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
Современные пробоотборники для сельского хозяйства
Один из факторов получения хорошего урожая в сельскохозяйственной отрасли – качественный агрохимический анализ почвы, для выполнения которого используют ручные и автоматические пробоотборники. Изготовленные с учетом особенностей грунтов и современной техники, они характеризуются высокой точностью отбора грунта, хорошей производительностью и простотой использования.
Ручные пробоотборники: плюсы и минусы
Главное назначение ручных отборников заключается в заборе почвы для изучения состава и качественных характеристик с применением физической силы человека. Эти инструменты, оснащенные специальным буром, представлены различными вариантами: для забора глины, крупнозернистых, комбинированных, каменистых и песчаных почв.
Плюсом ручных отборников проб является простота принципа работы – надавливая на рукоять, оператор вводит рабочую зону инструмента в грунт, затем поворачивает его и вынимается наружу для выгрузки почвенного образца. Для работы не нужно привлекать технику, при этом бур хорошо выполняет свои задачи на небольшой глубине однородного грунта.
Но, в сельском хозяйстве масштабного производства использование ручных инструментов является не рациональным решением, так как требования современного рынка аграрной сферы требуют ускоренных методик, точного отбора земли на разных глубинах и необходимого числа проб. С этими задачами полностью справляются пробоотборники автоматического типа, сводящие к минимуму человеческий фактор и обеспечивающие более точные показатели.
Автоматические пробоотборники: ключевые характеристики и принцип работы
Почвенные автоматические пробоотборники представляют собой навесное оборудование, агрегатируемое на пикапы любого класса, УАЗ и другие автомобили отечественного или импортного производства, а также трактор, квадроцикл, прицеп.
Для получения проб грунта используют два вида автоматических пробоотборников:
Сверлильного типа – с буром в виде сверла, вращающегося при погружении. Они способны осуществлять забор грунта на глубине до 30 см, извлекая его в течение 3–5 секунд.
Ударного типа – с буром, вбивающимся в почву посредством ударной гидравлической станции, а затем проворачивающимся на 100 градусов. Они могут работать с разделением и смешиванием слоев, погружаясь на глубину до 75 см.
Несмотря на некоторую разницу в конструкции, оба варианта имеют схожий принцип действия. Во время работы, пустотелый бур погружается в почву, одновременно набирая ее, а при возвратном движении специальные скребки стряхивают грунт в один из металлических ящиков. Собранная почва пересыпается вручную в маркированную тару.
Отдельным видом рассматриваются скоростные пробоотборники, способные отбирать почвенные пробы на глубине до 30 см непосредственно во время поездки на скорости от 3 до 12 км/ч. Во время движения техники, щуп, расположенный на поворотном кронштейне, отводится вперед, выдвигается и входит в землю, набирая почву. В момент принятия кронштейном вертикального положения щуп втягивается, опорожняясь в специальные воронки, и возвращается к новому циклу забора грунта.
В зависимости от модификации, автоматические пробоотборники приводятся в действие собственным силовым гидроблоком, электрическим приводом с подачей питания через бортовую цепь транспорта, приводом помпы двигателя или посредством комбинации гидравлической помпы и электродвигателя. Управление агрегатом осуществляется посредством блока управления, установленного в кабине оператора, который может контролировать глубину отбора проб, их интервал и рабочее давление в системе.
Узнать подробнее о принципе работы пробоотборников вы можете посмотрев запись нашего вебинара:
Особенности установки пробоотборников на различные транспортные средства
Пробоотборники автоматического типа монтируются как навесное оборудование на заднюю часть собственной рамы техники. Также агрегаты могут устанавливаться на доработанную конструкцию в виде выдвижной или раскладной рамы, которая чаще всего применяется на отечественных автомобилях УАЗ-390995. Наиболее востребован монтаж агрегата на пикап, осуществляемый одним или двумя операторами с применением погрузочной техники. После установки он фиксируется к днищу кузова болтами и специальными пластинами. Конструкция пробоотборника позволяет зарегистрировать оборудованный автомобиль в ГИБДД, так как рама выступает не более чем на 1 метр, а также позволяет навешивать номерной знак и габаритные огни. Установка может работать и на прицепе, но в данном случае требуется сертификация в НАМИ.
Программное обеспечение для отбора почвенных проб
Применение пробоотборников осуществляется с собственным программным обеспечением «Геоплан», 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 и на основании данных строится план отбора почвы.
Для детального анализа и составления агрохимических карт можно использовать программу Тримбл Farmer Pro. Это облачное решение, которое поставляется с мобильным приложением и готовой годовой подпиской. Возможности Farmer Pro позволяют обрабатывать не только данные, касающиеся маршрута и точек отбора проб, но и широкий спектр другой информации о технологических операциях, осуществляемых в течение всего периода выращивания различных сельскохозяйственных культур.
Программное обеспечение можно установить на защищенный ноутбук типа Panasonic с операционной системой Windows 7 и выше, Если в ноутбуке нет встроенного GPS приемника о то можно подключить внешний приемник GPS.
Планирование отбора почвенных проб и составление агрохимических карт
Для отбора проб отводится небольшое по времени окно. Как правило, оно появляется после уборочных работ до того как выпадет снег. Для пробоотборников ударного типа даже морозы не помеха, так как буры способны прокалывать грунт на установленную глубину даже при морозе до -40°С.
Планирование проведения отбора почвенных проб проводится по определенному алгоритму:
Нанесение сетки с – редактированием размеров ячеек сетки, сдвигом и поворотом ее относительно контура поля
Адаптирование созданной сетки к реальным размерам поля.
Обрезка сетки по обозначенным контурам поля.
Сохранение полученной карты со всеми параметрами в отдельный файл.
Определение и нанесение маршрута передвижения техники с точным определением точек отбора проб и их привязкой к координатам.
Создание заданий на отбор проб в облачном сервисе «История поля»
Использование агрохимических данных в сервисах для управления агропредприятием
Визуализация почвенных карт в облачном сервисе «История поля». Содержание серы в почве.
Данные, полученные посредством применения автоматического пробоотборника, позволяют решать ряд задач, важных для экономической эффективности аграрных предприятий и хозяйств:
создавать детальные почвенные карты полей для системного отслеживания их состояний и выработки определенной технологической стратегии;
дифференцированно вносить удобрения;
контролировать качественные и биохимические характеристики почвы;
снижать расходы на обслуживание полей с одновременным повышением урожайности и прибыли;
Источник