Способ обработки почвы

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть применено преимущественно для основной обработки : почвы под озимые культуры после непаровых предшественников. Цель изобретения - уменьшение энергоемкости обра-ог ботки почвы и увеличение накопления влаги. Рыхлят верхний слой почвы толщиной 3-16 см на всю площадь поперечного сечения. В нижнем слое вьтолняют периодические углубления трапецеидальной формы,пересекающие уплотненную подощву на глубину 5-15 см. Размеры углублений и расстояние между ними определяют из соотношения (H, -h) + (H,-h)ctgeu/ /(Н-h), где D - расстояние между углублениями дна борозды трапецеидальной формы; В - ширина рабочего органа, образующего углубление трапецеидальной формы, равная 5-20 см; Н - глубина основной обработки почвы под данную с/х культуру, на которой образуют уплотненную подошву; Н - расстояние от поверхности поля до дна углубления трапецеидальной формы, равное Н + (5-15 см); h - глубина рыхления верхнего слоя почвы, определяется глубиной основной массы корней растений и равна 3-16 см; об - угол скалывания пласта (угол между боковой стороной трапеции и ее верхним основанием ), которьй равен 40-50 . 5 ил., 3 табл. (О (Л

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (П) (59 4 А Ol В 79/00.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КО1 1ИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3873882/30-15 (22) 19.02.85 (46) 15.05.88, Бюл. Ф 18 (71) Украинский научно-исследователь ский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) Я.С.Гуков, Л.К.Литвинюк, В.П,Островский и Н.П.Могилевский (53) 631.512(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 873909, кл. А 01 В 79/00, 1978. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть применено преимущественно для основной обработки почвы под озимые культуры после непаровых предшественников. Цель изобретения — уменьшение энергоемкости обра-н1 ботки почвы и увеличение накопления влаги. Рыхлят верхний слой почвы толщиной 3-16 см на всю площадь поперечного сечения. В нижнем слое выполняют периодические углубления трапецеидальной формы, пересекающие уплотненную подошву на глубину 5-15 см. Размеры углублений и расстояние между ними определяют из соотношения Э=В(Н, -Ь)+(Н,-h) ctgoh/

/(Н-h) ° где D - расстояние между углублениями дна борозды трапецеидальной формы;  — ширина рабочего органа, образующего углубление трапецеидальной формы, равная 5-20 см; Н— глубина основной обработки почвы под данную с/х культуру, на которой образуют уплотненную подошву; Н вЂ” расстояние от поверхности поля до дна углубления трапецеидальной формы, равное Н + (5-15 см); h - глубина рыхления верхнего слоя почвы, определяется глубиной основной массы корней растений и равна 3-16 см; к, " угол скалывания пласта (угол между боковой стороной трапеции и ее верхним основанием) ° который равен 40-50 ° 5 ил., 3 табл, 1395163

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам обработки почвы, и может быть применено преимущественно для основной обработки почвы под озимые культуры после непа5 ровых предшественников.

Целью изобретения является уменьшение энергоемкости обработки почвы и увеличение накопления влаги. 10

На фиг.1 схематически показан профиль поперечного сечения пласта разрыхленного предлагаемым способом; на фиг.2 — зависимость удельного сопротивления К почвы от ширины долота

B на фиг.3 — схема основания пределов величины доуглубления пахотного слоя; на фиг ° 4 — схема определения величины угла pf, скалывания почвы; на фиг.5 показана зависимость удельньио0 затрат р энергии на разрушение пласта от расстояния D.

Пример. Поперечное сечение профиля аЬсй (фиг ° 1) пласта, разрыхляемого обычным способом, заменяется 25 сечением профиля ablksgfe причем площади обоих сечений одинаковы, Равновеликость площадей поперечного сечения профиля разрыхляемого пласта предопределяет равновеликость объемов разрых.- ЗО ленной почвы, а следовательно, и затрат на ее рыхление.

Из фиг.1 видно, что если при известном способе образуется профиль дна борозды йсэ то при предлагаемом спосо- . бе образуется профиль efgske значительно превьппающий первый по длине.

