СПОСОБ И КАТОК ДЛЯ УХОДА ЗА ПОЛОСНЫМИ ПОСЕВАМИ
METHOD AND ROLLER FOR TREATMENT OF STRIP CROPS

Заявляемое изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к почвообрабатывающим рабочим органам, предназначенным для подповерхностного прикатывания полосных посевов зерновых и зернобобовых культур с одновременным созданием оптимальных условий для прорастания и всходов с последующим ростом семян посеянных растений и замедления или невозможности прорастания и всходов семян сорняков, а при необходимости, их прополки.
Известен способ обработки почвы и посева, включающий рыхление нижнего и верхнего слоев почвы с созданием между ними уплотненной прослойки, культивацию и рыхление почвы на всю глубину обработки осуществляют полосами, рыхление верхнего слоя почвы производят на глубину, превышающую на 2…4 см глубину посева, туки вносят локально и одновременно с культивацией почвы, а посев семян осуществляют на уплотненное ложе, выдавленное при предпосевном прикатывании в зонах локального внесения туков, с последующим укрытием семян и послепосевным прикатыванием почвы, а также устройство для его реализации содержит расположенные на раме, установленные с возможностью свободного вращения и связанные между собой ускоряющей передачей рыхлительный барабаны с приводными зубьями и задний рыхлительный барабан, культиваторные лапы, установленные между рыхлительными барабанами, причем стойки культиваторных лап расположены посередине междуследий приводных зубьев переднего рыхлительного барабана, защитный кожух и прикатывающие катки, культиваторные лапы имеют туконаправители, соединенные тукопроводами с туковым ящиком, которые подают туки в зоны, находящиеся от стоек культиваторных лап на расстоянии, равном ¼ установочной ширины между лапами, при этом первый по ходу движения прикатывающий каток выполнен с ребордами высотой не менее глубины посева семян, которые установлены по следу высева туков, и далее за которым установлены семянаправители, связанные семяпроводом с семенным ящиком, загортачи и второй прикатывающий каток (патент RU №2363127).
Согласно вышеприведенному способу посев семян на уплотненное ложе производится в зонах локального внесения туков, а так как туки вносят локально и одновременно с культивацией почвы, которую осуществляют полосами, то имеется полосный посев, где почву над посеянными полосно семенами прикатывают по всей поверхности согласно устройству вторыми прикатывающими катками без рыхления ее верхнего слоя.
Недостатком указанного способа и устройства для его осуществления является то, что при их использовании проводится сплошное уплотнение почвы не только над посеянными семенами культурных растений, но и над семенами сорняков, которые порой находятся на меньшей глубине заделки, что позволяет им более быстро взойти и начать развиваться, составляя серьезную конкуренцию для нормального роста посеянных растений, а сплошное прикатывание поверхности поля без поверхностного рыхления вызывает усиленное испарение капиллярной почвенной влаги. К недостаткам рассматриваемого способа и устройства для его осуществления следует также отнести и то, что при полосном посеве в зону прикатанной почвы, где создаются наиболее благоприятные условия для прорастания и всходов, попадают не только посеянные в полосах семена и случайно находящиеся там сорняки, но и семена сорняков, находящихся в незасеянных полосах посева. Имея одинаковые условия для прорастания и последующих всходов, семена посеянных растений и сорняков в засеянных полосах посева в последующем ведут жесткую конкуренцию, а семена же тех сорняков, которые находятся в незасеянных полосах, всходят и развиваются вообще свободно и порой полностью затеняют культурные растения, что может привести к значительной или даже полной потере урожая. Это одна из главных причин, из-за которой аграрии не применяют этот способ посева зерновых культур несмотря даже на то, что он может обеспечивать повышение урожайности до 2-х раз, сокращение срока созревания на одну-две недели по сравнению с рядовым или сплошным посевом.
Наиболее близким к изобретению по достигаемому технологическому и техническому результату в части обработки почвы над посеянными семенами является способ обработки почвы с внесением удобрений и посевом, включающий подрезание почвы и сорняков на заданной глубине подрезающими рабочими органами, преимущественно в виде стрельчатых лап, предварительное крошение или подрезание почвы, внесение удобрений и высев семян, уплотнение почвы, извлечение подрезанных сорняков, рыхление почвы над уплотненным слоем и выравнивание ее поверхности, при этом используются многофункциональные катки, имеющие кольцеобразные ободья со спицами, расположенные в осевом направлении дистанционно друг от друга под острым углом атаки. Причем подрезание почвы осуществляют ниже уровня высева семян, при этом под подрезающие рабочие органы на образованное ими ложе вносят, разбрасывая полосами, основные дозы удобрений, а многофункциональными катками выполняют подповерхностное уплотнение почвы над основными дозами удобрений с подготовкой уплотненного посевного ложа для семян, рыхлят почву над посевным ложем и выравнивают ее поверхность, на которую выбрасывают извлеченные сорняки, а после этого высевают семена в почву со стартовыми дозами удобрений или без них (патент RU №2362288).
