Устройство для обработки корнеобитаемых горизонтов почв и способ обработки корнеобитаемых горизонтов почв таким устройством Российский патент 2023 года по МПК A01B79/02 A01B49/06 A01C21/00 A01C23/02 A01C23/04 A01B45/02 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам обработки и повышения продуктивности корнеобитаемых горизонтов почв.

Основная проблема обработки почвы без оборота пласта состоит в том, что при механическом рыхлении почвы чизельными плугами разрушается корнеобитаемые горизонты почвы, требуются большие тяговые усилия и, как следствие, большой сцепной вес трактора, который уплотняет почву и разрушает ее структуру. Этот же фактор ограничивает глубину рыхления почвы чизельными плугами.

Существенным недостатком известных способов является повышенная энергоемкость и невозможность повышения продуктивности корнеобитаемых горизонтов почвы.

Известен способ обработки, аэрации и удобрения почвы, заключающийся в рыхлении почвы послойно рабочими органами для горизонтальной обработки подпружиненными рабочими органами для вертикальной обработки, в том числе и по следам ходовых систем тракторов различного класса тяги и катком для уплотнения верхнего слоя почвы, при этом рыхление почвы осуществляют с колебаниями в продольно-вертикальной плоскости с регулируемой частотой и амплитудой, а также струями сжатого воздуха, подаваемого в подпахотные слои почвы с регулируемой частотой, и с подачей под давлением жидких удобрений в подпахотные слои почвы (патент РФ № 2608728, МПК А01В 49/06, 2017).

Известно устройство, осуществляющий способ, включающее раму с элементами навески на тракторы различного класса тяги, на раме которого установлены плоскорезные рабочие органы, расположенные перед и после размещенных на среднем поперечном брусе-трубе рамы подпружиненных рабочих органов глубокорыхлителей с элементами регулирования глубины обработки и амплитуды колебаний в продольно-вертикальной плоскости, глубокорыхлители закреплены посредством держателей, позволяющим устанавливать их на различную колею и шаг, в задней части рамы через элементы присоединения и с возможностью регулирования по высоте установлен каток, устройство содержит систему подачи сжатого воздуха, состоящую из ресивера трактора, соединенного напорными рукавами с пульсатором, имеющим привод от гидродвигателя с элементами регулирования числа оборотов, пульсатор соединен с коллектором, выполненным в виде среднего поперечного бруса-трубы рамы, который, в свою очередь, соединен со штуцерами износостойких накладок, расположенных в передней части стоек глубокорыхлителей, на раме также установлен регулятор-распределитель подачи жидких удобрений с фильтром III ступени для подачи жидких удобрений через заднюю часть стоек глубокорыхлителей (патент РФ № 2608728, МПК А01В 49/06, 2017).

Недостатком известных способа и устройства является недостаточное рыхление почвы, уплотнение почвы ходовыми системами тракторов, что значительно ухудшает ее аэрацию. Нарезание щелей вдоль продольной оси трактора разрушает корнеобитаемые горизонты почвы и блокирует распространение питательных веществ по всей площади межщелевого пространства, кроме того, имеют место значительные потери сжатого воздуха в следствии рыхления почвы рабочими органами и невозможность повышения продуктивности корнеобитаемых горизонтов почв.

Известен способ прецизионной обработки почвы, заключающийся в том, что сплошную обработку почвы проводят внутрипочвенно с подачей импульсов сжатого воздуха против движения агрегата и с боковой его подачей перпендикулярно направлению движения, при этом боковые импульсные удары направляют с перехлестом междурядья потоком сжатого воздуха соседнего рядка в пределах 3-5 см, одновременно проводят поверхностную обработку почвы культиватором, глубина которой зависит от глубины внутрипочвенной обработки импульсами сжатого воздуха, полосную обработку на ширину, в зависимости от культуры, проводят при отключенной боковой подаче импульсов, при сплошной и полосной обработках почвы возможно вертикальное смещение импульсных потоков сжатого воздуха на требуемую глубину и регулировка частоты. (Патент РФ №2704982, МПК А01В 79/00, 2019).

