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.