Способ биомелиорации неиспользуемых деградированных земель с низкой несущей способностью при окультуривании почв для восстановления агропроизводства и устройство для его осуществления
METHOD FOR BIOMELIORATION OF UNUSED DEGRADED LANDS WITH LOW BEARING CAPACITY DURING SOIL CULTIVATION FOR THE RESTORATION OF AGRICULTURAL PRODUCTION AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

3
Предполагаемое изобретение относится к области биомелиорации неиспользуемых деградированных сельскохозяйственных земель с наличием бессточных понижений, зончатых и камышовых сорных растений либо растительных кочек, каменистости, пятен почвы с разной кислотностью и с куртинами кустарниковой поросли, полосами одноствольного кустарника, редкого мелколесья с включением участков смешанного и хвойного леса, а именно, для производства изыскательских работ на восстанавливаемых сельхозяйственных угодьях, раскисления почвы, высева семян, одновременной утилизации на дно щелевого дренажа измельченной смеси органической биомассы. Предлагаемый способ, в частности, относится к созданию адресной обработки неиспользуемых деградированных земель, включающей предварительную безраскопную диагностику при изыскании, картирования участка с введением полученных значений диагностики и передачи результатов на управляющий процессор комбинированного агрегата, выполняющего одновременную обработку: механическую - с измельчением стеблей травянистых растений и почвенных агрегатов с удалением отрезков корней деревьев, корчевания пней, обработки древесины с сепарацией на фракции и утилизации в щель на дне траншеи, нарезаемой комбинированным агрегатом, срезания вершин деревьев, нарезку сортамента стволов с укладкой в секцию агрегата; химической - с распределением мелиоранта СаСО и минеральных NPK удобрений; биологической - с внесением раствора с азотофиксирующими микроорганизмами в почву, бинарного пневматического подсева смесей семян с прикатыванием.
Сущность проблемы состоит в том, что в настоящее время большие площади (130 млн.га.) пашни, лугов и пастбищ подверглись деградации и в целях восстановления плодородия и функционирования неиспользуемых лугов, пашни и залежных пастбищ, наряду с раскислением почвы, требуется сохранение органических веществ в слое почвы, осуществление обработки пашни и сенокосов с внесением в почву водного раствора с азотфиксирующими микроорганизмами, обработки слоя почвы и подпочвенного грунта с внесением мелиоранта, разноглубинной аккумуляции запасов воды, избытка минеральных NPK удобрений, регулирующих питание и развития корневой массы растений, что обеспечит повышение продуктивности мелиорируемых богарных земель.
Известен способ применения результатов аэрокосмических съемок дополненных данными из картографических источников и полевых исследований (Катышев М.С. Прогноз русловых деформаций по материалам аэрокосмической информации и полевых исследований. Материалы и проблемы восстановления сельского хозяйства России. Материалы международной научно-практической конференции 20-21 марта 2013 года. - М.: Изд. ВНИИА, 2013. 540 с), включающий: получение и дешифровку космического снимка с выделением контуров объектов (рек, каналов, водохранилищ) и элементов отдельных образований (текстур на сельскохозяйственном угодье: комплексов пятен минеральных почвогрунтов с разным уровнем кислотности и щелочности, участков торфяника, смешенного леса, мелколесья, кустарника; а также сооружений, дамб, мостов, дорог) и местных ориентиров имеющихся на топографической карте и космическом снимке, а также сканирование космического снимка и соответствующего участка на топографической карте с приведением к одному масштабу и совмещению с привязкой к географическим координатам. Кроме того, способ содержит анализ динамики контуров объектов, состояния текстур на сельскохозяйственном угодье и предложения для включения в проект мелиоративных работ. Этот способ может быть использован при восстановлении мелиоративной системы с деградированными землями на стадии предпроектных изысканий. Недостатком способа с использованием космических снимков при восстановлении продуктивности мелиорированных земель является организационная трудность заказа работ, высокая стоимость снимка, отсутствие специализированных программ дешифровки текстур и автоматизации ввода полученной информации при картировании сельскохозяйственного угодья для мелиоративных работ.
Известен способ биомелиорации деградированных богарных земель, (RU, пат. изобретения №2589224, МПК А01В 79/02, А01В 13/14, C09K 101/00 БПМИ №19, 10.07.2016,), включающий: создание в почвенном слое тонкой 0,02…0,07 м прослойки из жидкого навоза, образование в подпочвенном слое водорегулирующего экрана непроницаемого в период атмосферных осадков и проницаемого корнями растений во время засухи, проведение обследования участка, полосовое разноглубинное от 0,65 до 1,0 м предварительное ярусное рыхление грунта и под углом к его направлению основную обработку слоя полос. Причем создают основания экрана с поперечным профилем косинусной формы и дополнительными горизонтальными участками в экстремальных точках профиля основания. Проводят обработку полос с безотвальным регулируемым по глубине подрезанием верхнего слоя почвы, одновременной обработкой ниже лежащего слоя почвы и подпочвенного грунта с внесением на разъединенные комки химического мелиоранта. Образовывают прослойку из жидкого навоза в полости между подрезанным слоем почвы и обработанным с внесением мелиоранта. Выполняют укладку органоминеральной смеси с инерционнонапорной подачей через полости разноглубинных от 0,45 до 0,75 м параболических стоек объемных рыхлителей и между ними за ножами под отвалами. При этом водорегулирующий экран укладывается в виде двух симметричных сопряженных слоев с криволинейной поверхностю и превышением уровня сопряжений над уровнем краев. Укладывают в водорегулирующий экран органоминеральную смесь, при ее составе, об.%: 35…50 растительные остатки и перегной, 3…10 монтмориллонит, 15…40 морской смешенный тип отложений, 15…37 глина. Выполняют при полосовом возделывании растений на обрабатываемой полосе над экраном высев смеси семян бобовых трав и покровной зерновой культуры с одновременным внесением в почву сыпучих фосфорных и калийных минеральных удобрений, раствора с азотофиксирующими микроорганизмами, а на маячной полосе высев семян высокостебельных галофитов обработанных стимуляторами роста.
