Почвенный бур. Применение, виды почвенных пробоотборников.
Эта статья навеяна тем, что сельское хозяйство обещают поднимать. Соответственно, необходимость в проведении анализа почв будет возрастать. Мы решили написать статью, посвященную почвенным бурам и средствам отбора почвы.
Почвенный бур — это прибор, который предназначается для взятия образцов грунта с разных глубин залегания.
Пробоотборник почвы — это приспособление, главным назначением которого является забор грунта и почв с целью получения максимального результата при анализе количественных и качественных характеристик, а также химического и физического состава почв.
Рисунок 1. Набор почвенных буров для различных видов почв.
Таким образом, пробоотборник — понятие немного шире, чем почвенный бур. Оно включает в себя не только почвенные буры, но и средства для проведения анализа донных отложений, илистых почв, включая морские и речные дночерпатели. Однако, для целей сельского хозяйства вообще, и в нашем случае, в частности, будем считать, что понятие почвенного бура и грунтового пробоотборника тождественны.
Итак, классический почвенный пробоотборник, конструктивно представляет собой вытянутую металлическую трубку, один из концов которой заострен. Внутри трубки, вдоль её оси размещён поворотный механизм, благодаря которому и происходит процедура забора грунта на различных глубинах. Например, почвенный бур «БрП-0.03» служит для получения образцов грунта или почвы для последующего проведения химического анализа. Он изготавливается из химически и коррозионностойких материалов, прост в эксплуатации, надежен, комплектуется пробоотборниками для всех видов почвы.
Обычно, почвенный бур выбирают исходя из следующих факторов:
1. назначение исследования ( для чего берется проба грунта: химический или физический анализ, объемный или весовой анализ, анализ влажности);
2. глубина отбора пробы ( скажем, для пахотных земель в сельском хозяйстве, глубина отбора почвы составляет около 30см, для сложных грунтов, глубина отбора может достигать и 10м);
3. уровень требований к прочности и стойкости материала, из которого изготавливается бур (сталь, нержавейка, тефлон и др.);
4. способ взятия проб (нас интересует ручной, но есть ещё и автоматизированный);
5. периодичность взятия проб (для пахотных земель, например в межсезонье — после сбора урожая, и перед посадкой)
Самым популярным видом грунтового пробоотборника является обычный ручной почвенный бур. И этому есть логичное объяснение: мобильность, высокая надежность и отсутствие источников питания — делают его незаменимым в «полевых» условиях. Современные иностранные модели позволяют получать образцы почв необходимого качества, не смотря на глубину отбора и без каких либо серьезных усилий. В качестве примера ручного почвенного бура, можно привести наиболее популярную модель вращательного бура «АМ-16», который предназначается для взятия образцов грунта с нарушением их структуры, а так же для измерения глубины промерзания почвы, а также, для бурения скважин для мерзлотомеров.
Следует помнить, что каждый вид почвы предъявляет особые требования к конструкции бура, а также к материалам, из которых он изготовливавается. Так, например, для глины и глинистых почв с высокой агрессивностью, требуется бур с узкими лезвиями, которые позволят не прилагая серьезных усилий резать упругие, вязкие пласты и легко доходить до нужной глубины. Песчаные почвы, напротив, предполагают проблему удержания забранного образца в процессе извлечения его из массива почвы, поэтому здесь применяют широкие лезвия. Для крупнозернистых песков с песчаных карьеров, с их сухостью и сыпучестью, собрать пробу ещё сложнее — тогда на помощь приходят закрытые буры.
Иногда, рационально и даже полезно использовать буры для комбинированных почв, конструктивные особенности наконечника которых позволяет: во-первых, достаточно плотно удерживать песчаные грунты внутри, не давая просыпаться при извлечении, а во-вторых, довольно просто извлекать тяжелые глинистые почвы из внутренней полости бура. Всё это модификации буров Эдельмана, которые позволяют производить забор пробы с наименьшими усилиями (рисунок 2).
Рисунок 2. Буры Эдельмана, слева направо: для глины, для комбинированных почв, для песчаных почв, для крупнозернистых песков.
