СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕРНИННЫХ ПОЧВ С ОДНОВРЕМЕННЫМ ВНЕСЕНИЕМ УДОБРЕНИЙ И ПОСЕВОМ СЕМЯН И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК A01B79/02 A01B49/06 

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в почвозащитной системе земледелия, в частности в приемах коренного улучшения природных и выродившихся сеянных сенокосов и пастбищ, а также для их защиты от водной и ветровой эрозий.

Цель изобретения - уменьшение эрозии почвы и улучшение водопоглощения, повышение урожайности угодий и снижение энергоемкости процесса.

Известен способ улучшения природных кормовых угодий и устройство для его осуществления, включающие нарезку дернины на полосы, подрезание этих полос, высев семян и удобрений непосредственно в дернину полосы улучшения, оборачивание полос на 180 градусов и укладывание их в собственные борозды растительным покровом вниз /1/.

Недостатком известных способа и устройства является большая энергоемкость и сложность устройства за счет оборота пласта на 180 градусов и в связи с этим появление повышенной водной и воздушной эрозий почвенных пластов, осыпание части удобрений и семян с поверхности полос дернины во время их переворачивания, а также частичная потеря всхожести посеянных в дернину семян (одновременно с посеянными туда же гранулами минеральных удобрений) из-за непосредственного контакта части семян с гранулами удобрений и, как следствие, снижение урожая посеянных трав.

Известен способ ускоренного залужения задернелых почв кормовых угодий и устройство для его осуществления, заключающиеся в том, что проводят грубое фрезерование почвы с заделкой дернины в нижние слои почвы, рыхление уплотненной колеи по следам энергосредства, предпосевное измельчение верхнего слоя почвенного пласта, выравнивание пласта с его уплотнением и высев семян на уплотненное ложе с локальным внесением стартовой дозы минеральных удобрений /2/.

Недостатком известных способа и устройства является их малая производительность и большая энергоемкость вследствие содержания большого количества ступеней обработки дерновой почвы (особенно большое количество энергии затрачивается на нарезку пяти щелей шириной по 15 см и глубиной 18-22 см).

Известен способ улучшения природных кормовых угодий и устройство для его осуществления, в которых используют нарезку пластов дернины на полосы шириной до 30 см, нарезку щелей шириной 5-8-см и глубиной 23-27 см, укладку нарезанных пластов дернины ребрами в проделанные щели, а на свободное ложе выемки (20-22 см) высевают семена трав и засыпают их почвой, извлеченной из отрытых щелей /3/.

К недостаткам названных способа и устройства следует отнести сложность конструкции устройства, большие затраты энергии (особенно при отрывании щели) и значительная поверхность открытой почвы (ширина каждой полосы 20-22 см), что может привести к частичному смыву грунта во время дождей или к появлению воздушной эрозии во время засухи.

Наиболее близким к достигаемому результату является выбранный в качестве прототипа способ борьбы с эрозией почв, занятых естественными кормовыми угодиями, заключающийся в том, что проводят нарезку щелей, подрезают пласты дернины с обеих сторон щелей, в которые высевают семена трав и оборачивают пласты дернины на 90 градусов навстречу друг другу так, что верхние концы пластов соприкасаются, прикрывая щель /4/.

Недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает полного закрытия борозды подрезанными полосами дерна и это будет провоцировать водную и ветровую эрозию открытых участков борозд. Кроме того, нарезка щелей глубиной 30-40 см потребует повышенных энергозатрат.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является выбранное в качестве прототипа устройство, имеющее почвофрезы с вертикальными осями вращения /5/.

Почвофрезы располагаются на горизонтальном кронштейне, имеющем вертикальные оси вращения, на которые крепятся роторы с рабочими элементами, вращающимися в горизонтальной плоскости.

К недостаткам данного устройства следует отнести, во-первых, отсутствие рабочих органов для противоэрозионной обработки и разуплотнения почвы. Последнее проявляется в виде следствия при проходах тракторных агрегатов по участкам обрабатываемых полей.