Недостатком способа является отступ между смежными обработанными полосами с водорегулирующими экранами шириной от 3,3 м до 5,25 м, что составляет 1,1-1,5 длины горизонтального капиллярного переноса влаги, с сохранением выродившегося травостоя и выполнением подпокровного объемного ярусного рыхления почвогрунта с профилем дна, по которому требуется перемещать избыточную воду с продуктами химических реакций под водорегулирующим экраном в глубокую щель на маячной полосе с галофитами.
Известен способ первичной почвообработки неиспользуемых и немелиорированных земель (CN - Китай, пат.изобретения № CN 106105470 A 2016-11-16, МПК А01В 79/02, заявка CN 201610594550 A от 2016-07-26), включающий: очистку от древестных отходов удаления растительности, мусора с образованием маячной рабочей полосы с которой буртуют почвы, планируют вскрытую поверхность грунта, вносят в валик почвы удобрения и перемещают ее обратно на вскрытый грунт с последующим выравниванием поверхности почвы и севом или посадкой растений.
Недостатком способа является отсутствие утилизации древестных остатков, вывоза или переработки собранного мусора, не возможность применять на почвах в зоне избыточного увлажнения и с низкой несущей способностью.
Известна комбинированная машина для подготовки почвы, сбора камней и переработки пластиковой пленки (CN - Китай, пат. изобретения №CN 10695439370 A от 2017-07-18, МПК А01В 49/04, А01В 43/00, заявка CN 201710319062 A от 2017-05-08) включающая раму, реверсируемый привод рабочих органов, выравниватель поверхности почвы, вал со спирально расположенными билами с метателем камней и пленкоизмельчитель с комкодробильными граблями, а также конвейер с сетчатой лентой к накопителю камней. Недостатком комбинированной машины является необходимость предварительного удаления травянистой и древесной растительности, сроительства сети каналов для сброса поверхностного стока воды, отсутствие подготовки камней к утилизации или вывозу с сельскохозяйственного угодья.
Известен способ восстановления и повышения плодородия почв с первичной обработкой и внесением мелиорантов, удобрений, ферментов (AU - Австралия, пат. изобретения № AU 2014254489 А1 от 2016-01-07, МПК А01В 79/02, заявка AU 2014254489 A от 2014-04-18) включающий операции: формирования перед посевом удобрительного слоя, смешенного с почвой на глубине покровного слоя почвы, содержащего размолотый бентонит натрия и птичий помет, предварительно обработанный ферментным препаратом с посевом в него или посадкой растений и замачиванием водой, а в ходе вегетации растений добавляется в воду другой ферментный препарат.
Недостатком способа является отсутствие утилизации измельченных древестных остатков в пограничный с почвой слой грунта с обработкой водным раствором аммиака, применения опорно-ходовой системы технического средства приспособленного к условиям низкой несущей способности почвогрунтов.
Известен рабочий орган бестраншейного дреноукладчика (SU - СССР, пат. изобретения №SU 1678989 А1 от 23.09.1991 Бюл. №35, МПК E02F 5/10, заявка 3704029/03 от 1983-12-19) включающий тубонаправляющий тракт и закрепленны на нем и разнесенные по высоте грунторазрабатывающие режущие органы, каждый из которых выполнен из вертикальных разрезающих ножей и примыкающих горизонтальных ножей, снабженных подъемно-транспортирующими элементами, а также тубонаправляющего тракта с тупым углом наклона для движения грунта по криволинейным поверхностям в проходные окна с укладкой слоями на дренажную трубу.
Недостатком рабочего органа бестраншейного дреноукладчика является отсутствие бункера для подачи фильтрующего материала к гибкой дренажной трубе, невозможность утилизировать измельченную древесную массу для улучшения отвода поверхностного ливневого стока.
Известен комбинированный агрегат для предпосевной обработки тяжелых и средних почв и посева с внесением удобрений (RU пат. изобретения 2497334 от 10.11.2013, бюл. №31, МПК А01В 49/06, А01В 43/00, заявка: 2012119209/13, от 30.07.2012), включающий: устройства для совмещения предпосевной обработки почвы и посева с внесением удобрений, при этом агрегат состоит из камнеуборочной машины, снабженной рамой, на продолжении которой крепятся четыре дисковых батареи и один ряд рыхлительных лап, выравнивающий брус, кольчато-шпоровый каток и зернотравяная сеялка с туковысевающим аппаратом.
Недостатком агрегата является необходимость предварительного удаления травянистой и древесной растительности, отсутствие опорно-ходовой системы технического средства приспособленного к условиям низкой несущей способности почвогрунтов.
Кроме того, все приведенные способы и комбинированные агрегаты нуждаются для осуществления в предварительном регулировании уровня грунтовых вод, требуют нейтрализации или утилизации продуктов химической реакции либо измельченной древесной массы, снижения затрат на почвенное агромелиоративное обследование участка и повышения тяговых усилий и проходимости базовых шасси специальных мелиоративных машин.
