Сигнализатор влажности почвы

(21) 4910187/ (22) 12.02,91, (46) 15.01.93, (71) Туркмен ский институт (72) Г, Г. Гал Ч,Х.Таганов (56) Авторское Мф 1681772, кл(54) СИГНАЛИЗАТОР ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫЪ (57) Использование: сельское хозяйствс в области мелиорации и для определения сроков начала и окончания полива, а также для оперативной оценки влагозапасов почвы в межполивной период, в том числе в целях водоучета. Сущность изобретения: сигнализатор включает вертикально установленный на опоеделенную глубину в почву измери1787373 тельный щуп 1 в виде полой трубки со шкалой, крышку 2, гибкую тягу 4 и водопроводящий фитиль, крышка 2 расположена в верхней части измерительного щупа 1 на опоясывающем в горизонтальной плоскости полость щупа 1 упорном выступе 3. В центральной части крышки 2 имеется отверстие с пропущенной через него гибкой тягой 4. К нижнему, находящемуся под крышкой 2 концу гибкой тяги 4 прикреплен каркасный узел 12, выполЬенный,например, из двух металлических стерЖней. Узел 12 содержит в основаниигруз 13, выполненный, например, в виде свинцового кольца. На верхнем,находящемся над крышкой 2 конце гибкой тяги 4 закреплен стопорный элемент 5, имеющий зацеп 6 для подвода к крючку динамо- метра, снабженного шкалой содержания Изобретение относится к сельскому хозяйству к области орошения сельскохозяйственных угодий, в частности к средствам влагометрии почвы, и может быть использовано в качестве сигнализатора сроков начала и окончания полива, а также для оперативной оценки влагозапасов почвы в межполивной период, в том числе в целях водоучета.Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей устройства.На фиг.1 приведен разрез сигнализатора влажности почвы, (рабочее положение); на фиг.2 - то же, в период снятия показаний содержания влаги в почве посредством динамометра; на фиг, 3 - вид на динамометр, оборудованный шкалой содержания влаги в почве, в диапазоне от сроков начала полива до прекращения полива.Сигнализатор влажности почвы включает измерительный щуп 1, выполненный в виде полой трубки со шкалой погружения си гнал изатора в почву, крышку 2 с отверстием в центральной части, расположенную на опоясывающих в горизонтальной плоскости верхнюю часть полости измерительного щупа, упорах 3, гибкую тягу 4, выполненную, например, из капроновой нити, пропущенную через отверстие в крышке 2 и соединенную верхним концом с размещенным над крышкой 2 стопорным элементом 5. Стопорный элемент 5 может быть выполнен, например, в виде цилиндрического пальца, в средней части которого имеется прорезь (канавка) для закрепления в ней гибкой тяги 5 10 15 20 25 30 35 влаги в почве, например, в диапазоне от наименьшей влагоемкости до максимальной гигроскопичности почвы. В полость груза 13 вставлен и укреплен в нем штырями 15 состоящий в контакте с почвой водопроводящий фитиль 14, размещенный в сетчатом каркасе и выполненный, например, в виде цилиндрического патрона из спрессованной фильтровальной бумаги, Верхнюю часть водопроводящего фитиля 14 для предотвращения его смешения облегают фиксаторы 16. При увеличении или уменьшении содержания влаги в почве соответственно возрастает или снижается вес водопроводящего фитиля 14, а следовательно и показания предварительно оттарированного на разное содержание влаги в почве динамо- метра. 3 ил,4 или плоской тарелки с расположенным на ее тыльной поверхности крючком для гибкой тяги 4. Верхняя часть стопорного элемента 5 содержит зацеп 6 для подвешивания к крючку 7 динамометра 8, Динамометр 8 снабжен шкалой 9 с нанесенными на нее значениями влажности почвы в диапазоне от максимальной гигроскопичности или же предполивной влажности соответствующей началу проведения полива до влажности равной или близкой наименьшей влагоемкости. Такая влажность свидетельствует о насыщении влагой почвы в количестве, за пределами которого наблюдается гравитационный сток, в связи с чем при достижении заданным слоем почвы такой влажности необходимо прекратить полив. Количественное содержание влаги в почве в границах между предполивной влажностью и наименьшей влагоемкостью на тот или иной момент времени фиксирует ползунок 10, выполненный с возможностью перемещения относительно шкалы 9 при приложении к захвату 11 динамометра 8 силы (Р) достаточной для отрыва стопорного элемента 5 от крышки 2 и направленной вертикально вверх. Нижний конец гибкой тяги 4 прикреплении к каркасному узду 12, выполненному, например, в виде двух металлических стержней, при этом верхняя часть узла 12 соединена с гибкой тягой 4, а нижняя скреплена с грузом 13, выполненным, например, в виде свинцового кольца, снабженного, расположенными напротив друг друга отверстиями. В полость груза 13 вставлен водопроводящий фитиль 14, вы 17873735 10 15 20 25 30 35 40 50 полненный, например, в виде размещенного в сетчатом каркасе, (например, капроновом) цилиндрического патрона из спрессованной фильтровальной бумаги (ГОСТ 12026-76, бумага фильтровальная лабораторная), из полотна холстопрошивного для мелиорации (Арт,931543 ТУ УЗССР 14- 301-87) и т.