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
Автоматические пробоотборники для сельского хозяйства
Один из факторов получения хорошего урожая в сельском хозяйстве — качественный агрохимический анализ почвы. Поскольку приглашение специалистов для проведения обследования полей может занимать много времени и быть довольно дорогостоящим, крупным сельхозпредприятиям следует рассмотреть вариант покупки собственного агрегата для забора образцов грунта. Современные машины характеризуются простотой конструкции и высокой производительностью.
Виды пробоотборников
Если сельхозучасток небольшой, можно воспользоваться ручными отборниками, которые позволяют получать пробы при помощи физической силы человека. Надавливая на рукоять, оператор опускает инструмент в грунт, затем поворачивает его и вынимает наружу для выгрузки почвенного образца. Для работы не нужно привлекать технику. Бур хорошо выполняет задачи на небольшой глубине однородного грунта.
Но на больших площадях при интенсивном ведении сельского хозяйства такой способ не подходит. Современный рынок аграрной сферы требуют ускоренных методик, точного соблюдения глубины и необходимого числа проб. С этими задачами справляются пробоотборники автоматического типа, сводящие к минимуму человеческий фактор и обеспечивающие достоверные показатели. Они позволяют быстро и эффективно проводить отбор проб одному человеку вместо бригады работников при ручном способе агрохимического обследования.
Автоматические пробоотборники
Автоматические почвенные агрегаты представляют собой навесное оборудование, агрегатируемое на пикапы любого класса, УАЗ или другие автомобили, тракторы, квадроциклы и прицепы.
Для получения проб грунта используют два вида автоматических пробоотборников:
- сверлильного типа с буром, вращающимся при погружении;
- ударного типа с буром, вбиваемым в почву при помощи гидравлической станции, которые могут работать с разделением и смешением слоев и погружаться на большую глубину.
Оба варианта имеют схожий принцип действия: пустотелый бур погружается в почву, одновременно набирая ее, а при возвратном движении специальные скребки стряхивают грунт в один из ящиков.
В зависимости от модификации, автоматические пробоотборники приводятся в действие:
- собственным силовым гидроблоком;
- электрическим приводом с подачей питания через бортовую цепь транспорта;
- приводом помпы двигателя;
- комбинацией гидравлической помпы и электродвигателя.
Управлять агрегатом позволяет блок управления, установленный в кабине оператора для контроля глубины отбора проб, их интервала и рабочего давление в системе. Разработаны также пробоотборники, способные отбирать почвенные пробы непосредственно во время движения.
Особенности установки на транспортные средства
Пробоотборники автоматического типа, как правило, монтируются как навесное оборудование на заднюю часть собственной рамы техники. А также могут устанавливаться на доработанную конструкцию в виде выдвижной или раскладной рамы, которая часто применяется на отечественных автомобилях УАЗ-390995.
Наиболее востребован монтаж агрегата на пикап одним или двумя операторами с применением погрузочной техники. После установки он фиксируется к днищу кузова болтами и специальными пластинами. Конструкция пробоотборника позволяет навешивать номерной знак и габаритные огни и регистрировать оборудованный автомобиль в ГИБДД, так как рама выступает не более чем на 1 метр. Установка может работать и на прицепе, но в этом случае требуется сертификация в НАМИ.
Программное обеспечение для отбора почвенных проб
Наиболее эффективно и быстро пробы можно отобрать, оснастив машину с почвоотборником системами точного земледелия. В этом случае мобильный автоматизированный комплекс должен включать навигационные системы, полевой компьютер и соответствующее программное обеспечение для планирования работы и анализа результатов. Многие производители, продавая пробоотборник, предлагают готовые решения, обеспечивающие его «интеллектуальную» работу.
Время для отбора проб, как правило, появляется после уборочных работ до того, как выпадет снег. Для пробоотборников ударного типа даже морозы не помеха, так как некоторые буры способны пробивать грунт на установленную глубину даже при морозе до -40 °С.
Планирование проведения отбора включает нанесение на поле сетки, по ключевым точкам которой будут отбираться пробы, сохранение полученной карты со всеми параметрами в отдельный файл, построение маршрута передвижения техники с точным определением точек отбора и их привязкой к координатам.
Подключив оборудование, исполнитель объезжает поле по заданной сетке отбора проб. Место взятия каждой пробы фиксируется с помощью навигационного приемника с привязкой к координатам. Дальнейший анализ проб может быть проведен в хозяйстве при помощи мобильной лаборатории или на агрохимической станции.
Геоплан
Одним из популярных программных продуктов на рынке России для работы в комплексе с пробоотборниками является ПО «Геоплан» компании АО «ГЕОМИР», задача которого — создать точный и детальный план маршрута взятия проб. Программа проста в использовании и позволяет загружать уже готовые электронные карты полей. Если их нет, то предварительно производится обмер контуров поля, на основании которого строится план отбора почвы.