3
Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемый способ биомелиорации неиспользуемых деградированных земель с низкой несущей способностью при окультуривании почв для восстановления агропроизводства и устройство для его осуществления, включающий предпроектные изыскания, содержащие использование географической информационной системы, получаемых границ и видов деградации на пятнах почвы при применении лазерной сканирующей системы - лидар с географической привязкой и использование сонара при геофизическом безраскопном определении глубины переходов горизонтов почвогрунта, разработку и передачу на управляющий процессор программ включения и выключения подачи технологического материала к рабочим органам комбинированного агрегата, при этом выполняют: адресную обработку земель с внесением водного раствора штаммов азотофиксирущих ассоциированных микроорганизмов - «мизорин», либо с ускорителем роста - «лентехнин» с рядовым пневматическим посевом высокостебельных растений и между рядами поверхностный сев травосмеси семян с их заделкой, внесение мелиоранта СаСО или минеральных NPK удобрений в почву, с берм и траншеи буртуют почву и ведут прокладку дренажной траншеи с ярусными полками и щели на дне траншеи, проводят укладку гибкой перфорированной дренажной трубы на полку дна траншеи с последующим засыпанием рыхлым грунтом и покрытием слоем почвы из бурта, на маячной полосе извлекают и делят на фракции камни для дробления, валкования и утилизации на дно щели, корчуют с погрузкой в накопитель крупных, средних, мелких камней и валунов, режут корни деревьев и корчуют пни, подбирают и измельчают древесную зелень, на смежной полосе одновременно с обработкой маячной полосы удаляют кустарниковую поросль, срезают вершины деревьев и ветви, разрезают на отрезки стволы мелкого и среднего кустарника с их последующим измельчением, очищают стволы крупного кустарника, мелколесья и леса с перемещением готового сортамента в накопитель комбинированного агрегата, дробят пни, подают стружку, опилки, листья и хвою к разделителю пневмоструи с запорным устройством и направляют их к насадкам внесения в колею опорно-ходовой системы либо по пневмопродуктопроводу в дренажную траншею через бункер дреноукладчика и укладывают в щель на дне траншеи, выравнивают и прикатывают почву над засыпанной траншеей и проводят предпосевную обработку маячной полосы.
Устанавливают с тупым углом к направлению движения вертикальный четырех секционный полый нож с ярусными параболическими стойками включающих клинообразные горизонтальные ножи с вертикальными рассекателями пластов и отвалами при этом первый ярус подрезает пласт почвы шириной равной суммарной ширине траншеи и двух берм с пахотой в развал и укладкой полувинтовыми отвалами почвы с внешней стороны берм, клинообразный нож второго яруса подрезает пласт пограничного слоя грунта в развал на глубину обеспечивающую грунтом двух берм с укладкой грунта по винтовым отвалам на бермы, клинообразный нож третьего яруса подрезает грунт на глубину дренажной траншеи с подачей пласта в свал по отвалам в окна третьей полой секции вертикального ножа с перемещением грунта напором газа в продуктопровод с укладкой грунта через третью секцию бункера в траншею с уложенной дренажной трубой и щели заполненной древестной массой и фракцией щебня, клинообразный нож четвертого яруса подрезает на дне траншеи грунт в свал на глубину щели с объемом грунта самонапорно перемещающимся по отвалам на полки дна дренажной траншеи с фиксацией уложенной перфорированной гибкой дренажной трубы.
Комбинированный агрегат включает самоходное базовое шасси с трехсекционной рамой с установленными на каждой секции рамы по две опорно-тяговые колесные пары с армированными резино-металлическими гусеницами с треугольной обводкой колес, рамой со спаренными колесами и фланцем с внешней стороны крепления кронштейна соединенного с цапфой телескопического вала торсионной передачи, а также содержащего на первой секции рамы установочно-подвижную в поперечной плоскости кабину комбинированного агрегата с компьютером, управляющим процессором с кодовым GPS либо ГЛОНАС приемником координат и пультом управления автоматического включения и выключения привода рабочих органов, на первой секции расположен фронтальный манипулятор с перекидной стрелой и почвообрабатывающими машинами разрыхления маячной полосы обработки перед агрегатом с резкой корней кустарника и деревьев, корчевкой камней, на фронтальной части рамы первой секцией агрегата содержат мульчер с метателем измельченной древесной массы в раструбную трапецеидально сужающуюся к эжектору-приемнику щель на параболическом отвале с закрепленными на тыльной стороне эжектором и продуктопроводом с разделителем пневмоструи, запорным устройством и направляют древесную массу в колею либо бункер дреноукладчика, под рамой первой секции на поворотных механизмах содержится извлекатель-валкователь в кожухе с отвалом под изменяемым в горизонтальной плоскости углом к направлению движения и стороне агрегата, причем отвалом с перекрытием захватов сепарируют камни на фракцию гравийно-щебеночную пропускаемую под отвалом и крупно щебеночную фракцию, которую по отвалу перемещают в валок на смежную полосу для последующего подбора шнеком-метателем и по пневмопроводу ее подают в бункер с укладкой в дренажную щель, а между стрелами перекидного манипулятора содержится накопитель камней, пней с вертикальным в поперечной плоскости подъемником и поворотными опорами выгрузки за габаритами агрегата накопленных материалов в штабель либо кузов траспортного средства, за накопителем содержится на поперечных направляющих полноповоротный манипулятор с телескопической стрелой и двумя рукоятьями с поворотным дископильным рабочим органом и двухчелюстным ковшом, перед кабиной установлен двигатель внутренного сгорания соединенный трансмиссией с дискорубильным оборудованием, с продуктопроводом, разделителем пневмоструи с запорным устройством и направляют древесную массу в резервную емкость либо бункер дреноукладчика, на второй секции рамы установлен фронтальный манипулятор с установочно-подвижно соединенный с вертикальным четырех секционным полым ножом, пяти секционным бункером с шириной боковых стенок меньше ширины стенок вертикального полого ножа, на четырех параболических стойках по ярусно размещенных на полом ноже закрепляют клинообразные горизонтальные ножи, вертикальный разделитель подрезанного пласта и по два криволинейных отвала, кроме того на второй секции рамы агрегата содержится комрессор, трубопровод подачи струи