ОРУДИЕ ДЛЯ ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
CANTER FOR SOIL EROSION CONTROL

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к орудиям для противоэрозионной обработки почвы.
Известно устройство для нарезки водопоглощающих щелей с одновременным заполнением их соломой [патент Российской Федерации №2652147, кл. А01В 13/16, заявка №2017130465 от 28.08.2017, опубл. 25.04.2018 Бюл. №12], содержащее раму, на которой последовательно закреплены щелерез, два направителя в виде граблин и заделывающий рабочий орган в виде вырезного диска с эвольвентным профилем выступов, присоединенный к раме с возможностью регулировки по высоте, для его установки таким образом, что в щель входят только выступы, а от поверхности поля до впадин диска имеется расстояние, равное высоте стерни.
Недостатком данного устройства является то, что в нем отсутствуют рабочие органы для сплошной обработки почвы, кроме того, не предусмотрены механизмы для внесения препаратов, ускоряющих процесс разложения стерни и минеральных удобрений. Образованные таким образом щели, заполненные соломой с выходом микрокулис на поверхность поля, позволят во время весеннего снеготаяния лишь частично сократить сток стекающей по склону воды, так как между образованными щелями почва не обработана и вследствие этого она переуплотнена и имеет низкую водопроницаемость будет формироваться поверхностный сток, вызывающий эрозию. Кроме того, при последующих обработках почвы солома, находящаяся в верхней части щелей, распределится в верхнем слое обработанного поля. Поэтому, после посева полевых культур в течение всего их вегетационного периода на разложение соломы будет тратиться значительная часть нитратного азота, что снизит урожайность возделываемых культур.
Известно также комбинированное почвообрабатывающее орудие для предотвращения смещения почвы вниз по склону [патент Российской Федерации №2665069, кл. А01В 49/02, 13/16. заявка №2017143051 от 08.12.2017, опубл. 28.08.2018 Бюл. №25], включающее раму с опорными колесами, установленные на ней культиваторные рабочие органы и плоские диски, расположенные в один ряд и установленные с возможностью использования левой или правой рабочей поверхности для перемещения почвы постоянно вверх.
Недостатками данного орудия является то, что перемещенный плоскими дисками вверх по склону верхний рыхлый слой почвы с пожнивными остатками, без локального почвоуглубления в виде нарезаемых щелей, не создает необходимые условия для регулирования стока воды и процесса эрозии вследствие его недостаточной водопроницаемости и сопротивляемости размыву.
Кроме того, для разложения пожнивных остатков, размещенных в верхнем слое почвы, требуется значительное количество нитратного азота, находящего в почве. Поэтому после посева полевых культур и во время их вегетации возникает дефицит азота - одного из основных элементов питания растений, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является орудие для противоэрозионной обработки почвы [патент Российской Федерации №2612211, кл. А01В 13/16, заявка №2015151672 от 01.12.2015, опубл. 03.03.2017 Бюл. №7], содержащее раму, на которой установлены два опорных колеса, рыхляще-подрезающие лапы для сплошной мелкой обработки почвы перед которыми на вертикальных осях под углом к продольной оси орудия установлены односторонние плоскорежущие рабочие органы с отвальной поверхностью, имеющие возможность поворота в горизонтальной плоскости, которые обеспечивают подрезание полосами верхнего слоя почвы со стерней и перемещают подрезанную почвенно-стерневую массу при создании противоэрозионных кулис постоянно вверх по склону на полосы с оставленной на поверхности поля стерней.
Недостатком прототипа является то, что значительная часть стерни, подрезанная односторонними плоскорежущими рабочими органами с отвальной поверхностью, перемещенная и сформированная в противоэрозионные кулисы, от момента обработки почвы до посева полевых культур разлагается частично. В связи с этим, на разложение оставшейся части стерни после посева полевых культур, во время их роста расходуется значительная часть нитратного азота, находящегося в почве. Поэтому во время роста полевых культур возникает дефицит азота - одного из основных элементов питания растений. Кроме того, в прототипе не предусмотрено устройство для внесения минеральных удобрений, повышающих в почве количество питательных элементов для растений в доступной форме. В совокупности это снижает урожайность полевых культур на склоновых землях.
