СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ УРОЖАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПО ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЙ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ Российский патент 2013 года по МПК A01B79/02 

Изобретение относится к области сельскохозяйственного производства, а именно к экологически безопасным энергосберегающим технологиям, которые выполняются специальными почвообрабатывающими машинами, созданными для этих целей. Способ применим для подготовки почвы под посев сахарной свеклы, зерновых, овощных и кормовых культур.

Известен способ обработки почвы и посева по патенту RU 2197801 от 10 февраля 2003 года, который является наиболее близким аналогом предлагаемому решению. Он включает послойное рыхление пахотного горизонта, внесение удобрений и высев в почву семян основных культур. Формирование борозд производят путем скола почвы на глубину пахотного горизонта с внесением в них удобрений и с образованием между ними плотных перегородок трапецеидальной формы. Последующий сдвиг плотных перегородок осуществляется на глубину заделки семян и производят внесение удобрений в плоскость сдвига. Повторный сдвиг производят на глубину пахотного горизонта с образованием мелкокомковатого слоя в зоне основной массы корневой системы культурных растений и формированием уплотненной прослойки. Высев семян осуществляют на уплотненную прослойку. Верхний слой почвы и сорняки, расположенные выше глубины сева, сепарируют и формируют мульчирующий слой. Такая технология обеспечивает рыхление почвы на глубину основной массы корневой системы, снижает затраты на гербициды и горюче-смазочные материалы. Недостатком известного способа является то, что, во-первых, он не предусматривает полного поглощения влаги путем глубокого рыхления и уничтожения плужной подошвы и создания мелкокомковатой структуры частиц почвы, размером 1-2 мм, в нижнем горизонте за счет послойного трения прутковыми рабочими органами круглого сечения штанговых рыхлителей и катков-сепараторов, а во-вторых, известный способ не обеспечивает поверхностную обработку почвы на мелкую глубину без среднего и глубокого рыхления, когда в этом нет необходимости, при наличии влаги, которой уже достаточно накоплено глубокими обработками ранее.

Кроме того, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ универсален, поскольку его можно использовать как одновременно, обрабатывая три почвенных слоя на всю глубину сразу, либо раздельно, например, глубокую обработку раз в 3-4 года, а мелкую предпосевную обработку проводят каждый год, либо со вторым, либо с третьим слоями отдельно. При этом накапливается влага и сохраняется энергия на глубокую обработку почвы через 3-4 года. При этом мелкокомковатое рыхление штангами или катками-сепараторами проводится при обработке каждого слоя.

Задачей изобретения предусмотрено накопление влаги, предпосевное и довсходовое механическое уничтожение путем сепарации сорняков в верхнем слое почвы и на глубине сепарирующими рабочими органами без применения гербицидов, создание мелкокомковатого слоя в каждом горизонте.

Эта задача достигается тем, что почвенный слой толщиной до 60 см условно, а затем настройкой работающих машин, делится по глубине на три горизонта. Первый горизонт глубиной до 10 см (горизонт укладки семян); второй горизонт глубиной от 10 до 20-25 см для выращивания пропашных культур; третий горизонт глубиной 25-60 см обрабатывают с целью накопления влаги и уничтожения водонепроницаемой подошвы. Сорняки и их проростки уничтожают катками-сепараторами и рифлеными штанговыми прутковыми рабочими органами. Мелкокомковатое крошение почвы в первом верхнем, втором среднем и третьем нижнем горизонтах выполняют круглые рифленые штанги катков-сепараторов и циклоидальных рыхлителей.

Перечень чертежей

На фиг.1 показаны 3 рабочих органа для обработки почвы пахотного слоя общей глубиной до 60 см, который разделен на три горизонта. Рыхление каждого горизонта выполняет культиватор, оборудованный стойками и штагами 5. Верхний горизонт глубиной до 10 см можно обрабатывать раздельно: катками сепараторами, либо штанговыми культиваторами, совместно с катками сепараторами, в зависимости от задач технологии.

Каждый горизонт обрабатывают циклоидальной энергосберегающей стойкой и рифленой штангой 5, укрепленной на кронштейне 4 (фиг.1).

На фиг.2 показан комбинированный со стойками, каток-сепаратор (вид сверху), для сепарации почвы и сорняков по предлагаемому способу.

На фиг.3 показан комбинированный каток-сепаратор для сепарации почвы и сорняков по предлагаемому способу (вил сбоку).

На фиг.4 показано формирование сепарированного «активного слоя» почвы (C_a, C₁, С₂) при движении агрегата в направлении V_a для последующей укладки семян при посеве без гербицидов.

Движение прута ротора и прута штангового культиватора равнозначно создает в почвенном горизонте послойное трение и перемещение почвенных частиц с некоторой скоростью, которая, по мере удаления от поверхности прута, уменьшается.