газа в первую полость вертикального секционного ножа дреноукладчика, за компрессором содержится катушка с гибкой перфорированной дренажной трубой, направляемой во вторую секцию вертикального полого ножа с укладкой через третью секцию бункера дреноукладчика на полку дна дренажной траншеи, сбоку второй секции рамы содержится шнек-метатель подачи камней на лопасть метателя перемещающий их через эжектор и продуктопровод во вторую секцию бункера дреноукладчика, за фронтальным манипулятором установлен двигатель внутренного сгорания, соединенный трансмиссией с дискорубильным оборудованием, запорным устройством и продуктопроводом для подачи древесной массы в четвертую секцию полого вертикального ножа дреноукладчика с укладкой на дно щели, на второй секции рамы установлен полноповоротный манипулятор с телескопической стрелой, двумя рукоятьями с харвесторной головкой и двухчелюстным ковшом, на раме второй секции содержится шириной захвата равной сумме ширин двух берм и дренажной траншеи поворотный в горизонтальной плоскости вогнутый отвал засыпки дренажной траншеи грунтом уложенным на берму траншеи, а за ним отвал возвращающий почву на бермы и засыпанную траншею с насадками на тыльной части отвала соединенных патрубками адресного выпуска мелиорантов либо удобрений из двухсекционных емкостей технологического материала с дозаторами, запорным устройством, насосом, эжекторами пневмоподачи по патрубкам, за отвалом перемещающим почву содержат на установочно подвижном кронштейне водоналивной уплотняющий каток, кроме того содержит на второй секции рамы: один двигатель базового шасси либо три для раздельной подачи мощности к гидроприводу опорно-тяговой ходовой системы, манипуляторам, рабочим органам, дозаторам, метателям, насосу, соединенным патрубком с эжектором связанного продуктопроводом с двухсекционным контейнером смеси семян. На третьей секции рамы размещены накопители очищенных стволов сортамента лесоматериалов. Накопитель может быть с сортирующим устройством по диаметру стволов деревьев, выполнен в виде не поворотных вертикальных стоек на третьей секции рамы и на выдвижных кронштейнах, с формой стоек имеющих наклонную поверхность и шарнирами обеспечивающих опрокидывание при разгрузке стволов. Кроме того, на третьей секции рамы размещены: емкость для раствора азотофиксирующих микроорганизмов, соединенная с распределительной головкой и продуктопроводом, закрепленным на кронштейне дискового сошника, а также размещены семенные бункеры секций пневматических сеялок с дозаторами и распределительными головками, соединенные с продуктопроводами, закрепленными с тыльной стороны стоек с долотами на конце и с семенным ложем в щели за дисковым сошником, для рядового сева семян высокостебельных культур, с насадками бинарного пневмо высева семян травосмеси между рядками, либо на поверхность почвы, за стойками сошников располагается прикатывающее устройство, включающее каток. На секциях рам агрегата в створах опорно-тяговых колесных пар возможна установка дополнительного оборудования на флянцах жестко закрепленных к лонжеронам с внешней стороны для быстроразъемного соединения с кронштейнами, цапфы которых расположены ниже дна рамы и соеденены с валами цилиндрических катков с горизонтальной обводкой перфорированной резино-металлической гусеницей при ее ширине больше поперечного габарита рамы секции.
Анализ патентной и технической документации не выявил аналогичного выполнения способа биомелиорации неиспользуемых деградированных земель с низкой несущей способностью при окультуривании почв для восстановления агропроизводства и устройства для его осуществления, показал, что изобретение является новым, не следует явным образом из уровня техники.
Целью предполагаемого изобретения - способа и устройства является ускорение восстановления эффективного функционирования неиспользуемых деградированных лугов, сенокосов, пашни, получение на мелиорированных землях раскисленной почвы с запасом влаги и питательных веществ, обеспечивающей повышение урожайности возделываемых растений.
Технический результат предлагаемого изобретения - сокращение сроков окультуривания почв неиспользуемых деградированных земель, рыхления ее и насыщении азотфиксирующими микроорганизмами, что обеспечивает повышение продуктивности сельскохозяйственных угодий.
3
Новый технический результат от применения предполагаемого изобретения способа и устройства достигается тем, что проводятся предпроектные изыскания с использованием географической информационной системы (ГИС), результатов почвенных агромелиоративных обследований участка, получаемых при комплексном применении лазерной сканирующей системы - лидар и геофизического способа маршрутного наземного безраскопного определения исходных показателей состояния деградированных земель - сонар с одновременным введением полученных данных на магнитный носитель с географической привязкой, ускоряющих проведение изысканий, по результатам, которых осуществляется подготовка и передача в цифровом виде программ на управляющий процессор комбинированного агрегата, что позволяет выполнять адресное внесение мелиоранта СаСО в пределах контура деградации почвы или минеральных NPK удобрений с расчетными объемами и автоматического регулирования глубины хода клиновидных ножей дреноукладчика под заданную плоскость и совмещения видов комплексных предпосевных обработок почв, а выдача информации через информационную систему на экран компьютера в кабину оператора с предложениями корректировки норм внесения технологического материала, обеспечивают их экономию. Буртовка почвы с берм и траншеи и прокладка дренажной траншеи с ярусными полками и щели на дне траншеи позволяет сохранить в почве органические вещества без засорения почвы сильно кислым грунтом. Одновременная обработка маячной и смежной полос при удалении на смежной полосе кустарниковой поросли, срезки вершины деревьев и ветвей, деления на отрезки стволов мелкого и среднего кустарника с их последующим измельчением, очищением стволов крупного кустарника, мелколесья и леса с перемещением готового сортамента в накопитель комбинированного агрегат и извлечения на маячной полосе сепарируемых на фракции камней для дробления, валкования и утилизации на дно щели, а также корчевания с погрузкой в накопитель мелких, средних, крупных камней и валунов, резка корней деревьев и подбор, измельчение древесной зелени позволяет сократить сроки окультуривания почв и утилизировать древесную массу без транспортирования с земель подлежащих к использованию в восстанавливаемом агропроизводстве.
