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一种保持野外土壤剖面原状的标本制作工艺的制作方法

花匠小妙招
2025-10-20 22:39

本发明涉及一种保持野外土壤剖面原状的标本制作工艺。

背景技术：

土壤剖面标本是一个从表土到心土、横贯整个土壤剖面的纵向切片标本，经过野外采集、制作后常常用于科研、科普展示以及土壤知识的普及推广提供了实物平台。而土壤整段标本是土壤剖面整段状态、土体原有结构的反映，通常选择具有较强代表的土壤剖面，根据规定的采土盒尺寸采集一定大小、形状的连续的土壤剖面样品，进行加工制作而成的土壤制品。

从中国知网中可检索到安徽农业科学[2007，35（2）：10394，10399]公布了柳维杨等提出的“土壤标本及整段标本采集制作方法分析”，该方法是在华南师范大学地理系陈家琏、戴文兰发明的“板底粘结薄层土壤整段标本法”为基础而稍作改动，该发明将面板和侧板连在一起，并实行可折叠式。这种方法存在不足，1、此方法需要事先挖掘和修理土柱，一方面是花工大，二是效果较差，难以达到四周平整；2、此方法需根据不同类型土壤进行不同钻孔，不易操作。

从中国知网中可检索到土壤[2015，47（6）：1209－1213]公布了李旭霖等提出的“区域土壤标本的采集、制作与展列”，该采样方法存在不足，一、由于该方法采用木质材料，如果是沙质土壤可以直接压入，但是对于由于南方旱地红壤而言，由于土壤较硬，因而无法直接压入，其次木质材料对水田土壤标本而言，由于土壤标本含水量高，则容易造成木质材料发酶、腐烂；二、由于该方法用报纸将土柱与采土盒包在一起并用绷带或绳子固定，然后轻轻向后放倒土柱，这种方法由于固定不牢，容易造成土壤剖面断裂或脱落。

专利申请号201410406082.x，发明名称（砂质土壤整段标本的标本盒和制备整段标本）]曹祥会等提出的“砂质土壤整段标本的标本盒和制备整段标本”，该采样方法存在不足，一、由于该方法采用分段式标本盒，破坏了土壤剖面的完整性。二、如果是沙质土壤可以直接压入，但是对于由于南方旱地土壤而言，由于土壤较硬，因而无法直接压入，不便于土壤剖面的套取。三、该方法使用丙烯酸树脂与水混合调制，需根据不同类型土壤调制不同配比，操作复杂，配比不易掌控，且土壤剖面不够透明，观赏面较模糊。

传统土壤剖面标本的制作工艺相对于其他形式的土壤样品，土壤的整段剖面标本的采集难度比较大、易破损、保存难度比较大。在传统的土壤剖面标本采集主要用木框。在土壤剖面的样本采集过程中，采集设备无法对土柱外立面给予有效支撑，因此样本剥离土体时容易断裂、塌陷。在后期的标本制作过程中，有采用钻孔、满木架框等方法。这种处理方法易照成样本的损坏，不好搬运，容易断裂，土壤结构损坏，保存不了原本的样子。

技术实现要素：

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的土壤标本采集过程中剥离土体时容易断裂、塌陷。在后期的标本制作过程中，有采用钻孔、满木架框等方法。这种处理方法易照成样本的损坏，不好搬运，容易断裂。

本发明的具体实施方案是：一种保持野外土壤剖面原状的标本制作工艺，具体包括以下步骤：

（1）标本框制作：制造长方体状的框架，框架一侧开口一侧封闭，所述框架开口一侧具有向内侧弯折的折边，所述折边内侧向框架底部垂直延伸有拐边；

（2）标本野外采集：选择色泽鲜艳、土层清晰的典型土种，挖采集操作平台，并在操作平台面内削切出的采集面，将标本框开口一侧嵌入土体，用剖面切土器剥离原土体，用薄膜和胶带捆紧土壤标本框；

（3）标本表土处理：用不锈钢刀削除多余的土块，用刀削土时，应采用水平和薄面削方式，不应纵削和深削，防止不同土层间的土壤窜层；标本保存应在恒温25℃，空气湿度控制在60%以下。

（4）水分控制：标本上胶前，采用自然晾干或电吹风方式使0-1cm表层土壤含水量约20%；

（5）标本上胶：采用超清型环氧树脂ab胶，ab胶重量比为3:1，ab胶混合搅拌时，其容器应置于60℃-70℃恒温水浴中，混合液应搅拌充分，避免在其介质中出现悬浮杂质；

标本上胶共分3道程序，调配第一道慢干型ab胶，将其缓慢均匀覆盖在土壤标本表层；待第一道慢干型ab胶完全渗融入土层后，静置10小时，再浇上第二道慢干型ab胶；待第二道慢干型ab胶覆盖第一道ab胶且包裹全部土层后，静置10小时，灌足第三道快干型ab胶，成型后土壤标本表层保持0.3cm厚ab胶层，整个表面清澈透亮无气泡。

进一步的，所述标本框采用304不锈钢材质，长100cm、宽20cm、高4cm，所述折边的宽度为1.5cm，所述拐边的宽度为1.0cm。

进一步的，步骤（2）中采集操作平台为长1m、宽1m、深1.2m，标本框所取的土层厚度为8cm，步骤（3）中削除多余的土块土壤标本最终土层厚度为3.5cm。

进一步的，第一道慢干型ab胶调配量为500ml，第二道慢干型ab胶配量为300ml。

进一步的，步骤（4）中水分控制，0-1cm表层土壤含水量20%以上，能保持野外土壤原有色泽；土壤含水量低于15%，土壤色泽发生变化；土壤含水量低于10%，土壤易出现裂痕。不同土层中，土壤含水率存在较大差异，对于土壤含水量在20%以下时，则采用保鲜膜盖住，防止其水分蒸发。

