СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УДОБРЕНИЙ ОДНОВРЕМЕННО С ПОСЕВОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF FERTILISER DISTRIBUTION SIMULTANEOUSLY WITH SOWING AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам и устройствам для распределения минеральных удобрений одновременно с посевом.
Известен способ внесения удобрений одновременно со вспашкой почвы, включающий подрезание и крошение пласта почвы и подачу удобрений на дно борозд [RU 2328102 С2, А01С 7/06, 10.12.2007]. При одновременной подаче удобрений на дно борозд производят разноглубинное рыхление полос шириной 0,35-0,40 м с перепадом глубин на 0,05-0,08 м. В каждой борозде разрушают плужную подошву на расстоянии 1/3-2/3 ширины борозды и на глубину 0,10-0,14 м ниже дна борозды.
Способ эффективен при равномерном распределении минеральных удобрений по разноглубинным полосам, но он неуниверсален - не обеспечивает размещения минеральных удобрений по глубине корнеобитаемого слоя с эпюрами их плотности распределения различной формы.
Известен способ внесения удобрений [SU 1471971 A1, A01С 7/00, 15.04.1989], включающий образование в почве вертикальных щелей, подачу в них порциями удобрений и фиксирование их по глубине с концентрацией по горизонталям пропорционально плотности насыщения слоев почвы корневой системы, в котором с целью повышения эффективности использования вносимых удобрений корневой системой растений за счет рационального их распределения в почве вертикальные щели выполняют с обеих сторон растений в виде имеющих дно с уклоном в сторону растений лунок, причем на поверхности дна на разных уровнях образуют эквидистантные криволинейные бороздки, а удобрения подаются на последние.
Недостаток данного способа в том, что он может быть применим лишь при наличии достаточного количества влаги в приповерхностном слое почвы. В условиях почвенных зон с острым дефицитом запасов почвенной влаги и осадков он неэффективен.
Известен также способ возделывания сельскохозяйственных культур [SU 1531877 А1, А01В 79/02, 30.12.1989], включающий рыхление пахотного и подпахотного слоев, образование в подпахотном слое щелей и заполнение их почвой плодородного слоя, в котором с целью повышения урожайности за счет повышения плодородия почвы жидкие органические удобрения вносят раз в 3-4 года, совмещая внесения с комплексной обработкой почвы под пропашные культуры, содержащие щелевание - образование кротовин в подпахотном слое, при этом жидкие органические удобрения вносят в кротовины, а жидкие минеральные удобрения - в зону залегания семян; подготовку почвы под посев осуществляют над кротовинами путем профильного рыхления верхней части стенок щелей и образованием откосов с углом между ними 60-90°.
К недостатку описанного способа внесения удобрений можно отнести то, что внесенные удобрения большинству растений недоступны. Это проявляется практически при большой пестроте растений на учетных делянках.
Известен способ посева зерновых культур с внесением удобрений [RU 2326520 С2, А01С 7/20, 20.06.2008], в котором используют одновременно обработку почвы, посев зерновых культур и внесение минеральных удобрений. Обработку почвы производят путем подрезания ее в горизонтальной плоскости. На горизонтальной поверхности выполняют три борозды, в центральную борозду укладывают удобрения в виде вертикальной ленты, а в боковые борозды вносят семена со стартовой дозой удобрений и засыпают их вынутой из борозд почвой.
Описанный способ внесения удобрений позволяет повысить качество посева и урожайность.
Недостатком описанного способа внесения удобрений является неодинаковая степень их усвоения сельскохозяйственными растениями по глубине щели в период их вегетации.
Известен комбинированный сошник [RU 2224402 C1, A01С 7/20, 27.02.2004], содержащий стрельчатую лапу, стойку-тукопровод, клин и семяпроводы и позволяющий за один проход выполнять три технологические операции: предпосевную культивацию, сев зерновых и внесение основной дозы минеральных удобрений в виде вертикально расположенной ленты.
Недостатком этого устройства является то, что нижняя часть стойки-тукопровода выполнена несменной, а это не позволяет регулировать количество удобрений по глубине щели, то есть устройство имеет ограниченные функциональные возможности.
Задача изобретения - повышение эффективности использования вносимых в почву удобрений и, как следствие, повышение урожайности сельскохозяйственных культур.
Для реализации этой задачи предложены способ распределения удобрений одновременно с посевом и устройство для его осуществления, которые будут понятны из следующего описания и чертежей.
