СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОСЕВНЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАБОТ (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF INCREASING EFFICIENCY OF SOWING AGRICULTURAL WORK (VERSIONS)

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, а именно к производству посевных сельскохозяйственных (с/х) культур.
Одной из проблем получения высокого урожая с/х культур является проблема их своевременного посева, сохранения влаги в почве и борьба с сорняками.
Получение высокого урожая зависит от количества влаги в почве. К примеру, вероятный уровень урожайности яровой пшеницы в зависимости от глубины весеннего промачивания почвы (данные опытной станции Свифт Каррент (Канада):
Глубина промачивания почвы весной, см
Вероятность урожая, ц/га
получения
более 10
более 17
0-50
2:10
0
50-68
3:10
1:10
68-82
6:10
2:10
82-112
7:10
3:10
Более 112
9:10
6:10
Как видно, недостаток влаги в период вегетации растения существенно снижает урожайность. Для сохранения и использования влаги необходима оптимизация сроков работ, что является не возможным при традиционных технологиях, предусматривающих достижения почвой физической спелости, а затем выполнения работ.
В настоящее время существующие технологии предусматривают ожидание периода, когда почва приобретет физическую спелость и будет обладать наименьшим сопротивлением к механической обработке. Зависимость сопротивления к обработке и влажности почвы можно проследить на графике (см. Фиг.13), где: Ко - сопротивляемость почвы к обработке, Wa - абсолютная влажность почвы.
При пахоте пересохших почв (отрезок АБ) образуются глыбы диаметром до 0,5 м и более. При пахоте переувлажненных почв (отрезок ВГ) происходит сильное залипание и образование комков и наростов почвы впереди почвообрабатывающего агрегата. Это приводит к росту удельного сопротивления почвы и плохой заделке растительных остатков. При дальнейшем увеличении влажности (отрезок ГЦ) вода выполняет роль смазки и «Ко» уменьшается. Но существующие типы почвообрабатывающих и посевных агрегатов не способны качественно выполнять свои функции при высокой влажности. Для традиционных видов техники точка В является верхним пределом физической спелости почвы. У различных типов почв он отличается и колеблется в диапазоне от 15 до 35% абсолютной влажности. Пример чернозема типичного тяжелосуглинистого:
Тип почвы, механический состав
Предельная полевая влагоемкость (ППВ, НВ), %
Влажность разрыва капилляров (ВРК), %
Влажность устойчивого завядания (ВЗ)
Физическая спелость, %
Чернозем типичный тяжелосуглинистый
30-34
17-20
12-15
15-20
(см. «Характеристика водных свойств почв» Каурычев И.С., 1989; Ковриго В.П., 2000).
Хорошо видно, что наступление физической спелости почвы совпадает с началом разрывов капилляров 17-20%, что приводит к началу недостатка влаги растению.
Недостаток существующих технологий проявляется в неэффективной потере времени при ожидании физического созревания почвы, в период которого происходит большая потеря влаги в результате испарения.
В пределах высокой влажности может применяться разбросной посев, но он имеет серьезный недостаток для большинства с/х культур. В случае отсутствия дождей или полива, применение разбросного сева может привести к гибели урожая, так как узел кущения, на примере яровых, оказывается на поверхности в зоне недостатка влаги. Семена необходимо погрузить в почву на глубину не менее 0,5 см.
Известен способ производства сельскохозяйственных культур, включающий рыхление почвы, образование гребнистого профиля почвы, посев семени путем укладывания и вдавливания с последующим мульчированием (см. патент РФ №2378815, кл. МПК А01С 7/00 от 17.04.2008 г.).
Известен способ производства сельскохозяйственных культур, включающий операцию осеннего и весеннего рыхления почвы, высев семян в обработанную почву и уплотнение посевной борозды (см. «Технология и технические средства для полосного подсева семян трав в дернину». Рекомендации НИИСХ Северо-Востока имени Н.В. Рудницкого. - Киров: 2000, - 58 с. - прототип).
Общими недостатками известных способов являются низкая эффективность посевных сельскохозяйственных работ, существенные потери влаги почвы при ее весеннем рыхлении, сложность соблюдения оптимальных агротехнических сроков посева семян, в силу необходимости проведения операции предпосевной весенней вспашки, что практически невозможно по физически незрелым почвам.
