Способ обработки почвы Советский патент 1988 года по МПК A01B79/00 

со

QD

сл

о со

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам обработки почвы, и может быть применено преимущественно для основной обработки почвы под озимые культуры после непаровых предшественников.

Целью изобретения является з меньше- ние энергоемкости обработки почвы и увеличение накопления влаги,

На фиг,1 схематически показан профиль поперечного сечения пласта разрыхленного предлагаемым способом; на фиг.2 - зависимость удельного сопротивления К почвы от ширины долота В; на фиг.З - схема основания пределов величины друглубления пахотного слоя; на фиг,4 - схема определения величины угла oi скальшания почвы; на фиг,5 показана зависимость удельньи затрат р энергии на разрушение пласта от расстояния Ь,

Пример Поперечное сечение профиля abed (фиг,1) пласта, разрыхляемого обычным способом, заменяется сечением профиля ablksgfej причем площади обоих сечений одинаковы, Равнове- ликость площадей поперечного сечения профиля разрыхляемого пласта предопределяет равновеликость объемов разрых,- ленной почвы, а следовательно, и затрат на ее рыхление.

Из фиг,1 видно, что если при известном способе образуется профиль дна борозды dc, то при предлагаемом спосо- бе образуется профиль efgsbe, значительно превышающий первый по длине. Следовательно, по предлагаемому способу рыхления почвы площадь поверхности дна борозды значительно превьшает та- ковую при примейении известного способа при одинаковых затратах энергии, Увег личение площади поверхности дна борозды способствует лучшему проникновению влаги в нижние почвенные горизонты,

Осуществение предлагаемого способа предусматривает сплошное рыхление верхнего сдоя почвы на глубину h с образованием в нижних слоях почвы периодически расположенных углублений, на- пример, трапецеидальной формы, пересекающих уплотненную подошву и находя- . щихся на оптимальном расстоянии D друг от друга. Расстояние определяется из соотношения

B(H4-h)t(H,-hr- ctg,6 t, Расстояние определяется из соотношения, в которое входят величины, имею(1У

о

Q ,

5

ище определенные пределы изменения .

Обоснование пределов изменения величин, входящих в соотношение (О, следующее,

1,В 50 - 200 мм,

При определении ширины В долота рабочего органа, образующего углубле-. ние и установленного за лапой, обеспечивающей сплошное рыхление верхнего слоя почвы, критерием оценки является минимальное тяговое сопротивление при максимальной разрыхляющей способности.

Экспериментальными исследованиями была получена зависимость (фиг,2) Б f{K), где К - удельное сопротивлв ние рабочего органа, gaH/CM

Опыты проводили в типичных для ле состепной зоны условиях. Тип почвы - тяжелосуглинистый чернозем обыкновенный. Влажность почвы по горизонтам составляла: 0-10 см - 13,3; 10- 20 см - 13,8; 20-30 см - 15,1; 30- 40 см - 15,6; 40-50 см - 15,8. Твердость по горизонтам была следующей, МПа: 0-10 см - 2,35; 10-20 см - 2,20; 20-30 см - 2,75; 30-40 см - 2,80; 40-50 см - 3,14,

Из приведенной зависимости видно, что оптимальное значение величины В находится в пределах 5-20 см,

Если В 50 мм, увеличивается удельное тяговое сопротивление, что повьшгает общие затраты энергии на рыхление пласта. Кроме того, недостаточен ресурс износоустойчивости, слишком узкое долото быстро изнашивается и поэтому требует более частой замены.

Если В 200 мм, это влечет за собой увеличение удельного тягового сопротивления; ухудшение заглубляющей способности рабочего органа и устойчивости хода орудия.