Бур для прибрежных зон, также имеет свои особенности строения: здесь, без каких либо затруднений вводить бур во влажную, твердую почву позволяют заостренные и заточенные нижние края (рисунок 3).
Рисунок 3. Бур для прибрежных почв.
В свою очередь, бур для каменистых почв, который представляет собой прочную конструкцию из стали, имеет слегка загнутые кверху нижние концы. Благодаря этому, диаметр нижней части становится немного шире диаметра всего остального наконечника бура, что существенно облегчает проникновение в твердые каменистые, гравийные почвы (Рисунок 4).
Рисунок 4. Бур для каменистых почв.
Теперь, рассмотрим виды этих устройств для отбора проб грунта, ведь каждый бур-пробоотборник для почвы имеет свое назначение:
1. В зависимости от принципа действия, почвенные буры делятся на:
— Спиралевидный бур — по виду, чем-то напоминает «штопор» (Рисунок 5). Такой бур предназначается не столько для отбора пробы, сколько для облегчения проникновения вглубь самых твердых слоёв почвы, таких, как, например: камень, мел, известняк и др. Такой тип бура применяется в пробоотборе только в комбинациях с другими типами буров.
Рисунок 5. Спиралевидный бур.
— Вытянутый бур для мягких почв — бур для очень мягких почв, имеющий обтекаемую форму. Структуру пробы данный вид бура не сохраняет (Рисунок 6).
Рисунок 6. Бур для мягких почв.
— Бур — «ложка» — предназначается для отбора проб достаточно мягких агрегированных видов грунта, например, влажной глины или торфяных отложений. Такой тип бура позволяет полностью сохранять структуру образца почвы, не перемешивая его (рисунок 7а).
— Поршневой бур — достаточно современный, и относительно сложный инструмент. Предназначается для отбора пробы почвы, не образующей комков, или обладающей сыпучестью, (как, например, песок), находящейся ниже водоносного слоя, а также, подходит, донных отложений. Поршневой бур способен сохранять до 100% структуры почвы отобранном образце длиной от 0,5 до 2 метров (Рисунок 7б).
Рисунок 7. Бур-ложка и поршневой бур
— Цилиндрический бур — можно сказать, что это самый дорогостоящий, но самый эффективный вариант почвенных пробоотборников (Рисунок 8). По сути, это даже не бур. Он представляет собой цилиндрическую трубку, состоящую из двух половинок, которая забивается в землю при помощи бензинового или электрического отбойника. Цилиндрический бур позволяет отобрать пробу почвы со 100% сохранением целостности структуры на глубинах до 1метра, а также провести быстрый анализ почвенного профиля и корневой системы. Основная сфера применения данного пробоотборника — сельское хозяйство.
Рисунок 8. Стандартный набор для цилиндрического почвенного бура.
Пробу на малых глубинах можно отобрать, используя, также, кольцевые пробоотборники. Они представляют собой гладкое снаружи и внутри бесшовное кольцо, изготовленное из нержавеющей стали, с заточенным режущим нижним краем (Рисунок 9). Кольцевым пробоотборником является почвенный бур модели «АМ-7». В комплект поставки «АМ-7» входят два буровых цилиндра, воронка, боёк, нож, молоток, лопатка, 30 стаканов и всё это упаковано в транспортировочный ящик.
Рисунок 9. Конструкция кольцевого пробоотборника: 1 — Пробоотборные кольца в кейсе, 2 — Пробоотборные кольца, 3 — Кольцевой держатель закрытого и открытого типа, 4 — Устройство для забивания кольца и направляющий цилиндр.
Также, необходимо отметить такой вспомогательный инструмент, как «уловитель камней», который необходим для удаления из скважины камней различного диаметра (Рисунок 10).
Рисунок 10. Уловитель камней.