进一步的，步骤（5）中超清胶选择，第一道慢干型ab胶调配中，其b胶固化剂采用环氧固化剂；该混合液凝固时间为48h；第二道所采用的慢干型ab胶，该混合液凝固时间为48h，第三道所用的快干型ab胶，其b胶固化剂采用环氧固化剂，该混合液凝固时间为24h。

进一步的，步骤（2）中所述剖面切土器包括底部用于插入土壤中的切板，所述切板上部纵向固定有一对支撑杆，所述支持杆顶部之间固定连接有承重杆，利用锤子敲击承重杆使切板贴着框体内侧下行切割土壤剖面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明所用标本框使用方便，可适用于各类土壤，减少修理土柱的时间，可保证土壤剖面标本与土体剥离过程中不会发生土柱下坠与断裂等现象。利用土壤剖面标本面框在土壤标本取样过程中可保持野外土壤剖面标本的完整性，携带方便。能保持土壤性态的完整性、直观性，为进行直观土壤教学和科学研究提供了优越的实物条件，为土壤展示、土壤知识的普及推广提供了实物平台。所利用ab胶调配方法简单易懂，固化后能达到一定硬度，透明度高，方便搬运携带。

附图说明

图1为本发明准备标本框及挖掘土壤断层形成采集面结构状态示意图。

图2为本发明标本框中部断面结构示意图。

图3为本发明剖面切土器结构示意图。

图4为本发明带有土壤剖面标本的土壤剖面标本面框结构示意图。

图中：10-采集面，20-标本框，210-折边，220-拐边，30-剖面切土器，310-切板，320-支撑杆，330-承重杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～4所示，一种保持野外土壤剖面原状的标本制作工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）标本框制作：采用304不锈钢材质，厚度1.0mpa，标本框规格：长100cm、宽20cm、高4cm。标本框20为长方形整体，框架一侧开口一侧封闭，所述框架开口一侧具有向内侧弯折的折边，所述折边内侧向框架底部垂直延伸有拐边，方便携带与运输，便于田间操作，所述折边210的宽度为1.5cm，所述拐边220的宽度为1.0cm。

制造长方体状的框架，框架一侧开口一侧封闭；标本框四周留1.5cm不锈钢边，同时向内折入1.0cm拐边，该构型标本框能承受30kg以上土体重量，保证不锈钢面板不发生塌陷或标本框变形，并使标本框搬运过程中土层不易发生断裂，同时实现标本框重量最少。

（2）标本野外采集：选择色泽鲜艳、土层清晰的典型土种，挖长1m、宽1m、深1.2m的标准采集操作平台，削切出适合标本框内径大小的采集面10，将标本框嵌入土体，用剖面切土器30剥离原土体，土壤标本框所取的土层厚度为8cm，用薄膜和胶带捆紧土壤标本框。

步骤（2）中所述剖面切土器包括底部用于插入土壤中的切板310，所述切板上部纵向固定有一对支撑杆320，所述支持杆顶部之间固定连接有承重杆330，利用锤子敲击承重杆使切板贴着框体内侧下行切割土壤剖面。

（3）标本表土处理：用不锈钢刀削除多余的土块，土壤标本最终保持的土层厚度为3.5cm；用刀削土时，应采用水平和薄面削方式，不应纵削和深削，防止不同土层间的土壤窜层。标本保存应在恒温25℃，空气湿度控制在60%以下。

（4）水分控制：标本上胶前，0-1cm表层土壤含水量约20%，采用自然晾干或电吹风等方式。

（5）标本上胶：采用超清型环氧树脂ab胶，ab胶重量比为3:1，ab胶混合搅拌时，其容器应置于60℃-70℃恒温水浴中，混合液应搅拌充分，避免在其介质中出现悬浮杂质。标本上胶共分3道程序，第一道慢干型ab胶调配量约为500ml，将其缓慢均匀覆盖在标本表层；待第一道ab胶完全渗融入土层后，浇上第二道慢干型ab胶300ml；待第二道ab胶基本渗入土层后，灌足第三道快干型ab胶，成型后土壤标本表层保持0.3cm厚ab胶层，整个表面清澈透亮，无气泡等。

本实施例中，步骤（3）中用削刀削除多余土壤使土层平面应低于框架0.5cm，用削刀削时，应是水平削，不应纵削，防止不同土层窜层，从而影响土层划分；应是薄面削，不易深削，主要是防止削得过多，破坏样本，步骤（5）中胶水应保证清澈透明，防止胶体里面有空气悬浮和泡沫对后期土壤剖面标本表面的影响，胶水调配完后，应立刻上胶，防止胶水凝固，倒胶体制作时，框体周围的土要用软布擦拭干净，防止影响倒胶效果与刮花不锈钢的边框，上胶时土壤剖面标本面框应放在水平的桌上，倒胶时，防止胶体滴到土壤剖面标本面框的框体，应缓慢均匀少量倒在标本剖面上，让其尽量下渗扩散至整个标本剖面后，再继续倒入胶水，直到土壤剖面标本平整色度透亮，倒胶完成后在胶面上覆盖一层保护板或保护膜，防止飞虫及其他物体掉入，后放置在阴凉处通风晾干，放在室内保存，避免高温暴晒。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。