Из фиг,2 видно, что обеспечивается при В 100 - 150 мм. Однако выбирать такой узкий предел изменения В было бы неверным. Экспериментальные данные показьшают, что с изменением типа почвы, ее твердости и влажности значение может смещаться вправо или влево, однако оно не будет выходить за пределы В 50-200 мм,

2,Н, Н + (5 - 15 см). Уплотненная подошва представляет

собой слой уплотненной подпахотной почвы (фиг,3). При движении лемеха в

почве на его лезвии силы сопротивления пласта разрушению разлагаются таким образом, что часть силы, движущей лемех в почве, направляется вглуб почвы, вызывая при этом в подпахотном слое напряжения. Эти напряжения проникают на глубину до 50-60 см. Однако уплотнение происходит только в верхнем слое почвы, в котором напряжения, вызванные перемещением лемеха, разрушают естественные связи между отдельными частицами и приводят к уплотнени почвы. В более глубоких слоях указан- ные напряжения не превьппают пределов упругой деформации и там уплотнение почвы не происходит. Экспериментально установлено, что толщина уплотненной почвы в зависимости от ее состояния, тина и механического состава находит- ся в пределах 5-15 см.

Для того чтобы разрушить этот уплотненный слой почвы, т.е. обеспечить проникновение влаги в нижние слои, необходимо увеличить глубину основной обработки, принятой в данной зоне, на величину 5-15 см. Конкретное значение величины доуглубления определяется в поле опытным путем, например, с помощью твердомера Ревякина.

3.h 3-16 см.

При выборе указанных пределов использованы данные, приведенные в табл.1, в которой представлено содержание корней в верхней части пахотног слоя почвы.

Нижний предел - это минимально возможная глубина обработки почвы существующими орудиями. Верхний предел - это минимально допустимая глу- бина обработки существующими пропашными культиваторами и культиваторами- плоскорезами. Данные таблицы показывают, что в пределах 3-16 см находится основная масса корней растений.

4.fl6 40-50° (фиг.4)

Из механики грунтов известно, что 90-/ , где jo - угол внутреннего трения, который изменяется в зависимости от физико-механического состояния почвы в пределах 40-50°, ji 90 - (40-50°)50-40.

При выборе угла d, пользуются основными сведениями о состоянии почвы. Для почв и невысокой твердости предпочтительным является верхний предел значения угла ( oi 50 ), для сухих и твердых почв - нижний предел (fliи 40), для почвы оптимальной твер

Q n

5 «

Q

5

дпг.тн и нлажнск .ти - ср днес зипчриие (а 45).

Пример. Основная обработка почвы под посев озимой пшеницы после стерневого предшественника (ячменя) проводилась плоскорезон-глубокорыхлителем КПГ-250 на глубину 22,4 см (средний из 60 замеров). Для замены такого способа обработки почвы предла-- гаемым был выполнен следующий расчет. . Исходные данные: глубина основной обработки Н 22 см; глубина располож - ния основной массы корней ячменя и сорнячков, распространенных на данном поле, h 10 см; толщина слоя уплотненной подошвы 7 см (определено с помощью твердомера Ревякина); влажность почвы в слое 0-30 см находилась it пределах 10-12% при твердости 3- 3,5 МПа. Для таких условий предпочтительным является угол й 40°.

Из имеющихся в наличии рыхлителей с шириной В долота 60, 100 и 150 мм выбираем В 100 мм, Н , Н + 7 22 + 7 29 см.

При данных параметрах расстояние D ме;кду углублениями 51,6 см.

Для осуществления указанного спог . соба обработки почвы на раму экспериментального орудия были установлены на глубину рыхления 10 см две серийные плоскорежущие лапы с общей шириной захвата 2.20 см, а за ними на раме через 52 см были установлены на глубину 29 см четыре рыхлительных рабочих органа с шириной долота В 10 см.

Оптимальное расстояние D обеспечивает одинаковые объемы разрыхляемой почвы известным и предлагаемым спосо - бами обработки почвы, а следовательно, и примерно равные затраты энергии на . разрушение пласта. Это видно из результатов энергетической оценки, приведенных в табл.2.

Из приведенных данных видно, что тяговое сопротивление, а следовательно, и затраты энергии на объем разрыхляемой почвы примерно одинаковы (разница в пределах одной б ).