Общее расчетное уравнение скоростей слоев почвы от послойного трения имеет вид (фиг.4) (доказательство не приводится):

с положительным показателем степени при е, но в знаменателе.

Поскольку у первого подвижного слоя толщина активного почвы в точке контакта между частицей и штангой равна нулю, то скорость v₁ у частиц первого слоя от послойного трения будет равна скорости агрегата v_a или

v₁=v_a.

У последнего подвижного слоя скорость частиц примерно равна нулю, а по толщине активного слоя v изменяется в пределах:

0<v<v_a,

где v - скорость движения любого почвенного активного слоя от послойного трения, вызываемого силами трения, движущейся штанги культиватора и прута катка-сепаратора;

v_a - скорость агрегата с культиватором или катком-сепаратором (м/с);

е - основание натурального логарифма (е=2,7);

k - градиент уменьшения (снижения) скорости между смежными подвижными почвенными частицами по тощине подвижного слоя;

с_а - толщина активного слоя почвы C₁ и С₂ (фиг.4), создаваемого по обе стороны движущейся штанги.

Активный подвижный слой по глубине равен 4-5 слоям средних диаметров почвенных частиц, сдвигаемых штангой.

Нашими опытами установлено, что для сеяных фракций почвы диаметром от 2 до 10 мм суммарная толщина активных слоев (C_a, C₁, C₂), расположенных по двум сторонам прута и штанги, определяется уравнением:

C_a=(3,5-4)d_прута,

где d_прута - диаметр прута рифленой штанги.

Так, для прута сепарирующего ротора, диаметром 25-30 мм, толщина «активного слоя» составляет около 100 мм. Аналогичная толщина «активного слоя» имеет место и при работе рифленого прута штанговой циклоидальной стойки культиватора.

Приведенная математическая оценка скоростей частиц послужила основанием для установки рифленой штанги на циклоидальной стойке и роторах катков-сепараторов.

Эти параметры сепарирующего «активного слоя» необходимо учитывать при описании заявки и при обработке почвы и выполнении технологии, что обеспечивает капиллярный подъем и накопление влаги в каждом слое и в зоне «активного слоя» при укладке семян после посева.

Сепарацию плантаций производят до появления всходов.

Сепарация верхнего слоя почвы, выбрасывание на поверхность сорняков и создание уплотненного ложа под высеваемые семена обеспечивает получение дружных всходов культурных растений. Операцию выполняют катком-сепаратором в комбинации с циклоидальной стойкой (фиг.2 и 3) либо штангой 5, установленной на кронштейне 4 (фиг1), а также однофункциональными раздельными машинами.

Перечисленные компоненты, раскрытые в описании заявочного материала, дают основания для изложения формулы изобретения с учетом высказанных экспертом замечаний и предложений.

Способ включает послойное рыхление обрабатываемого слоя почвы, внесение удобрений в почву и посев семян. Послойное рыхление осуществляют путем разделения обрабатываемого слоя на три горизонта. Рыхление каждого горизонта производят циклоидальной стойкой. Для накопления в почве влаги, сепарации сорняков и крупных частиц почвы в каждом горизонте формируют мелкокомковатый активный слой почвы. Активный слой почвы формируют путем сдвига и трения слоев почвы под воздействием боковой поверхности рифленой штанги, закрепленной на кронштейне. После формирования активного слоя почвы проводят посев семян и довсходовую сепарацию почвы на посевной площади. Сепарацию почвы производят катками-сепараторами и/или штангами с формированием толщины мелкокомковатого активного слоя почвы составляющей 3,5-4 диаметра прута штанги или катка-сепаратора. Такая технология позволит снизить затраты энергии и повысить экологическую безопасность и качество урожая. 4 ил.

Способ выращивания сельскохозяйственных культур по экологически чистой энергосберегающей технологии, включающий послойное рыхление обрабатываемого слоя почвы, внесение удобрений в почву и посев семян, отличающийся тем, что послойное рыхление осуществляют путем разделения обрабатываемого слоя на три горизонта с рыхлением каждого горизонта циклоидальной стойкой, причем для накопления в почве влаги, сепарации сорняков и крупных частиц почвы в каждом горизонте формируют мелкокомковатый активный слой почвы путем сдвига и трения слоев почвы под воздействием боковой поверхности рифленой штанги, закрепленной на кронштейне, после чего проводят посев семян и довсходовую сепарацию почвы на посевной площади, причем сепарацию почвы производят катками-сепараторами и/или штангами с формированием толщины мелкокомковатого активного слоя почвы, составляющей 3,5-4 диаметра прута штанги или катка-сепаратора.