Недостатком указанного способа является то, что производится подрезание и рыхление почвы ниже уровня посева и почва над высеянными семенами не уплотняется и не прикатывается. Первый недостаток приводит к тому, что доступ к семенам капиллярной почвенной влаги из более глубоких слоев почвы значительно затрудняется из-за наличия разрыхленного слоя почвы на ее пути, отсутствие уплотненной почвы над семенами ухудшает их контакт с частицами почвы, а следовательно, и затрудняется передача почвенной влаги. Все это задерживает всходы семян на 2…4 суток. Внесение основных доз удобрений под высеваемые семена может привести, особенно в засушливые годы, к гибели растений из-за высокой концентрации в почве растворов удобрений, поэтому это не рекомендуется проводить.
Наиболее близким к изобретению по достигаемому технологическому и техническому результату в части устройства прикатывающего катка является комбинированный почвообрабатывающий агрегат, содержащий установленные на раме рабочие органы в виде плоскорежущих лап, переднюю и заднюю секции прикатывающего катка, установленные за рабочими органами, выполненные в виде спирали, связанной с осью вращения при помощи скользящих вдоль оси втулок, соединенных с витком спирали посредством спицы, причем шаг спирали секций прикатывающего катка может изменяться путем осевого смещения скользящих втулок, а секции прикатывающего катка размещены под углом к направлению движения, причем направление навивки спирали передней и задней секций прикатывающего катка выполнено противоположным (патент RU №2345513). Катки почвообрабатывающего агрегата, выполненые в виде спирали, производят прикатывание почвы с одновременным выравниванием ее поверхности путем смещения почвы и вычесывания сорняков с укладкой их на поверхность поля, образуя рыхлый мульчированный слой толщиной 3…4 см над сплошным слоем.
Недостатком указанного устройства является то, что прикатывание почвы с образованием на поверхности рыхлого мульчированного слоя почвы с сорняками и пожневными остатками производится по всей поверхности поля, что создает при полосном посеве равные условия для прорастания и всходов как для посеянных растений, так и для сорняков или падалицы. Имея одинаковые условия для прорастания и последующих всходов, семена посеянных растений и сорняков в засеянных полосах в последующем ведут жестокую конкуренцию, а семена же тех сорняков, которые находятся в незасеянных полосах, всходят и развиваются вообще свободно и порой полностью затеняют культурные растения, что может привести к значительной или даже полной потере урожая.
К недостаткам конструкции данного устройства катка следует отнести и то, что для его изготовления требуются высоколегированные стали и сложное технологическое и техническое оборудование для навивки спиралей и их термообработки для придания им упругих свойств.
Целью изобретения является создание максимально благоприятных условий для прорастания, последующих всходов и роста семян посеянных растений и как можно худших условий для сорняков вплоть до полной невозможности их прорастания и всходов или при появлении всходов сорняков возможности их механизированной прополки.
Целью изобретения также является упрощение технологии и требуемого оборудования для изготовления катков и возможность использования более дешевых материалов.
Цель изобретения достигается тем, что в известном способе прикатывания полосных посевов, включающем подповерхностное уплотнение (прикатывание) почвы, рыхление поверхностного слоя почвы с одновременным выравниванием ее поверхности, на которую выбрасываются извлеченные (вычесанные) подрезанные сорняки, отличается тем, что подповерхностное уплотнение с одновременным рыхлением и вспушиванием поверхностного слоя почвы, вычесыванием подрезанных сорняков и пожнивных остатков с укладкой их на поверхность поля производят только в зонах засеянных полос полосного посева на глубину на 15-20 мм меньше, чем глубина посева, а в незасеянных полосах полосного посева на глубине посева почва дополнительно измельчается и перемешивается с поверхностной более сухой почвой с одновременным вычесыванием сорняков и пожнивных остатков с укладкой их на поверхности поля, кроме этого почву в зонах засеянных полос, которая располагается выше на 25-30 мм над посеянными семенами, сдвигают в зоны незасеянных полос посева с формированием на незасеянных полосах почвенных валов, при вырастании сорняков в зонах незасеянных полос полосного посева производят подрезание выросших сорняков с последующим их вычесыванием и укладкой на поверхность поля с одновременным измельчением и перемешиванием верхних более сухих и нижних более влажных слоев подрезанной почвы.