Известны посевные агрегаты (см. патент РФ №2227966 от 10.05.2004 г. или патент РФ №2297126 от 20.04.2007, МПК А01В 49/06 - прототип)
Общими недостатками известных устройств являются недостаточная эффективность посевных сельскохозяйственных работ, выполняемых ими вследствие их низкой проходимости, высокие массогабаритные характеристики.
Задачей предлагаемого изобретения является повышения эффективности посевных сельскохозяйственных работ, а именно:
- снижение потерь весенних запасов влаги в почве,
- оптимизация сроков посевных работ,
- получение энергетически сильных всходов,
- смещение диапазона сроков посевных работ на более ранний период,
- снижение зависимости посевных работ от состояния почвы,
- повышение экологичности сельскохозяйственного производства, а следовательно, и производимых сельскохозяйственных культур,
- снижение отрицательного воздействия посевного комплекса на почву, а почвы на элементы посевного комплекса,
- повышение скорости посевных работ,
- увеличение срока вегетативного развития посевов,
- снижение удельного расхода топлива,
- снижение массогабаритных характеристик посевного комплекса.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе повышения эффективности с/х работ, в т.ч. в зонах рискованного земледелия на черноземных, серых, бурых лесных и каштановых почвах, основанном на оптимизации сроков их проведения, согласно изобретению механизированный прямой сев семян сельскохозяйственных культур в почву осуществляют в период, когда абсолютная влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы при ее плюсовых температурах, причем при севе борозды для укладки семян формируют шириной не более 12 см, глубину высева семян выбирают от 0,5 до 15 см.
Кроме того, при севе используют энергетическое средство, имеющее возможность двигаться по почве, имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, со скоростью от 6 до 80 км/час, например «Барс УТЭС 271» или устройство на воздушной подушке, а прямой сев проводят непосредственно по взошедшим сорнякам без предварительной операции культивации почвы по их уничтожению, а за 1-5 дней до всходов посевов проводят мульчирование почвы путем химической обработки сорняков гербицидами сплошного действия с помощью опрыскивателя, установленного на энергетическое средство, которое имеет возможность двигаться по почве, имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, со скоростью от 6 до 80 км/час, например «Барс УТЭС 271» или устройство на воздушной подушке.
Вторым вариантом способа повышения эффективности сельскохозяйственных посевных работ, в т.ч. в зонах рискованного земледелия на черноземных, серых, бурых лесных и каштановых почвах, основанного на оптимизации сроков их проведения, является способ, в котором согласно изобретению механизированный прямой посев семян сельскохозяйственных культур в почву осуществляют в период, когда абсолютная влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы при ее плюсовых температурах, а семенам на выходе из раздаточного семенного устройства придают скорость выше скорости воздушного потока из него.
Третьим вариантом способа повышения эффективности сельскохозяйственных посевных работ, в т.ч. в зонах рискованного земледелия на черноземных, серых, бурых лесных и каштановых почвах, основанного на оптимизации сроков их проведения, является способ, в котором согласно изобретению механизированный прямой сев семян сельскохозяйственных культур в почву осуществляют в период, когда абсолютная влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы при ее плюсовых температурах, причем при посеве скорость семян на выходе из раздаточного семенного устройства осуществляют не менее 35 м/сек и вплоть до сверхзвуковых скоростей, причем при севе используют энергетическое средство, имеющее возможность двигаться по почве имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, со скоростью от 6 до 80 км/час, например «Барс УТЭС 271» или устройство на воздушной подушке.
Четвертым вариантом способа повышения эффективности сельскохозяйственных посевных работ, в т.ч. в зонах рискованного земледелия на черноземных, серых, бурых лесных и каштановых почвах, основанного на оптимизации сроков их проведения, является способ, в котором согласно изобретению механизированный прямой сев семян сельскохозяйственных культур в почву осуществляют в период, когда абсолютная влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы при ее плюсовых температурах, причем при севе скорость семян на выходе из раздаточного семенного устройства осуществляют не менее 35 м/сек и вплоть до сверхзвуковых скоростей, скорость семян регулируют в автоматическом режиме в зависимости от твердости почвы и/или условий сева, причем при севе используют энергетическое средство, имеющее возможность двигаться по почве, имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, со скоростью от 6 до 80 км/час, например «Барс УТЭС 271» или устройство на воздушной подушке.