Недостатками известного способа являются: разрушение корнеобитаемых горизонтов почв, невозможность обеспечить повышение их продуктивности, высокие энергозатраты на внутрипочвенную и поверхностную обработку культиватором.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ обработки почвы пульсирующим сжатым воздухом, заключающийся в рыхлении почвы импульсами сжатого воздуха, которые осуществляют одновременный подъем и рыхление почвы соответствующими импульсами сжатого воздуха путем вертикального погружения в почву группы пневмобуров (трубок), от стоящих друг от друга на расстоянии R=kH (где Н - глубина погружения пневмобура в почву; k=0,3-3,0), при этом глубокое послойное энергоэффективное рыхление почвы осуществляют периодически подаваемыми импульсами сжатого воздуха по мере погружения пневмобура в почву на требуемую глубину обработки (Патент РФ № 2473197, МПК A01B 79/00, 2013 г.).

Известно устройство, осуществляющее известный способ обработки почвы, содержащее несущую раму и установленные на ней рабочие органы в виде вертикально ориентированных пневморапир с воздушно-импульсным приводом, несущую рама с четырьмя шарнирами, связанными с гидроцилиндрами подъемного механизма несущего устройства агроагрегата, пневморапиры установлены равномерно по всей площади несущей рамы на расстоянии R=kH друг от друга, где k=0,3-3,0; H - глубина погружения пневморапир в почву, а подача малообъемного импульса сжатого воздуха из пневморапир на заданной глубине для объемного разрыхления почвы обеспечивается за счет срабатывания электропневмоклапанов, подсоединяющих каждую пневморапиру к ее микрорессиверу с сжатым воздухом, причем заправка каждого микрорессивера сжатым воздухом перед очередным импульсом производится из общего ресивера через заправочный коллектор за счет кратковременного открытия заправочных электропневмоклапанов, постоянное давление в общем ресивере поддерживается компрессором, а обработка почвы производится в пошаговом режиме.

Недостатками известных способа и устройства являются:

- невозможность широкого использования в практике сельского хозяйства, а только в мостовом земледелии;

- невозможность увеличения поступательной скорости агрегата из-за послойного рыхления, что требует дополнительного времени на последующее погружения пневморапир;

- способ предполагает только сплошную обработку почвы, не рассматривает возможность обработки почвы полосами и возможность повышения продуктивности корнеобитаемых горизонтов почвы.

Задачей заявляемых способа и устройства является повышение продуктивности корнеобитаемых горизонтов почвы, максимальную сохранность биологических и экологических параметров почвы при высоком качестве, мобильности и энергоэффективности процессов обработки.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе обработки корнеобитаемых горизонтов почв, заключающимся в том, что рыхление почв осуществляют импульсами сжатого воздуха путем вертикального погружения в почву пневмогидробуров, согласно изобретения, обработку корнеобитаемых горизонтов почв осуществляют движителем, выполненным в виде замкнутой сплошной эластичной ленты с пневмогидробурами, которые погружают в почву, после подачи в почву импульса сжатого воздуха в образованные в почве полости и пустоты под давлением подают растворы гидрогеля и микробных биопрепаратов и/или удобрений, лента плотно накрывает поверхность почвы, предотвращая потери сжатого воздуха и растворов, по ходу движения ленты пневмогидробуры извлекают из почвы.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки корнеобитаемых горизонтов почв, содержащем раму, на которой установлен ресивер сжатого воздуха, связанный через электропневмоклапаны с каждым пневмогидробуром, согласно изобретения, к установленной на тракторе раме с элементами навески, снизу шарнирно присоединены с возможностью подъема рамные элементы пассивного движителя, выполненного в виде замкнутой сплошной эластичной ленты, внутри которой на рамных элементах, шарнирно связанных с элементами навески, установлены поддерживающие колеса с натяжителем ленты, по периметру которой равномерно выполнены отверстия, на внутренней поверхности ленты в отверстиях на шарнирах установлены пневмогидробуры, в центре движителя на рамных элементах с возможностью синхронного вращения с лентой установлен распределитель, связанный шлангами с насосом и баками с растворами, на внутреннем конце каждого пневмогидробура установлены дополнительный электропневмоклапан, связанный со шлангом для раствора, и рычаг, взаимодействующий с роликовым оборачивателем, установленным на рамном элементе в передней по ходу движения части ленты, ограничитель нагрузки на ленту, жестко закреплен на нижней части рамного элемента.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан в общем виде способ обработки корнеобитаемых горизонтов почв; на фиг. 2 показана принципиальная схема устройства для обработки корнеобитаемых горизонтов почв; на фиг. 3 представлена схема пневмогидробура.