м
б
м
м
м
м
м
Поставленная цель изобретения достигается тем, что в известном катке, выполненном в виде спирали, размещенной под углом к направлению движения, связанной с осью вращения посредством спиц, установленной в подшипниковых узлах, согласно изобретению подшипниковые узлы оси спирали катка установлены в нижних концах поводков, верхние концы которых установлены подвижно на концах бруса спирали катка, подвижность поводков в сторону почвы ограничивается упорами, поводки с брусом спирали катка дополнительно соединены посредством винтовых пружин, один конец которых закреплен на брусе спирали катка, а вторые на поводках спирали катка через регулируемые винтовые тяги, спираль катка состоит из секций малого диаметра D и секций большего диаметра D. Секции спирали малого диаметра D выполнены в виде винтовых полос шириной α с шагом t и закреплены на оси катка неподвижно посредством спиц с шагом С и составляют угол δ с образующей цилиндрической поверхности, описывающей секцию малого диаметра D катка, при этом наклон проекций винтовых полос на любую поверхность, проходящую через ось секций катка малого диаметра D, к оси катка определится выражением:
где
1
м
Н - минимальная высота гребней прикатанной почвы при движении секции катка малого диаметра D в направлении, перпендикулярном его оси;
1
м
C - расстояние между соседними винтовыми полосами вдоль образующих цилиндрической поверхности, описывающей секции катка малого диаметра D.
м
Шаг винтовой полосы секции катка диаметром D определится выражением:
м
количество винтовых полос в секции катка диаметром D определится расчетом из выражения:
Полученное расчетное число округляется до целого числа.
Диаметр больших секций катка рассчитывается выражением:
б
м
D=D+2H,
где Н - минимально допустимая толщина прикатываемого слоя почвы над посеянными семенами, уложенными на семенное ложе.
б
б
б
б
б
Секции катка большего диаметра D также выполнены в виде винтовых полос шириной α с шагом t и закреплены на оси катка неподвижно посредством спиц с шагом С, аналогично для секций катка большего диаметра D рассчитывается и угол наклона проекций винтовых полос на любую поверхность, проходящую через ось секций катка большего диаметра D к оси катка:
где
2
б
Н - максимальная высота гребней необработанной катком почвы при движении секции катка большого диаметра D в направлении, перпендикулярном его оси;
2
б
С - расстояние между соседними винтовыми полосами вдоль образующих цилиндрической поверхности, описывающей секции катка большого диаметра D.
б
Шаг винтовых полос секции катка большего диаметра D определится выражением:
б
б
Количество винтовых полос в секциях катка большего диаметра D, составляющих угол δ+(10÷15)° с образующей цилиндрической поверхности, описывающей секции катка большего диаметра D, определится из выражения:
полученное расчетное число округляется до целого числа.
Угол между осью катка и перпендикуляром к направлению его движения определится выражением
где
max
H - максимально допустимая высота гребней прикатанной почвы в засеянных полосах полосного посева.
м
Длина секций катка малого диаметра D определится из выражения
где
b - ширина засеваемых полос полосного посева.
б
Длина секций катка большого диаметра D определяется выражением:
где
b' - ширина незасеянных полос полосного посева;
б
при этом секции катка большого диаметра D по длине разделены на две равные части, на которых винтовые полосы установлены так, что при движении в рабочем направлении производится перемещение массы обрабатываемой земли к середине незасеваемой полосы.
б
м
Брус спирали катка закреплен болтовыми осями на рамке продольных брусьев с возможностью изменения угла установки оси катка к направлению, перпендикулярному направлению его движения, от 0 до 20°, которые посредством параллелограммных механизмов, регулируемых талрепом, закреплены на рамах посевных или прополочных агрегатов, за катком по ширине каждой засеянной полосы установлены закрепленные на брусе спирали катка двухсторонние съемные отвалы, сдвигающие почву с глубины на 25-30 мм меньше, чем глубина посева, на незасеянные полосы с образованием земельных валов. Перед секциями катка большого диаметра D по их ширине на брусе спирали катка устанавливаются съемные ножи, выполненные в виде стрельчатых лап, установленных на глубине 30-40 мм, для подрезания корней сорняков, а вместо секций катка малого диаметра D устанавливаются распорные втулки, длина которых равна ширине этих секций, двухсторонние отвалы за распорными втулками не устанавливаются.
