Приборы для точного земледелия. Измерение кислотности и плотности почвы
Одним из наиболее важных параметров в растениеводстве является рН — кислотность почвы.
Одним из наиболее важных параметров в растениеводстве является рН — кислотность почвы. Измерение pH в почве является важной процедурой, поскольку этот показатель напрямую влияет на относительную доступность питательных веществ почв и, как следствие, на потенциал урожайности. Количество присутствующих в почве элементов зависит от ее происхождения и от содержания в ней органических веществ, являющихся источником питательных элементов. Питательные вещества почвы существуют как в виде сложных, нерастворимых комплексов, так и в простых формах, растворенных в почве и доступных растениям. Сложные формы должны быть подвергнуты разложению на более простые и доступные формы, чтобы принести пользу растению.
Из-за неправильной кислотности часть важных питательных элементов могут плохо усваиваться растением, а то и вовсе блокироваться. Если pH находится вне пределов приемлемого диапазона, то урожай будет низким. Как измерить кислотность почвы и повысить потенциал урожайности культур? На сегодняшний день на рынке России существует несколько приборов для измерения pH в почве. Простейший прибор позволяет проводить измерение кислотности зондированием почвы.
Проведение измерений:
1. Уберите любые препятствия мешающие проведению измерений (например, почва на поверхности, трава, листья и камни). Если почва сухая или же содержит много удобрений, то смочите ее водой и оставьте на 25-30 минут до начала проведения измерений уровня pH.
2. Перед проведением измерений тщательно очистите металлическую поверхность электрода прибора мягкой салфеткой. Перед первым применением (новый прибор) рекомендуется погрузить его несколько раз в почву, это поможет удалить с поверхности прибора вероятные масляные пятна, которые могут повлиять на точность измерений уровня кислотности pH и влажности.
3. Для проведения измерений опустите pH-метр в исследуемую почву. Металлическая поверхность электрода должна полностью находиться в земле. Слегка утрамбуйте почву так, чтобы она плотно прилегала к поверхности металлического электрода прибора. Спустя 10 минут после погружения pH метра в почву на дисплее прибора отобразится значение уровня pH или влажности. Иногда прибор может показывать разные значения в зависимости от состояния почвы, плотности ее прилегания к металлической поверхности электрода, влажности и т.д. В связи с этим рекомендуется провести несколько измерений и применить среднее арифметическое значение.
4. После проведения измерений протрите металлическую поверхность электрода прибора мягкой салфеткой для удаления остатков почвы, загрязнений и влаги.
Нормальная кислотность для большинства растений составляет около 7ph, то есть если прибор показывает от 6 до 8, то волноваться не стоит, у почвы нормальная кислотность. Если прибор показывает 5 или 4ph, то кислотность почвы повышена.
Повышенная кислотность почвы не позволяет растениям усваивать многие необходимые элементы, а мы продолжаем их подкармливать удобрениями которые дают кислотную реакцию и растению только хуже, при повышенной кислотности почвы нужно применять удобрения с щелочной или нейтральной реакцией и проводить агроприемы по понижению кислотности.
Усваиваемость железа, марганца и цинка становится меньше по мере увеличения pH от 6,5 до 7,5. Молибден и фосфор, с другой стороны, присутствует в почвах с более высоким уровнем pH. Почва с очень высоким уровнем pH оценивается наличием углекислоты (HCO3), которая может присутствовать в почве в достаточных количествах для того, чтобы поглощать другие ионы, и таким образом вредить оптимальному росту растений.
В последнее время все большую популярность среди фермеров приобретают универсальные рН/ЕС-метры, которые позволяют получить более точные данные не только рН почвы, но и ее электропроводности (качественный показатель содержания в почве минеральных веществ).
Этот прибор и его аналоги широко применяются в растениеводстве, в его работе используется ионометрический метод определения рН. Этот метод основан на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов Н+ в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН.
Данный прибор позволяет измерить другой, важный для успешного растениеводства показатель — электропроводность почв. Ее вычисляют по измеренному сопротивлению. Для этого готовят раствор электролита, электропроводность которого известна Xv. измеряют его спротивление Rv в данном сосуде и затем вычисляют константу датчика при известной температуре. Затем, с помощью датчика измеряется сопротивление почвы и с помощью температурных коэффициентов вычисляется электропроводность почвы.
Измерение плотности почвы
Одним из важнейших свойств, влияющих на урожайность сельхозкультур, является плотность почвы. С переуплотнением почвы и «плужной подошвы», как результатом многолетнего применения вспашки, сегодня сталкиваются многие аграриям. Но решить проблему уплотнения, пока не определены его зоны и глубина «плужной подошвы», невозможно.