Пятым вариантом способа повышения эффективности сельскохозяйственных посевных работ, в т.ч. в зонах рискованного земледелия на черноземных, серых, бурых лесных и каштановых почвах, основанного на оптимизации сроков их проведения, является способ, в котором согласно изобретению механизированный прямой сев семян сельскохозяйственных культур в почву осуществляют в период, когда абсолютная влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы при ее плюсовых температурах, причем при севе используют холодостойкие семена растений, устойчивых к холоду.
Шестым вариантом способа повышения эффективности сельскохозяйственных посевных работ, в т.ч. в зонах рискованного земледелия на черноземных, серых, бурых лесных и каштановых почвах, основанного на оптимизации сроков их проведения, является способ, в котором согласно изобретению механизированный прямой посев семян сельскохозяйственных культур в почву осуществляют в период, когда абсолютная влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы при ее плюсовых температурах, а сев семян осуществляют по зигзагообразным или волновым траекториям, причем траектории формируют за счет создания возможности свободного колебания под действием неоднородностей почвы свободно закрепленных или подпружиненных сошников с амплитудой не менее 5% от ширины междурядий.
Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что благодаря их использованию происходит:
- снижение потерь весенних запасов влаги в почве (т.к. работы осуществляют в период, когда абсолютная влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы и большая часть ее остается в почве),
- оптимизация сроков посевных работ (т.к. работы осуществляют в период, когда абсолютная влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, т.е. в тот период, когда для некоторых культур, например для ячменя, по агротехническим показателям он оптимален),
- получение энергетически сильных всходов (вследствие оптимального срока сева и всходов посевов при повышенной влажности почвы),
- смещение диапазона сроков посевных работ на более ранний период (т.к. работы осуществляют в период, когда абсолютная влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы),
- снижение зависимости посевных работ от состояния почвы (т.к. предлагаемые посевной и почвообрабатывающий комплексы позволяют осуществлять посевные работы, в т.ч. и в период, когда абсолютная влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы),
- повышение экологичности сельскохозяйственного производства, а следовательно, и производимых посевных сельскохозяйственных культур (что является результатом общего уменьшения использования гербицидов и минеральных удобрений при повышенной урожайности посевных сельскохозяйственных культур),
- снижение отрицательного воздействия с/х комплекса на почву и почвы на элементы комплекса (вследствие снижения общего веса посевного комплекса почва меньше утрамбовывается, а вследствие более жидкого грунта грунт оказывает более слабое воздействие на элементы комплекса),
- повышение скорости посевных работ (чему способствует более слабое сопротивление почвы рабочим элементам комплекса),
- увеличение срока вегетативного развития посевов (чему способствует более раннее проведение с/х работ),
- снижение удельного расхода топлива (вследствие повышенных скоростей проведения с/х работ и более слабого сопротивления почвы рабочим элементам комплекса),
- снижение массогабаритных характеристик посевного комплекса (возможность появляется вследствие пониженных нагрузок на элементы комплекса).
Кроме того, сохранению влаги в почве способствуют и увядшие после химобработки сорняки, закрывающие собой ее поверхность.
При увеличении влажности почвы опорные и сцепные коэффициенты движителя уменьшаются, поэтому погружение на глубину более 15 см или формирование борозды для укладки семян шириной более 12 см (см. фиг.1, где е - ширина борозды для укладки семян, h - глубина погружения семян) требует больших затрат энергии и экономически нецелесообразно.
На сегодняшний момент в качестве энергетического средства для функционирования сеялок преимущественно используются трактора.
На основании нормы воздействия движителей на почву ГОСТ 26955-86 нормы максимального давления движителей на суглинистую и глинистую почву и нормального механического напряжения в почве должны соответствовать требованиям, указанным в таблице. Данные нормы четко указывают, что при состоянии физической спелости почвы в верхнем пределе в весенний период не должно превышать 80 кПа, где наименьшая (полевая) влагоемкость почвы (НВ) соответствует капиллярно-подвешенному насыщению почвы водой, когда последняя максимально доступна растениям.