2. В зависимости от способа работы с буром:
— Вращательные буры — предназначаются для получения образцов почвы с нарушением их структуры, в следующих целях: определение влажности, кислотности, анализ содержания питательных веществ в почве. Вращательные буры, как следует из названия, погружают в почву путем вращения вокруг своей оси с одновременным нажимом. В качестве примера вращательного бура можно привести бур «АМ-26», который предназначается для взятия образцов мерзлой и талой почвы с нарушением её структуры для целей анализа влажности и агрометеорологических свойств сельскохозяйственных земель.
— Ударные буры — предназначаются для извлечения проб грунта без нарушения строения и структуры почвы. Это бывает необходимо для определения объема и массы почвы, а также порозности грунта. Ударные буры вводят в грунт путем нажима руки, удара молотка, или при помощи специализированных отбойников. В качестве примера, можно привести комплект для кольцевых пробоотборников модели 07.53. (SA, SC, SE) голландской компании «Eijkelkamp», благодаря которому можно получать пробы почвы с ненарушенной структурой.
Область применения, т.е. для чего предназначаются почвенные буры-пробоотборники:
— для определения объема и веса;
— для измерения пористости и плотности почвы;
— для определения уровня влажности почвы для построения кривой pF;
— для анализа степени водопроницаемости грунта;
— для исследования воздухопроницаемости почвы;
— для исследования уровня насыщенности почвы кислородом.
Ещё, стоит отметить, что максимально точные результаты измерений могут быть гарантированы только при условии, что обеспечено правильное осуществление процедуры забора пробы. Таким образом, какой бы ни был у Вас хороший пробоотборник, только следование правилам пробозабора позволит избежать искаженных результатов, которые невозможно потом исправить ни усердным инструментальным, ни тщательным химическим исследованием. Залог успеха здесь — правильно подобранный пробоотборник и аккуратность — только тогда ваши труды не пропадут зря.
Источник
1 Область применения
Настоящие методические указания устанавливают методы отбора объединенных проб почвы (далее — объединенная проба) пахотного горизонта и оценки загрязнения сельскохозяйственного угодья остаточными количествами (ОК) пестицидов, а также методы подготовки объединенных проб для химического анализа.
Настоящие методические указания распространяются на методы, используемые для отбора объединенных проб из пахотного горизонта при общем загрязнении в условиях сплошного способа обработки почв сельскохозяйственных угодий пестицидами при выращивании растительной продукции или при подготовке почвы для посева в процессе сельскохозяйственного производства.
Настоящие методические указания не распространяются на методы отбора объединенных проб и оценки загрязнения почв пестицидами заповедных, городских и других территорий, не связанных с сельскохозяйственным производством, а также загрязнения, происшедшего в результате неорганизованных выбросов или аварийных ситуаций.
Настоящие методические указания предназначены для использования в сетевых подразделениях Росгидромета при осуществлении наблюдений за содержанием в почве ОК пестицидов и в других организациях, осуществляющих мониторинг загрязнения почв.
2 Нормативные ссылки
В настоящих методических указаниях использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик;
ГОСТ 27593-88 Почвы. Термины и определения.
Примечание — Ссылки на остальные стандарты приведены в разделе 4.
3 Определения
В настоящих методических указаниях применяются следующие термины с соответствующими определениями:
— единичная проба почвы — проба определенного объема, взятая однократно из почвенного горизонта, слоя (ГОСТ 27593);
— объединенная проба почвы — проба почвы, состоящая из заданного количества единичных проб (ГОСТ 27593);
— воздушно-сухая проба почвы — проба почвы, высушенная до постоянной массы при температуре и влажности лабораторного помещения (ГОСТ 27593);
— квартование — прием механического усреднения пробы почвы. Измельченный почвенных материал после тщательного перемешивания располагают на бумаге в виде квадрата и делят диагоналями на четыре равновеликие части. Две противоположные части берут для дальнейших анализов;
— пробная площадка — репрезентативная часть исследуемой территории, предназначенная для отбора проб и детального исследования почвы (ГОСТ 27593);
— представительный участок — часть площади сельскохозяйственного угодья с однородными физико-географическими условиями (рельеф, влажность, тип почвы), определяющий однотипный характер изменений содержания остаточных количеств пестицидов;
— остаточное количество пестицида — количество пестицида после установленного срока ожидания с момента его применения (ГОСТ 27593);
— пахотный горизонт (слой) — слой почвы определенной глубины, подвергаемый регулярной механической обработке;
— пространственное загрязнение сельскохозяйственного угодья — величина загрязнения пахотного горизонта почв сельскохозяйственного угодья площадью до нескольких сотен гектаров, определяемая с учетом пространственной неоднородности содержания загрязняющих веществ (пестицидов) на сельскохозяйственном угодье.