Кроме этого, в прототипе отсутствуют рабочие органы для нарезки под основанием противоэрозионных кулис щелей, способствующих быстрому проникновению воды, стекающей со склонов, в глубокие горизонты почвы. Это приводит к тому, что при интенсивном стоке воды, во время снеготаяния и ливней, происходит перелив воды через противоэрозионные кулисы, приводящий к их разрушению и эрозии почвы.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение противоэрозионной устойчивости почвы и урожайности полевых культур на склоновых землях.
Технический результат достигается в предлагаемом орудии для противоэрозионной обработки почвы, содержащим раму с двумя опорными колесами на которой закреплены рыхляще-подрезающие лапы для сплошной обработки почвы, перед которыми на вертикальных осях установлены односторонние плоскорежущие рабочие органы с отвальной поверхностью, имеющие возможность поворота в горизонтальной плоскости, которые при движении агрегата поперек склона обеспечивают подрезание полосами верхнего слоя почвы со стерней и перемещение подрезанной почвенно-стерневой массы, при формировании противоэрозионной кулисы, постоянно вверх по склону тем, что на раме орудия установлены емкости с дозирующими устройствами для внесения минеральных удобрений и препаратов ускоряющих процесс разложения стерни, в формируемые противоэрозионные кулисы, а перед односторонними плоскорежущими рабочими органами с отвальной поверхностью, для нарезки под основанием противоэрозионных кулис щелей с уплотненным верхним основанием, установлены щелерезы и уплотняющие катки, при этом уплотняющие катки закреплены за щелерезами. Кроме того, уплотняющие катки имеют клиновидную форму обода.
Совокупность существенных признаков предлагаемого орудия для противоэрозионной обработки почвы обеспечивает осуществление следующих технических процессов: выполнение сплошного безотвального рыхления почвы, одновременное подрезание полосами верхнего слоя почвы вместе со стерней, перемещение почвенно-стерневой массы постоянно вверх по склоновому участку, внесение в перемещаемую почвенно-стерневую массу минеральных удобрений и препаратов ускоряющих процесс разложения стерни, и формирование из перемещаемой массы противоэрозионных кулис, уложенных поперек склона на нарезанные щели с уплотненным верхним основанием.
Признаки предлагаемого изобретения находятся в следующей причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.
Так как в предлагаемом орудии для противоэрозионной обработки почвы на раме установлены емкости с дозирующими устройствами для внесения минеральных удобрений и препаратов ускоряющих процесс разложения стерни, а перед установленными на вертикальных осях односторонними плоскорежущими рабочими органами с отвальной поверхностью установлены щелерезы и уплотняющие катки имеющие клиновидную форму обода, при этом уплотняющие катки закреплены за щелерезами, то в сравнении с известным орудием (прототипом), в процессе работы предлагаемого орудия для противоэрозионной обработки почвы, при проведении сплошного безотвального рыхления почвы и одновременного формирования противоэрозионных кулис из подрезанного полосами верхнего слоя почвы вместе со стерней, в них вносятся минеральные удобрения и препараты ускоряющие процесс разложения стерни в кулисах, и выполняется укладка кулис поперек склона на нарезанные щели с уплотненным верхним основанием.
Это в сравнении с известным орудием (прототипом), обеспечивает ускоренное разложение стерни находящейся в противоэрозионных кулисах от момента обработки почвы до посева полевых культур, что позволяет сократить расход нитратного азота находящегося в почве, который расходуется на разложение остатков стерни в течении всего вегетационного периода от посева до уборки полевых культур. Сокращение расхода нитратного азота, как одного их основных элементов питания полевых культур в вегетационный период, и внесение минеральных удобрений обеспечит повышение урожайности полевых культур на склоновых землях.
