一种非破坏性的高寒草甸土壤容重测定取样方法

技术领域

本发明涉及生态保护技术领域，特别是一种非破坏性的高寒草甸土壤容重测定取样方法。

背景技术

土壤容重是指自然状态下单位体积的土壤（包括土粒和土粒孔隙的体积）烘干后的重量与相同体积水重量的比值。土壤容重反映土壤结构的紧实程度、透气性、透水性和保水能力，是衡量土壤质量和生产力的重要参数。目前国内外测定土壤容重的方法主要为环刀法。

一般来说，0-20 cm的土壤容重可直接从土壤表面向下取样测定，20 cm以下则需要通过挖取不同深度的剖面进行取样。传统方法测定容重时需在待测样地人工挖取一个土壤剖面(剖面大小根据测定深度而定)，然后用环刀在土壤剖面根据测定方案取土，取土完成后装于铝盒，称量土样重量（烘干前后称重，48 h），按照公式计算容重。

高寒草甸生态系统极其脆弱，对全球不断变化的环境条件和人类活动十分敏感。传统方法费时费力，且在高寒草甸取土时，对样地破坏严重。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种易操作、少破坏的测定土壤容重的取样方法。该方法可以在环境脆弱的高寒草甸土壤上测定土壤的容重，并能有效减少对高寒草甸的破坏。

一种非破坏性的高寒草甸土壤容重测定取样方法，包括如下步骤：

（1）三角板定点

选择好测定样地后，用三角板随机定点，分别在三角板3个顶点垂直打入钢钉于地表，用尼龙绳连接3枚钢钉，连接后构成三角形区域；

（2）草皮移位

用取土铲垂直切割并铲下三角形区域内地表草皮，铲除深度2-3 cm，保证草皮的完整性，装于干净塑料袋，扎紧口袋，避光保存，防止水分过量蒸发散失；

（3）环刀回收

用铁锤将带边手柄紧贴环垂直打入土壤，以地表为参照面，每10 cm一层，分层取土当环刀打到测定深度后，进行环刀回收；取出环刀后将环刀上下表面浮土刮除，立即将土样置于收纳盒中，土样和收纳盒在避风的环境下保存，称取收纳盒和鲜土的重量，将每层刮除土壤分别装于干净塑料袋，避光保存；

（4）土壤回填

取样完成后，逐层将塑料袋内收集的刮除土壤倒入取样点；

（5）草皮复位

土壤回填后将装于干净塑料袋的草皮覆盖在地表，采样完成后将所有收纳盒带回实验室烘干称重，计算土壤容重。

进一步所述环刀为倒锥形，环刀横截面为空心环，刀身下部设有刃口，环刀参数要求为横截面直径φ50 -52mm；高度h 50 mm；环刀单次取土100立方。减少土壤破坏，快速提取土样。倒锥形便于深入土壤也便于提土取土。

进一步所述三角板和环刀的材质为钢铁、不锈钢。便于长期使用。

进一步所述尼龙绳的直径为φ8 mm。保证钢钉之间连接强度的基础上，便于技术人员手工打结操作。

进一步所述收纳盒材质为铝，便于携带减轻重量，收纳盒内部开设收集孔腔，收集孔腔的横截面直径为φ55-60 mm，所述收集孔腔高度h 60-65 mm。便于与环刀配合收集土壤。

进一步所述土样称重使用电子天平，上海浦春计量仪器有限公司JA1003电子天平；内置蓄电池，便于野外使用。

进一步所述三角板为等边三角形，边长a为14cm，通过三角板边长控制相邻取样点的间距，无需使用量具，提高野外作业效率。

本发明提供了一种易操作、少破坏的测定土壤容重的取样方法。具有如下优点:

减小了采样时破坏的高寒草甸面积，有效保护生态环境；采样完毕后可以尽可能还原未破坏前的植物生长环境，减小了采样点植被生长的土壤环境；较为有效的保护了地表植被根系的完整性，增加了采样点植被再生长的可能性；省去了挖取土壤剖面的时间和工作，有效减少了工作量，提高了工作效率；可以解决现有技术采用环刀法测定土壤容重时取样数据量少的问题；浅耕翻、划破草皮、切根等人为干预活动是对中重度退化草甸植被和土壤恢复十分有效的修复措施，同时划破草皮可适当增加高寒草甸部分月份（雨季）土壤保水性能。