4 Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы
4.1 При выполнении работ применяют следующие средства измерений, вспомогательные устройства, материалы:
— ножи почвенные — по ГОСТ 23707-95;
— весы лабораторные общего назначения с предельной нагрузкой 200 г и 1000 г — по ГОСТ 24104-88;
— кюветы эмалированные размером 30 ´ 40 см;
— чашки кристаллизационные цилиндрические вместимостью 250, 500 мл — по ГОСТ 25336-82;
— сетки проволочные тканые с ячейкой 0,5 мм — по ГОСТ 6613-86;
— ступки и пестики фарфоровые — по ГОСТ 9147-80;
— флаконы или банки стеклянные широкогорлые с притертыми пробками вместимостью 300, 500, 800, 1000 мл;
— шпатели керамические — по ГОСТ 9147-80;
— совки — по ГОСТ 23707-79;
— бумага оберточная — по ГОСТ 8273-75;
— клеенка медицинская подкладочная резинотканевая — по ГОСТ 3251-91;
— калька бумажная — по ГОСТ 892-89;
— мешочки тканевые размером 250 ´ 250 мм;
— пергамент — по ГОСТ 1341-97;
— ведро эмалированное емкостью 8-10 л;
— коробки картонные емкостью 0,8-1,2 л.
5 Подготовка к выполнению работ
5.1. Отбор объединенных проб на сельскохозяйственных угодьях для оценки их загрязнения ОК пестицидов проводится два раза в год:
— весной — после схода снежного покрова до внесения пестицидов;
— осенью — после уборки урожая.
Календарные сроки отбора объединенных проб устанавливают индивидуально для каждой агроклиматической зоны с учетом проведения агрохимических мероприятий на сельскохозяйственных угодьях, подлежащих контролю.
5.2. До выезда в поле проводят работы по подбору и подготовке средств измерений, вспомогательных устройств и материалов в соответствии с разделом 4.
5.3. Для объединенных проб подготавливают сопроводительные талоны по форме, представленной в приложении А.
6 Подготовка к отбору объединенных проб почвы
6.1. Сельскохозяйственное угодье, подлежащее контролю, условно разделяют на представительные участки, в пределах которых выбирают пробные площадки. Представительные участки должны накрывать все сельскохозяйственное угодье, подлежащее контролю.
6.2. Площадь представительного участка не должна превышать норм, установленных для следующих категорий местности:
— 1-я категория — лесная зона с волнистым рельефом, с неоднородной структурой почвенного покрова. Площадь представительного участка — от 1,0 до 3,0 га;
— 2-я категория — лесостепные и степные районы с расчлененным рельефом. Площадь представительного участка — от 10 до 20 га;
— 3-я категория — степные районы с равнинным и слаборасчлененным рельефом. Площадь представительного участка — от 10 до 20 га;
— 4-я категория — горные районы с мелкими ареалами сельскохозяйственных угодий и неоднородностью структуры почвенного покрова. Площадь представительного участка — от 0,5 до 3,0 га;
— 5-я категория — районы орошаемого земледелия. Площадь представительного участка — от 2,0 до 3,0 га.
6.3. В садах площадь представительного участка — от 2 до 4 га.
6.4. Представительный участок следует располагать только на одном элементе мезорельефа (вершина, холм, склон, подножие склона и т.д.), но при этом площадь не должна превышать норм, указанных в 6.2 и 6.3.
6.5. В пределах каждого представительного участка размещают одну пробную площадку.
6.6 Пробная площадка размером 100 ´ 100 или 100 ´ 200 м располагается в центральной части представительного участка. В садах пробная площадка размером 15 ´ 15 или 20 ´ 20 м также располагается в центральной части представительного участка.