Кроме того, так как создаваемые противоэрозионные кулисы укладываются на щели с уплотненным верхним основанием, образованными щелерезами и закрепленными за ними уплотняющими катками с клиновидной формой обода, это в сравнении с известным орудием (прототипом), позволяет сократить испарение почвенной влаги из нарезанных щелей, повысить сцепление противоэрозионных кулис с обработанной поверхностью поля и их механическую прочность от размыва водой, при этом верхнее уплотненное основание образованных щелей, заполненное пористой почвенно-стерневой массой кулисы, снижает их заиливание смываемым мелкоземом, за счет чего, при снеготаянии и ливневых осадках, происходит быстрое проникновение воды в нижние горизонты почвы и сокращается поверхностный сток на склонах, что в целом значительно повышает противоэрозионную устойчивость почвы.
Предлагаемое орудие для противоэрозионной обработки почвы иллюстрируется фиг. 1-3. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого орудия для противоэрозионной обработки почвы, на фиг. 2 схематично представлен технологический процесс, выполняемый противоэрозионным орудием, на фиг. 3 изображено поперечное сечение пласта почвы, обработанного предлагаемым орудием.
Предлагаемое орудие для противоэрозионной обработки почвы содержит раму 1, на которой установлены опорные колеса 2, рыхляще-подрезающие лапы 3 для сплошной обработки почвы, односторонние плоскорежущие рабочие органы с отвальной поверхностью 4, щелерезы 5, уплотняющие катки 6 с клиновидной формой обода, емкость с дозирующим устройством 7 для внесения препаратов, ускоряющих процесс разложения стерни, насос 8, гидромотор 9, форсунки 10, емкость для минеральных удобрений 11, дозирующее устройство для внесения минеральных удобрений 12, привод 13 дозирующего устройства для внесения минеральных удобрений, тукопроводов 14.
Орудие для противоэрозионной обработки почвы работает следующим образом. Пред работой предлагаемого орудия емкость с дозирующим устройством 7 заполняется препаратом ускоряющим процесс разложения стерни, и устанавливается необходимая норма расхода рабочей жидкости. Емкость 11 заполняется минеральными удобрениями, требуемая норма их внесения в почву устанавливается дозирующим устройством 12. Гидромотор 9 подсоединяется к гидросистеме трактора.
При движении почвообрабатывающего агрегата по полю, насос 8, получающий вращение от гидромотора 9, из емкости с дозирующим устройством 7 под давлением подает препарат ускоряющий процесс разложения стерни в форсунки 10, через которые он наносится на стерню. Одновременно с этим, щелерезами 5, установленными перед односторонними плоскорежущими рабочими органами с отвальной поверхностью 4 нарезаются щели 16, при этом уплотняющими катками 6 закрепленными за щелерезами 5 и имеющими клиновидную форму обода, выполняется расширение верхнего основания нарезанных щелей 16 с уплотнением почвы в верхней части щели 17. Дозирующее устройство 12 приводится в работу через привод 13 от одного из опорных колес 2. Минеральные удобрения, подаваемые из емкости 11 через тукопровод 14, разбрасываются перед односторонними плоскорежущими рабочими органами с отвальной поверхностью 4. Далее односторонние плоскорежущие рабочие органы с отвальной поверхностью 4 подрезают полосами почву вместе со стерней и перемещают подрезанную почвенно-стерневую массу и минеральные удобрения вверх по склону к месту нарезанных щелей 16. В результате чего, подрезанная почвенно-стерневая масса в смеси с минеральными удобрениями укладывается на нарезанные щели 16 с уплотненным верхним основанием 17, образуя поперек склона противоэрозионные кулисы 15. После этого, рыхляще-подрезающие лапы 3 проводят сплошное подрезание и рыхление почвы без оборота пласта.
В результате технологического процесса выполняется сплошное безотвальное рыхление почвы, одновременное подрезание полосами верхнего слоя почвы вместе со стерней, перемещение почвенно-стерневой массы постоянно вверх по склоновому участку, внесение в перемещаемую почвенно-стерневую массу минеральных удобрений и препаратов ускоряющих процесс разложения стерни, и формирование из перемещаемой массы противоэрозионных кулис, уложенных поперек склона на нарезанные щели с уплотненным верхним основанием.
Предлагаемое орудие для противоэрозионной обработки почвы, по сравнению с прототипом, обеспечивает повышение противоэрозионной устойчивости почвы и урожайности полевых культур на склоновых землях.