Выполнение валочного механизма в виде рубительно-пильного диска, а также снабжение первой и второй секций рамы агрегата рубительным оборудованием, соединенным транспортирующими трубопроводами с бункером дреноукладчика на второй секции рамы, и полноповоротные манипуляторы с телескопическими срелами и двумя рукоятьями с рабочими органами позволяют удалять кустарник и вершины деревьев без предварительной валки путем последовательной разделки на отрезки, включая измельчение пня. Поворотное в горизонтальной плоскости захватно-сучкорезное устройство на рубительном оборудовании и полноповоротный манипулятор обеспечивают очистку стволов лесоматериала от сучков, коры и укладку стволов в накопитель на третьей секции рамы с сортировкой по диаметру. Размещенные на третьей секции рамы: накопитель стволов лесоматериалов, компрессор, продуктопровод, контейнеры для семян, емкость для раствора азотофиксирующих микроорганизмов, а также закрепленные на раме третьей секции пневматические сеялки с дозаторами, соединенные с продуктопроводами и стойками для рядового сева и насадками бинарного сева на поверхность почвы между рядками, обеспечивают в период окультуривания почвы получение сбалансированного по питательным качествам зеленого корма и последующего возделывания высокопродуктивных пропашных культур. Установка кабины на передней секции на направляющих создает необходимый для работы обзор. Снабжение секций рамы дополнительными опорно-ходовыми блоками и телескопическими торсионными валами обеспечивает хорошую проходимость машины.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана блок-схема операций изысканий с картированием участка и схема проведения одновременной очисти маячной и смежной полосы при биомелиорации неиспользуемых земель с низкой несущей способностью, вид сверху; на фиг. 2 - представлена схема самоходного комбинированного агрегата биомелиорации земель с окультуриванием почв, вид сверху; на фиг. 3 - схема самоходного комбинированного агрегата при размещении оборудования в рабочем положении, вид сбоку; на фиг. 4 - схема первой секции самоходного комбинированного агрегата, вид сбоку; на фиг. 5 - схема второй секции агрегата, вид сбоку; на фиг. 6 - схема третьей секции агрегата, вид сбоку; на фиг. 7 - схема рабочего органа - мульчера с метателем измельченной древесной массы в раструбную щель на параболическом отвале с закрепленными эжектором и продуктопроводом, вид в изометрии; фиг. 8 - схема рабочего органа - дреноукладчика с ярусно расположенными клиновидными ножами, вертикальными ножами и отвалами пластов, вид фронтальный.
1
2
2
3
тр
в
тр
щ
тр
тр
щ
в
На чертежах показано предлагаемое выполнение способа биомелиорации неиспользуемых деградированных земель с низкой несущей способностью при окультуривании почв для восстановления агропроизводства и устройство комбинированного самоходного агрегата для его осуществления, способ включающий изыскания 11, 16 (Фиг. 1.), содержащие почвенные агромелиоративные обследования 9, 10 (Фиг. 1.) участка, при комплексной бесраскопной диагностике аэрофотоснимками лазерной сканирующей системой - лидар 11 (Фиг. 1.) и геофизическим маршрутным наземным бесраскопным эхолокационным зондированием - сонар 10 (Фиг. 1.) определении глубины переходов горизонтов почвогрунта, пятен выявленных площадей макроповышений с редким низкорослым травостоем и камнями 3 (Фиг. 1.), макропонижений рельефа с высокостебельной растительностью и куртинами многоствольного кустарника либо кустарниковой поросли с кочками 4 (Фиг. 1.), минеральных почв со смешенным лесом 5 (Фиг. 1.), мелколесьем с хвойным лесом 6 (Фиг. 1.), торфяных почв с мелким, средним кустарником и ядовитыми травами 7 (Фиг. 1.), крупного кустарника с лесом, буреломными завалами 8 (Фиг. 1.), показателей кислотности по состоянию травостою либо химанализа почв с деградированных земель и с последующим вводом полученных данных на магнитный носитель в базу ПК 17 (Фиг. 4.), картирование участка на ГИС 21 (Фиг. 4.), с разработкой проектных трасс агрегата 19 (Фиг. 4.), подготовку программы включения и выключения ею рабочих органов с пульта управления 20 (Фиг. 4.) и связкой координат через кодовый GPS либо ГЛОНАС приемник 22 (Фиг. 4.) комбинированного самоходного агрегата 13 (Фиг. 1) с привязкой к географическим координатам 12 (Фиг. 1.) и передачи результатов на управляющий процессор 23 (Фиг. 4.) комбинированного самоходного агрегата 13 (Фиг. 1.), выполняющего последовательно одновременную обработку маячной 1 (Фиг. 1.) и смежной 2 (Фиг. 1.) полосы. Кроме того определение глубины переходов горизонтов почвогрунта, глубины уровня залегания грунтовых вод и засоренности пятен выявленных площадей эхолокационным зондированием - сонар 10 (Фиг. 1.) выполняется с шагом установки излучателя равным L (Фиг. 1.) на пятнах 3, 6, 8 (Фиг. 1.) и