Влажность почвы в слое 0-30 см
Максимальное давление на почву колесного и гусеничного движителей, кПа, не более
Весенний период
Летне-осенний период
Св. 0,9 НВ
80
100
0,7 НВ до 0,9 НВ включ.
100
120
0,6 НВ 0,7 НВ
120
140
0,5 НВ 0,6 НВ
150
180
0,5 НВ и менее
180
210
В случае превышения этих пределов происходит формирование колеи и уплотнение почв, что существенно влияет на урожайность.
При движении по почве, имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, предлагается использование наземных средств передвижения с давлением менее 60 кПа, а именно «Барс УТЭС 271» на эластичных шинооболочках с шинами сверхнизкого 5-60 кПа давления (см. фиг.2) или устройство на воздушной подушке. Последовательность сева по п.3 показана на фиг.3, где: а - необработанное поле, b - сев по сорнякам, с - химобработка гербицидами, d - всходы по увядшим сорнякам.
1
2
1
2
В настоящее время широко применяются посевные комплексы с пневматическим высевом, т.е. пневматической транспортировкой семян из бункера к сошнику. Данный способ транспортировки семян позволил произвести более оптимальное распределение веса на комплексе путем размещения бункера на расстоянии от сошников, а также позволил разместить на комплексе дополнительное оборудование в виде культиваторных лап и дисков, выполняющее вспомогательные операции по почвообработке. На пневматической сеялке доставка семян к сошнику осуществляется воздухом, а при выходе из семяпровода скорость семян ниже или равна скорости воздуха, что приводит к дальнейшему движению семян в направлении воздушного потока. При выходе воздуха из семяпровода воздух меняет вектор движения в обратном направлении от почвы, в результате чего часть семян выдувается из семенной борозды, что приводит к некачественному посеву. В предлагаемом способе (вариант 2), в котором скорость семян на выходе формируют выше скорости воздуха V>V (что достигается конструкцией семяпровода, который в своем сечении имеет различные профили), влияние воздушного потока на вектор движения семян уменьшается. Семена, имеющие вектор, направленный к почве, достигают ее и не выдуваются, что и необходимо для эффективного сева (см. фиг.4, где: 1 - сошник, 2 - семяпровод, 3 - почва, 5 - семена, 13 - семенное ложе, V - скорость семян, V - скорость воздушного потока).
Увеличение скорости семян более 35 м/сек при традиционном севе нецелесообразно, так как при абсолютной влажности почвы менее чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы при ее плюсовых температурах почва имеет более высокую твердость, чем при абсолютной влажности почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы при ее плюсовых температурах, что приводит к повреждении семян о почву и уменьшению всхожести. При севе в почву, имеющую абсолютную влажность почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы при ее плюсовых температурах, увеличение скорости семян (вариант 3) позволит семенам произвести более плотный контакт с почвой. Семена на скорости влипают в нее, что способствует более хорошей всхожести, а в случае если скорость семян регулируют в автоматическом режиме в зависимости от твердости почвы и/или условий сева (вариант 4), то скорость сева возрастает, а вместе с ней возрастает и эффективность посевных работ.
Применение семян холодостойких растений устойчивых к холоду с/х культур при сверхраннем севе весной в почву с высокой влажностью (вариант 5) в случае изменении погодных условий в сторону похолодания и понижения температур ниже нуля позволит растениям не погибнуть в этот период, создать равномерные всходы, что также повышает эффективность сельскохозяйственных посевных работ.
Сев разделяют на рядовой, сплошной рядовой, узкорядный, широкорядный и ленточный; квадратно-гнездовой (Большая советская энциклопедия). Основная задача сева - это равномерное распределение семян на поле по площади и по глубине, что приводит к более равномерному распределению питательных веществ между растениями. В основном вышеуказанными типами сева это достигается за счет увеличения ширины борозды для укладки семян или многократного сева. Увеличение ширины борозды для укладки семян или многократный сев приводит к существенному увеличению энергозатрат. Предложенное решение (вариант 6) позволяет более равномерно и оптимально распределить семена на поле путем посева по зигзагообразным или волновым траекториям, так как общая длина борозды на поле увеличивается до 50%, без дополнительных операций и энергозатрат, что повышает эффективность посевных работ (см. фиг.5).
