，盛装盒的中部转动安装有磨盘，磨盘边缘位置与盛装盒内壁之间预留有落土间隙，取土仓的底部活动安装有多个试管，且盛装盒底部开设有与试管上端开口相连通的圆孔。

11、优选的，所述盛装盒的中部固定安装有磨土电机，磨土电机的输出轴中部与磨盘固定连接，磨土电机的端部固定安装有切割盘，切割盘的上部固定安装有切割轴，盛装盒的上部滑动安装有切割杆，切割杆的后部设置有与切割轴滑动限位的长条槽，切割杆的前部为“y”形结构，取土管位于切割杆的“y”形端口之间，切割杆的端部固定安装有切割丝，且切割丝贯穿取土管的空心缺口部位。

12、优选的，所述磨盘的上端面周向设置有档条，盛装盒的内侧上部活动安装有摩擦带，摩擦带位于磨盘的上方，盛装盒的内侧活动安装有多个气囊，且气囊抵靠在摩擦带的内侧壁上。

13、此外本发明还提供了一种适用于大田试验的量化标记取土装置的使用方法，包括以下步骤：

14、s1、对象确定：首先根据量化标记标准及数据要求选定大田内的预定取土位置，并将移动路线指令输入取土车；

15、s2、行进取土：通过预设参数，通过两个行进电机的单独驱动控制履带轮的行进、后退或转向操作，进而使取土车在多个取土标记点之间进行连续移动，并对标记点土壤进行采集；

16、s3、土壤收纳：在取土车取土过程中，通过电动推杆的主动推进，使取土管下探至预定的取土深度，并将标记点位置土壤携带抬升至取土仓中进行进一步的细化处理，按标记点移动顺序，对多个标记点土壤进行单独收纳；

17、s4、量化试验：在土壤取样完毕后，取土车返回，通过试验人员将收集到的土壤依次取出，并与实验室中进行量化标记试验。

18、本发明的有益效果：

19、（1）在本发明中，本发明采用自行走式取土车，配合履带轮及双行进电机的扭力驱动，可使取土车在试验大田上的各取土标记点之间稳定连续行走，无需试验人员的过多介入及干预，降低取土难度，利用取土管的自旋转，可对长深度取土作业时的底部土壤进行扭断分离，利用扭力片的镶嵌作用，还可对取样土壤的底部形成托举作用，进一步避免土壤的滑落，提升取土作业效率及取样土壤的品质。

20、（2）在本发明中，利用弹簧的弹力连接，可为铲板提供一定自由度内的适应性让位或振动能力，从而避免土壤的上移造成取土管复位受阻，在取土管携带土壤向上移动的过程中，设置于铲板的下部曲面，配合切割丝的切割作用，可使处于断裂状态的土壤条快速脱落，伴随着切割丝的远离运动，还可将断裂后的土壤条携带出取土管，进一步提升土壤的排出速率，同时降低铲板的工作负载，提升取土管内部的洁净程度，便于连续取样作业。

21、（3）在本发明中，为提升对土壤裂解的促进效果，通过向气囊中充入气体，可由此调节气囊与磨盘之间的贴合距离，从而提升不同体积土壤颗粒的破碎效果，便于后续量化标记试验时土壤的取用量调控。

技术特征：

1.一种适用于大田试验的量化标记取土装置，包括取土车（1）和取土管（2），取土管（2）安装于取土车（1）内，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1中所述的适用于大田试验的量化标记取土装置，其特征在于：所述取土车（1）的两侧对称安装有履带轮（7），且两组履带轮（7）分别由两个行进电机（8）驱动，取土车（1）的前部转动安装有排叶轴（9），排叶轴（9）横置，且排叶轴（9）上均匀插接有排叶刷（91），排叶轴（9）的端部及行进电机（8）的端部对称安装有相互啮合的排叶齿轮（92）。

3.根据权利要求1中所述的适用于大田试验的量化标记取土装置，其特征在于：所述取土管（2）底部为环状锥形口结构，取土管（2）的底部内壁周向安装有扭力片（21），取土管（2）的上端周向安装有多个扭力轴（22），套管（3）的上端开口位置周向开设有多个与扭力轴（22）滑动配合的螺旋形扭力槽（31）。