Способ обработки корнеобитаемых горизонтов почв осуществляется устройством, которое содержит трактор малого или среднего класса тяги, раму с элементами навески, на которой установлены ресивер сжатого воздуха, насос и бак с растворами гидрогеля, микробных биопрепаратов и/или удобрений (на фиг. не показаны).

Снизу к раме с элементами навески шарнирно присоединены установленные с возможностью подъема рамные элементы 1 пассивный движитель 2, выполненный в виде замкнутой сплошной эластичной ленты 3, внутри которой на рамных элементах, шарнирно связанных с элементами навески, установлены поддерживающие колеса 4 с натяжителем (на фиг. не показан) ленты 3. По периметру ленты 3 равномерно выполнены отверстия 5, на внутренней поверхности ленты 3 в отверстиях 5 на шарнирах 6 установлены пневмогидробуры 7.

В центре движителя на рамных элементах 1 с возможностью синхронного вращения с лентой 3 установлен распределитель 8, в который поступает из ресивера сжатый воздух, а из баков под давлением растворы гидрогеля, микробных биопрепаратов и/или удобрений.

Распределитель 8 направляет к пневмогидробурам 7 по шлангам 9 сжатый воздух, а по шлангам 10 растворы препаратов через основной 11 и дополнительный 12 электропневмоклапаны, установленные на внутреннем конце всех пневмогидробуров 7. Каждый пневмогидробур 7 оснащен рычагом 13, который взаимодействует с роликовым оборачивателем 14, установленным на рамном элементе 1 в передней по ходу движения части ленты 3. Оборачиватель 14 ориентирует соответствующий пневмогидробур 7 в положение для наиболее эффективного погружения в корнеобитаемые горизонты почв.

Ограничитель 15 нагрузки на ленту, размещенный в нижней части рамного элемента 1, прижимает шарниры 6 и ленту 3 к поверхности почвы, обеспечивая более плотный контакт и уменьшая напряжение. Лента 3 предотвращает выход из почвы воздуха и раствора, обеспечивая равномерное рыхление и распределение раствора в почве. В случае проявления на поверхности почве или в почве твердых включений лента 3 или пневмогидробур 7 воздействуеют на ограничитель 15, который передает нагрузку на рамные элементы 1 и приподнимает движитель.

Шарнирное крепление пневмогидробуров 7 к ленте 3 обеспечивает разворот их под безопасным углом, исключающим их повреждение. Особенно это важно при входе в почву.

Длину движителя и глубину проникновения пневмогидробуров 5 в почву регулируют в зависимости от толщины корнеобитаемых горизонтов и характеристики почв.