Trimble Farmer Pro
Для детального анализа и составления агрохимических карт можно использовать программу Trimble Farmer Pro . Это облачное решение, которое поставляется с мобильным приложением и готовой годовой подпиской. Его возможности позволяют обрабатывать не только данные, касающиеся маршрута и точек отбора проб, но и широкий спектр других операций по уходу за посевами.
На основании данных агрохимического обследования составляются электронные карты почвенного плодородия, на которых видно распределение питательных веществ по площади поля. Исходя из содержания в почве элементов питания в специализированном программном обеспечении создаются карты неоднородности поля, которые в дальнейшем используются для расчета доз удобрений и заданий для дифференцированной работы.
Одно из программных решения Trimble позволяет также создать многоуровневые зональные карты PowerZone , используя для этого различные источники: спутниковые снимки, информацию с датчиков урожайности культур, беспилотных летательных аппаратов и другие сведения.
На основе полученных данным можно дифференцированно вносить удобрения и вести сев, а это значить — значительно снижать затраты и обеспечивать высокую урожайность сельскохозяйственных культур.
Обзор техники для взятия проб грунта
Nietfeld
Немецкая компания Nietfeld является разработчиком широкой линейки различных машин для отбора почвы. Компания реализует свою продукцию в Германию, Россию, Словакию и США. Её охотно покупают не только землевладельцы, но и научно-исследовательские институты, лесничества, промышленные предприятия и геологические службы. Официальный дилер в России — АО «Геомир».
Одними из самых популярных на рынке стали агрегаты Nietfeld N 2005 и доработанный N 2006 для сбора образцов почвы на глубинах 10-30 см. Отбор проб производится с помощью зонда, который, проникая в почву, поворачивается по спирали. Время, необходимое для одного прокола в зависимости от типа почвы составляет 3-5 секунд, что делает их одними из самых быстрых для подобных задач на рынке. Агрегаты монтируются сбоку, что дает возможность наблюдать за пробоотбором в боковое зеркало ведущей машины. Серийно снабжены собственным гидравлическим двигателем Power Pack и независимы от гидравлической системы транспортного средства. Управление производится при помощи блока со счетным устройством. Могут быть установлены внутрь кузова на складной раме в различных отечественных автомобилях и прицепах.
N 2012 — скоростной агрегат для сбора почвы на тех же глубинах сверлильного типа с электроприводом. Питание подается через бортовую сеть транспортного средства и отдельный гидроблок не требуется. Возникающие излишки энергии накапливаются в литий-ионной аккумуляторной батарее. Заряженный аккумулятор гарантирует работу на весь день без подзарядки. Аппарат подходит для установки на квадроциклы, John Deere Gator, Kawasaki Mule и другие легкие транспортные средства из-за низкого уровня шума и небольшого веса 115 кг.
Автоматический пробоотборник Duoprob-60-UP с гидравлической ударной системой может работать на тяжелых и плотных почвах на глубинах 0-30 и 30-60 см. Гидравлический «молоток» делает 2500 ударов в минуту, благодаря производительной помпе (до 8 л/мин) и давлению до 100 атмосфер. После проникновения в почву на 30 см пробоотборник автоматически поворачивается, затем погружается еще на 30 см и поднимается. Пробы почвы с разных горизонтов могут быть помещены в разные контейнеры. Предусмотрены режимы работы с разделением и без разделения слоев. Оператор управляет агрегатом не покидая место и останавливает работу только после взятия 15 проб, чтобы освободить боксы. Процесс взятия одной пробы занимает 20-25 секунд. Комплектовать прибор можно установочными элементами для трактора, пикапа или автоприцепа, «укладывающим» устройством, силовым блоком 9 PS с ручным или 13 PS с электрическим стартом.
Агрегат Multiprob 120 UP этой же компании с помощью ударной системы способен автоматически взять пробы с глубины до 90 см с разделением их на 3 горизонта. Может быть переоборудован для работы на глубине 120 см. Машина оснащена дистанционным управлением при помощи пульта и дисплея. Может быть использован индивидуальный гидроагрегат или гидравлика тягача. С помощью гидромолота бур забивается в землю, поворачивается на 180 град и вытаскивается из почвы. Вес конструкции 450 кг, она может быть смонтирована на любые легковесные машины или прицеп.
BOPROB Nietfeld — интегрированная с шасси машина для скоростного сбора образцов почвы на глубине от 10 до 30 см во время движения. Рабочая скорость агрегата до 12 км/ч. Взятие одного укола занимает около 8-10 сек. Его основной плюс — высокая производительность: 16 проб он выполняет за 4 минуты. Гидравлический насос приводится в движение двигателем Honda 5,5 л.с.
Работа Boprobs контролируется при помощи камеры и отображается на мониторе блока управления. Глубина отбора устанавливается на 10, 20, 25 или 30 см. Прицепная конструкция позволяет использовать агрегат на любом подходящем тягаче без модернизации и быстро подготовить его к работе. Широкие покрышки (215/75 R15) снижают давление на грунт.
