精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置的制作方法

1.本实用新型涉及土壤样品处理技术领域，尤其是涉及一种精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置。


背景技术：

2.湿地生态系统是陆地生态系统中极重要的碳储存库，湿地土壤和植物作为大气碳库汇(源)功能的转换在维持碳循环过程、减缓气候变化中居于重要地位。同时，湿地生态系统对以变暖为主要特征的气候变化具有突出的敏感性。为此，国内外学者广泛开展了气候因子对湿地生态系统及其土壤有机碳矿化、植物生理生化、碳循环过程等影响的研究。其中，湿地土壤和植物根系样品处理是分子尺度上气候因子对湿地土壤有机碳矿化、植物生理生化等影响研究的基础。受水分、光照、温度等气候条件影响，湿地土壤中含有丰富的植物根系和较大的含水量，使得在分离、收集湿地土壤颗粒和植物根系时存在较大困难。
3.现有湿地土壤与植物根系分离的方法一般是将采集的大块湿地土壤晾干后，手动敲碎，然后拾取其中的植物根系，再通过天平称取所需重量的土壤或植物根系样品开展后续研究。由于湿地土壤晾干后，其中的植物根系也较脆，将大块湿地土壤敲碎时，植物根系也会碎成小段，并与破碎的土壤混在一起，很难分开。收集植物根系需要人工将混在土壤中的植物根系逐一挑拣出来，当需要的土壤和植物根系样品量较多时，上述分离、收集、称量过程通常会耗费大量人力和时间，同时还易造成植物样品混杂于土壤样品中。
4.有鉴于此，特提出本实用新型，以解决上述技术问题中的至少一个。


