СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ГУМУСНОГО СЛОЯ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА Российский патент 1999 года по МПК G01N33/24 A01B79/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам оценки неоднородности почвенного покрова полей сельскохозяйственного назначения.

Известен способ определения толщины гумусного слоя почвенного покрова, содержащий разбивку поля на участки и бурение скважин в ряде точек каждого участка [2].

С целью достоверной для практических целей землепользования оценки толщины гумусного слоя по всему полю применение данного способа требует большой плотности расположения точек для бурения скважин. Поэтому недостатком данного способа является его большая трудоемкость. Кроме того, при большом количестве точек бурения существенно нарушается целостность слоев почвы, что тоже является недостатком известного способа.

Задачей изобретения является снижение трудоемкости определения толщины гумусного слоя почвенного покрова. Задача решается следующей совокупностью признаков предлагаемого способа.

Как и в известном способе, поле разбивают на участки и бурят скважины. В отличие от известного способа в предлагаемом участки поля образуют в виде полос. Затем измерительным устройством непрерывно регистрируют силу сопротивления, действующую со стороны почвы на рабочий орган, проходящий на глубине основной обработки почвы, принятой для данной климатической зоны, вдоль каждой полосы. А затем бурят скважины, причем всего лишь в двух точках каждой полосы, в которых значения силы сопротивления, действующей на рабочий орган со стороны почвы, максимально и минимально. После этого вычисляют средние коэффициенты обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления, действующей со стороны почвы на рабочий орган, по формуле
K_j = (h_jminF_jmin + h_jmaxf_jmax)/2
где К_j - средний коэффициент обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления, действующей со стороны почвы на рабочий орган;
h_jmax, h_jmax - измеренные значения толщины гумусного слоя в 2-х точках j-той полосы;
F_jmin, F_jmax - сила сопротивления, действующая на рабочий орган со стороны почвы, в 2-х точках j-той полосы, зарегистрированная измерительным устройством.

Далее определяют толщину гумусного слоя в ряде точек каждой полосы по формуле
h_ij = K_ij/F_ij
где h_ij - толщина гумусного слоя в i-той точке j-той полосы;
F_ij - сила сопротивления, действующая со стороны почвы на рабочий орган, в i-той точке j-той полосы, зарегистрированная измерительным устройством.

Совокупность признаков предлагаемого способа находится в следующей причинно-следственной связи с техническим результатом, решающим поставленную задачу.

Известно, что удельное сопротивление почвы находится в прямой зависимости от плотности с коэффициентом корреляции 0,85 - 0,98. Плотность в свою очередь зависит от содержания гумуса в почве [1]. Следовательно, в гумусном слое плотность почвы меньше. Таким образом, удельное сопротивление почвы зависит от толщины гумусного слоя.

Если зарегистрировать удельное сопротивление почвы на полосе поля и замерить в двух точках полосы, в которых его значения максимальны и минимальны, толщину гумусного слоя, можно определить коэффициент обратной зависимости толщины гумусного слоя почвы от его удельного сопротивления
K_j = (h_jminP_jmin + h_jmaxP_jmax)/2
где К_j - средний коэффициент обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно удельного сопротивления почвы;
h_jmin, h_jmax - измеренные значения толщины гумусного слоя в 2-х точках j-той полосы:
P_jmin, P_jmax - удельное сопротивление почвы в 2-х точках j-той полосы, зарегистрированное измерительным устройством.

Учитывая, что удельное сопротивление почвы есть отношение силы F, действующей со стороны почвы на рабочий орган, к площади S почвенного пласта, срезаемого рабочим органом, а эта площадь в нашем случае постоянна, то можно принять, что толщина гумусного слоя почвы будет зависеть от силы F, а формула примет вид
K_j = (h_jminF_jmin + h_jmaxF_jmax)/2
где K_j - средний коэффициент обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления; действующей со стороны почвы на рабочий орган;
h_jmin, h_jmax - измеренные значения толщины гумусного слоя в 2-х точках j-той полосы;
F_jmin, F_jmax - сила сопротивления, действующая на рабочий орган со стороны почвы, в 2-х точках j-той полосы, зарегистрированная измерительным устройством.

После этого определяют толщину гумусного слоя в ряде точек полосы по формуле
h_ij = K_ij/F_ij
где h_ij - толщина гумусного слоя в i-той точке j-той полосы;
F_ij - сила сопротивления, действующая со стороны почвы на рабочий орган, в i-той точке j-той полосы, зарегистрированная измерительным устройством.

Необходимость определения коэффициента обратной зависимости устройством; толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления почвы на каждой полосе обусловлена тем, что рельеф поверхности почвенного покрова на одном поле может быть неодинаков. Тем самым, определение коэффициента обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления, действующей на рабочий орган со стороны почвы, на каждой полосе увеличивает достоверность определения для практического землепользования.

Таким образом, совокупность признаков предлагаемого способа обуславливает определение толщины гумусного слоя в точках, количество которых значительно больше точек, в которых произведено бурение. Это существенно снижает трудоемкость определения толщины гумусного слоя, что и решает поставленную задачу изобретения.

Дополнительным техническим результатом, полученным при исследовании изобретения, является исключение практически значимого нарушения целостности почвенных слоев.

На фиг. 1 изображена схема поля, на фиг. 2 схематично показано измерительное устройство.