Для реализации предложенных вариантов способа повышения эффективности сельскохозяйственных посевных работ предлагаются следующие устройства (варианты).
Вариант 1. Посевной комплекс, включающий посевной агрегат, содержащий, по крайней мере, один рабочий орган и/или семенное раздаточное устройство и энергетическое средство для него, в котором, согласно изобретению, по крайней мере, один рабочий орган и/или семенное раздаточное устройство посевного агрегата снабжен для его очистки форсункой высокого давления, соединенной с системой подачи жидкости или газа с высоким давлением от 1 и более атмосфер, функционально связанные, в свою очередь, с системой управления. Кроме того, энергетическое средство используется такое, которое имеет возможность двигаться по почве, имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, со скоростью от 6 до 80 км/час, например «Барс УТЭС 271» или устройство на воздушной подушке.
Вариант 2. Посевной комплекс, включающий посевной агрегат и энергетическое средство для него, в котором согласно изобретению он снабжен устройством автоматической регулировки силы прижатия рабочих органов к почве во время его движения в зависимости от скорости движения и/или твердости почвы.
Кроме того, устройство автоматической регулировки силы прижатия рабочих органов к почве включает как минимум одно устройство измерения глубины сева и устройство регулирующее силу прижатия, а энергетическое средство используется такое, которое имеет возможность двигаться по почве, имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, со скоростью от 6 до 80 км/час, например «Барс УТЭС 271» или устройство на воздушной подушке.
Вариант 3. Посевной комплекс, включающий посевной агрегат и энергетическое средство для него, в котором согласно изобретению рабочий орган, формирующий борозду для семян, изготовлен упругим или упруго закреплен, например подпружинен, причем жесткость на конце рабочего органа, формирующего борозду для семян, измеренного параллельно плоскости земли, не более 0,6 кг/мм.
Кроме того, энергетическое средство используется такое, которое имеет возможность двигаться по почве, имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, со скоростью от 6 до 80 км/час, например «Барс УТЭС 271» или устройство на воздушной подушке.
Вариант 4. Посевной комплекс, включающий посевной агрегат и энергетическое средство для него, в котором согласно изобретению соотношение веса посевного агрегата к ширине его захвата составляет величину не более 300 кг/м, а энергетическое средство используется такое, которое имеет возможность двигаться по почве, имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, со скоростью от 6 до 80 км/час, например «Барс УТЭС 271» или устройство на воздушной подушке.
Вариант 5. Посевной комплекс, включающий энергетическое средство и посевной агрегат, содержащий рабочие органы, заглубляемые в почву, в котором согласно изобретению посевной агрегат выполнен состоящим из нескольких посевных блоков с рабочими органами, причем блоки расположены раздельно, а именно спереди энергетического средства, и/или сбоку, и/ или сзади, и/или под энергетическим средством, а энергетическое средство используется такое, которое имеет возможность двигаться по почве, имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, со скоростью от 6 до 80 км/час, например «Барс УТЭС 271» или устройство на воздушной подушке.
Таким образом, предлагаемая совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что благодаря их использованию снижаются потери весенней влаги и становится возможным оптимизировать сроки посева, что в целом ведет к повышению эффективности посевных работ.
Кроме того, сохранению влаги в почве способствуют и увядшие после химобработки сорняки, закрывающие собой ее поверхность. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критериям «Новизна» и «Изобретательский уровень».
Соответствие критерию «Промышленная применимость» доказывается приведенным нижеследующим примером конкретного применения предлагаемого изобретения.
На фиг.1-9 схематически показаны предлагаемые технические решения.
Фиг.1. Схема посева (где: е - ширина борозды, h - ее глубина).
Фиг.2. Энергетическое средство «Барс УТЭС 271» (где Р- давление в шинах).
