Агрохимическое обследование почвы: обзор оборудования

Одним из важнейших мероприятий в точном земледелии является агрохимическое обследования полей с дальнейшим созданием карт почвенного плодородия. Наша публикация посвящена вопросам применения почвоотборников, их особенностям и типичным ошибкам, которые допускают агрономы при отборе почвенных проб.

Стратегия использования технологий точного земледелия направлена на максимальное привлечение различной информации для выработки агротехнологических решений, их оптимизации к конкретным почвенно-климатическим и хозяйственным условиям и достижения высоких производственных показателей. Для этого используются данные из разнообразных источников, одним из которых являются почвенные карты полей, полученные с использованием автоматических почвоотборников.

Применение современного комплекса для автоматического отбора почвы позволяет качественно и детально проводить обследование на наличие и содержание питательных элементов в почве, которые необходимы для полноценного развития сельскохозяйственных культур. Отбор образцов почвы производится с помощью мобильного автоматизированного комплекса, состоящего из навигационной системы, полевого компьютера, автоматического пробоотборника и транспортного средства высокой проходимости, на которое это оборудование устанавливается.

Подключив указанное оборудование, исполнитель операции объезжает поле по заданной сетке отбора проб. Место взятия проб фиксируется с помощью навигационного приемника с привязкой к координатам. Дальнейший анализ отобранных проб может быть проведен непосредственно в хозяйстве при помощи мобильной лаборатории или на агрохимической станции. Автоматический пробоотборник позволяет существенно снизить затраты ручного труда, дает возможность проводить отбор проб почвы одному человеку вместо целой бригады работников при традиционном способе агрохимического обследования. Несомненным плюсом также можно считать то, что маршрут обследования повторим в любое время, что позволяет осуществлять мониторинг почвенного плодородия, то есть через определенный период времени отбирать образцы почвы в одних и тех же местах и следить за изменением показателей.

На основании данных агрохимического обследования составляются электронные карты поля на содержание питательных веществ (карта почвенного плодородия), на которых видно пространственное распределение показателей плодородия по площади поля. Исходя из содержания в почве элементов питания и планируемой урожайности, в специализированном программном обеспечении создаются карты-матрицы, которые в дальнейшем используются для расчета доз удобрений. Почвенный отбор и, впоследствии, почвенный анализ, являются неотъемлемой частью точного земледелия, а точнее дифференцированного внесения удобрений. На рынке оборудования для точного земледелия представлено несколько компаний, производящих автоматические почвоотборники. Рассмотрим некоторые из них подробнее.

Отобрать по-американски

Одним из известных производителей почвоотборников для сельского хозяйства является американская компания Amity Technology. Одна из самых популярных и простых моделей - автоматический почвоотборник Аmity А2450. Этот агрегат может устанавливаться на кузов автомобиля (пикапа), он оснащается кнопочным пультом управления с трехметровым проводом, который позволяет производить отборы почвы без необходимости выхода из кабины. Почвоотборник оснащен оригинальной системой очистки – струя воздуха, которую подает под давлением компрессор, очищает наконечник после каждой пробы для предотвращения его загрязнения или забивания. Эффективность системы с воздушной струей позволяет произвести большее количество проб грунта, расходуя меньше времени. Агрегат может автоматически собирать до 25 проб с частотой 12-18 секунд, диапазон глубины отбора из почвы составляет от 0 до 61 см. Регулировка крепления почвоотборника меняется в зависимости от высоты кузова, пробоотборник при необходимости легко приводится в горизонтальное транспортное положение.

Этот агрегат характеризуется высокой надежностью и простотой в обслуживании. По словам представителей компании, при использовании машины существенно оптимизируются расходы, связанные с отбором почвенных образцов. Средняя производительность комплекса составляет 200 га в сутки. Также Amity Technology производит почвоотборники, сконструированные для установки на квадроциклы. Модели 2012, 2024 и 2036 имеют более компактную и более легкую платформу, и комплектуются специально разработанным буром с карбидовым наконечником, что позволяет тестировать все виды почв, в том числе и промерзший грунт. Эти машины характеризует высокая скорость отбора (автоматически отбирают до 20 образцов почвы), диапазон глубины забора проб - до 92 см.

Самый маленький и самый быстрый

Определенный интерес для сельхозпроизводителей могут представлять автоматические приборы для исследования почвы немецкой компании Nietfeld. Самым простым и недорогим пробоотборником этой фирмы является компактный Easy-Sampler, который можно установить на квадроцикл. Пробоотборник предназначен для работы в небольших хозяйствах, он оснащается бурильным агрегатом для взятия стандартных проб на глубине до 30 см. Аппарат выглядит почти игрушечным, но, тем не менее, по мнению немецких фермеров, со своими задачами справляется неплохо. Более «серьезная» разработка компании - профессиональный агрегат Nietfeld N2000, который позволяет производить отбор проб на глубинах 10-30 см. Сбор образцов почвы осуществляется с помощью спирального сверла, конструкция которого обеспечивает равномерный отбор почвы по всей высоте отбора. Глубину отбора можно устанавливать с помощью специального электрического датчика. Питание, также как у Easy-Sampler, осуществляется от электрической сети автомобиля.