Способ обработки корнеобитаемых горизонтов почв заключается в том, что рыхление почв осуществляют импульсами сжатого воздуха путем вертикального погружения в почву пневмогидробуров. Обработку корнеобитаемых горизонтов почв осуществляют движителем, выполненным в виде замкнутой сплошной эластичной ленты с пневмогидробурами, которые погружают в почву. После подачи в почву импульса сжатого воздуха в образованные в почве полости и пустоты под давлением подают растворы гидрогеля и микробных биопрепаратов или удобрений. Лента плотно накрывает поверхность почвы и предотвращает потери сжатого воздуха и растворов, по ходу движения ленты пневмогидробуры извлекают из почвы.

Способ осуществляется следующим образом.

Трактор с поднятым пассивным движителем подъезжает к полю, опускает движитель и начинает движение. Сначала один и последовательно остальные пневмогидробуры 7 касаются почвы и погружаются в нее на оптимальную в зависимости от толщины корнеобитаемых горизонтов и характеристики почв глубину.

Распределитель 8 направляет сжатый воздух по шлангам 9, открывается электромагнитный клапан 12 и импульсы сжатого воздуха проходят через пневмобур 7 и производят рыхление и насыщение воздухом корнеобитаемых горизонтов почв, одновременно в почве формируются полости и микропустоты. В момент открытия электропневмоклапана 11 через пневмогидробур 7 по шлангам 10 в полости и микропустоты подаются растворы гидрогеля, микробных препаратов и/или удобрений, которые равномерно распределяются в почве.

Когда лента 3, двигаясь, достигает точки ее подъема, начинается последовательное извлечение из почвы пневмогидробуров 7, прекращается подача препаратов и импульсов сжатого воздуха.

Благодаря прижимным стабилизаторам 16 пневмогидробуры 7 занимают устойчивое положение перпендикулярное поверхности ленты 3.

Способ и устройство для обработки корнеобитаемых горизонтов почв базируются на принципах биоземледелия, формирования факторов повышения продуктивности почв и растений, устойчивости агроценозов.

Особый эффект заявленного способа и устройства обеспечивает внесение в корнеобитаемые горизонты почвы раствора гидрогеля, который обладая очень высокими абсорбирующими свойствами (1 грамм геля способен впитать до 0,3 литра воды), в сочетании с растворами микробных биопрепаратов и/или удобрений создает оптимальный режим увлажнения и питания корневой системы растений. При пересыхании почвы гидрогель отдает влагу, при переувлажнении - впитывает ее.

Согласно новому закона плодородия почв: «Создание, сохранение и повышение продуктивности почв в любых агроэкологических условиях осуществляется путем поддержания корнеоборота растений в тесном взаимодействии с другими компонентами биоты (бактерии, грибы, водоросли, почвенные животные), воздуха и водообмена (водооборота) между живой и косной материей экосистемы».

Растения выполняют функцию первичных продуцентов в экосистемах и взаимодействуя с микроорганизмами, которые являются для растений донорами широкого круга адаптивно значимых функций, связанных с питанием и защитой от стрессов. Они способны создавать на своих поверхностях, в тканях и клетках специализированные ниши для различных микроорганизмов, образуя в совокупности с ними сложные сообщества, которые выполняют функции первичных продуцентов и первичных редуцентов органического вещества. В ходе эволюции растения приобретали генные системы не для фиксации молекулярного азота или извлечения азота из почвенной органики, а для поддержания бактериальных или грибных сожителей, которые осуществляют эти функции.

Предлагаемый способ обеспечит формирование оптимальных условий для жизнедеятельности агроценозов, грибов и пр., позволит проводить обработки всех видов почв без оборота корнеобитаемых почвенных горизонтов, повысить продуктивность почвы, максимально сохранить биологические и экологические параметры почвы при высоком качестве, мобильности и энергоэффективности процессов обработки.

