本技术涉及土壤取样的，特别是涉及一种森林生态系统土壤样本取样设备及方法。
背景技术：
1、森林土壤作为森林生态系统中物理、化学和生物组分生态过程的载体和森林植物生长的基质，在很大程度上影响着森林植被的健康状态，直接影响着森林木材和林副产品的产量及生态功能的发挥，森林土壤的研究对于我们有着重大意义。但在采集森林土壤时，土壤表层常常会由于各种因素影响着监测结果，所以需要采集较深层的土壤进行研究。
2、其中森林土壤的采集通常需要钻入土壤之中进行采集，如公开号为cn209198120u的一种森林土壤取样装置，上述现有技术包括电机，电机通过联轴器连接有连接杆，连接杆下端设有钻头，钻头顶面直径大于连接杆直径，连接杆外设有套杆，套杆直径与钻头顶面直径一致，套杆与连接杆构成取样腔室，套杆上端与联轴器可拆卸式固定连接，套杆下端与钻头锥面可拆卸式固定连接，钻头开有上下贯通的土壤通孔，土壤通孔上端与取样腔室下端连通，在钻头不断向下转动时，土壤会穿过土壤通孔进入取样腔室，并不断向上堆叠，从而在一次取样过程中取出竖直方向上的整个土壤层。
3、但是上述现有技术在针对森林生态系统土壤样本取样时依旧存在一些缺陷：1.上述现有技术通过钻头向下转动，直接将竖直方向上整个土壤层进行取样，便于对整个土壤层进行对比分析，但在取样完成后，若需对土壤成分进行分析，由于确实土壤样本的收集装置，则需要将土壤样本取出再分析，再这一过程中可能会有其他物质进入土壤中，影响土壤成分的分析。
4、2.上述现有技术通过设置的支架保证电机在转动时装置在竖直方向上的稳定性，并且支座底部设置的防滑凸起保证装置与地的接触面稳固，不易发生滑移，但在实际采集的过程中，由于森林的地面不平整，有些地方甚至有较大的起伏，不能达成钻头竖直采集的理想情况，因此上述现有技术对森林环境的适应性较差，仍需改进。
5、基于此，在上述观点的陈述下，现有技术对森林生态系统土壤样本取样的方式依旧具有提升空间。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本技术提供了一种森林生态系统土壤样本取样设备及方法，采用如下的技术方案：
2、第一方面，本技术提供了一种森林生态系统土壤样本取样设备，包括取样底座，所述取样底座上端设置有安装座，所述安装座上端设置有顶架，所述取样底座与安装座中部共同贯穿设置有中部空心的连接杆，所述连接杆侧壁上周向均匀开设有若干滑动槽，连接杆通过滑动槽滑动连接于安装座中部，所述连接杆下端设置有钻孔装置。
3、优选的，所述钻孔装置包括转动安装于连接杆底端的取样钻头，且取样钻头中部空心，所述取样底座中部转动安装有旋转套环，且旋转套环与连接杆通过螺纹连接，所述旋转套环底端周向均匀开设有若干安装孔，所述安装孔内部均滑动安装有滑动杆，所述取样钻头上端面设置有安装板，所述安装板上端周向均匀设置有若干传动柱，传动柱与滑动杆位置一一对应，且传动柱均滑动安装于滑动杆内。
4、优选的，所述旋转套环上端设置有驱动装置，所述旋转套环上端安装有驱动齿圈，所述安装座底端中部设置有安装筒，所述安装底座侧壁上设置有电机安装架，所述电机安装架上安装有驱动电机，且驱动电机的输出轴一端转动安装于安装筒侧壁，所述驱动电机的输出轴上安装有与驱动齿圈啮合的驱动齿轮。
5、优选的，所述顶架上设置有取样装置，所述取样装置包括连接杆内部设置的取样筒，所述取样筒下端铰接有若干隔离板，且隔离板只能向上翻动，所述顶架中部通过螺纹连接有取样杆，所述取样杆底端通过棘轮机构连接有取样柱，且取样柱底端呈锥形，所述取样柱侧壁上设置有螺旋收集板，所述顶架上端转动安装有转动盘，所述取样杆侧端贯穿开设有连接孔，取样杆通过连接孔滑动连接于转动盘中部。
6、优选的，所述顶架上还设置有传动装置，所述传动装置包括安装于顶架侧端的连接板，所述连接板上转动安装有传动轴，所述传动轴背离连接杆的一端设置有转动柄，所述传动轴面向连接杆的一端安装有传动齿轮，所述转动盘下端设置有与传动齿轮啮合的传动齿圈。
7、优选的，所述顶架上设置有收集装置，所述收集装置包括顶架上板下端中部转动安装的导向锥块，且取样杆于导向锥块滑动连接，所述导向锥块侧端设置有若干周向均匀排布的弧形导向板，所述顶架上板下端中部还设置有中部空心的收集框，且收集框中部开口直径与连接杆直径相同，所述收集框底部周向均匀开设有若干取样孔，所述取样孔下端安装有收集盒。