Это не позволит качественно улучшить поверхность сенокосов и пастбищ и уменьшить эрозию почвы; во-вторых, в случае работы данного устройства на тяжелых по механическому составу почвах с кочковатой и имеющей мощную корневую систему дерниной, то с предварительно ненарезанными и неудаленными лентами дернины по пути следования горизонтальных фрез качество подготовки почвы будет низким из-за неполного отделения дернины от почвы и неполного измельчения корневых остатков, что скажется, в результате, как на неравномерном по глубине размещении семян при посадке, так и на том, что часть семян окажется посаженной не в почву, а в частично измельченную массу корневой системы дерна и зеленой массы, что приведет к ухудшению всхожести посеянных семян и к частичной потере урожая.

Заявляемое изобретение направлено на решение следующих задач: на улучшение условий развития и роста посеянных трав и сельскохозяйственных культур при повышении качества обработки дернинных почв с одновременным снижением энергоемкости процессов обработки почвы.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом способе обработки дернинных почв с одновременным внесением удобрений и посевом семян, включающем нарезку полос дернины с последующей их подрезкой, измельчением и распределением в виде мульчи по поверхности оставшейся нетронутой дернины, фрезерование полос почвы, освободившихся от дерна, секцией фрез, работающих в вертикальной плоскости, локальный посев гранул минеральных удобрений на полную глубину обработанных полос почвы, превышающую на 2-4 см глубину посева семян, формирование посевного ложа, посев на него семян трав и покрытие их рыхлым почвенным гребнем с последующим его уплотнением, согласно предлагаемому изобретению, проводят дополнительную операцию подрезки нетронутой дернины путем горизонтального фрезерования на глубине 4-8 см от поверхности дерна слева и справа от обработанных вертикальными фрезами полос почвы (по 8-15 см от края каждой обработанной полосы почвы).

Поставленная задача решается также за счет того, что в предлагаемом устройстве для обработки дернинных почв с одновременным внесением удобрений и посевом семян на раме установлено следующее оборудование, связанное между собой редуктором с шестеренчатыми и звездчатыми передачами с возможностью свободного вращения, а именно: секции вертикальных почвообрабатывающих фрез с защитными кожухами; туковый и семенной бункеры с высевающими механизмами, с сошниками и семя- и туконаправителями; плоские дисковые ножи, работающие в вертикальной плоскости, для нарезки полос дернины; ножи для подрезания нарезанных полос и измельчители для превращения этих полос в мульчу; ролики для формирования семенного ложа; полоз для образования почвенных гребней; механизм регулировки постоянной глубины обработки почвы, а также, согласно предлагаемому изобретению, на раме установлены секции горизонтальных почвообрабатывающих фрез с Г-образными ножами для рыхления почвы под необработанной вертикальными фрезами дерниной слева и справа от полос почвы со снятой дерниной на глубине 4-8 см от поверхности дерна.

Сравнение заявленных способа и устройства с прототипами показывает, что новым в предлагаемом способе и устройстве является то, что горизонтальные фрезы рыхлят только почвенный слой, находящийся под слоем дерна, не затрагивая дерн, а их оси следуют вдоль центральной линии полос с предварительно снятым дерном и что почва в этих полосах предварительно обработана вертикальными фрезами на глубину, чуть меньшую радиуса вертикальной фрезы.

Таким образом, заявленные способ и устройство соответствуют критерию «новизна».

Заявленные способ и устройство могут быть осуществлены только в предлагаемых способе и устройстве, что говорит о соблюдении принципа «единство изобретения».

Предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень» так как, может быть достигнут результат, удовлетворяющий существенную потребность, а именно: уменьшение ветровой и водной эрозий, улучшение всхожести посаженных в дернину семян и связанного с этим увеличения урожая трав, а также уменьшение энергетических затрат.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг. 1 - конструктивно-технологическая схема устройства, вид сбоку.