技术实现要素：

5.本实用新型的第一目的在于提供一种精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置，以缓解现有技术中对湿地土壤样品采用人工分离、收集、称量过程耗费大量人力和时间的技术问题。
6.为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：
7.本实用新型提供了一种精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置，包括壳体、压力单元、静电吸附单元、收集单元和称量单元，所述压力单元位于所述壳体的顶部并与所述壳体连接，所述收集单元和所述称量单元位于所述壳体的底部，所述静电吸附单元位于所述壳体内并与所述壳体连接，所述静电吸附单元设置于所述压力单元和收集单元之间；
8.所述压力单元包括施压盘、若干个碎土齿和受力盘，所述施压盘位于所述受力盘的上方，若干个所述碎土齿位于所述施压盘靠近所述受力盘的表面并与所述施压盘连接，所述受力盘上设置有若干个与所述碎土齿相对应的凹槽，所述凹槽表面开设有孔隙，所述施压盘和所述碎土齿可相对于所述受力盘进行转动；
9.所述静电吸附单元包括静电发生器和静电筛网，所述静电发生器和静电筛网电连接，所述静电筛网位于所述受力盘下方并与所述壳体连接。
10.进一步的，在本实用新型上述技术方案的基础之上，所述施压盘表面设置有第一手柄，所述第一手柄上设置有防滑套。
11.进一步的，在本实用新型上述技术方案的基础之上，所述施压盘通过螺栓与所述壳体连接。
12.进一步的，在本实用新型上述技术方案的基础之上，所述静电筛网为两层静电筛网，所述静电发生器设置于所述壳体上并位于两层静电筛网之间。
13.进一步的，在本实用新型上述技术方案的基础之上，所述精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置还包括供电单元，所述供电单元与所述静电吸附单元电连接。
14.进一步的，在本实用新型上述技术方案的基础之上，所述收集单元包括抽屉；
15.或，所述收集单元包括抽屉，所述抽屉上设置有第二手柄。
16.进一步的，在本实用新型上述技术方案的基础之上，所述称量单元包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述收集单元底部。
17.进一步的，在本实用新型上述技术方案的基础之上，所述壳体外表面设置有电子显示屏，所述电子显示屏与所述压力传感器电连接。
18.进一步的，在本实用新型上述技术方案的基础之上，所述壳体的底部设置有防滑垫。
19.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
20.本实用新型提供了一种精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置，包括壳体、压力单元、静电吸附单元、收集单元和称量单元，其中，压力单元包括施压盘、若干个碎土齿和受力盘，受力盘上设置有若干个与碎土齿相对应的凹槽，凹槽表面开设有孔隙，施压盘和碎土齿可相对于受力盘进行运动，静电吸附单元包括静电发生器和静电筛网；当利用装置对湿地土壤样品中植物根系进行分离时，可将湿地土壤样品放置在受力盘上，然后对施压盘进行施压使其朝向受力盘方向运动，碎土齿在施压盘的带动下，将湿地土壤样品压入到受力盘上的凹槽内，含有丰富植物根系的大块湿地土壤样品受到挤压后破碎，并与植物根系分离，破碎的土壤颗粒和植物根系通过凹槽上的孔隙向下掉落到位于压力单元下方的静电吸附单元，植物根系被吸附到静电筛网上，而破碎的土壤颗粒则通过静电筛网的筛孔向下掉落到收集单元，取出收集单元中的土壤颗粒后，断开静电发生器的电源，静电筛网的静电去除，其吸附的植物根系落入收集单元，同时称重单元称量收集的植物根系的重量。
21.该精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置，实现了湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的精准分离、收集以及自动测量，大大减少分离土壤颗粒和植物根系样品的人力、时间消耗，提高土壤有机碳矿化、植物生理生化研究的科学性、准确性，为气候变化对土壤有机碳矿化和植物生理生化影响的研究提供更多数据支持，具有较高的应有价值。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述
中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型实施例提供一种精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置；
24.图2为图1中受力盘的局部放大图。
25.图标：10-壳体；11-防滑垫；20-压力单元；21-施压盘；22-碎土齿；23-受力盘；24-凹槽；25-孔隙；26-第一手柄；27-防滑套；28-螺栓；30-静电吸附单元；31-静电发生器；32-静电筛网；40-收集单元；41-抽屉；42-第二手柄；50-称量单元；51-压力传感器；52-电子显示屏；60-供电单元；61-插头；62-电源线。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
27.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.实施例一
30.本实用新型实施例提供了一种精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置，具体如图1和图2所示。该装置包括壳体10、压力单元20、静电吸附单元30、收集单元40和称量单元50，压力单元20位于壳体10的顶部并与壳体10连接，收集单元40和称量单元50位于壳体10的底部，静电吸附单元30位于壳体10内并与壳体10连接，静电吸附单元30设置于压力单元20和收集单元40之间；
31.压力单元20包括施压盘21、若干个碎土齿22和受力盘23，施压盘21位于受力盘23的上方，若干个碎土齿22位于施压盘21靠近受力盘23的表面并与施压盘21连接，受力盘23上设置有若干个与碎土齿22相对应的凹槽24，凹槽24表面开设有孔隙25，施压盘21和碎土齿22可相对于受力盘23进行运动；
32.静电吸附单元30包括静电发生器31和静电筛网32，静电发生器31和静电筛网32电连接，静电筛网32位于受力盘23下方并与壳体10连接。
33.土壤样品可以是湿地土壤样品，当采用该装置对湿地土壤样品进行分离时，可根
据湿地土壤颗粒和植物根系采集要求，将湿地土壤样品晾干后再进行处理。
34.壳体10为该精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置的主体结构。对于壳体10的形状不作具体限定，可以为圆形或矩形等，均不影响装置使用。