м
б
Указанные отличия являются существенными, так как введение в способ операций, при которых секции катка меньшего диаметра D производят придавливание семян к невзрыхленному ложу и прикатывают подповерхностный слой почвы толщиной 15-20 мм над посеянными семенами с одновременным вспушиванием и доизмельчением поверхностного слоя почвы и вычесыванием из него сорных растений и пожнивных остатков с укладкой их на поверхность, а секции катка большого диаметра D производят в незасеянных полосах посева вспушивание с доизмельчением почвы на глубину посева с одновременным перемешиванием верхних более сухих слоев почвы с нижними более влажными и вычесыванием сорных растений и пожнивных остатков с укладкой их на поверхность поля, а также сгребание двухсторонними отвалами вспушенной и доизмельченной почвы с глубины 25-30 мм меньше глубины посева из зон засеянных полос в зоны незасеянных полос поля с образованием на них почвенных валов обеспечивает создание максимально благоприятных условий для подвода почвенной (капиллярной) влаги к семенам растений и последующее их прорастание, с одной стороны, и, с другой, создаются условия для обеспечения подвода воздушной влаги в виде росы или дождя. Сорные растения, которые проросли до посева, вычесываются из верхнего слоя почвы с укладкой на поверхность поля, где они гибнут. Семена сорняков, которые не проросли до посева, в зонах незасеянных полос посева перемешиваются вместе с нижними более влажными слоями почвы и верхними более сухими слоями почвы на глубину посева, а в зонах засеянных полос вместе с вспушенной почвой на глубину на 15-20 мм меньше, чем глубина посева, с последующим ее сдвигом в зону незасеянных полос с глубины 25-30 мм меньше глубины посева. Образование на засеянных полосах поля понижений и на незасеянных полосах почвенных валов обеспечивает формирование росы в большем объеме в низких местах, а при дожде стекание воды также в пониженные зоны, что обеспечивает лучшие условия как для прорастания посеянных семян, так и их роста в последующем. Один из вариантов работы катка при зарастании сорняками незасеянных полос засеянного поля позволяет проводить их прополку с вычесыванием сорняков и укладкой их на поверхность поля. Такую операцию по прополке полосных посевов можно проводить до обеспечения полного затенения посеянными растениями незасеянных полос поверхности посевов.
Таким образом, создание новых вариантов конструкций катков обеспечивает получение максимально благоприятных условий для прорастания и роста посеянных зерновых культур полосным способом и создание худших условий для прорастания и роста сорняков, а также возможность их механизированного пропалывания в зонах незасеянных полос полосных посевов. Посев зерновых культур полосным способом, например шириной засеянных полос 20 см и незасеянных полос 25 см, увеличивает урожайность до 2-х раз, сокращает сроки созревания от одной до 2-х недель, снижает расходы семян до 25% и исключает практически полностью полегание.
mах
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан каток, вид сверху, на фиг.2 показан каток, вид сбоку, на фиг.3 показана секция катка большого диаметра, на фиг.4 показан элемент катка, на фиг.5 изображена схема, показывающая Н и Н в процессе движения катка при положении его оси под углом α к перпендикуляру направления его движения, на фиг.6 показана схема поперечного разреза полосного посева, на фиг.7 показан каток в варианте для прополки полосных посевов.
м
б
б
м
б
Каток для обработки полосных посевов содержит продольные брусья с отверстиями на концах 1, которыми они болтовыми соединениями закрепляются на рамах посевных или прополочных агрегатов (не показано), рамку продольных брусьев 2, на которой посредством болтовых осей 3 смонтирован брус спирали катка 4, на концах которого подвижно установлены поводки 5, на нижних концах которых в подшипниковых узлах 6 установлен (ось) вал 7, подвижность поводков в сторону почвы ограничена упорами 8, поводки 5 с брусом спирали катка 4 дополнительно соединены посредством винтовых пружин 9, один конец которых неподвижно закреплен на брусе спирали катка 4, а второй на поводке 5 через регулировочные винтовые тяги 10, на валу 7 посредством спиц 11 смонтированы винтовые полосы 12 шириной α (фиг.4), имеющие шаг t и составляющие угол δ с образующей цилиндрической поверхностью, описывающей каток 13, состоящий из секций катка малым диаметром D 14 и секций катка с большим диаметром D 15, причем длина секций катка большего диаметра D 15 разделена на две равные части, в которых винтовые полосы 12 закреплены так, что при движении в рабочем направлении производится перемещение почвы к его середине, за катком 13 на брусе спирали катка 4 по всей ширине каждой из засеваемых полос полосного посева установлены посредством стоек 16, параллелограммных механизмов 17 и пружин 18 съемные двухсторонние отвалы 19, которые сдвигают часть вспушенной земли на незасеянные полосы полосного посева, и распорные втулки 20 (фиг.7), которые устанавливаются взамен секций катков малого диаметра D14 при использовании катка на прополке полосных посевов. На брусе спирали катка 4 перед секциями катка большего диаметра D 15 монтируются ножи в виде стрельчатых лап 22. Для регулировки глубины работы катка в продольных брусьях 1 установлены параллелограммные механизмы 23 с талрепами 24.