Для взятия проб на глубине 0-30 см и 30-60 см был создан пробоотборник Duoprob 60. Он имеет гидравлический привод, пригоден для работы с любыми видами почв, включая самые тяжелые и плотные. Машина работает полностью автоматически и оснащается гидравлической ударной системой. Гидравлический «молоток» делает 2500 ударов в минуту. После введения в почву на 30 см пробник автоматически поворачивается, затем погружается еще на 30 см и поднимается. Взятая проба почвы с первого горизонта помещается в первый контейнер, затем контейнеры автоматически меняются, и проба со второго горизонта помещается во второй контейнер. Управление этим агрегатом производится специальным пультом с интегрированным счетным устройством. Оператор может управлять агрегатом, не выходя из салона автомобиля. Он управляет процессом взятия пробы нажатием кнопки, покидает кабину только после взятия 15 проб, чтобы освободить боксы. Возможно также взятие стандартных проб почвы только с глубины 0-30 см. В этом случае оператор включает на рабочей панели режим «Box 1». С этого момента каждая проба помещается в первый контейнер, пока оператор не переключится в режим «Box 2». Пока проходит отбор первой партии в 15 проб, оператор остается в кабине, затем переключается в режим «Box 2», берет еще 15 проб, а только потом покидает свое место, чтобы освободить контейнер.

По оценкам экспертов, в своем классе это один из самых «быстрых» агрегатов. В зависимости от состава и типа почвы процесс взятия одной пробы занимает 20-25 секунд. Почвоотборник достаточно универсален, существует ряд возможностей скомплектовать агрегат установочными элементами для трактора, пикапа или автоприцепа, также он может комплектоваться силовым блоком 9 PS (с ручным запуском) или 13 PS (с электрическим). Все почвоотборники от Nietfeld комплектуются защищенным ноутбуком с GPS-приемником, установочным комплектом и программным обеспечением для обмера границ полей и подготовки планов взятия проб и обработки результатов. Программное обеспечение и оборудование позволяют создавать привязанные к координатам участки. В автоматическом режиме создается электронная карта поля, привязанная к координатам с точностью до 10 см. Еще один немецкий производитель автоматических приборов - немецкая фирма Fritzmeier Systems GmbH & Co KG. Она поставляет свое оборудование на рынок России, несколько мобильных пробоотборников Fritzmeier Profi 90 уже работают в российских хозяйствах.

По словам менеджера по сбыту Fritzmeier Герхарда Кроисса, автоматические пробоотборники серии Profi полностью автоматизированы, имеют веретенообразный бур с гидравлическим приводом и могут агрегатироваться как с трактором, так и с легковым автомобилем (пикапом). Они позволяют отбирать пробы глубин в диапазоне от 0 до 90 см, при этом управление процессом отбора проб осуществляется из кабины с помощью компьютера. Почвоотборник стандартно оборудован бортовым компьютером с пакетом прикладных программ и GPS-приемником, что обеспечивает картирование каждой точки отбора проб, гарантирует высокую точность расчетов, также есть возможность документирования результатов исследований за несколько лет. Смешанные образцы весом 300-400 г прибор формирует автоматически. Затем их прямо в поле можно проанализировать на содержание основных питательных веществ – для этого производителем предлагается переносная почвенная лаборатория Fritzmeier Laboratory suitcase.

Зондируя почву

Одним из самых популярных среди европейских фермеров является автоматический пробоотборник Wintex 1000 датской компании Wintex Agro. Этот агрегат производит отбор однородных проб почвы на глубине до 30 см. Его уникальность заключается в том, что он производит отбор проб c помощью специально спроектированного зонда, который при проникновении в почву поворачивается по спирали, уменьшая тем самым нагрузку на механизм и обеспечивая высокую скорость забора грунта и однородность образцов. Конструкция автоматического пробоотборника спроектирована так, чтобы получать почву с нужной глубины, без перемешивания с верхними слоями. Внутренняя полость зонда Wintex 1000 имеет такой размер, что за 10-14 проколов он набирает необходимое для лабораторного анализа количество грунта (около 300 грамм).

Скорость отборам составляет 38 проб в час по 10 мини проб в каждой, т.е. за час можно сделать 380 мини проб. Образцы почвы автоматически помещаются в контейнер, который по мере заполнения извлекается вручную из пробоотборника, помечается и отправляется далее в лабораторию. Как отмечают специалисты компании, этот пробоотборник достаточно прост в эксплуатации и может быть установлен на большинство легковых и грузовых автомобилей.