35.压力单元20主要用于实现湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的初步分离。其中，需要说明的是，碎土齿22与凹槽24相对应是指碎土齿22的个数、相对位置和形状均与凹槽24基本保持一致。当施压盘21盖合在受力盘23上时，碎土齿22会进入到受力盘23的凹槽24内，利用碎土齿22与凹槽24之间的挤压，从而实现对湿地土壤样品的破碎。受力盘23上的凹槽24的侧面以及底面均开设有若干个孔隙25。孔隙25的个数以及尺寸不作具体限定，只要能保证破碎后的土壤颗粒和植物根系可通过孔隙25即可。对于施压盘21、碎土齿22和受力盘23的材质不作具体限定，只要确保其满足使用时所需力学要求即可。
36.静电吸附单元30主要包括静电发生器31和静电筛网32。静电发生器31接通电源后产生静电，从而使得与电性连接的静电筛网32也具有静电。静电筛网32利用静电吸附原理吸附从受力盘23孔隙25中落下的植物根系，而土壤颗粒则继续通过静电筛网32落入静电吸附单元30下方的收集单元40。当需要收集静电筛网32吸附的植物根系时，只需要将静电吸附单元30断电即可。
37.收集单元40则可收集掉落下的土壤颗粒或者植物根系。称重单元直接称取收集单元40中土壤颗粒或者植物根系的重量。收集单元40和称量单元50的设置实现了湿地土壤样品中植物根系的收集与称重，方便快捷。
38.本实用新型提供的精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置的工作原理：将湿地土壤样品放置在受力盘23上，然后对施压盘21进行施压使其朝向受力盘23运动，碎土齿22在施压盘21的带动下，将湿地土壤样品压入到受力盘23上的凹槽24内，含有丰富植物根系的大块湿地土壤样品受到挤压后破碎，并与植物根系分离，破碎的土壤颗粒和植物根系通过凹槽24上的孔隙25向下掉落到位于压力单元20下方的静电吸附单元30。植物根系被吸附到静电筛网32上，而破碎的土壤颗粒则通过静电筛网32的筛孔向下掉落到收集单元40。取出收集单元40中的土壤颗粒后，断开静电发生器31的电源，静电筛网32的静电去除，其吸附的植物根系落入收集单元40，同时称重单元称量收集的植物根系的重量。
39.本实用新型提供的精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置，实现了湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的精准分离、收集以及自动测量，大大减少分离土壤颗粒和植物根系样品的人力、时间消耗，提高土壤有机碳矿化、植物生理生化研究的科学性、准确性，为气候变化对土壤有机碳矿化和植物生理生化影响的研究提供更多数据支持，具有较高的应有价值。
40.作为本实用新型的一种可选实施方式，碎土齿22的纵向高度应略低于凹槽24的纵向深度。也就是当施压盘21完全盖合在受力盘23上时，碎土齿22与凹槽24底部之间还存在一定的缝隙，以确保碎土齿22与凹槽24之间的挤压力不致过大从而对湿地土壤样品中的植物根系可能造成损伤。
41.作为本实用新型的一种可选实施方式，碎土齿22与凹槽24纵截面积均为倒梯形。倒梯形的设计，可使得部分未经凹槽侧面碾碎的湿地土壤样品沿着倒梯形斜面继续落入凹槽底部，继续经碎土齿22碾压后破碎。
42.受力盘23承受施力盘的压力，为了确保受力盘23的稳固性，作为本实用新型的一
种可选实施方式，受力盘23四周均与壳体10连接。
43.施压盘21与壳体10的连接方式有多种。作为本实用新型的一种可选实施方式，施压盘21通过螺栓28与壳体10连接。
44.施压盘21的一侧通过螺栓28与壳体10连接，使得施压盘21可以螺栓28为轴，相对于受力盘23上下转动。
45.作为本实用新型的又一种可选实施方式，施压盘21也可以与壳体10完全分离。当需要对湿地土壤样品进行处理时，将施压盘21盖合到受力盘23上，使用完毕后施压盘21即可从受力盘23上取下，另行放置。
46.作为本实用新型的一种可选实施方式，施压盘21表面设置有第一手柄26。
47.第一手柄26可设置于施压盘21的上表面，也可以设置于施压盘21的侧面。通过第一手柄26可向施压盘21施加一定的作用力，带动施压盘21运动。
48.作为本实用新型的一种可选实施方式，第一手柄26上设置有防滑套27。
49.防滑套27的设置，可以减少对手部的压力，并防止通过第一手柄26施力压碎湿地土壤时发生滑脱。
50.防滑套27的材质不作具体限定，作为本实用新型的一种可选实施方式，防滑套27为防滑胶套。
51.静电吸附单元30中静电筛网32的层数不限于一层，可以为多层，根据实际需要进行设定。作为本实用新型的一种可选实施方式，静电筛网32为两层静电筛网32，静电发生器31设置于壳体10上并位于两层静电筛网之间。
52.设置两层静电筛网，有利于充分收集植物根系，若植物根系未被第一层静电筛网吸附，仍可被第二层静电筛网吸附，可大大提高植物根系与土壤颗粒分离效率。
53.为了使通过受力盘23的孔隙25的土壤颗粒或者植物根系尽可能完全的落入到静电筛网32上，静电筛网32的周向侧面均与壳体10内壁连接。
54.静电筛网32在壳体10内部可以水平方向设置，也可以与水平方向呈一定角度设置。
55.作为本实用新型的一种可选实施方式，精准分离湿地土壤样品中土壤颗粒和植物根系的装置还包括供电单元60，供电单元60与静电吸附单元30电连接。
56.供电单元60可为静电吸附单元30提供电源。
57.作为本实用新型的一种可选实施方式，供电单元60包括插头61和电源线62。插头61连接电源后，电源线62开始为静电吸附单元30供电。
58.收集单元40设置于静电吸附单元30的下方，以便收集通过静电吸附单元30的破碎的土壤颗粒或植物根系。
59.收集单元40的形式有多种。作为本实用新型的一种可选实施方式，收集单元40包括抽屉41；
60.或，收集单元40包括抽屉41，抽屉41上设置有第二手柄42。
61.第二手柄42可便于抽屉41从壳体10中抽拉出来。
62.作为本实用新型的一种可选实施方式，称量单元50包括压力传感器51，压力传感器51设置于收集单元40底部。
63.压力传感器51的具体结构、型号均不作限定，只要其能将压力信号转换成可用的
输出的电信号即可。
64.作为本实用新型的一种可选实施方式，壳体10外表面设置有电子显示屏52，电子显示屏52与压力传感器51电连接。
65.通过电子显示屏52，可以清晰的读出收集单元40中收集的土壤颗粒或者植物根系的重量。
66.作为本实用新型的一种可选实施方式，壳体10的底部设置有防滑垫11，用以防止该装置在工作时倾倒。
67.防滑垫11的材料、数量不作具体限定，可根据实际需要进行设定。
68.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。