Фиг. 2 - схема поперечного разреза участка дерниной почвы, поясняющая последовательность и результаты взаимодействия с почвой различных органов устройства.

Устройство для осуществления заявленного способа обработки дернинных почв и посева (Фиг. 1) содержит раму 1, на которой расположен редуктор 2 с коническими шестернями 3, 4, 5, служащими для изменения направления вращения осей на 90 градусов и звездчатыми передачами 6, 7, 8, 9, 10 для привода с помощью приводных цепей 11, 12, 13 секций вертикальных фрез 14 и высевающих механизмов 15, 16 тукового 17 и семенного бункеров. На передней части рамы 1 установлены свободно вращающиеся в вертикальной плоскости двойные плоские дисковые ножи 19 для нарезки лент дернины заданной ширины, нож 20 для подрезания этих лент и измельчители 21 для крошения лент и разбрасывания их остатков на нетронутую вертикальными фрезами дернину. Перед дисковыми ножами 19 на раме 1 установлены колеса 22, копирующие рельеф дернины во время движения устройства и связанные через систему шарниров с дисками 19, кожухами 23 и ушками 24 рамы 1. Секции вертикальных фрез 14 накрыты кожухами 23, к которым через шарниры 25 и регулировочные пластины 26 прикреплены сошники 27 и туконаправители 28, за которыми установлены секции горизонтальных фрез 29, имеющие вертикальные оси 30, которые через шлицевые соединения 31 и через конические зубчатые передачи 5 соединены с редуктором 2.

Шлицевые соединения 31 горизонтальных фрезерных секций 29 с одной стороны шарнирно соединены с колесами 32, которые при движении устройства копируют рельеф дернинного поля так же, как и колеса 22, а с другой стороны шарнирно соединены с роликами 33, семянаправителями и полозами 34, образующими почвенные гребни для укрытия посеянных семян. Колеса 22, 32, дисковые ножи 19 и ролик 33 подпружинены пружинами 35, 36, 37, 38 для регулировки давления на них в зависимости от состояния почвы. Опорные колеса предлагаемого устройства на фиг. 1 не показаны.

Все оборудование, установленное на предлагаемом устройстве и предназначенное для обработки почвы, имеет механизм выключения из работы путем подъема этого оборудования в транспортное положение.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы все оборудование, предназначенное для обработки почвы, устанавливают в рабочее положение. Во время движения устройства плоские вертикальные дисковые ножи 19 нарезают дернину 39 лентами заданной ширины, от 1 до 10 см, а расположенные сразу после дисков плоскорезные ножи 20 подрезают эти ленты и подают на измельчители 21, которые крошат эти ленты и разбрасывают ее частицы на нетронутую поверхность дернины, направо или налево от подрезных ножей 20. Вертикальные фрезерные секции 14, установленные строго по следам снятых дернинных лент и приводимые в движение приводными цепями 12 с помощью звездочек 6, обрабатывают в вертикальной плоскости полосы почвы, свободные от дернины с образованием щелей 40 (Фиг. 2-а), частично засыпанных рыхлой почвой 42, остающейся от работы вертикальных фрез 14, а следующие далее сошники 27, закрепленные на кожухе 23, формируют почвенное ложе, на которое туконаправители 28 локально укладывают с помощью высевающих механизмов 15 гранулы минеральных удобрений 41, находящиеся в бункере 17. Одновременно с работой фрез 14 подпружиненные колеса 22, проезжая по поверхности необработанной дернины, копируют ее профиль и через шарнирные соединения передают все изменения поверхности поля на нарезающие дисковые ножи 19 и кожухи 23, с которыми жестко связаны оси вертикальных фрезерных секций 14.

Также строго по следам снятых лент дернины продвигаются в вертикальной плоскости оси 30 горизонтальных фрезерных секций 29. Оси 30 через шлицы 31 и конические шестерни 5 соединены с редуктором 2 для передачи вращения горизонтальным фрезам 29, которые, вращаясь, рыхлят почву по обе стороны от вертикальной щели 40 на глубине 4-8 см от поверхности дерна и, примерно, в 2-4 см над гранулами минеральных удобрений, которые во время работы устройства засыпаются рыхлой почвой, образующейся от работы горизонтальных фрез 29.