выродившемся травостое, установки сейсмоприемника с радиусом r (Фиг. 1.), а на пятнах 4, 5, 7 (Фиг. 1.) с шагом L (Фиг. 1.) при расстоянии между проходами равного двойной габаритной ширины агрегата 13 (Фиг. 1.). Выполняют: на маячной 1 (Фиг. 1.) полосе адресную обработку земель с внесением 24 (Фиг. 6.) водного раствора штаммов азотофиксирущих ассоциированных микроорганизмов - «мизорин», либо с ускорителем роста - «лентехнин» с рядовым 25 (Фиг. 6.) пневматическим посевом высокостебельных растений и между рядами поверхностный пневматический 26 (Фиг. 6.) сев травосмеси семян с их заделкой 27 (Фиг. 6.), внесение 28 (Фиг. 5.) мелиоранта СаСО или минеральных NPK удобрений в почву, с берм b (Фиг. 8.) и траншеи В (Фиг. 8.) буртуют В почву и ведут прокладку дренажной траншеи В (Фиг. 8.) с ярусными b (Фиг. 8.) полками и щели В на дне В траншеи, проводят укладку гибкой перфорированной дренажной трубы 29 (Фиг. 5.) на полку В=0,5(В-В) дна траншеи с последующим засыпанием рыхлым грунтом и покрытием слоем почвы из бурта 2 В (Фиг. 8.), на маячной 1 (Фиг. 1.) полосе извлекают и делят 53 (Фиг. 3, 4.) на фракции камни, режут 94 (Фиг. 3.) корни деревьев и корчуют 95 (Фиг. 4.) пни, подбирают и измельчают 44 (Фиг. 3, 4.) древесную зелень, на смежной 2 (Фиг. 1.) полосе одновременно с обработкой маячной 1 полосы удаляют кустарниковую поросль, срезают вершины деревьев, ветви, разрезают 62 (Фиг. 2, 4.) на отрезки стволы мелкого и среднего кустарника с их последующим измельчением 65 (Фиг. 4.), очищают 78 (Фиг. 5.) стволы крупного кустарника, мелколесья, леса с перемещением готового сортамента в накопитель 30 (Фиг. 6.) комбинированного агрегата 13 (Фиг. 1.), разгрузку сортамента стволов и собранных камней проводят на разворотных полосах участка либо погрузочно-складских площадках в штабель.
Комбинированный агрегат 13 включает самоходное базовое шасси с трехсекционной рамой 31, 32, 33 (Фиг. 3.) с установленными на каждой секции рамы по две опорно-тяговые колесные пары 34 (Фиг. 3.) с армированными резино-металлическими гусеницами с треугольной 35 (Фиг. 3.) обводкой колес, рамой со спаренными колесами 36 (Фиг. 2.) и фланцем 37 (Фиг. 2.) с внешней стороны крепления кронштейна 38 (Фиг. 6.) соединенного с цапфой телескопического вала 39 (Фиг. 6.) торсионной передачи, а также содержащего на первой секции 31 рамы установочно-подвижную в поперечной плоскости кабину 40 (Фиг. 3, 4.) комбинированного агрегата 13 с компьютером 17, управляющим процессором 23 с кодовым GPS либо ГЛОНАС приемником 22 координат от спутников 18 (Фиг. 1.) и пультом управления 20 автоматического включения и выключения привода рабочих органов, на первой секции 31 расположен фронтальный манипулятор 41 (Фиг. 2, 3.) с перекидной стрелой 42 (Фиг. 2.) и почвообрабатывающими машинами 43 (Фиг. 2.) разрыхления маячной 1 полосы обработки перед агрегатом 13 с резкой корней кустарника и деревьев, корчевкой камней, на фронтальной части рамы первой 31 секцией агрегата 13 содержат мульчер 44 (Фиг. 2, 3, 7.) с метателем 45 (Фиг. 7.) измельченной древесной массы в раструбную трапецеидально сужающуюся к эжектору-приемнику щель 46 (Фиг. 7.) на параболическом отвале 47 (Фиг. 7.) с закрепленными на тыльной стороне эжектором 48 (Фиг. 7.) и продуктопроводом 49 (Фиг. 7.) с разделителем пневмоструи 50 (Фиг. 2.), запорным устройством и направляют через насадки 51 (Фиг. 2.) древесную массу в колею либо бункер 52 (Фиг. 5.) дреноукладчика, под рамой первой секции на поворотных механизмах 55 (Фиг. 4.) содержится извлекатель-валкователь 53 (Фиг. 3, 4.) в кожухе с отвалом 54 (Фиг. 4.) под изменяемым в горизонтальной плоскости углом к направлению движения и стороне агрегата 13, причем отвалом 54 с перекрытием захватов сепарируют камни на фракцию гравийно-щебеночную пропускаемую под отвалом 54 и крупно щебеночную фракцию, которую по отвалу 54 перемещают в валок на смежную 2 полосу для последующего подбора шнеком-метателем 56 (Фиг. 3, 5.) и по пневмопроводу 96 (Фиг. 3.) ее подают в бункер 52 с укладкой в дренажную щель, а между стрелами перекидного манипулятора 41 содержится накопитель 57 (Фиг. 3, 4.) камней, пней с вертикальным в поперечной плоскости подъемником 58 (Фиг. 4.) и поворотными опорами 59 (Фиг. 4.) выгрузки за габаритами агрегата 13 накопленных материалов в штабель либо кузов траспортного средства, за накопителем содержится на поперечных направляющих полноповоротный манипулятор 60 (Фиг. 4.) с телескопической стрелой 61 (Фиг. 3.) и двумя рукоятьями 97 (Фиг. 4.) с поворотным дископильным рабочим органом 62 (Фиг. 4.) и двухчелюстным ковшом 63 (Фиг. 4.), перед кабиной 40 установлен двигатель внутренного сгорания 64 (Фиг. 4.) соединенный трансмиссией с дискорубильным оборудованием 65 (Фиг. 4.), с закрепленными эжектором 66 (Фиг. 4.) и продуктопроводом 98 (Фиг. 5.), разделителем пневмоструи