д. Согласно опытам ТуркменНИИГиМ указанные материалы обладают хорошо выраженной способностью поглощать воду из других, находящихся с ними в контакте, содержащих влагу пористых тел, а также отдавать зту влагу пористым телам при обезвоживании последних, Такое динамическое взаимодействие водопроводящего фитиля 14 с таким пористым телом, каковым является, например, почва, с которой он благодаря грузу 13 находится в хорошем контакте, обуславливает в зависимости от направления процесса (влагонакопление- обезвокивание) уменьшение или возрастание его веса, что и положено в основу работы устройства, Для предотвращения смещения водопроводящего фитиля 14 от установленного положения, его основание закреплено в полости груза 13 штырями 15 пропущенными через имеющиеся в грузе 13 отверстия, а верхняя часть узла 12 снабжена облегающими водопроводящими фитиль 14 фиксаторами 16.Сигнализатор подготавливают к работе следующим образом.На типичном участке орошаемого поля пробуривают под размер измерительного щупа 1 скважину на глубину, равную глубине активного корнеобитаемого слоя почвы. Для пропашных культур, например таких как кукуруза, хлопчатник, сорго, эта глубина находится в пределах 0,60,7 м. Наружную поверхность измерительного щупа 1 промазывают пластичной смазкой, например солидолом, техническим вазелином для устранения пристенного эффекта (затекание воды в зону контакта щупа с почвой) и легкими ударами деревянного или пластмассового молотка по торцовой части стенок устанавливают в пробуренной скважине. Затем в полость измерительного щупа 1 опускают на гибкой тяге 4 каркасный узел 12 с грузом 13 с предварительно установленным и закрепленным в них водопроводящим фитилем 14, до упора последнего в подстилающую скважину почву, Далее свободный верхний конец гибкойтяги 4 пропускают через отверстие в крышке 2 и соединяют со стопорным элдментом 5, например, посредством узла, не допуская при этом восприятия гибкой тягой усилия натяжения, обусловленного весом находящихся в полости измерительного щупа 1 и связанных с гибкой тягой 4 элементов (узла 12, груза 13, водопроводящего фитиля 14). Сигнализатор готов к работе, можно спустя 23 часа после его установки в скважине приступать к снятию показаний содержания влаги в почве как в межполивной период, так и в период проведения полива.Сигнализатор влажности почвы работает следующим образом,В процессе проведения поливная вода. постепенно просачиваясь,достйгает"и промачивает контактирующий. с водопроводящим фитилем 14 почвогрунт. Это и ри водит к поглощению подопроводящим фитилем 14 почвенный влаги. В опытах ТуркменНИИГиМ с поглощением влаги холстопрошивным полотном для мелйооации за 10 минут вода переместилась в этом материале на 14 см от места контакта с водой. Высокие водо- впитывающие свойства фильтровальйой бумаги также хорошо известны; в связи с чем этот материал также быстро насыщается влагой. Насыщенный влагой водопроводящий фитиль 14 увеличивается в весе, причем предельное увеличение веса соответствует предельному насыщению заданного слоя почвы влагой, вследствие чего дальнейшая подача поливной воды на поле является нецелесообразной и проведение полива следует прекратить. Это состояние можно определить посредством предварительно оттарированного на разное содержание влаги в почве динамометра 8,. Принцип та- рировки заключается в определении на тот или иной момент времени в межполивной период, а также в процессе полива положения ползунка 10 на шкале 9 динамометра 8 при отрыве им крышке 2 стопорного элемента 5 под воздействием приложенной к зацепу 6 направленной вертикально вверх силы (Р) и сопоставлении полокения ползунка 10 с данными по средневзвешенной влажности заданного слоя почвы, полученйыми, на-, примео, термостатно-весовым способом,Изменение веса водопроводящего фитиля 14 в зависимости от содержания. влаги в почве обусловлено как водопоглощающими свойствами фитиля 14, так и сосущей силой почвы, обусловленной адсорбционными, капиллярными и сомотическими явлениями. Почва, полностью насыщенная влагой и не содержащая солей, имеет потенциал почвенной влаги, равной нулю. По мере иссушения потенциал возрастает и почва приобретает способность при соприкосновении с чистой водой поглощать ее, всасывать в себя, Такая способность получила название сосущей силы почвы. Для сухой почвы сосущая сила достигает огромной ве 4личины - 10 атмосферы, По мере уменьше 1787373ния содержания влаги в почве возрастает еесосущая сила, так как увеличиваетсяосмотическое давление почвенной влаги, Это ведет к оттоку влаги из водопроводящего фитиля 14 в почву с соответствующим уменьшением его веса. При увеличении же содержания влаги в почве осмотическоедавление почвенной влаги уменьшается, что ведет уже к поглощению воды водопроводящим фильтрам 14 и возрастанию его 10веса. Соответственно меняется и положение ползунка на динамометре, а следовательно, и оценка оператором содержаниявлаги в почве. Очевидно, что самое нижнее положение ползунка 10 на шкале 9 динамо- метра 8 будет соответствовать максимальному содержанию влаги в почве, означающему необходимость прекращения полива (на фиг.