8、优选的，所述取样底座下端设置有支撑装置，所述支撑装置包括转动安装于取样底座四周的支撑腿，所述支撑腿内部滑动套设有中部空心的滑动连接腿，所述滑动连接腿下端转动安装有转动轴，所述转动轴中部安装有连接块，所述连接块下端设置有支撑板，所述支撑板下端设置有支撑尖锥，所述转动轴一端安装有调节蜗轮，所述支撑板上端设置有调节架，所述调节架中转动安装有与调节蜗轮啮合的调节蜗杆，所述调节蜗杆上端设置有第一调节柄。
9、优选的，所述支撑腿与滑动连接腿上设置有调节装置，所述调节装置包括设置于支撑腿内部的调节柱，且调节柱于滑动连接腿的中部空心处滑动，所述滑动连接腿上端转动安装有调节套筒，且调节套筒与调节柱通过螺纹连接，所述调节套筒下端设置有调节齿圈，所述支撑腿侧壁上开设有调节孔，所述滑动连接腿侧壁上安装有滑动块，且滑动块在调节孔中滑动，所述滑动块上转动安装有调节轴，所述调节轴面向调节柱的一端设置有与调节齿圈啮合的调节齿轮，所述调节轴的另一端设置有第二调节柄。
10、第二方面，本技术还提供了一种森林生态系统土壤样本取样方法，其取样方法包括以下步骤：
11、s1：通过转动第二调节柄调节支撑尖锥的角度，而后将支撑尖锥均竖直插入土壤中，转动第一调节柄，使滑动连接腿在支撑腿中滑动，最终调节至使取样底座为水平状态；
12、s2：打开驱动电机，在驱动齿轮和驱动齿圈的传动下使旋转套环转动，进而带动取样钻头转动，使连接杆向下移动，此时取样钻头在土壤上向下钻孔；
13、s3：取样钻头向下钻孔的同时，土壤样本从取样钻头中进入取样筒中，收集完成后驱动电机反向转动，使连接杆向上移动，同时在隔离板的阻隔下，取样筒内的土壤样本不会向下漏出；
14、s4：转动转动柄，使螺旋收集板转动并向下移动，进而将取样筒内的土壤样本移动至螺旋收集板上端，而后反向转动转动柄，使螺旋收集板向上移动；
15、s5：螺旋收集板上端的土壤样本随着螺旋收集板向上移动而向上，最终在导向锥块和弧形导向板的导向下落入收集盒中，完成土壤样本的取样。
16、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
17、1.本发明通过转动转动柄，最终使取样筒内的土壤样本移动至取样筒上端，而后通过导向锥块盒弧形导向板落入收集盒中，完成土壤样本的收集，在这一过程中，在土壤采集后直接对土壤进行收集，避免了外界环境对土壤的影响，保证后续对土壤研究的准确性。
18、2.本发明通过分别调节第二调节柄和第一调节柄，使支撑尖锥竖直插入土壤中，并且使取样尖锥在取样时与地面垂直，通过该方式能够使该设备在森林的复杂地形中也能够确保采集土壤样本的稳定性。
19、3.本发明在取样过程中，通过使螺旋收集板移动不同高度以收集不同深度的土壤样本，并且土壤样本进入取样筒之后，在隔离板的阻隔下，取样筒内的土壤样本不会向下漏出，防止在取样土质较为疏松的土壤时，取样筒中的土壤漏出的问题。
1.一种森林生态系统土壤样本取样设备，包括取样底座(11)，其特征在于：所述取样底座(11)上端设置有安装座(12)，所述安装座(12)上端设置有顶架(13)，所述取样底座(11)与安装座(12)中部共同贯穿设置有中部空心的连接杆(14)，所述连接杆(14)侧壁上周向均匀开设有若干滑动槽(15)，连接杆(14)通过滑动槽(15)滑动连接于安装座(12)中部，所述连接杆(14)下端设置有钻孔装置(2)。
2.根据权利要求1所述的一种森林生态系统土壤样本取样设备，其特征在于：所述钻孔装置(2)包括转动安装于连接杆(14)底端的取样钻头(21)，且取样钻头(21)中部空心，所述取样底座(11)中部转动安装有旋转套环(22)，且旋转套环(22)与连接杆(14)通过螺纹连接，所述旋转套环(22)底端周向均匀开设有若干安装孔(23)，所述安装孔(23)内部均滑动安装有滑动杆(24)，所述取样钻头(21)上端面设置有安装板(25)，所述安装板(25)上端周向均匀设置有若干传动柱(26)，传动柱(26)与滑动杆(24)位置一一对应，且传动柱(26)均滑动安装于滑动杆(24)内。