с запорным устройством и направляют древесную массу в резервную емкость 67 (Фиг. 2.) либо бункер 52 дреноукладчика, на второй секции 32 рамы установлен фронтальный манипулятор 68 (Фиг. 5.) с установочно-подвижно соединенный с вертикальным четырех секционным полым ножом 69 (Фиг. 3), пяти секционным бункером 52 с шириной боковых стенок меньше ширины стенок вертикального полого ножа 69, на четырех параболических стойках 70 (Фиг. 3) по ярусно размещенных на полом ноже 69 закрепляют клинообразные горизонтальные ножи 71 (Фиг. 5, 8.), вертикальный разделитель 72 (Фиг. 8.) подрезанного пласта и по два криволинейных отвала 73 (Фиг. 8.), кроме того на второй секции 32 рамы агрегата 13 содержится комрессор 74 (Фиг. 5.), трубопровод подачи струи газа в первую полость вертикального секционного ножа 69 дреноукладчика, за компрессором 74 содержится катушка 75 (Фиг. 5.) с гибкой перфорированной дренажной трубой 29, направляемой во вторую секцию вертикального полого ножа 69 с укладкой через третью секцию бункера 52 дреноукладчика на полку дна дренажной траншеи, сбоку второй секции 32 рамы содержится шнек-метатель 56 подачи фракции камней на лопасть метателя 76 (Фиг. 5.) перемещающий их через продуктопровод во вторую секцию бункера 52 дреноукладчика, за фронтальным манипулятором установлен двигатель внутренного сгорания 77 (Фиг. 5.), соединенный трансмиссией с дискорубильным оборудованием 78 (Фиг. 5.), с закрепленными эжектором, запорным устройством и продуктопроводом для подачи древесной массы в четвертую секцию полого вертикального ножа 69 дреноукладчика с укладкой на дно щели, на второй секции 32 рамы установлен полноповоротный манипулятор 79 (Фиг. 2, 5.) с телескопической стрелой 80 (Фиг. 2), двумя рукоятьями 99 (Фиг. 3) с харвесторной головкой 81 (Фиг. 5.) и двухчелюстным ковшом 82 (Фиг. 5.), на раме второй секции 32 содержится шириной захвата равной сумме ширин двух берм и дренажной траншеи поворотный в горизонтальной плоскости вогнутый отвал 83 (Фиг. 2.) засыпки дренажной траншеи грунтом уложенным на берму траншеи, а за ним отвал 84 (Фиг. 5.) возвращающий почву на бермы и засыпанную траншею с насадками 85 (Фиг. 5.) на тыльной части отвала 84 соединенных патрубками адресного выпуска мелиорантов 28 либо удобрений с пневмоподачей по патрубкам из двухсекционных емкостей 86 (Фиг. 5.) технологического материала, за отвалом 84 перемещающим почву содержат на установочно подвижном кронштейне водоналивной уплотняющий каток 87 (Фиг. 5.), кроме того содержит на второй секции 32 рамы: один двигатель базового шасси 77 (Фиг. 5.) либо три для раздельной подачи мощности к гидроприводу опорно-тяговой ходовой системы 34, манипуляторам 60 и 79, рабочим органам, дозаторам, метателям, насосу 100 (Фиг. 6.), соединенным патрубком с эжектором продуктопровода связанного с двухсекционным контейнером 93 (Фиг. 2, 6.) смеси семян. На третьей секции 33 рамы размещены накопители 30 очищенных стволов сортамента лесоматериалов. Накопитель 30 может быть с сортирующим устройством по диаметру стволов деревьев, выполнен в виде не поворотных вертикальных стоек 88 (Фиг. 6.) на третьей секции 33 рамы и на выдвижных кронштейнах 89 (Фиг. 6.), с формой стоек имеющих наклонную поверхность и шарнирами обеспечивающих опрокидывание при разгрузке стволов. Кроме того, на третьей секции 33 рамы размещены: емкость 90 (Фиг. 6.) для раствора азотофиксирующих микроорганизмов, соединенная с распределительной головкой и продуктопроводом, закрепленным на кронштейне 91 (Фиг. 3.) дискового сошника 92 (Фиг. 3.), а также в контейнере 93 размещены семенные бункеры секций пневматических сеялок с дозаторами и распределительными головками 101 (Фиг. 6.), соединенные с продуктопроводами, закрепленными с тыльной стороны стоек 94 (Фиг. 3.) с долотами на конце и с семенным ложем в щели за дисковым сошником 92, для рядового сева 25 семян высокостебельных культур, с насадками 26 бинарного пневмо высева семян травосмеси между рядками, либо на поверхность почвы, за стойками сошников 92 располагается прикатывающее устройство 27, включающее каток 102 (Фиг. 2, 6.). На секциях рам агрегата в створах опорно-тяговых колесных пар возможна установка дополнительного оборудования (на чертеже не показано) на флянцах жестко закрепленных к лонжеронам с внешней стороны для быстроразъемного соединения с кронштейнами, цапфы которых расположены ниже дна рамы и соеденены с валами цилиндрических катков с горизонтальной обводкой перфорированной резино-металлической гусеницей при ее ширине больше поперечного габарита рамы секции.
В качестве примера рассмотрим улучшение деградированного не используемого сельскохозяйственного угодья с низкой несущей способностью почвы и пестротой пятен уровня кислотности, контрастным видом зарастания древесной растительностью и слабой изреженостью рельефа.