Фиг.3. Последовательность работ по способу п.3 (где: а -необработанное поле, b - сев по сорнякам, с - химобработка гербицидами, d -всходы по увядшим сорнякам).
1
2
1
2
Фиг.4. Способ сева по п.4 (где V>V, V - скорость семян, V- скорость воздуха).
Фиг.5. Сев по зигзагообразным или волновым траекториям (где: L - амплитуда свободного колебания сошников, k - ширина междурядий).
Фиг.6. Посевной комплекс с форсункой над семяпроводом.
Фиг.7. Посевной комплекс с форсункой над сошником.
Фиг.8. Посевной комплекс с устройством автоматической регулировки силы прижатия рабочих органов.
Фиг.9. Посевной комплекс с упругим рабочим органом.
Фиг.10. Посевной агрегат, выполненный из нескольких посевных блоков.
Фиг.11. Общий вид состояния посевов, осуществленных предложенным способом.
Фиг.12. Общий вид состояния посевов, осуществленных традиционным способом.
Фиг.13. График зависимости сопротивления почвы к ее обработке от влажности.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 сошник
2 семяпровод
3 почва
4 энергетическое средство
5 семена
6 форсунка
7 устройство автоматической регулировки силы прижатия рабочих органов к почве
8 упругий элемент рабочего органа (упругий рабочий орган)
9 сорные растения
10 опрыскиватель
11 увядшие сорные растения
12 всходы культурных растений
13 семенное ложе
14 посевной агрегат
15 бункер для семян
16 борозда для посева семян
При традиционном севе, в особенности по полям, имеющим плохую предпосевную подготовку, или повышенную влажность, или большое количество растительных остатков, происходит засорение рабочих органов, что приводит к некачественному севу, не выдерживанию глубины сева, некачественной заделке семян. В случае засорения механизатор должен остановить комплекс и прочистить засорение, на что уходит много времени.
Предложенное устройство (Вариант 1) (фиг.6, 7) сжатым воздухом или жидкостью под давлением через форсунку 6, расположенную возле рабочего органа сошника 1 или семяпровода 2, производит очистку в ручном или автоматическом режиме, что позволяет безостановочно продолжить качественный процесс сева. Предложенное техническое решение приобретает наибольшую значимость при севе в переувлажненную почву, так как повышенная влажность почвы приводит к увеличению липкости и связности почвы, что в свою очередь способствует повышенному налипанию растительных остатков на рабочие органы, при этом часто происходит забивание семяпровода. В тяжелых условиях сева безостановочная очистка позволяет существенно повысить производительность посевного комплекса.
Сила прижатия рабочих органов посевного комплекса к почве необходима для заглубления сошников. Недостаточная сила прижатия приводит к выталкиванию сошников из почвы, что приводит к некачественному севу и нарушению технологии. Для этого механизатор увеличивает силу прижатия рабочего органа к почве с учетом особенностей почвы на поле, исходя из максимальной силы, необходимой для прижатия на данном поле. Но почвы на одном и том же поле различаются, они имеют различную влажность, твердость. На поле находятся почвы с различными физическими свойствами, отличие по физическим параметрам могут отличаться более двух раз. И достаточная сила прижатия рабочего органа к почве также может отличаться в 2 и более раз. Избыточная сила прижатия рабочего органа к почве приводит к избыточной нагрузке на устройство, ограничивающее глубину сева, что приводит к излишним затратам энергии на сев и уплотнению почвы. Предложенное устройство (Вариант 2) позволяет снизить энергозатраты при севе без снижения качества сева за счет использования устройства автоматической регулировки силы прижатия рабочих органов 7 (фиг 8) к почве, включающее в том числе как минимум одно устройство измерения глубины сева и устройство регулирующее силу прижатия.
В результате сева посевной комплекс взаимодействует с почвой и неровностями почвы. Качественный сев в рыхлую почву, как и сев в слитную почву представляет некоторые сложности.
Классификации почв по твердости в воздушно-сухом состоянии («Твердость почв», Медведев В.В.).