6.7 Площадь представительного участка может совпадать с площадью пробной площадки.
7 Отбор единичных проб почвы
7.1. Для местности 1-5-й категорий единичные пробы почвы (далее — единичная проба) отбираются на пробной площадке вдоль той центральной оси, которая расположена поперек направления механической обработки почвы.
7.2. В садах единичные пробы отбирают на пробной площадке, состоящей из 9 квадратов. Сторонами каждого квадрата являются промежутки между 4 деревьями, находящимися на расстоянии друг от друга от 6 до 8 м. Единичную пробу отбирают в центральной части каждого квадрата.
7.3. Единичные пробы отбирают на глубину пахотного горизонта в равной мере как из рядков, так и из междурядий посева.
7.4. Единичные пробы отбирают на расстоянии от 10 до 20 м друг от друга в зависимости от размера пробной площадки от 1 до 2 га. В садах единичные пробы отбирают на расстоянии от 6 до 8 м друг от друга в зависимости от размера пробной площадки от 0,30 до 0,60 га.
7.5. Единичные пробы отбирают лопатой или почвенным буром. Одновременное использование лопаты и бура на пробной площадке для составления объединенной пробы почвы не допускается, так как масса единичных проб может не совпадать.
7.6. При отборе единичных проб лопатой из каждой прикопки ножом или шпателем вырезают монолит с размерами основания 10 ´ 10 см на всю глубину пахотного горизонта.
7.7. При отборе единичных проб почвенным буром в каждой точке отбора изымается по два керна (почвенных монолитов).
7.8. В пределах одной пробной площадки масса всех единичных проб должна быть одинаковой.
8 Составление объединенной пробы почвы
8.1. Объединенную пробу составляют непосредственно в поле путем механического перемешивания 10 единичных проб (при отборе лопатой) или 20 единичных проб (при отборе почвенным буром), отобранных на пробной площадке. Для почвы садов объединенную пробу составляют аналогично из 9 единичных проб (при отборе лопатой) или из 18 единичных проб (при отборе почвенным буром).
8.2. Единичные пробы ссыпают на оберточную бумагу. Из почвы удаляются комки, остатки растительности, насекомых. Крупные комки измельчают, почву тщательно перемешивают и три-четыре раза квартуют.
8.3. Часть почвы, оставшуюся после квартования, разравнивают слоем от 2 до 3 см, делят на 6-9 квадратов и из центра каждого берут одинаковое количество почвы и перемешивают.
8.4. Масса объединенной пробы должна быть не менее 1 кг.
8.5. Объединенную пробу упаковывают в оберточную бумагу, в тканевый мешочек или коробку (деревянную или бумажную), снабжают сопроводительным талоном, форма которого представлена в приложении А.
9 Транспортировка и хранение объединенных проб почвы
9.1. Объединенные пробы не должны подвергаться воздействию атмосферных осадков или источников вторичного загрязнения (твердых, жидких или газообразных).
9.2. Объединенная проба не позднее, чем через сутки должна быть высушена в защищенном от солнца месте при температуре не выше 30 ° С до воздушно-сухого состояния по ГОСТ 5180-84 .
9.3. Объединенные пробы в воздушно-сухом состоянии хранят и транспортируют в любой таре, не загрязняющей пробы почвы:
— тканевые, бумажные пакеты;
9.4. В оригинале документа отсутствует.
9.5. Сроки хранения объединенных проб определяют в зависимости от вида пестицида, типа почвы и ее биологической активности. Если в методике выполнения измерений (МВИ), предназначенной для химического анализа искомого пестицида отсутствуют сведения о сроках хранения объединенных проб, то в местах хранения проб закладывают пробы сравнения (ПС) или арбитражные пробы) с различными количествами пестицидов, определенными ранее в процессе анализа первой партии объединенных проб весеннего отбора. При незначительном содержании пестицидов в ПС в местах хранения проб закладывают контрольные образцы (КО) с искусственно внесенными количествами пестицидов в соответствии с [ 1 ] , приложение В.