1
2
2
1
3
2
4
3
На мелиорируемом участке с кислой почвой, с пятнами изреженности, выполняют предварительный подвод грунтовой дороги к спланированной разгрузочно-складской площадке, завозят на нее для его осуществления предварительных изысканий автомобилем 16 (Фиг. 1.) лазерную сканирующую систему - лидар 11 (Фиг. 1.) и оборудование геофизического маршрутного наземного бесраскопного эхолокационного зондирования - сонар 10 (Фиг. 1.) содержащие излучатель сейсмо импульсов 9 (Фиг. 1.) приемник 10 (Фиг. 1.) отраженных частот от грунтовых слоев, включений камней, уровня воды, а проведение маршрутного обследования участка 9 (Фиг. 1.) с дистанционной бесраскопной диагностикой слоев почвогрунта осуществляют при чередовании шага установки и работы электродинамического возбудителя колебаний сонара L (Фиг. 1.) на полосе с пятнами деградации 3, 6, 8 (Фиг. 1.) и выродившемся травостое, установки сейсмоприемника с радиусом r (Фиг. 1.), а на пятнах 4, 5, 7 (Фиг. 1.) с шагом L (Фиг. 1.) и установки сейсмоприемника от возбудителя колебаний при R, R, r, r (Фиг. 1.) на расстоянии 0,25-1,75 м, при расстоянии между проходами равного двойной габаритной ширины агрегата 13 (Фиг. 1.). После выполнения изысканий, содержащих результаты агромелиоративного обследования, полученные данные сканирования, вводят в базу 21 (Фиг. 4.) ГИС для картирования участка и на магнитный носитель компьютера 17 (Фиг. 4.) с географической привязкой 12 (Фиг. 1.) и составления проекта 19 (Фиг. 4.) комплексной биомелиорации деградированных земель, проводится подготовка программы 52 (Фиг. 4.) выдерживания глубины щели и автоматического включения и выключения ею рабочих органов с пульта управления 20 (Фиг. 4.) при связке координат через кодовый GPS приемник 22 (Фиг. 4.) с координатами от спутников 18 (Фиг. 1.), передают программу на электронный блок управления 23 (Фиг. 4.) и завозят комбинированный агрегат 13 на участок. Соединяют секции рамы 31, 32, 33 и устанавливают колесные 34 пары с армированными резино-металлическими гусеницами с треугольной 35 обводкой колес, почвообрабатывающие машины 43 (Фиг. 2.), со стойками 95 (Фиг. 3, 4.) и батареями волнистых дисков 94 (Фиг. 3.), на фронтальном манипуляторе 68 (Фиг. 5.) устанавливают вертикальный четырех секционный полый нож 69 (Фиг. 3.) и пятисекционный бункер 52 (Фиг. 5.), катушку 75 (Фиг. 5.) с гибкой перфорированной трубой 29 (Фиг. 5.), загружают контейнеры 86 мелиорантом СаСО либо минеральными NPK удобрениями и емкости 93, 101 (Фиг. 6.) для сева семян. Заводят двигатель 77 (Фиг. 5.), 66 (Фиг. 4.), открывают запорные устройства (На чертеже не показаны), выполняют уборку над покровной древесной растительности на разворотных полосах. После их очистки обрабатывают одновременно маячную 1 и смежную 2 полосы, заглубляют рабочие органы: 43, 44, 53, 56, 69, 94, начинают движение с подачей технологических материалов и адресную обработку почвогрунтов при связке координат через кодовый GPS приемник 22 с орбитальной GPS передающей 18 сетью, ПК 17 и пультом автоматического управления 20. Батареями волнистых дисков 94 (Фиг. 3.) рыхлят почву на полосе 1 и корчевателями 95 режут корни древесной растительности при выглублении дисков 94 над камнем стойки корчевателя 95 автоматически заглубляются, камень зажимается и подается в накопитель 57, с полосы 2 рабочие органы полноповоротных манипуляторов 60 и 79 срезают и удаляют отрезки стволов, вершины, ветви в дискорубительное оборудование 65 и 78, древестная масса подается в нож 69 и бункер 52 дреноукладчика, очищенный сортамент стволов леса загружается в накопитель 30 третьей 33 секции рамы агрегата 13.
3
На обработанной полосе 1 (Фиг. 1.) производят внесение 24 водного раствора штаммов азотофиксирущих ассоциированных микроорганизмов - «мизорин», либо с ускорителем роста - «лентехнин» с рядовым 25 пневматическим посевом высоко стебельных растений и между рядами поверхностный 26 сев травосмеси семян с их заделкой 27, внесение 28 мелиоранта СаСО или минеральных NPK удобрений в почву.
После завершения адресной обработки почвы с удалением кустарника, леса, пней и камней с укладкой гибкой перфорированной дренажной трубы на полку дна траншеи, утилизации измельченной древесной массы и щебня в щель под дном траншеи, выглубляют рабочие органы 43, 44, 52, 53, 56, 69, 83, 84, 87, 94 и переводят их в транспортное положение, выполняют очистку накопителей 57, 67, промывку емкостей 90, 93 и 101, контейнеров 86 от технологического материала, перемещают комбинированный агрегат 13 к месту хранения или технического обслуживания.
Таким образом, предлагаемый способ биомелиорации не используемых деградированных земель с низкой несущей способностью при окультуривании почв для восстановления агропроизводства и устройство для его осуществления позволяют снижать трудозатраты и выполнять адресную обработку почвогрунтов с экономией вносимых мелиорантов и получение на мелиорированных сельскохозяйственных угодьях рассоленной почвы, обеспечивающей повышение урожайности возделываемых растений, сокращение сроков работ по восстановлению агропроизводства.