По мнению ученых, возникновение уплотнений возможно при любом типе почвы. При вспахивании и обработке почвы колеса тяжелой сельскохозяйственной техники давят на поверхность почвы. При постоянном давлении частицы почвы плотнее прилегают друг к другу и заполняют воздушные промежутки, образуя в местах движения техники мощное уплотнение почвы — «плужную подошву». Уплотнения препятствуют поступлению влаги и нормальному развитию корневой системы культур.
Одни типы почв подвержены риску возникновения уплотнений в большей степени, чем другие. При движении техники по поверхности, уплотненный слой почвы будет постоянно утолщаться.
Рис. 1. Определение плотности почвы с помощью измерителя плотности почвы
Согласно результатам многолетних исследований зарубежных и российских ученых, переуплотнение почвы сильно влияет не только на урожайность сельхозкультур, но и рентабельность сельхозпроизводства в целом. Обработка уплотненной почвы требует больших усилий, временных и денежных затрат. Большинство фермеров знают о проблеме уплотнения, но не могут точно определить, где находится уплотненный слой. Попытки найти уплотнения почвы и разрушить плужную подошву при помощи более глубокого вспахивания — это пустая трата сил, времени и денег. К сожалению, сегодня практически отсутствуют экспресс-методы определения плотности почвы, а используемый в сельскохозяйственной практике определения плотности почвы метод «вырезных цилиндров» не только трудоемок, но и требует длительного времени для получения конечного результата.
В последнее время на российском рынке появилось несколько приборов для измерения плотности почвы – плотномеров, которые условно разделяются на два типа: механические и ультразвуковые.
Простой и удобный в работе пенетрометр может не только обнаружить уплотнение почвы, помочь увеличить урожай и уменьшить затраты. С помощью измерителя плотности почвы можно проводить определение плотность почвы; способствовать развитию корневой системы; повысить эффективность минеральных удобрений; обеспечить проникновение влаги в глубокие слои почвы и избежать застоя влаги в поверхностных слоях.
Как работает механический измеритель плотности:
1. Проверить плотность почвы необходимо до проведения операций по ее обработке.
2. Введите щуп пенетрометра медленно в землю с постоянным усилием.
3. Индикатор даст показания в фунтах на квадратный дюйм — это величина усилия, для проникновения в почву или значение плотности.
4. Запишите значения плотности на различных уровнях, отмечая уровни, где усилие сначала увеличивается, а потом уменьшается, т.е. определите слои уплотнения.
5. Проведите несколько измерений в одной и той же зоне для получения наилучшего результата.
6. Проверьте несколько зон. Обратите внимание на то, что влажность почвы может влиять на показания прибора. Когда содержание влаги в почве высоко, данные могут казаться обманчиво низкими. И наоборот, когда почва сухая, то измерения могут оказаться завышенными.
Более точно определить уплотнение почвы позволяет измеритель уплотнения почвы с ультразвуковым датчиком глубины (например, модель SC 900 / SC 900 Soil Compaction Meier).
Этот прибор измеряет сопротивление проникновению с помощью динамометра, дополнительно измеряя глубину проникновения щупа с помощью ультразвукового датчика. При погружении щупа датчик посылает импульсы, улавливает отраженные от почвы импульсы и по временной разнице рассчитывает дистанцию. Получает данные о плотности почвы с каждых 2,5 см глубины. Уплотнение измеряется и отображается на дисплее в PSI (фунт/сила на квадратный дюйм) или в кПа. Запоминающее устройство и порт RS-232 позволяют производить измерение уплотнения почвы с привязкой к координатам местности. Память устройства хранит до 772 профилей (или 579, если используется функция GPS). Включает в себя также кабель подключения к компьютеру для загрузки данных.
Мониторинг плотности почвы на поле является одной из составляющих технологии «точного земледелия». GPS сегодня открывает возможность собирать информацию по состоянию почвы в любой точке поля и принимает решения по выбору технологии механического воздействия, направленного на создание «оптимальной плотности почвы поля». Для подключения GPS приемника требуется 2 кабеля: GPS/DGPS кабель и последовательный интерфейсный кабель.
Источник
Тестеры контроля параметров почвы и грунта
Интернет-магазин МоемГород продолжает расти и меняться, предлагая разнообразную группу приборов для анализа и контроля параметров почвы и грунта, столь важную для успешного садоводства, растениеводства и гидропоники.