Поле 1 разбивается на участки в виде полос 2. Затем измерительным устройством непрерывно регистрируют силу сопротивления, действующую со стороны почвы на рабочий орган, проходящий на глубине основной обработки почвы, принятой для данной климатической зоны, вдоль каждой полосы. Затем бурят скважины в точках, в которых зарегистрированы максимальные 3 и минимальные 4 значения силы сопротивления, и измеряют толщину гумусного слоя в этих скважинах. После этого вычисляют средний коэффициент обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления почвы по формуле
K_j = (h_jminF_jmin + h_jmaxF_jmax)/2
где К_j - средний коэффициент обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления, действующей на рабочий орган со стороны почвы;
h_jmin, h_jmax - измеренные значения толщины гумусного слоя в 2-х точках j-той полосы:
F_jmin, F_jmax - сила сопротивления, действующая на рабочий орган со стороны почвы, в 2-х точках j-той полосы, зарегистрированная измерительным устройством, а затем определяют толщину гумусного слоя в ряде точек каждой полосы по формуле
h_ij = K_ij/F_ij
где h_ij - толщина гумусного слоя в i-той точке j-той полосы;
F_ij - сила сопротивления, действующая на рабочий орган со стороны почвы, в i-той точке j-той полосы, зарегистрированная измерительным устройством, по которым строят кривые распределения толщины гумусного слоя по полосам поля.

Для непрерывной регистрации силы сопротивления почвы используется измерительное устройство, содержащее лапу 1, закрепленную на двуплечем рычаге 2, который шарнирно связан с рамой 3 транспортного средства. Между свободным плечом рычага 2 и стойкой 4, закрепленной на раме 3 транспортного средства, установлено тензометрическое звено 5, связанное с закрепленным на раме 3 транспортного средства прибором 6. Последний непрерывно регистрирует усилия, действующие со стороны почвы на лапу, например на фотоленту осциллографа.

Данное измерительное устройство позволяет непрерывно регистрировать силу сопротивления, действующую со стороны почвы на лапу.

Использование предлагаемого способа обеспечивает построение карты толщины гумусного слоя полей сельскохозяйственных угодий.

Применение данного способа снижает трудоемкость определения толщины гумусного слоя, особенно эффективен на больших площадях почвенного покрова и исключает существенное нарушение целостности слоев почвы.

Список литературы
1. Мильцева Л.В, Трепцова, Л.А. Физико-механические свойства растений, почв и удобрений. - М., Колос, 1970, с.308, 409-414.

2. Орешкина Н. С. Статистические оценки пространственной изменчивости свойств почв. М., Изд-во МГУ, 1988, с.5. (прототип)

Способ предназначен для оценки неоднородности почвенного покрова полей и может быть использован в сельском хозяйстве. По данному способу поле 1 разбивается на участки в виде полос 2. Затем рабочим органом проходят на глубине основной обработки почвы, принятой для данной климатической зоны, вдоль каждой полосы и одновременно регистрируют силу сопротивления, действующую на него. После этого бурят скважины в двух точках и каждой полосы, в которых значения силы сопротивления, действующей на рабочий орган со стороны почвы, максимально и минимально. Далее вычисляют средние коэффициенты обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления, действующей со стороны почвы на рабочий орган по формуле K_j=(h_jmin F_jmin+h_jmax F_jmax)/2, где К_j - средний коэффициент обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления, действующей со стороны почвы на рабочий орган, h_jmin h_jmax - измеренные значения толщины гумусного слоя в 2-х точках j-той полосы; F_jmin F_jmax - сила сопротивления, действующая на рабочий орган со стороны почвы, в 2-х точках j-той полосы, зарегистрированная измерительным устройством. Затем определяют толщину гумусного слоя в ряде точек каждой полосы по формуле h_ij=K_ij/F_ij, где h_ij - толщина гумусного слоя в i-той точке j-той полосы; F_ij - сила сопротивления, действующая со стороны почвы на рабочий орган, в i-той точке j-той полосы, зарегистрированная измерительным устройством. По этим точкам строят кривые распределения толщины гумусного слоя по полосам поля. Такая технология обеспечит снижение трудоемкости определения толщины гумусного слоя почвы. 2 ил.

Способ определения толщины гумусного слоя почвенного покрова, содержащий разбивку поля на участки и бурение скважин, отличающийся тем, что участки поля образуют в виде полос и измерительным устройством непрерывно регистрируют силу сопротивления, действующую со стороны почвы на рабочий орган, проходящий на глубине основной обработки почвы, принятой для данной климатической зоны, вдоль каждой полосы, а скважины бурят в двух точках каждой полосы, в которых зарегистрированы максимальные и минимальные значения силы сопротивления, действующей на рабочий орган со стороны почвы, и измеряют толщину гумусного слоя в этих скважинах, после чего вычисляют средние коэффициенты обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления
K_j = (h_jminF_jmin + h_jmaxF_jmax)/2,
где K_j - средний коэффициент обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления, действующей на рабочий орган со стороны почвы;
h_jmin, h_jmax - измеренные значения толщины гумусного слоя в двух точках j-той полосы,
F_jmin, F_jmax - сила сопротивления, действующая на рабочий орган со стороны почвы, в двух точках j-той полосы, зарегистрированная измерительным устройством,
а затем определяют толщину гумусного слоя в ряде точек каждой полосы по формуле
h_ij = K_ij/F_ij,
где h_ij - толщина гумусного слоя в i-той точке j-той полосы;
F_ij - сила сопротивления, действующая на рабочий орган со стороны почвы, в i-той точке j-той полосы, зарегистрированная измерительным устройством, по которым строят кривые распределения толщины гумусного слоя по полосам поля.