м
б
м
б
м
б
м
Каток для обработки полосных посевов работает следующим образом. При его монтаже на посевном агрегате он устанавливается так, чтобы центры секций катка с малым диаметром D 14 и центры секций катка с большим диаметром D находились соответственно на серединах засеянных полос полосных посевов и на незасеянных полосах. В процессе посева зерновых культур полосным способом: например, шириной засеянных полос 20 см и незасеянных полос 25 см, каток устанавливается секциями катка малого диаметра D 14 на засеваемых полосах, а секциями катка большого диаметра D 15 на незасеваемых полосах и работает следующим образом. Секция катка с малым диаметром D 14 катка 13, врезающаяся в почву на глубину 15-20 мм меньше глубины посева, прикатывает подповерхностный слой толщиной 15-20 мм над семенами, а поверхностный слой почвы, который выше вспушивается, дополнительно измельчает с одновременным вычесыванием из него сорных растений и пожнивных остатков и укладывает их на поверхность поля. Секции катка с большим диаметром D 15 катка 13 одновременно с секцией катка с малым диаметром D 14 врезается в почву в зонах незасеянных полос на глубину посева, вспушивая и доизмельчая почву с одновременным ее перемешиванием с верхними более сухими слоями и вычесывая из нее сорные растения и пожнивные остатки с укладкой их на поверхность поля, за катком 13 посредством стоек 16 параллелограммных механизмов 17 и пружин 18 перемещаются по засеянным полосам двухсторонние отвалы 19, которые на глубине 25-30 мм выше, чем глубина посева, смещают вспушенную и доизмельченную землю на незасеянные полосы полосного посева, образуют почвенные валы.
м
Работа секций катков с малым диаметром D 14 катка 13 позволяет прикатать почву над засеянными полосами толщиной 15-20 мм, прижимая при этом семена к семенному ложу, что обеспечивает максимально благоприятные условия для насыщения семян капиллярной влагой, а перемещение почвы двухсторонними отвалами 19 с глубины на 25-30 мм выше, чем глубина посева, с засеянных полос полосного посева в зоны незасеянных полос обеспечивает после всходов совмещение в растениях узлов кущения с корневыми узлами. Это условие необходимо для получения устойчивых к полеганию растений, а также максимально высокого урожая и сокращения срока их созревания.
б
б
б
Работа секций большим диаметром D 15 катка 13 позволяет вспушить, доизмельчить и одновременно перемешать верхние более сухие слои почвы с нижними более влажными на глубину посева в незасеянных полосах. Это создает крайне неблагоприятные условия для всходов сорных растений, которые еще более ухудшаются после сдвига двухсторонними отвалами 19 части верхней почвы с засеянных полос в зону незасеянных, при котором образуются почвенные валы над незасеянными полосами (см. фиг.6). Это позволяет получать дополнительную влагу (атмосферные осадки), которая скатывается в засеянные полосы и благоприятно влияет на развитие посеянных культур. Сорняки в этом случае укрыты дополнительным сухим слоем почвы, не получая атмосферной и капиллярной влаги, не прорастают длительное время, а тем временем зерновые посевы затягивают незасеянные полосы, лишая сорняки света и не давая им развиваться, при этом отпадает необходимость в прополке. Но если сорным растениям в незасеянных полосах удалось все-таки взойти и развиться до достаточного уровня, то проводят междурядную прополку пропалывающим катком 21, который представлен на фиг.7. Пропалывающий каток 21 с ножами в виде стрельчатых лап 22 монтируется на прополочном агрегате, который устанавливается на полосном посеве так, чтобы центры секций катка больших диаметров D 15 и ножи в виде стрельчатых лап 22 пропалывающего катка 21 располагались на серединах незасеянных полос. При движении этого пропалывающего катка 21 ножи в виде стрельчатых лап 22 подрезают почву с корнями растений в зонах незасеянных полос полосного посева, а секции катка большего диаметра D 15 взрыхляют ее на глубину подрезания с одновременным вычесыванием сорных растений из почвы и укладкой их на поверхность поля, где они гибнут. Во вспушенных незасеянных полосах в почве вновь создаются неблагоприятные условия для прорастания сорных растений, что задерживает их развитие на длительное время.