10 Подготовка почвы к анализу
10.1. Из объединенной пробы, приготовленной в соответствии с разделом 8 и высушенной в соответствии с разделом 9 в лаборатории методом квартования отбирают пробу массой не менее 0,2 кг.
10.2. Пробу растирают в фарфоровой ступке и просеивают через сито с диаметром отверстий 0,5 мм. Из просеянной почвы отбирают навеску для анализа массой от 10 до 30 г.
11 Оценка загрязнения сельскохозяйственного угодья
11.1. При оценке загрязнения сельскохозяйственного угодья количество объединенных проб должно равняться числу заложенных в поле пробных площадок.
Представительность результата оценки загрязнения сельскохозяйственного угодья обеспечивается однородностью физико-географических, ландшафтных условий (микрорельеф, влажность, климат) в пределах представительного участка в соответствии с с [ 2 ] .
Анализ объединенных проб проводят по [ 3-8 ] .
11.2. ОК пестицидов, содержащихся в объединенной пробе, характеризует загрязнение представительного участка площадью, соответствующей 1-5-й категории по 6.2. и 6.3.
11.3. Для химического анализа объединенной пробы отбирают одну навеску в соответствии с разделом 10; из каждой десятой объединенной пробы берут две параллельные навески.
11.4. Содержание ОК пестицидов в почве сельскохозяйственного угодья Х j , млн -1 , рассчитывают в виде среднеарифметического по формуле
(1)
где Х ij — содержание пестицидов в i -й объединенной пробе в j -ом сельскохозяйственном угодье, млн -1 ;
n — количество объединенных проб.
11.5. Рассчитывается значение среднеквадратичного отклонения вариационного ряда s и коэффициент вариации n , %:
, (2)
(3)
11.6. Содержание ОК пестицидов в почве региона (почвы нескольких сельскохозяйственных угодий) Q , млн -1 , рассчитывают в виде средневзвешенного по формуле
(4)
где Х j — содержание пестицида в почве j -сельскохозяйственного угодья, млн -1 ;
S j — площадь j -сельскохозяйственного угодья, га;
N — количество сельскохозяйственных угодий.
11.7. В случае анализа объединенных проб после их длительного хранения (от 3 до 12 месяцев) содержание пестицидов в каждой объединенной пробе представляют в виде Хпр, млн -1 и рассчитывают по формуле
n = 3, 4 . 12 месяцев;
ПСн или КОн — содержание пестицида в объединенной пробе партии первого анализа, проведенного в течение 2 месяцев после отбора проб, или количество внесенного пестицида, млн -1 ;
ПС n или КО n — содержание пестицида, первоначально присутствующего или внесенного в КО после хранения в течение n -месяцев, млн -1 .
11.8. Информацию о содержании ОК пестицидов в почве сельскохозяйственного угодья представляют в рабочем журнале по форме, установленной приложением Б.
Приложение А
Форма сопроводительного талона объединенной пробы почвы
Сопроводительный талон объединенной пробы почвы
1. Дата и час отбора единичных проб ____________________________________________
2. Адрес организации, проводящей отбор проб ____________________________________
3. Адрес организации, проводящей химический анализ _____________________________
4. Категория местности ________________________________________________________
5. Номер участка или поля _____________________________________________________
6. Номер пробной площадки ____________________________________________________
7. Культура или вид угодья ______________________________________________________
8. Тип почвы _________________________________________________________________
9. Номер объединенной пробы, горизонт (слой), глубина взятия пробы (отметить, если она использована в качестве ПС или арбитражной пробы) ______________________________
10. Средство отбора единичных проб почвы (лопата, бур) ___________________________
11. Количество единичных проб _________________________________________________
12. Характер метеорологических условий
в день отбора пробы ________________________________________________________
13. Особенности, обнаруженные во время отбора проб (освещение солнцем, применение средств химизации, вида обработки почвы сельскохозяйственными машинами, наличие свалок) ______________________________________________________________________
14. Прочие особенности ________________________________________________________
15. Ответственный исполнитель за отбор проб:
Источник