Фиг.1 - схема способа распределения удобрений одновременно с посевом сельскохозяйственных культур; фиг.2 - схема фаз развития зерновых культур и соответствующая им эпюра распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя; фиг.3 - схема фаз развития сахарной свеклы и соответствующая им эпюра распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя; фиг.4 - схема фаз развития подсолнечника и соответствующая им эпюра распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя; фиг.5 - схема фаз развития кукурузы и соответствующая им эпюра распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя; фиг.6 - общий вид устройства со сменным концом стойки-тукопровода (вид сбоку); фиг.7 - пример построения рабочей кромки сменной части стойки-тукопровода для получения эпюры распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя - «возрастающая»; фиг.8 - сменная часть стойки-тукопровода для получения эпюры распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя - «равномерная»; фиг.9 - сменная часть стойки-тукопровода для получения эпюры распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя - «убывающая»; фиг.10 - сменная часть стойки-тукопровода для получения эпюры распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя - «возрастающая»; фиг.11 - сменная часть стойки-тукопровода для получения эпюры распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя - «убывающе-возрастающая».
Сельскохозяйственные культуры имеют различное строение корневой системы (мочковатую, стержневую, смешанную), различные по продолжительности периоды вегетации, различную потребность в удобрениях по фазам развития [В.В.Коломейченко / Учебник. - М.: Агробизнесцентр, 2007. - С.66-67, С.83-85, С.376-378, С.382-383, С.259-261, С.263, С.157-159, С.162-163] (см. фиг.2, 3, 4 и 5).
Это и обуславливает необходимость размещения удобрений с различной плотностью по глубине корнеобитаемого слоя.
Наиболее вероятны четыре эпюры плотности распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя H (см. табл.1): равномерная, возрастающая, убывающая и убывающе-возрастающая. Эпюры распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя показывают, какое их количество должно находиться на определенной глубине. То или другое количество удобрений на требуемой глубине возможно обеспечить посредством адресной подачи порций удобрений или формировать нужную плотность с помощью рабочей кромки сошника, имеющей определенную форму. При выходе за пределы рабочей кромки нижней части тукового сошника частицы удобрений фиксируются почвой в момент смыкания щели.
Второй вариант формирования требуемой плотности удобрений по глубине корнеобитаемого слоя более эффективен. Если известна закономерность, по которой должны распределяться удобрения по глубине корнеобитаемого слоя, другими словами если известна закономерность эпюры распределения удобрений Z=f(H) (см. табл.1), то ее интегрирование по параметру «глубина» (H) дает зависимость, по которой необходимо выполнять рабочую кромку сменной части 4 стойки-тукопровода 2 (фиг.6).
Требуемую форму рабочей кромки (кривую) получаем путем интегрирования зависимостей, описывающих эпюры распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя, представляя их как первообразные некоторой функции (см. табл.1).
При равномерной эпюре распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя
Z=a.
При убывающей эпюре распределения
Z=a-bH.
При возрастающей эпюре распределения
Z=a+bH.
При убывающе-возрастающей эпюре распределения
2
Z=a+bH-cH,
где а, b, с - постоянные коэффициенты;
Н - глубина корнеобитаемого слоя.
Причем рабочая кромка сменной части стойки-тукопровода выполнена по кривой Ω, полученной в результате интегрирования зависимости Z=f(H):
,
а именно при
- равномерной эпюре распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя
Ω=aH+К;
- убывающей эпюре распределения
;
- возрастающей эпюре распределения
;
Таблица 1
Основные варианты формирования плотности распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя
№ п/п
Форма эпюры распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя, Н
Уравнение, описывающее форму
Форма рабочей кромки тукового сошника
эпюры распределения удобрений по глубине корнеобитаемого слоя
рабочей кромки тукового сошника
1
Равномерная
Z=a
Ω=aH+К
<img file="00000004.tif" he="23" wi="18" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000005.tif" he="19" wi="19" img-content="undefined" img-format="tif" />
2
Убывающая
Z=a-bH
<img file="00000002.tif" he="11" wi="41" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000006.tif" he="28" wi="18" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000007.tif" he="20" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
3
Возрастающая
Z=a+bH
<img file="00000003.tif" he="11" wi="41" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000008.tif" he="28" wi="21" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000009.tif" he="21" wi="20" img-content="undefined" img-format="tif" />
4
Убывающе-возрастающая
Z=a+bH-cH<sup>2</sup>
<img file="00000010.tif" he="9" wi="51" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000011.tif" he="33" wi="17" img-content="undefined" img-format="tif" />
<img file="00000012.tif" he="24" wi="19" img-content="undefined" img-format="tif" />
- убывающе-возрастающей эпюре распределения
,
где а, b, с - постоянные коэффициенты;
Н - глубина корнеобитаемого слоя;
К - постоянная интегрирования.
Постоянные коэффициенты а, b и с, определяющие форму рабочей кромки сменной части стойки-тукопровода, являются характеристикой эпюр распределения корневых систем сельскохозяйственных культур, которые определяются в результате исследований на протяжении ряда лет учеными-агрономами.