Оценка твердости почвы
Твердость, кгс/см<sup>2</sup>
Плунжер - конус, площадь сечения 1 см<sup>2</sup>
Плунжер - цилиндр, площадь сечения 2 см<sup>2</sup>
По Качинскому
По Высоцкому
По Голубеву
По Горячкину
Слитная
>100
>80
>90
>70
Весьма твердая
100-50
80-40
90-45
70-35
Твердая
50-30
40-25
45-27
35-20
Твердоватая
30-20
25-15
27-18
20-15
Рыхловатая
20-10
15-8
19-9
15-7
Рыхлая
<10
<8
<9
<7
Использование рабочих органов, не имеющих упругого крепления в направлениях, параллельных плоскости земли, на почвах с низким коэффициентами твердости, приводит к «эффекту бульдозера», когда рабочий орган перестает копировать неровности почвы, что приводит к невыдерживанию глубины и некачественному севу.
(Вариант 3) (фиг.9) Использование рабочего органа с упругим элементом 8 в посевном комплексе, имеющем жесткость менее 0,6 кг/мм, позволяет на почвах с низкой твердостью или с абсолютной влажностью почвы более чем на 2% выше верхнего предела влажности физической спелости почвы при ее плюсовых температурах производить копирование микрорельефа поля без выглубления и избыточного заглубления рабочего органа, что приводит к более качественному севу и снижению энергозатрат.
уд
(Вариант 4) Использование агрегата с соотношением ширины захвата к его весу более 300 кг/м на почве, имеющей абсолютную влажность на 2 процента и более, вплоть до 100 процентов, выше верхнего предела влажности физической спелости почвы, приведет к формированию колеи и чрезмерному уплотнению почвы, так как удельное сопротивление почвы зависит от К, где:
сопр
Р - сила сопротивления посевного агрегата, Н;
а - глубина сева, см;
в - ширина захвата, см;
n - количество высевающих секций.
<mrow><msub><mi>К</mi><mrow><mi>у</mi><mi>д</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>Р</mi><mrow><mi>с</mi><mi>о</mi><mi>п</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mi>a</mi><mo>⋅</mo><mi>в</mi><mo>⋅</mo><mi>n</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><mfrac><mi>H</mi><mrow><mi>с</mi><msup><mi>м</mi><mn>1</mn></msup></mrow></mfrac></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
То есть коэффициент сопротивления обработки почвы зависит от ширины посевного комплекса, а в условиях повышенной влажности коэффициент сцепления с почвой очень низкий, что приводит к пробуксовыванию, а значит к образованию колеи. Использование устройства по варианту 4 устраняет пробуксовывание, повышая тем самым качество сева и его эффективность.
(Вариант 5) Посевной комплекс, в котором посевной агрегат выполнен состоящим из нескольких посевных блоков с рабочими органами, причем блоки расположены раздельно, а именно спереди энергетического средства, и/или сбоку, и/или сзади, и/или под энергетическим средством, позволяет сбалансировать весовые нагрузки на оси энергетического средства, т.е. осуществить его «развесовку» (см. фиг.10). Кроме того, устраняется высевание семян в прикатанную колесным движителем почву, что существенно снижает нагрузку на элементы сеялки и уменьшает расход топлива.
Таким образом, предлагаемая совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что благодаря их использованию снижаются потери весенней влаги и становится возможным оптимизировать сроки посева, что в целом ведет к повышению эффективности посевных работ.
Кроме того, сохранению влаги в почве способствуют и увядшие после химобработки сорняки, закрывающие собой ее поверхность. Следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критериям «Новизна» и «Изобретательский уровень».
Соответствие критерию «Промышленная применимость» доказывается приведенным нижеследующим примером конкретного применения предлагаемого изобретения.
Апробация предлагаемого способа повышения эффективности посевных работ сельскохозяйственных культур проводилась на примере сельскохозяйственной культуры подсолнечника в хозяйстве ООО «ЮНИ» Ольховатского района Воронежской области. С целью повышения достоверности опыта поле общей площадью 123 га было поделено на два участка. На первом участке поля возделывание подсолнечника проводилось традиционным способом, на втором - по разработанному.