Использование изобретения позволит повысить продуктивность корнеобитаемых горизонтов почвы, обеспечит максимальную сохранность биологических и экологических параметров почвы при высоком качестве, мобильности и энергоэффективности процессов обработки.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Устройство для обработки корнеобитаемых горизонтов почв содержит раму, на которой установлен ресивер сжатого воздуха, связанный через электропневмоклапаны (10 и 11) с каждым пневмогидробуром (7). К установленной на тракторе раме с элементами навески, снизу шарнирно присоединены с возможностью подъема рамные элементы (1) пассивного движителя (2), выполненного в виде замкнутой сплошной эластичной ленты (3). Внутри ленты (3) на рамных элементах (1), шарнирно связанных с элементами навески, установлены поддерживающие колеса (4) с натяжителем ленты (3). По периметру ленты (3) равномерно выполнены отверстия (5). На внутренней поверхности ленты (3) в отверстиях (5) на шарнирах (6) установлены пневмогидробуры (7). В центре движителя (2) на рамных элементах (1) с возможностью синхронного вращения с лентой (3) установлен распределитель (8), связанный шлангами (9 и 10) с насосом и баками с растворами. На внутреннем конце каждого пневмогидробура (7) установлены дополнительный электропневмоклапан (12), связанный со шлангом (10) для раствора, и рычаг (13), взаимодействующий с роликовым оборачивателем (14), установленным на рамном элементе (1) в передней по ходу движения части ленты (3). Ограничитель нагрузки (15) на ленту (3) жестко закреплен на нижней части рамного элемента (1). Способ обработки корнеобитаемых горизонтов почв предусматривает осуществление рыхления почв импульсами сжатого воздуха путем вертикального погружения в почву пневмогидробуров (7) и движителем (2), выполненным в виде замкнутой сплошной эластичной ленты (3) с пневмогидробурами (7), которые погружают в почву; после подачи в почву импульса сжатого воздуха в образованные в почве полости и пустоты под давлением подают растворы гидрогеля и микробных биопрепаратов или удобрений; лента (3) накрывает поверхность почвы, предотвращая потери сжатого воздуха и растворов; по ходу движения ленты (3) пневмогидробуры (7) извлекают из почвы. Обеспечивается повышение продуктивности корнеобитаемых горизонтов почвы, максимальная сохранность биологических и экологических параметров почвы при высоком качестве, мобильности и энергоэффективности процессов обработки. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для обработки корнеобитаемых горизонтов почв, содержащее раму, на которой установлен ресивер сжатого воздуха, связанный через электропневмоклапаны с каждым пневмогидробуром, отличающееся тем, что к установленной на тракторе раме с элементами навески, снизу шарнирно присоединены с возможностью подъема рамные элементы пассивного движителя, выполненного в виде замкнутой сплошной эластичной ленты, внутри которой на рамных элементах, шарнирно связанных с элементами навески, установлены поддерживающие колеса с натяжителем ленты, по периметру которой равномерно выполнены отверстия, на внутренней поверхности ленты в отверстиях на шарнирах установлены пневмогидробуры, в центре движителя на рамных элементах с возможностью синхронного вращения с лентой установлен распределитель, связанный шлангами с насосом и баками с растворами, на внутреннем конце каждого пневмогидробура установлены дополнительный электропневмоклапан, связанный со шлангом для раствора, и рычаг, взаимодействующий с роликовым оборачивателем, установленным на рамном элементе в передней по ходу движения части ленты, ограничитель нагрузки на ленту жестко закреплен на нижней части рамного элемента.

2. Способ обработки корнеобитаемых горизонтов почв, осуществляемый устройством по п.1, в котором рыхление почв осуществляют импульсами сжатого воздуха путем вертикального погружения в почву пневмогидробуров, отличающийся тем, что обработку корнеобитаемых горизонтов почв осуществляют движителем, выполненным в виде замкнутой сплошной эластичной ленты с пневмогидробурами, которые погружают в почву, после подачи в почву импульса сжатого воздуха в образованные в почве полости и пустоты под давлением подают растворы гидрогеля и микробных биопрепаратов или удобрений, при этом лента накрывает поверхность почвы, предотвращая потери сжатого воздуха и растворов, по ходу движения ленты пневмогидробуры извлекают из почвы.