草地生物量测量方法及装置与流程

本发明涉及草地生物量测量，具体涉及草地生物量测量方法及装置。

背景技术：

1、草地生物量预测研究有着广阔的发展前景，是有效反映草地生长情况的重要指标，为草地的演替趋势和生产潜力提供基础信息，同时提供生态环境监测和草地灾害预警，包括对干旱、草原火灾等草原灾害的预警和管理，目前的草地生物量测量通常使用照相法和人工测量，具体的，利用gps数据采集终端确定样地监测点并打桩标记，详细记录坐标点、海标、草地类型、草地起源和优势草种等，随后以40米为半径设置圆形样地，设置三条样线，正北一条、东南一条和西南一条，相邻两条夹角120度，在端点位置设置多个测小样方，对样线植被盖度、裸斑面积、样方框中的植物群系、植物种类等分类进行拍照、测量、采样、称重和记录，并把采样的鲜草带回阴干或烘干并做干鲜比计算，其中测量通常使用格尺或传感器测量，需要多人配合，进行采样标记、拍照、切割、测量和标记回收等工作，效率较低。

2、随着技术发展，目前也有使用草地生物量测量装置对草地生物进行自动采样和计算，但是多是对地面之上的茎叶等进行采样和测量，对于地面之下的根系较难进行采样，根系的状态以及土壤内的各元素含量也是草地生长情况的一个重要指标，需要在测量前对样方内的泥土进行挖掘，会对样方内的草地环境造成一定的破坏，因此我们提出一种草地生物量测量方法及装置，可对土样以及根系进行采样，并且采样中减少对土地的破坏。