З, на шкале 9 динамометра 8это положение отмечено буквами КП - конец полива). Очевидно также, что самое верхнее положение ползунка 10 будет соответствовать максимальному иссушению почвы, при котором содержание в ней влаги будет равноили близко максимальной гигроскопичности, Несколько ниже самого верхнего положения ползунка 10 содержание влаги в почве на шкале 9 динамометра 8 будет соответствовать предполивной влажности, т,е,влажности составляющей 6570 по наименьшей влагоемкости почвы. При этом положение ползунка 10 следует начинать полив (на фиг,З на шкале 9 динамометра 8 это положение отмечено буквами НП). В промежутке между положениями ползунка 10 на шкале 9 динамометра 8 соответствующими КП и НП будут располагаться значения влажности почвы, исходя из которых оператор может планировать свою работупо проведению очередного полива во времени (своевременная подача заявок на подачу воды, подготовка к приему воды временных оросителей, поливной арматуры и т,д,), Эти значения влажности почвы можно обозначить условно цифрами от 0 - начало полива (НП) до 10 - конец полива (КП). Пользование такой шкалой будет удобно для оператора, который получит возможность оперативно оценивать имеющееся количество влаги в почве и правильно организовывать свою работу по недопущению снижения влагозапасов в почве ниже допустимых пределов,Съем показаний влажности почвы с сигнализатора проводят следующим образом.Крюк 7 динамометра 8 вводят в зацепление с зацепом 6 стопорного элемента 5. Затем динамометр 8 посредством захвата 11 поднимают вертикально вверх, открывая стопорный элемент 5 от крышки 2, и фикси 15202530 354045 50 55 руют положение ползунка 10 на шкале 9 динамометра 8. В зависимости от положения ползунка 10 оператор принимЬет решение продолжать полив, прекращать полив, начинать полив, готовиться к проведению полива, планировать во времени проведение агромероприятий, дать команду на проведение послеполивных обработок почвы и т.д.Сигнализатбр влажности устанавливается один раз на типичном контрольном участке и работает в течение всего вегетационного периода в стационарном режиме, Лучше всего его устанавливать в местах, облегчающих доступ к нему для съема показаний, так как, например, в период проведения полива передвижение оператора к сигнализатору по насыщенной влагой почве будет затруднительным. В связи с этим сигнализатор целесообразно располагать, например, в концевой части поля, что позволит снимать показания влажности почвы с прибора, находясь на относительно сухой обочине поля с достаточной несущей способностью,Размер сигнализатора влажности почвы определяется заданной глубиной промачивания почвы и может быть длиной, например, до 10001500 мм при внутреннем диаметре измерительного щупа 1, равном, например, 30.50 мм.Изобретение может быть использовано также в целях водоучета, В частности, зная исходную влажность почвы, легко определить количество поданной на поле воды по формулеМ=НВ,65 (0,7) НВ,где М - количество поданной на поле воды, м/га;НВ - количество воды в заданном слое почвы, соответствующее наименьшей влагоем кости;0,65 (0,7) - коэффициент и редполивной влажности почвы,Применение сигнализатора влажности почвы позволяет оперативно оценивать влагозапасы орошаемого поля в любой момент времени межполивного периода, экономно использовать оросительную воду, исключить ее перерасход, а также потери питательных элементов почвы на глубинную фильтрацию. Своевременная же подача воды на поле и своевременное прекращение полива позволяют улучшить водно-воздушный и питательный режим почвы и способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Кроме того, использование изобретения позволяет улучшить организацию труда в орошаемом земледелии, так как дает1787373 10 Составитель Г.ГалифановТехред М,Моргентал Редак Кор Н.Ревска каз 18 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгоро гарина, 101 возможность планировать во времени проведение различных агромероп риятий.Достоинством сигнализатора влажности почвы является также простота в эксплуатации, несложность в изготовлении и надежность в работе,Формула изобретения Сигнализатор влажности почвы, включающий сигнальный элемент и снабженный шкалой измерительный щуп для вертикального размещения на заданную глубину в почву, выполненный в виде снабженного крышкой полого тоубчатого корпуса, в котором расположен оснащенный грузом влагочувствительный элементдля контактирования с почвой на уровне среза нижнего торца корпуса, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения функциональных возможностей, он снабжен установленным в корпусе каркасным узлом, внутри которого жестко закреплен влагочувствительный элемент, а в нижней части - груз, охватывающий 5 боковую поверхность влагочувствительногоэлемента, а на внутренней поверхности верхней части полого трубчатого корпуса выполнен кольцевой горизонтальный выступ, на который опирается крышка, имеющая в центре отвер стие, через которое проходит гибкая тяга, связывающая каркасный узел со стопорным элементом, размещенным над крышкой и соединенным посредством, зацепа с ползуном сигнального элемента, а качестве которого ис пользован динамометр, проградуированный вединицах влажности почвы, а влагочувствительный элемент выполнен в виде охваченного сетчатым каркасом водопроводящего фитиля.