Пример. Для возрастающей эпюры распределения минеральных удобрений по глубине корнеобитаемого слоя форма рабочей кромки Ω определяется следующим образом:
-2
Принимая, что а=0; b=0,2; К=0, а Н изменяется в интервале от 0 до 8×10 м, и подставляя эти значения в вышеприведенную формулу, получаем координаты точек для построения рабочей кромки сменной части стойки-тукопровода (см. фиг.7). Результаты расчетов приведены в табл.2.
Таблица 2
Зависимость функции Ω от глубины корнеобитаемого слоя Н
Глубина корнеобитаемого слоя Н, ×10<sup>-2 </sup>м
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Значение Ω, ×10<sup>-2</sup> м
0
0,1
0,4
0,9
1,6
2,5
3,6
4,9
6,4
Формы рабочих кромок представлены на фиг.8, 9, 10 и 11.
Способ предусматривает подрезание почвы на глубине посева и шириной, равной ширине междурядья, - фиг.1(а); подъем разрыхленной почвы на некоторую высоту и образование в центральной части щели - фиг.1(б); укладку семян в образованные углы и распределение минеральных удобрений в центральной части щели - фиг.1(в); возвращение разрыхленной почвы в исходное положение и ее уплотнение - фиг.1(г).
Устройство содержит стрельчатую лапу 1 (фиг.6) с шириной захвата, равной ширине междурядья, прикрепленную к стойке-тукопроводу 2. За стойкой установлены два семяпровода 3, один из которых направлен под левую часть лапы, а другой - под правую, причем расстояние от оси сошника до правого и левого носков семяпроводов составляет половину ширины междурядья. К нижней части стойки-тукопровода жестко прикреплена сменная часть 4 с вырезом на ширину ленты удобрений. Вырез сделан криволинейным, что обеспечивает распределение удобрений в почве в виде вертикальной ленты с различной плотностью по глубине корнеобитаемого слоя. Для обеспечения лучшего заглубления под стрельчатой лапой установлен клин 5. Для предотвращения забивания почвой криволинейного выреза стойки-тукопровода 2 в момент заглубления в нижней ее части шарнирно закреплен клапан 6 с противовесом 7. На концах семянаправителей установлены клапаны-отражатели 8 и 9, предохраняющие их от забивания почвой и одновременно являющиеся отражателями семян. Для предотвращения попадания почвы на семяпроводы стрельчатая лапа оснащена жестко закрепленными левосторонним и правосторонним щитками-отвалами 10. На носках семянаправителей установлены уплотнители 11, выполненные в виде выпуклых частей усеченных сферических сегментов. Сошник прикреплен к поводкам сеялки при помощи кронштейна 12 с двумя отверстиями, причем одно отверстие выполнено по дуге, что позволяет устанавливать наклон сошника в вертикальной плоскости вращением винта 13, установленного на носке кронштейна, тем самым обеспечивая регулирование заделки семян.
Устройство работает следующим образом: высевающими аппаратами сеялки минеральные удобрения подают по шлангам в тукопроводы и семяпроводы (фиг.6). На выходе из стойки-тукопровода 2 удобрения благодаря криволинейному вырезу в сменной ее части 4 последовательно фиксируются почвой, образуя вертикально расположенную ленту с необходимой плотностью распределения по глубине корнеобитаемого слоя. Семена, перемещаемые по семяпроводам, подают на клапаны-отражатели 8 и 9 и укладывают на уплотненное ложе, подготовленное уплотнителями 11, после чего засыпают почвой, сходящей со щитков-отвалов 10.
Использование предлагаемого способа распределения удобрений одновременно с посевом и устройства для его осуществления позволяет совместить три технологические операции: предпосевную культивацию, посев сельскохозяйственных культур на уплотненное ложе и распределение основной дозы минеральных удобрений в виде вертикально расположенной ленты; уменьшить дозу минеральных удобрений, рекомендованную для разбросного внесения, на 25-30%; повысить урожайность сельскохозяйственных культур за счет ориентированного распределения удобрений относительно корневой системы и посева семян на уплотненное ложе.
Источники информации
1. RU 2328102 С2, А01С 7/06, 10.12.2007.
2. SU №1471971 A1, A01С 7/00, 15.04.1989.
3. SU 1531877 A1, A01В 79/02, 30.12.1989.
4. RU 2326520 С2, А01С 7/20, 20.06.2008.
5. RU 2224402 C1, A01С 7/20, 27.02.2004.
6. В.В.Коломейченко / Учебник. - М.: Агробизнесцентр, 2007. - С.66-67, С.83-85, С.376-378, С.382-383, С.259-261, С.263, С.157-159, С.162-163.