Предлагаемый способ, как и традиционный, предусматривал осеннюю подготовку почвы, включающую ее разрыхление и уничтожение сорняков. Однако в весенний период до проведения посева никаких операций с почвой не производилось. Посев был произведен в почву, подготовленную осенью, непосредственно по взошедшим сорнякам, без предварительной культивации. Посевные работы на участке поля, обрабатываемого по предлагаемому способу, были выполнены на 18 дней раньше, чем по традиционному (так как температурный режим почвы в это время достиг оптимального для развития холодостойких семян подсолнечника), причем сразу после дождя, при влажности почвы 50%.
Через 5 дней после посева с помощью универсального транспортно-технологического средства на шинах сверхнизкого давления «Барс-271» была проведена химическая обработка гербицидами сплошного действия. Колесный движитель данного средства оказывает давление на почву около 17 кПа, поэтому не происходило формирования колеи, следовательно, при глубине заделки семян около 5 см не было травмирования проросших всходов семян в почве.
Проведение химической прополки до всходов позволило уничтожить сорняки и не угнетать рост культурных растений. Высокая эффективность химической обработки достигалась применением малообъемного опрыскивателя с расходом рабочей жидкости 20-60 л/га. Увядшие сорняки создали надпочвенный «зонтик» (поз.11 на фиг.3; фиг 11), позволивший защитить междурядье от прямых солнечных лучей и как следствие снизить испарение влаги и растрескивание почвы, а также предотвратить рост сорняков второй волны.
Подсолнечник на втором участке поля созрел на 10 дней раньше, чем по традиционному способу. Созревание подсолнечника произошло раньше благодаря тому, что семена были положены в почву, имеющую оптимальный температурный режим; отсутствовал прямой контакт культурных растений с гербицидом; увядшие сорняки не позволили почве сильно разогреваться и растрескиваться, поэтому была сохранена влага в почве.
По традиционному способу химическая обработка была проведена после всходов подсолнечника самоходным опрыскивателем, почва оказалась не защищенной от солнечных лучей. Характерной особенностью являлось то, что за весь летний период на этом поле не было ни одного дождя. На этом участке поля почва покрылась глубокими трещинами (фиг.12).
Урожайность на участке поля, возделываемого по предложенному способу, составила 22,39 ц/га, а по традиционному - 9,1 ц/га, разница урожайности составила 13,29 ц/га (результаты подтверждены актом).
Дополнительно апробация предложенного способа была проведена в ООО «Русагро-Инвест» на поле площадью 108 га. Результаты уборки показали, что урожайность подсолнечника, возделываемого по предложенному способу, составила 24,1 ц/га, при средней урожайности подсолнечника по хозяйству 16,2 ц/га. Разница урожайности составила - 7,9 ц/га (результаты подтверждены актом).
Таким образом, использование предлагаемого способа повышения эффективности посевных работ позволяет получить следующий технический результат, а именно:
- снижение потерь весенних запасов влаги в почве,
- оптимизация сроков посевных работ,
- получение энергетически сильных всходов,
- смещение диапазона сроков посевных работ на более ранний период,
- снижение зависимости посевных работ от состояния почвы,
- повышение экологичности сельскохозяйственного производства, а следовательно, и производимых сельскохозяйственных культур,
- снижение отрицательного воздействия посевного комплекса на почву, а почвы на элементы посевного комплекса,
- повышение скорости посевных работ,
- увеличение срока вегетативного развития посевов,
- снижение удельного расхода топлива,
- снижение массогабаритных характеристик посевного комплекса.
- позволяет повысить урожайность сельскохозяйственных культур;
- уменьшает влияние погодных условий на урожайность;
- повышает экономию ресурсов при возделывании сельскохозяйственных культур, т.к.:
а) расход топлива УТЭС-271 «Барс» - 0,2 л/га, стоимость израсходованного горючего за смену 1692 руб.; самоходный опрыскиватель JohnDeere 4930- 1,2 л/га, стоимость израсходованного горючего за смену 5200 руб.;
б) экономия при транспортировке воды для приготовления препарата: затраты на транспортировку воды за смену для УТЭС-271 «Барс» составляют - 302 руб.; а для самоходного опрыскивателя JohnDeere 4930 - 1646 руб.;
в) экономия гербицида при обработке УТЭС-271 «Барс» составляет 20-30%.