附图说明

图1为取样俯视图；

图2为取样剖面示意图；

图3 为取样轴测示意图。

具体实施方式

一种非破坏性的高寒草甸土壤容重测定取样方法，包括如下步骤：

（1）三角板定点

选择好测定样地后，用三角板随机定点，分别在三角板3个顶点垂直打入钢钉于地表，用尼龙绳连接3枚钢钉，连接后构成三角形区域；

（2）草皮移位

用取土铲垂直切割并铲下三角形区域内地表草皮，铲除深度2-3 cm，保证草皮的完整性，装于干净塑料袋，扎紧口袋，避光保存，防止水分过量蒸发散失；

（3）环刀回收

用铁锤将带边手柄紧贴环垂直打入土壤，以地表为参照面，每10 cm一层，分层取土当环刀打到测定深度后，进行环刀回收；取出环刀后将环刀上下表面浮土刮除，立即将土样置于收纳盒中，土样和收纳盒在避风的环境下保存，称取收纳盒和鲜土的重量，将每层刮除土壤分别装于干净塑料袋，避光保存；

（4）土壤回填：取样完成后，逐层将塑料袋内收集的刮除土壤倒入取样点；

（5）草皮复位：土壤回填后将装于干净塑料袋的草皮覆盖在地表，采样完成后将所有收纳盒带回实验室烘干称重，计算土壤容重。

进一步所述环刀为倒锥形，环刀横截面为空心环，刀身下部设有刃口，环刀参数要求为横截面直径φ50 -52mm；高度h 50 mm；环刀单次取土100立方。减少土壤破坏，快速提取土样。倒锥形便于深入土壤也便于提土取土。

进一步所述三角板和环刀的材质为钢铁、不锈钢。便于长期使用。

进一步所述尼龙绳的直径为φ8 mm。保证钢钉之间连接强度的基础上，便于技术人员手工打结操作。

进一步所述收纳盒材质为铝，便于携带减轻重量，收纳盒内部开设收集孔腔，收集孔腔的横截面直径为φ55-60 mm，所述收集孔腔高度h 60-65 mm。便于与环刀配合收集土壤。

进一步所述土样称重使用电子天平，上海浦春计量仪器有限公司JA1003电子天平；内置蓄电池，便于野外使用。

进一步所述三角板为等边三角形，边长a为14cm，通过三角板边长控制相邻取样点的间距，无需使用量具，提高野外作业效率。

在下文中，将更加充分的描述本发明，本发明所述的方法包括如下步骤：

1）选择好测定样地后，用三角板（正三角形三角板，长度14 cm）随机定点；

2）分别在三角板3个顶点垂直打入钢钉于地表，用尼龙绳连接3枚钢钉，连接后构成1个三角形区域；

3）用取土铲垂直切割并轻轻铲去三角形区域内地表草皮（深度2-3 cm），尽量保证草皮的完整性，装于干净塑料袋，扎紧口袋，避光保存，防止水分过量蒸发（散失）；

4）以3枚钢钉所在位置为环刀圆心，轻轻铲去环刀圆心周围5 cm的草皮，此时可拔出钢钉，装于干净塑料袋，以三角板为辅助工具，分别在三角板3个定点以及三角板中心，以地表为参照面，按照测定深度取土；

5）测定步骤4）中每10 cm为一个取样界限，取样时用铁锤将100立方手柄紧贴环刀垂直打入土壤，当环刀打到测定深度后，进行环刀回收。从地下取出环刀后将环刀上下表面用削土刀刮除，即刻将土样置于对应收纳盒中；

6）根据测定指标计算并称取实际需要的土样质量（所需土壤样品质量可在实验开始前计算得知，由于不同地块要求不一致，具体计算并非本案保护重点故省略），将刮除多余土样一并装于干净塑料袋；

7）测定步骤5）中每取10 cm容重后将三角板范围内所测深度的土全部取出，测定步骤6）中混匀并称取所需土样质量装于对应铝盒后将刮除多余土壤装于干净塑料袋，扎紧塑料袋。根据测定方案测下一个10 cm深度容重；

8）测定过程中所使用的铝盒均在实验开始前已进行烘干并进行称重，土样装于铝盒后在避风的环境下，将电子天平水平放置，称取重量（铝盒+鲜土）并记录；

9）根据测定方案取样完成后，逐层将塑料袋的土壤倒入取样点，最后将草皮覆盖在地面。如果条件允许，可浇适量水于破坏的草皮，使其尽快恢复；

10）采样完成后将所有铝盒带回实验室烘干称重，计算土壤容重。

以上所述方法仅为本发明的实施例，并不用于限制本发明。本发明可在长期实践过程中适当更改或完善。凡是在本发明原则和精神之内所做的任何修改、同等替换，改进完善等，均应包括在本发明的保护范围内。