Следом за горизонтальными фрезами движутся ролики 33 и формируют в рыхлой почве плотное семенное ложе 45, на которое семянаправители с помощью высевающих механизмов 16 направляют семена 43 из бункера 18, а движущиеся следом полозы 34 укрывают семена почвенным гребнем 44.

Полозы 34, семянаправители, ролики 33 и оси горизонтальных фрез 30 шарнирно соединены с колесами 32, которые во время движения устройства копируют рельеф поверхности нетронутого дерна и тем самым помогают поддерживать фрезам 29 постоянную глубину обработки почвы.

Источники информации

1. SU 1375154 А01В 79/02, 49/06. Бюл. №17, 1988 г.

2. RU 2423034 А01В 79/02. Бюл. №19, 2011 г.

3. SU 1621819 А01В 79/00 40/06. Бюл. №3, 1991 г.

4. SU 1690576 А01В 79/02 49/04. Бюл. №42, 1991 г.

5. SU 1762770 А01В 33/06. Бюл. №35, 1992 г.

Способ включает нарезку лент дернины шириной 1-10 см с последующей их подрезкой, измельчением и разбрасыванием в виде мульчи по поверхности нетронутой дернины. Кроме того, проводят фрезерование свободных от дерна лент почвы вертикальными фрезами, вносят локально минеральные удобрения в обработанные ленты почвы, формируют почвенное ложе и осуществляют посев семян с укрытием их почвенным гребнем. Дополнительно проводят рыхление почвы в горизонтальной плоскости под слоем нетронутого дерна на глубине 4-8 см от поверхности дерна и шириной 8-15 см слева и справа от краев полос почвы, обработанных вертикальными фрезами. Устройство содержит расположенные на раме с приводом через редуктор вертикальные фрезерные секции с кожухами, плоские дисковые ножи, измельчители лент дернины, туковые и семенные бункеры с высевающими механизмами, сошники с туко- и семянаправителями, ролики для формирования семенного ложа и полозы для укрытия семян почвенными гребнями. Устройство дополнительно снабжено горизонтальными фрезерными секциями с вертикальными осями для рыхления почвы под слоем нетронутого дерна слева и справа от краев ленты почвы, обработанных вертикальными фрезами. Такие технология и конструкция позволят уменьшить водную и ветровую эрозию почв, обеспечить благоприятные условия накопления влаги, уменьшить уплотнение почвы колесами техники и обеспечить сокращение энергетических затрат. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обработки дернинных почв с одновременным внесением удобрений и посевом семян трав или сельскохозяйственных культур, включающий нарезку лент дернины шириной 1-10 см, с последующей их подрезкой, измельчением и разбрасыванием в виде мульчи по поверхности нетронутой дернины, фрезерование свободных от дерна лент почвы вертикальными фрезами, локальное внесение минеральных удобрений в обработанные ленты почвы, формирование почвенного ложа, посев семян и укрытие семян почвенным гребнем, отличающийся тем, что дополнительно проводят рыхление почвы в горизонтальной плоскости под слоем нетронутого дерна на глубине 4-8 сантиметров от поверхности дерна и шириной 8-15 см слева и справа от краев полос почвы, обработанных вертикальными фрезами.

2. Устройство для обработки дернинных почв с одновременным внесением удобрений и посевом семян, содержащее расположенные на раме с приводом через редуктор вертикальные фрезерные секции с кожухами, плоские дисковые ножи, измельчители лент дернины, туковые и семенные бункеры с высевающими механизмами, сошники с туко- и семянаправителями, ролики для формирования семенного ложа и полозы для укрытия семян почвенными гребнями, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено горизонтальными фрезерными секциями с вертикальными осями для рыхления почвы под слоем нетронутого дерна слева и справа от краев ленты почвы, обработанных вертикальными фрезами.