Предлагаемый способ обеспечивает следующие преимущества.

1. При одинаковых энергетических затратах разрушается плужная подошва, обеспечивается проникновение влаги в нижние слои почвы и тем самым улучшается водно-воздушный режим почвы как минимум на глубину разрыхленных

трапецеидальных п.олос (т.е. значительно большего объема почвы, чем при известных способах).

2. Тот объем неразрыленной почвы, который находится между двумя смежными разрыхленными полосами, под действием проникающей через стенки этих полос влаги полностью улучшает свой водно-воздушный режим. Увеличение расстояния D без учета предлагаемой формулы приводит к тому, что объем не разрушенной почвы между разрыхленными полосами не полностью улучшает свой водно-воздушный режим, а это, в свою очередь, приводит к пестроте поля по плодородию. .

Определение оптимального расстояния D между разрыхленными полосами проводится в каждом конкретном случае с учетом характеристики поля, которое предстоит обрабатьшать.

Прежде всего определяется глубина поверхностной сплошности обработки почвы.Пределы возможного изменения та- кой глубины указаны (3... 1 6 см) ,но для данного конкретного поля эти пределы будут значительно уже: 5-6 см; 10- I2 см и т.д., т.е. практически принимается однозначное значение глубины, Разница в 1-2 см при определении глубины обработки разными людьми, большо го влияния на значение величины D не имеет. Так, в приведенном примере, если вместо h 10 см принять h 12 см то при всех остальных неизменных вели чинах значение изменится с 51,5 см на 51,4 см.

Аналогичное положение и с определе

40

нием толщины слоя уплотненной подошвы Предель ее изменения 5-15 см, однако она определяется для каждого конкретного поля отдельно. Твердомер Ревякина позволяет определить толщину уплотнен-. ной подошвы с точностью +0,5 см. Определение толщины плужной подошвы необп ходимо проводить более тщательно, так как ошибка в +1 см приводит к изменению (в нашем случае) в пределах от 47,1 до 56,3 см.50

Выбор утла скалывания « также проводится в каждом конкретном случае. На сухих почвах d принимается 40 , на оптимальных 45, влажных - 50°. Если в нашем случае принять вместо 55 ()i 40° d 45 , то D изменится с 51,6 на 45,9 см (т.е. даже ошибка в определении угла приведет к суще ,

0

5 n

5

0

. 0

5

ственной ошибке в определении оптимального расстояния D).

Выбор величины В в указанных преде - лах 5-20 см является произвольным. Мы можем принять В 5 см и получить мнн ,7 см и можем принять В 20 см и получить D 67,4 см.

Пользуясь зависимостью, приведенной на фиг.2, легко показать, 4to применение долот различной ширины приводит к изменению удельных затрат энергии на единицу расстояния D (фиг.5). Таким образом, от ширины долота зависят общие затраты энергии на разрушение объема почвы при полученном расстоянии D между разрыхленными полосами.

В нашем случае (фиг.5 - при изменении В от, 5 до 20 см) расстояние D изменяется в пределах от 43,7 до 67,4 см, а удельные затраты энергии от 19,5 до 16 ДАН/СМ

Выбор ширины долота 5 см В 20 см приводит к увеличению удельных затрат энергии на разрушение почвы, следовательно, уменьшается эффект от применения предлагаемого способа. На фиг.5 (верхняя кривая) приведен пример, показьшающий, что выбор ширины В долота вне указанных пределов (т.е. 5 см В 20 см) приводит к увеличению удельных затрат энергии на разрушение пласта.

Таким образом, выбор ширины В долота в пределах 5...20 см обеспечивает получение расстояния D, близкого к оптимальному по удельным затратам энергии на разрушение пласта. ,

В табл.3 приведены данные по урожайности зерна ячменя.