Еще один пример многофункционального автоматического пробоотборника почвы – немецкая разработка Haldrup WTX-1000. Все функции почвоотборника регулируются автоматически с места водителя, агрегат отбирает однородные пробы независимо от вида почвы и может работать на любом рельефе. Глубина отбора проб устанавливается бесступенчато от 10 до 30 см, агрегат способен произвести до 48 проб почвы за 10 погружений (480 отборов в час), за 14 – 16 погружений отбирается около 300-450 г почвы. Отбор проб осуществляется бесшумно при помощи гидравлического погружения зонда и автоматического наполнения пробы. Специально разработанный штекер обеспечивает гарантированный отбор почвы на заданной глубине. За быстрый и эффективный рабочий проход проба автоматически выгружается в емкость, которая позже отправляется в лабораторию. Для транспортирования автоматического пробоотборника почвы подходят как квадроциклы с достаточной мощностью, так и другие транспортные средства.

Полный автомат

Летом этого года на сельскохозяйственной выставке в Сент-Луисе (США) был представлен автоматический почвоотборник последнего поколения, появление которого может стать новым этапом в агрохимическом обследовании почв. Новый пробоотборник был сконструирован по техническому заданию компании Falcone фермером Аланом Баком из Северной Каролины с учетом потребностей крупного сельхозпредприятия.

Почвоотборник прицепного типа агрегатируется с легковым, грузовым автомобилем или трактором и может передвигаться по полю с высокой скоростью. Оборудование позволяет одному оператору производить быстрые заборы почв с высокой точностью. Инновацией этого агрегата стала оригинальная система по отбору проб грунта: в ней используется барабан из нержавеющей стали, с приводом от колес и почвенный зонд, который собирает образцы каждые 5 метров. Образцы помещается внутрь вращающегося при движении машины барабана, где гомогенизируется, затем помещается в воронку, которая опустошается в пакет для образцов. Весь этот процесс происходит во время движения агрегата по полю, образцы отбираются автоматически и безостановочно. Производительность агрегата – до 30 га в час.

Прототип еще одного революционного почвоотборника представила американская фирма AgRobotics. AutoProbe, запатентованный как автоматический зонд для точного забора проб почвы, представляет собой прицепной агрегат на гусеничном ходу (для снижения уплотнения почвы используются резиновые гусеницы), управление которым осуществляется из кабины трактора.

Так же, как и предыдущая модель почвоотборника, AutoProbe осуществляет забор проб на ходу, с помощью 6-дюймового стержня, который «прокалывает» почву и отбирает образцы. При этом точно выдерживается предварительно заданная глубина отбора, за один проход пробы могут браться сразу с нескольких горизонтов.

• Точность и достоверность данных по забору проб земли – ключ к правильным управленческим решениям, - уверен один из владельцев AgRobotics Ален Лэш. – Локальный отбор проб не точен: фермер может понять, что происходит только в той точке, где он взял образец почвы. Логично, что чем больше проб, тем яснее картина почвенного плодородия, удобнее вести статистику и учет. Автоматический щуп AutoProbe по сравнению с существующими пробоотборниками обеспечивает большее количество циклов забора, что значительно увеличивает точность данных по плодородию почв, необходимых для посева и принятия решения по применению удобрений. Это позволит фермерам поднять урожайность возделываемых культур, снизить расходы и увеличить доходность предприятия. AutoProbe выполняет 40 циклов по отбору образцов почв (2500 заборов в час): унифицировано и последовательно, на заданном расстоянии, под точными углом и глубиной. Пробоотборник обладает высокой производительностью, по данным полевых испытаний, проведенных в нескольких штатах, она достигает 60 га в час. Еще один плюс AutoProbe – возможность агрегатирования с легкими и средними тракторами.

Когда и как брать

Но ни одна, даже самая «умная» и современная техника не может исключить «человеческий фактор». По мнению практиков, при отборе почвенных проб важно избежать наиболее распространенных ошибок, которые могут свести на нет все ваши усилия. Во-первых – это несоблюдение сроков отбора и отбор проб почвы в нетипичных местах. Оптимальным сроком проведения агрохимического обследования является период после уборки культур, но до перехода среднесуточных температур через +5С0. Весенний отбор менее приемлем, так как весной, как правило, не удается вовремя выполнить отбор, анализ образцов, анализ полученных данных, расчет доз удобрений и т.д. из-за быстрого нарастания тепла и необходимости проведения работ в сжатые сроки. Также недостатком весеннего отбора можно считать дополнительные проезды по полю, что ухудшает состояние почвы перед посевом культур.

И второе - неправильный выбор площади элементарного участка. Не стоит также забывать о неоднородности почвенного плодородия, ведь на одном и том же поле могут встречаться участки с совершенно разным содержанием питательных веществ. Следует учесть, что пробы берутся с каждого элементарного участка, его величина может варьироваться в пределах 1-3 гектара - чем меньше элементарный участок, тем точнее будет карта почвенного плодородия.

Опубликовано в издании: Ресурсосберегающее земледелие 2(22)/2014