Amity Technology
Известный производитель пробоотборников для сельского хозяйства американская компания Amity Technology позиционирует свою продукцию как самую экономичную на рынке. Это касается компактного пробоотборника на электрическом питании и кнопочном дистанционном управлении модели 2400 , которую можно устанавливать в кабине транспортного средства. Его плюсы — простота конструкции, быстрый монтаж и смена насадок, сбор образцов на глубине до 61 см. Шнек из твердого сплава позволяет отбирать автоматизировано до 20 проб всех типов грунта, включая мерзлый.
Одна из самых популярных моделей американской компании Amity А2450 может быть установлена на кузов пикапа. Кнопочные элементы управления с 3-метровым шнуром позволяют собирать 25 образцов, не выходя из кабины. Опционно он может быть оснащен оригинальной системой очистки наконечника при помощи струи воздуха и двухзонной системой сбора. Диапазон глубины отбора до 61 см. Крепление почвоотборника регулируется в зависимости от высоты кузова. Агрегат легко приводится в горизонтальное транспортное положение.
Пробоотборник HITCH может устанавливаться на любую трехточечную навеску и работает с помощью гидравлической системы трактора на трех глубинах с максимальным погружением до 122 сантиметров.
Fritzmeier
На отечественном рынке представлена также техника группы компаний Fritzmeier . Среди достижений немецкого производителя — современные автоматизированные устройства PROFI 60 и PROFI 90 . Они могут навешиваться на трактор и питаться от его гидросистемы или устанавливаться в кузов внедорожника. В этом случае для работы применяется стандартная маслонасосная станция. Машину отличает почти бесшумная работа посредством винтового бура. Можно отбирать пробы послойно за один проход и одновременного измерять плотность почвы.
Осенью прошлого года на выставке Агритехника компания Fritzmeier представила новый усовершенствованный вариант этих проверенных временем устройств для сбора образцов почвы под брэндом Isaria Scout. Как уверяют производители, система обеспечивает полностью автоматический отбор проб почвы и трехступенчатое разделение слоев. Сверло покрыто специальным сплавом для долговечности. Обновленный интерфейс и программное обеспечение терминала позволяют из кабины трактора устанавливать глубину сверления, количество и глубину разделения слоев. Для агрегата разработаны решения для точного земледелия.
Wintex Agro
На официальном сайте датской компании Wintex Agro подчеркивается, что с 1999 года автоматический почвоотборник WINTEX 1000 является самым продаваемым. Клиенты ценят простоту использования и высокую скорость отбора проб.
Он предназначен для отбора проб верхних слоев почвы. Глубину можно регулировать от 0 до 25 см. Пробы отбираются зондом-пробоотборником, который при проникновении в почву поворачивается по спирали, уменьшая нагрузку на механизм и обеспечивая высокую скорость забора грунта.
WINTEX 1000 имеет три настройки для адаптации к различным видам почвы, может устанавливаться на любой транспорт с помощью быстроразъемных муфт. Агрегат имеет гидравлическую систему Honda GX160, 4,8 л. с. и весит всего 48,5 килограмма. Производители позиционируют машину как самую быструю. Скорость отборам составляет 20 проб в час по 14-16 мини-образцов в каждой, т.е. за час около 300 мини-проб.
Haldrup
На российском рынке также можно встретить модели WTX-1000 и WTX-2000 немецкой компании Haldrup , где проба отбирается методом бурения. Гидравлика машины по мощности не уступает конкурентам, а управление также осуществляется с места водителя. Глубина отбора пробы устанавливается плавным переключением до 30 см у WTX-1000 до 60 см у WTX-2000 . Проба почвы автоматически извлекается и расфасовывается, а в WTX-2000 образцы из различных слоёв автоматически разделяются.
Для извлечения проб почвы и определения содержания в них нитратов разработан пробоотборник HALDRUP WTX-3000 , который способен проникать на глубину до 200 см.
Подробную информацию о машинах, упомянутых в этом обзоре, можно найти на сайтах производителей и в каталогах российских дилеров. На рынке также можно найти агрегаты для отбора проб грунта других компаний: AutoProbe на гусеничном ходу американской компании AgRobotics, Falcon (Falcon technology, США), FES 3001 (Украина) и другие.
На следующем видео можно посмотреть процесс отбора проб для агрохимического анализа почвы при помощи пробоотборника Duoprob 60 Отбор осуществляет главный специалист агрохимического сервиса компании «ЕвроХим» Иван КСЫКИН.
Подготовлено по материалам компании АО «ГЕОМИР» и официальных сайтов производителей пробоотборников.
Узнавайте первыми самые актуальные новости сельхозтехники России и мира на нашем сайте «ГлавПахарь» .
Источник