Формула изобретения

Способ обработки почвы, включающий рыхление пахотного слоя и образование периодических углублений в подпахот- ном слое, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергоемкости обработки почвы и увеличения накопления влаги, рыхление верхнего слоя толщиной 3-16 см осуществляют на всю площадь поперечного сечения, а в нижнем слое вьшолняют периодические углубления трапецеидальной формы, пересекающие уплотненную подошву на глубину 5-15 см, а размеры углублений и расстояние между ними определяют из соотношения

.В(Н, - h) -I- (Н, - h) ctg и,

395163

ции и ее верхним основанием), flt 40-50°.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть применено преимущественно для основной обработки : почвы под озимые культуры после непаровых предшественников. Цель изобретения - уменьшение энергоемкости обра-ог ботки почвы и увеличение накопления влаги. Рыхлят верхний слой почвы толщиной 3-16 см на всю площадь поперечного сечения. В нижнем слое вьтолняют периодические углубления трапецеидальной формы,пересекающие уплотненную по- дощву на глубину 5-15 см. Размеры углублений и расстояние между ними определяют из соотношения (H, -h) + (H,-h)ctgeu/ /(Н-h), где D - расстояние между углублениями дна борозды трапецеидальной формы; В - ширина рабочего органа, образующего углубление трапецеидальной формы, равная 5-20 см; Н - глубина основной обработки почвы под данную с/х культуру, на которой образуют уплотненную подошву; Н - расстояние от поверхности поля до дна углубления трапецеидальной формы, равное Н + (5-15 см); h - глубина рыхления верхнего слоя почвы, определяется глубиной основной массы корней растений и равна 3-16 см; об - угол скалывания пласта (угол между боковой стороной трапеции и ее верхним основанием), которьй равен 40-50 . 5 ил., 3 табл. (О (Л

где D - расстояние между углублениями

дна борозды трапецеидальной б Таблицаг формы;- .;

В - ширина рабочего органа, обра- Культура Слой почвы, Корни, % зугощего углубление трапецеи- см дальиой формы, В 5-20 см; I.

Н - глубина основной обработки

почвы под данную сельскохо- Разнотравье 0-5 . 80,А зяйственную культуру, на которой образуют уплотненную0-2094 7 подошву;

Н - расстояние от поверхности поля соя пропашная 0-1092,7

до дна углубления трапецеидальной формы, Н, Н + . Люцерна - 0-1071,А + (5-15 см);

h - глубина рыхления верхнего слоя Кукуруза

почвы определяется глубиной ° пропашная 0-1089,3

основной массы корней растений и равна 3-16 см;Лу о-1581,4

об - угол скалывания пласта (угол

между боковой стороной трапе- , --

Т .л и ц а 2

. .

Тяговое сопротив- Глубина обработки, ление, 6см

о

ДТ-75+КПГ-250 2637 284 22,4 2,57

ДТ-75- -плоскорезщелеватель 2480 240 10,9 2,47

29,6 2,42

Скорость движения обоих агрегатов составляла 6,23 км/ч Б числителе глубина хода рабочих органов верхнего яруса, в знаменателе - глубина рыхлителей.

.ТаблицаЗ

г

Урожайность ячменя, ц/га, в зависимости от Способ обработки почвывнесенных удобрений

Контроль

удобре- ,, N,,,, Р,,, К

НИИ

Вспашка на глубину 20-22 см 21,6 30,6 33,5 То же + почвоуглубление 21,8 32,6 34,6

Плоскорезная обработка на .глубину 20-22 см22,0 33,9 35,9

34,5

35,2

37,9

Мелкая плоскорезная обработка на глубину 12-14 см со щелеванием до 40 см 23

S,. X4,1

ИСРа,« .

y /7Ofrr f$Hf Cf

/roc ou/ffa

so

.Z

38,3

39,6

3,5

3,3

/7offeflx oc/rnf

/гл/ж

fOfff M

Л/T afrrf/fffffajf rroa fftju cf

.

If т in

I B Scf I

JJ

Srrrct t.

B I e- fffAf

I 70во У, см

В -fffcM

I

I JJmax

ф1/г.5