МоемГород представляет новый раздел каталога с ассортиментом анализаторов и тестеров для измерения параметров почвы и грунта (уровень кислотности pH, показатели плодородности, освещенности, влажности, температуры). Уровни кислотности pH и плодородия почвы (комбинация азота, фосфора и калия) являются важнейшими показателями для успешного развития и роста растений.
Ассортимент приборов для измерения параметров почвы и грунта представлен тестерами Milwaukee, Horiba, Sensorex, Xiaomi и Luster Leaf.
Каждое растение, цветок или куст имеет свои собственные идеальные условия роста. С помощью электронных тестеров определения параметров почвы можно легко измерить показатели текущего состояния, сравнить с теми, в которых нуждаются растения и в результате оперативно проводить корректировку. Если ищете решение для поникших георгин или Вам просто надоели плохие результаты в цветнике, тогда выберите и купите тестеры для почвы в интернет-магазине МоемГород.
Товары этой категории мы сможем недорого доставить в любой город России и зарубежья почтовым отправлением 1 класса (бандероль до 2,5 кг) с фиксированной стоимостью всего 290 рублей по России и 990 рублей заграницу. Подробнее о доставке и оплате — в разделе «Оплата и доставка» . Действуют скидки 5%, 10%, 15% и 20% при покупке от 5 штук. Подробнее.
Источник
Сканеры почвы – точные системы повышения эффективности земледелия
Успешное агропредприятие анализирует множество аспектов при управлении производством. Так, современная сельскохозяйственная техника, качественные удобрения и СЗР могут не принести ожидаемого результата, если не учитывать характеристики почвы. Структура почвы, уплотнения, влажность — важные параметры, которые влияют на урожайность. Но агропроизводители часто игнорируют необходимость исследования этих свойств.
Почему необходимо исследовать свойства почвы?
Различные типы почв, коэффициенты их уплотнения и содержание влаги влияют на формирование урожайности и состояние агрокультур. Знание этих параметров поля определяет подходы в обработке, которые позволяют минимизировать негативные факторы и повысить эффективность растениеводства.
Сельскохозяйственные культуры чувствительны к состоянию почвы. Например, недобор урожая на полях с чрезмерно уплотненной почвой может достигать 30-40%. Усвоение атмосферных осадков на таких почвах также снижается (по результатам исследований украинского Института земледелия НААН, в 3-4 раза). При орошении этот показатель может быть еще выше.
Подробная информация о физических свойствах почвы, толщине слоя плужной подошвы будет способствовать ресурсосберегающей обработке поля. А также позволит определять оптимальную глубину рыхления.
Данные о способности поля сохранять влагу помогут определить сельскохозяйственный потенциал почв и соответствующую ему норму удобрений. А карта структуры почв позволит применять современные методы земледелия, такие как дифференциальное внесение удобрений.
От пенетрометров к сканерам
Свойства почвы фермеры исследовали и раньше. Ее плотность определяли и определяют при помощи пенетрометров. Принцип работы устройства достаточно прост: инструмент погружается в землю с определенной нагрузкой. Датчики фиксируют сопротивление почвы, на основе которого и рассчитываются параметры. Есть более модернизированное устройство, оснащенное GPS, — пенетрологгер. Такой инструмент позволяет измерить плотность и зафиксировать точные координаты исследования.
Недостаток подхода очевиден: чтобы составить карты полей, необходимо создать сетку, согласно которой и проводить сбор показателей. Это отнимает много времени и ресурсов, но не дает необходимой точности, поскольку точные показатели только в точках замеров, а на остальные участки поля результаты интерполируются. Для определения физико-химических свойств также необходимо отбирать пробы почвы согласно сетке. Соответственно, недостатки те же, что и при создании карты уплотнений.
Одна из альтернатив — использование карт урожайности, но такие данные есть у ограниченного количества хозяйств. Современное развитие техники предлагает более эффективное решение — сканеры почвы. Они позволяют определить основные параметры быстрее и точнее. Просканировав почву, хозяйство получит готовую карту, согласно которой и сможет спланировать работы.
Принцип работы сканеров
В наиболее распространенных на рынке сканерах используется один и тот же принцип — электромагнитная индукция (ЭМИ). Устройства при помощи излучения электромагнитных полей измеряют электропроводность почвы.
Электропроводность — основной геофизический параметр почвы. Она зависит от ряда физико-химических свойств, в частности от структуры, пористости, влажности, минералогии и засоленности. Поэтому имея показатель электропроводности, данные приборы могут определить и другие характеристики почвы.