技术实现思路

1、本发明提出草地生物量测量方法及装置，解决了相关技术中较难对土样和根系进行取样测量，对土样和根系进行测量时对土地破坏较大的问题。

2、本发明的技术方案如下：草地生物量测量装置，包括架体，还包括：

3、移动机构，所述移动机构设置在架体上，用于驱动所述架体在草地上移动，所述移动机构包括：

4、转座，所述转座设置有多个，所述转座可转动设置在所述架体上；

5、行走杆，所述行走杆设置有多个，多个所述行走杆等角度设置在所述转座上，所述行走杆和地面接触；

6、限位组件，所述限位组件用于对所述架体进行限位，所述限位组件包括：

7、限位杆，所述限位杆可升降设置在所述架体上，所述限位杆插入地面对所述架体进行限位；

8、取样机构，所述取样机构用于对样方内的草地生物和土壤进行取样，所述取样机构包括：

9、取样框，所述取样框可升降设置在所述架体上，所述取样框的底部设置有切刀一，所述取样框和样方的尺寸适配；

10、土壤取样筒，所述土壤取样筒设置在所述取样框的内部，所述土壤取样筒的底部设置有切刀二；

11、切断部件，所述切断部件用于对取样框和土壤取样筒内的土壤和下方土壤进行切断，同时对取样框和土壤取样筒内的土壤进行支撑，所述切断部件包括：

12、切断刀片，所述切断刀片可移动设置在所述取样框的靠下位置；

13、承接布，所述取样框上开设有收卷腔，所述承接布收卷在所述收卷腔的内部，所述承接布的端部和所述切断刀片连接；

14、拍照机构，所述拍照机构用于对地面上的草地生物茎叶以及地面下的草地生物根系进行拍摄，所述拍照机构包括：

15、安装框，所述安装框设置有多个，多个所述安装框分别设置在所述取样框的侧壁以及顶壁上；

16、相机，所述相机设置有多个，所述相机设置在所述安装框的内部，所述相机的镜头朝向所述取样框的内部；

17、防护镜片，所述安装框上开设有多个拍摄口，所述相机位于所述拍摄口处，防护镜片设置在所述拍摄口的内部；

18、还土机构，所述还土机构用于将多余的泥土返还地面，所述还土机构包括：

19、筛网，所述筛网可移动设置在所述架体的下方，用于将所述取样框内的泥土筛落；

20、挡块，所述挡块设置在所述筛网的上方，所述挡块和所述土壤取样筒的底部接触用于对所述土壤取样筒进行封闭；

21、样品称重机构，所述样品称重机构设置在所述架体上，用于对取样框内草地生物进行收集并对其鲜重和干重进行称量，所述样品称重机构包括：

22、称重箱，所述称重箱可移动设置在所述架体上；

23、称重传感器，所述称重传感器设置在所述称重箱的内部；

24、烘干部件，所述烘干部件用于对草地生物进行烘干，辅助对草地生物的干重进行称量；

25、送料部件，所述送料部件用于将所述取样框内的草地生物输送至所述称重箱的内部进行称重，所述送料部件包括：

26、落料斗，所述落料斗可移动设置在所述架体上，所述落料斗的顶部和所述取样框的尺寸适配，所述落料斗的底部和所述称重箱的尺寸适配；

27、土样收集部件，所述土样收集部件用于对所述土壤取样筒内的土样进行收集，所述土样收集部件包括：

28、收集箱，所述收集箱设置在所述称重箱的内部；

29、送土管，所述送土管设置在所述落料斗的内部，所述送土管的顶部和所述土壤取样筒接触，所述送土管的底部和所述收集箱的进口接触。

30、为便于拍摄中的采光，所述取样框上开设有多个采光口，所述采光口的内部设置有透明窗。

31、为避免扬尘对透明窗的采光造成影响，还包括清理组件，所述清理组件包括：

32、清理框，所述清理框可升降设置在所述取样框的内部；

33、清理垫，所述清理垫设置在所述清理框的外部，所述清理垫和所述透明窗接触。

34、为进一步避免扬尘对透明窗的采光以及相机的拍摄造成影响，还包括吹扫部件，所述吹扫部件用于对所述透明窗和所述防护镜片进行吹扫，所述吹扫部件包括：

35、固定吹扫管，所述固定吹扫管设置在所述取样框的内部的靠上位置；

36、移动吹扫管，所述移动吹扫管设置在所述清理框上；

37、吹扫喷头，所述吹扫喷头和所述固定吹扫管以及所述移动吹扫管连通。

38、草地生物量测量方法，使用了上述的草地生物量测量装置，包括以下步骤：

39、s1、先确定取样位置，转座带动行走杆转动，使架体移动至样方的上方，然后通过限位组件对架体进行限位；

40、s2、取样框下降至和地面接触，相机对地面上的草地生物进行拍照，透明窗使外界光线进入；

41、s3、取样框继续下降至地面之下，取样框底部低于草地生物的根系，土壤取样筒随取样框深入地面，土样进入土壤取样筒的内部，切断刀片移动对取样框和土壤取样筒内部的土壤和下方的土壤进行切断，承接布对取样框和土壤取样筒的底部进行遮挡，对土壤进行承接；

42、s4、取样框和土壤取样筒上升，筛网移动至取样框下方，切断刀片随承接布收卷至收卷腔的内部，挡块对土壤取样筒的底部进行封堵，取样框在靠近筛网的位置往复升降，带动筛网震动将土壤筛落至样方处，相机对根系进行拍摄；

43、s5、在筛落土壤的过程中，清理框带动清理垫对防护镜片和透明窗进行清理，固定吹扫管上的吹扫喷头对顶部的防护镜片进行吹扫，移动吹扫管随清理框升降，移动吹扫管上的吹扫喷头对透明窗和侧壁上的防护镜片进行吹扫；

44、s6、筛网移回原位置，切断刀片继续对取样框和土壤取样筒的底部进行封堵，落料斗和称重箱移动至取样框的下方，切断刀片随承接布收卷至收卷腔的内部，取样框内的草地生物通过落料斗进入称重箱的内部，土壤取样筒内的土样通过送土管落入收集箱的内部进行收集；

45、s7、称重箱和收集箱移动至原位置，称重传感器对称重箱内草地生物的鲜重进行称量，烘干部件对草地生物烘干后，称重传感器对草地生物的干重进行称量，然后行走杆带动架体移动至下一样方处进行采样、拍照、称量和收集即可。

46、本发明的工作原理及有益效果为：

47、1、本发明中，通过取样框下降将草地生物限制在取样框的内部，取样框和土壤取样筒可深入地面之下低于草地生物的根系，切刀一对样方的边缘进行切割，部分土壤进入土壤取样筒的内部形成土样，通过切断刀片移动对取样框和土壤取样筒内的土壤和下方土壤进行切断，草地生物的茎叶和根系携带周围土壤和土样被收集在取样框和土壤取样筒的内部，承接布对土壤进行承接，完成对样方内草地生物和土壤的采样。

48、2、本发明中，取样框带动草地生物携带根系周围的土壤以及取样土壤上升，通过筛网将多余土壤筛落，通过挡块对土壤取样筒内的土样进行遮挡，多余的土壤落在样方内对样方进行填充，减少对样方处土地的破坏。

49、3、本发明中，取样框下降，相机先对地面之上的草地生物进行拍照，切断刀片将根系处的土壤和下方土壤进行切断，筛网对多余土壤筛落后，相机对根系进行拍照，同时在筛落过程中清理框带动清理垫对透明窗和防护镜片进行清理，吹扫喷头对透明窗和防护镜片进行吹扫，减少扬尘对采光以及拍照的影响。

50、4、本发明中，落料斗和称重箱移动至取样框下方，通过落料斗可将清理土壤后的草地生物收集在称重箱的内部，通过送土管可将土壤取样筒内部的土样收集在收集箱的内部，通过称重传感器对草地生物的鲜重进行称量，然后烘干部件对草地生物进行烘干，称重传感器对草地生物的干重进行称量。

51、5、因此，对比现有技术中的草地生物测量装置仅能对地面上的茎叶进行割断取样或对根系取样时对土地破碎较大的测量方式，本发明通过取样框对样方的边缘进行切割，土壤取样筒对样方内的土壤进行取样，通过切断刀片对根系周围的土壤和下方土壤进行切断，承接布对取样框内的土壤进行承接，通过筛网将多余土壤筛落，对样方内的土壤进行补充，减少对样方土壤的破坏，通过相机对草地生物茎叶和根系进行拍照，通过清理框、清理垫和吹扫喷头对透明窗和防护镜片进行清理，清除掉多余土壤后的草地生物通过落料斗进入称重箱的内部，土壤取样筒内的土样通过送土管进入收集箱的内部，称重传感器对草地生物的鲜重和干重进行称量，本发明可对样方内的草地生物根系以及土壤进行采样，同时对样方土地的破坏较小。