4.根据权利要求1中所述的适用于大田试验的量化标记取土装置，其特征在于：所述套管（3）的下端滑动安装有铲板（32），铲板（32）位于取土管（2）的空心槽状缺口内，铲板（32）下部为曲面，且铲板（32）曲面底部靠近取土管（2）的内侧位置，铲板（32）的上端与套管（3）之间连接有弹簧（33）。

5.根据权利要求4中所述的适用于大田试验的量化标记取土装置，其特征在于：所述铲板（32）的上端安装有硬质刷（34），硬质刷（34）朝向且与取土管（2）的内侧壁滑动接触，铲板（32）的中部转动安装有铲轴（35），铲轴（35）与铲板（32）之间连接有第二扭簧（36），铲轴（35）为倒“u”形结构，套管（3）的下部开设有与铲轴（35）滑动配合的腰型槽，取土管（2）的外壁沿其轴线方向均匀开设有铲槽（23），且铲轴（35）的上部滑动抵靠在铲槽（23）内。

6.根据权利要求4中所述的适用于大田试验的量化标记取土装置，其特征在于：所述铲板（32）位于取土仓（6）的上方位置，铲板（32）的曲面底部与取土管（2）内壁滑动接触，铲板（32）的两侧及前部均与取土管（2）内腔设置有预留间隙。

7.根据权利要求1中所述的适用于大田试验的量化标记取土装置，其特征在于：所述取土仓（6）的中部固定安装有盛装盒（61），盛装盒（61）为圆筒状结构，盛装盒（61）位于套管（3）的斜下方位置，盛装盒（61）上开设有与取土管（2）空心缺口相配合的扇形槽，盛装盒（61）的中部转动安装有磨盘（62），磨盘（62）边缘位置与盛装盒（61）内壁之间预留有落土间隙，取土仓（6）的底部活动安装有多个试管（63），且盛装盒（61）底部开设有与试管（63）上端开口相连通的圆孔。

8.根据权利要求7中所述的适用于大田试验的量化标记取土装置，其特征在于：所述盛装盒（61）的中部固定安装有磨土电机（64），磨土电机（64）的输出轴中部与磨盘（62）固定连接，磨土电机（64）的端部固定安装有切割盘（641），切割盘（641）的上部固定安装有切割轴（642），盛装盒（61）的上部滑动安装有切割杆（611），切割杆（611）的后部设置有与切割轴（642）滑动限位的长条槽，切割杆（611）的前部为“y”形结构，取土管（2）位于切割杆（611）的“y”形端口之间，切割杆（611）的端部固定安装有切割丝（612），且切割丝（612）贯穿取土管（2）的空心缺口部位。

9.根据权利要求8中所述的适用于大田试验的量化标记取土装置，其特征在于：所述磨盘（62）的上端面周向设置有档条（621），盛装盒（61）的内侧上部活动安装有摩擦带（613），摩擦带（613）位于磨盘（62）的上方，盛装盒（61）的内侧活动安装有多个气囊（614），且气囊（614）抵靠在摩擦带（613）的内侧壁上。

10.一种根据权利要求2所述的适用于大田试验的量化标记取土装置的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及大田试验技术领域，具体的说是一种适用于大田试验的量化标记取土装置与方法，包括取土车、取土管、套管和取土仓，在大田室外试验中，为监测试验进程，需定期进行取土，并进行量化分析工作，而为提升土壤样本的代表性，土壤取样不仅需进行多点取样，还需进行多深度层次的取样，然而，根据所采样位置或深度的不同，采样后的土壤松散程度具有较大差异，造成取土装置内的样本土壤难以快速排出，增加了多批次土壤样本之间发生交叉混合的概率，也降低了后续的装载或转移效率，人工介入程度较高，且对于所取土壤，仍需额外进行统一的精细化处理，增加了后续量化标记试验时的土壤取用难度。

技术研发人员：陈欢,郑成岩,杜世州,乔玉强,曹承富
受保护的技术使用者：安徽省农业科学院作物研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17