3.根据权利要求2所述的一种森林生态系统土壤样本取样设备，其特征在于：所述旋转套环(22)上端设置有驱动装置(3)，所述旋转套环(22)上端安装有驱动齿圈(31)，所述安装座(12)底端中部设置有安装筒(32)，所述取样底座(11)侧壁上设置有电机安装架(33)，所述电机安装架(33)上安装有驱动电机(34)，且驱动电机(34)的输出轴一端转动安装于安装筒(32)侧壁，所述驱动电机(34)的输出轴上安装有与驱动齿圈(31)啮合的驱动齿轮(35)。
4.根据权利要求1所述的一种森林生态系统土壤样本取样设备，其特征在于：所述顶架(13)上设置有取样装置(4)，所述取样装置(4)包括连接杆(14)内部设置的取样筒(41)，所述取样筒(41)下端铰接有若干隔离板(42)，且隔离板(42)只能向上翻动，所述顶架(13)中部通过螺纹连接有取样杆(43)，所述取样杆(43)底端通过棘轮机构(44)连接有取样柱(45)，且取样柱(45)底端呈锥形，所述取样柱(45)侧壁上设置有螺旋收集板(46)，所述顶架(13)上端转动安装有转动盘(47)，所述取样杆(43)侧端贯穿开设有连接孔(48)，取样杆(43)通过连接孔(48)滑动连接于转动盘(47)中部。
5.根据权利要求4所述的一种森林生态系统土壤样本取样设备，其特征在于：所述顶架(13)上还设置有传动装置(5)，所述传动装置(5)包括安装于顶架(13)侧端的连接板(51)，所述连接板(51)上转动安装有传动轴(52)，所述传动轴(52)背离连接杆(14)的一端设置有转动柄(53)，所述传动轴(52)面向连接杆(14)的一端安装有传动齿轮(54)，所述转动盘(47)下端设置有与传动齿轮(54)啮合的传动齿圈(55)。
6.根据权利要求1所述的一种森林生态系统土壤样本取样设备，其特征在于：所述顶架(13)上设置有收集装置(6)，所述收集装置(6)包括顶架(13)上板下端中部转动安装的导向锥块(61)，且取样杆(43)于导向锥块(61)滑动连接，所述导向锥块(61)侧端设置有若干周向均匀排布的弧形导向板(62)，所述顶架(13)上板下端中部还设置有中部空心的收集框(63)，且收集框(63)中部开口直径与连接杆(14)直径相同，所述收集框(63)底部周向均匀开设有若干取样孔(64)，所述取样孔(64)下端安装有收集盒(65)。
7.根据权利要求1所述的一种森林生态系统土壤样本取样设备，其特征在于：所述取样底座(11)下端设置有支撑装置(7)，所述支撑装置(7)包括转动安装于取样底座(11)四周的支撑腿(71)，所述支撑腿(71)内部滑动套设有中部空心的滑动连接腿(72)，所述滑动连接腿(72)下端转动安装有转动轴(73)，所述转动轴(73)中部安装有连接块(74)，所述连接块(74)下端设置有支撑板(75)，所述支撑板(75)下端设置有支撑尖锥(76)，所述转动轴(73)一端安装有调节蜗轮(77)，所述支撑板(75)上端设置有调节架(78)，所述调节架(78)中转动安装有与调节蜗轮(77)啮合的调节蜗杆(79)，所述调节蜗杆(79)上端设置有第一调节柄(710)。
8.根据权利要求7所述的一种森林生态系统土壤样本取样设备，其特征在于：所述支撑腿(71)与滑动连接腿(72)上设置有调节装置(8)，所述调节装置(8)包括设置于支撑腿(71)内部的调节柱(81)，且调节柱(81)于滑动连接腿(72)的中部空心处滑动，所述滑动连接腿(72)上端转动安装有调节套筒(82)，且调节套筒(82)与调节柱(81)通过螺纹连接，所述调节套筒(82)下端设置有调节齿圈(83)，所述支撑腿(71)侧壁上开设有调节孔(84)，所述滑动连接腿(72)侧壁上安装有滑动块(85)，且滑动块(85)在调节孔(84)中滑动，所述滑动块(85)上转动安装有调节轴(86)，所述调节轴(86)面向调节柱(81)的一端设置有与调节齿圈(83)啮合的调节齿轮(87)，所述调节轴(86)的另一端设置有第二调节柄(88)。
9.一种森林生态系统土壤样本取样方法，包括如权利要求1-8任意一项所述的一种森林生态系统土壤样板取样设备，其特征在于，取样方法包括以下步骤：