Распространенные сканеры почв
Сегодня наибольшее распространение получили три основные системы, которые позволяют сканировать почву: Geonics EM-38, Veris и Topsoil Mapper.
EM-38. EM-38 работает, используя принцип ЭМИ. Сканер имеет две катушки: одна для создания магнитного поля (катушка передатчика), а другая для отслеживания внешнего магнитного поля (катушка приемника). В катушке передатчика создается первичное магнитное поле. Это поле проникает в почву (и в любой другой соседний объект) и вызывает там вихревые токи. В итоге создается «вторичное» магнитное поле, которое затем принимается катушкой приемника, расположенного на другом конце устройства. Чтобы просканировать таким сканером поле, его необходимо установить на специальные сани, а затем прикрепить к транспортному средству.
Veris. Этот сканер предоставляет больше возможностей, чем EM-38. Он позволяет определить электропроводность на двух глубинах, органическое вещество, кислотность почвы и емкость катионного обмена.
Электропроводность определяется при помощи шести дисков, которые размещены в передней части сканера. Два внешних диска предназначены для сканирования на глубине до 90 см. Четыре внутренних диска сканируют на глубине до 30 см. Для осуществления операции они погружаются в почву.
На основе полученных данных уже строится карта электропроводности, которая поможет обнаружить почвенные контуры с разными физическими свойствами.
Содержание органики в почве определяется оптическим сенсором, который работает в красном и инфракрасном диапазонах. Измерения проводятся на глубине 3-10 см. Данные необходимо откалибровать, отобрав образцы почвы в контрольных точках.
Для анализа pH почвы на сканере установлен пробоотборник. Пробы отбираются по ходу движения агрегата. Два pH-электрода автоматически определяют этот показатель за несколько секунд. После чего автоматически очищаются и принимают следующее пробы. При скорости 10 км/час сканер позволяет отобрать 16 проб на гектар.
Емкость катионного обмена определяется после анализа параметров электромагнитной индукции и данных оптического сенсора. Также проводится анализ проб почвы из контрольных точек. Это осуществляется для того, чтобы перейти от относительных к абсолютным значениям. Параметр емкости катионного обмена помогает определить способность почвы усваивать питательные вещества.
Topsoil Mapper. Это устройство разработала австрийская компания Geoprospectors. Сегодня Topsoil Mapper — наиболее современный и удобный сканер. Система позволяет фиксировать уплотнение, структуру и влажность почвы практически в режиме реального времени. Данные отправляются на терминал трактора или автомобиля, который осуществляет сканирование.
Topsoil Mapper позволяет определять свойства почвы на глубине до 1 м. Его не нужно буксировать — он устанавливается с помощью специального крепления на автомобиль или трактор. Также устанавливается защитный экран из композитного материала, который блокирует электромагнитные колебания от транспортного средства. Его используют для того, чтобы избежать влияния помех на результаты.
С Topsoil Mapper хозяйство получает данные о свойствах почвы на полях значительных площадей в достаточно короткий промежуток времени. Кроме того, реализовано специальное программное обеспечение, которое автоматически создает карты почв. Обработать полученные данные и получить результаты достаточно просто.
Еще один плюс системы — она позволяет контролировать глубину обработки почвы во время работы. Собранные данные в режиме реального времени передаются непосредственно на бортовой компьютер трактора, а затем на почвообрабатывающий агрегат. Это способствует повышению как экологической, так и экономической эффективности сельского хозяйства.
Главное преимущество Topsoil Mapper перед конкурентами заключается в том, что он бесконтактный. Это позволяет снизить нагрузку на почву, а также значительно ускорить процесс сканирования. Другие же системы имеют электродные диски, которые требуют контакта с землей или перемещаются на специальных «санях» позади трактора или автомобиля.
Актуальность технологии для фермеров
Созданные высокоточные карты уплотнений, почвенно-фракционного состава и влагоемкости поля можно будет использовать не один год. А технология их составления позволит сэкономить и средства, и ресурсы, которые пошли бы на отбор проб. Имея такие карты, аграрий сможет определить потенциал поля, осуществлять дифференциальное внесение удобрений, проводить вспахивание на разной глубине и решить множество других задач.
К примеру, работа почвообрабатывающих агрегатов на чрезмерной глубине обработки приводит к перерасходам топлива. Карта уплотнений позволит избежать лишних потерь.
Использование сканеров почв — еще один важный шаг, позволяющий повысить эффективность агробизнеса.
Источник