Следовательно, по предлагаемому спосо-бу рыхления почвы площадь поверхности дна борозды значительно превьппает та- 0 ковую при примейении известного способа при одинаковых затратах энергии. Уве личение площади поверхности дна бороз-. ды способствует лучшему проникновению влаги в нижние почвенные горизонты. 45

Осуществение предлагаемого способа предусматривает сплошное рыхление верхнего слоя почвы на глубину h с образованием в нижних слоях почвы периодически расположенных углублений, например, трапецеидальной формы, пересе кающих уплотненную подошву и находя- . щихся на оптимальном расстоянии D друг от друга, Расстояние определяется из соотношения

В(Н, -h)+ (H< -h) cog g

Н-h

Расстояние определяется из соотношения, в которое входят величины, имеющие определенные пределы изменения.

Обоснование пределов изменения величин, входящих в соотношение (1), следующее.

1. В = 50 — 200 мм, При определении ширины В долота рабочего органа, образующего углубле-. ние и установленного за лапой, обеспечивающей сплошное рыхление верхнего слоя почвы, критерием оценки является минимальное тяговое сопротивление при максимальной разрыхляющей способности, Экспериментальными исследованиями была получена зависимость (фиг ° 2)

В = f(K), где К - удельное сопротивле ние рабочего органа, gaHjcM

Опыты проводили в типичных для ле» состепной зоны условиях, Тип почвы— тяжелосуглинистый чернозем обыкновенный. Влажность почвы по горизонтам составляла: 0-10 см — )3,3; 1020 см — 13,8; 20-30 см — )5,1- 3040 см — 15,6; 40-50 см — )5,8. Твердость по горизонтам была следующей, ))Па: 0-10 см — 2,35; 10-20 см—

2 20; 20-30 см — 2 75; 30-40 см—

2 80) 40 50 см — 3 ° 14 °

Из приведенной зависимости видно, что оптимальное значение величины В находится в пределах 5-20 см, Если В < 50 мм, увеличивается удельное тяговое сопротивление, что повьппает общие затраты энергии на рыхление пласта, Кроме того, недостаточен ресурс износоустойчивости, слишком узкое долото быстро изнашивается и поэтому требует более частой замены.

Если В у 200 мм, это влечет за .собой увеличение удельного тягового сопротивления; ухудшение заглубляющей способности рабочего органа и устойчивости хода орудия.

Из фиг.2 видно, что К„„„ обеспечивается при В = 100 — 150 мм, Однако выбирать такой узкий предел изменения

В было бы неверным. Экспериментальные данные показывают, что с изменением типа почвы, ее твердости и влажности значение К „„ может смещаться вправо или влево, однако оно не будет выходить за пределы В = 50-200 мм, 2 ° Н, = Н + (5 — 15 см).

Уплотненная подошва представляет собой слой уплотненной подпахотной почвы (фиг.3). При движении лемеха в почве на его лезвии силы сопротивления пласта разрушению разлагаются таким образом, что часть силы, движущей лемех в почве, направляется вглубь почвы, вызывая при этом в подпахотном

5 слое напряжения. Эти напряжения проникают на глубину до 50-60 см, Однако уплотнение происходит только в верхнем слое почвы, в котором напряжения, 10 вызванные перемещением лемеха, разрушают естественные связи между отдельными частицами и приводят K уплотнению почвы. В более глубоких слоях указан- . ные напряжения не превышают пределов упругой деформации и там уплотнение почвы не происходит. Экспериментально установлено, что толщина уплотненной почвы в зависимости от ее состояния, типа и механического состава находит- 20 ся в пределах 5-15 см.

Для того чтобы разрушить этот уплотненный слой почвы, т.е. обеспечить проникновение влаги в нижние слои, необходимо увеличить глубину основной обработки, принятой в данной зоне, на величину 5-15 см, Конкретное значение величины доуглубления определяется в поле опытным путем, например, с помощью твердомера Ревякина. 30

3. Ь = 3-16 см.

При выборе указанных пределов использованы данные, приведенные в табл.1, в которой представлено содержание корней в верхней части пахотногс

35 слоя почвы»

Нижний предел — это минимально возможная глубина обработки почвы существующими орудиями. Верхний предел - это минимально допустимая глубина обработки существующими пропашны ми культиваторами и культиваторами плоскорезами, Данные таблицы показывают, что в пределах 3-16 см находится основная масса корней растений. 45

4. a6 = 40-50 (фиг.4)

Из механики грунтов известно, что

90 -, где р — угол внутреннего трения, который изменяется в зависимости от физико-механического о 50 состояния почвы в пределах 40-50 иск= 90 - (40-50 )=50-40

При выборе угла пользуются основными сведениями о состоянии почвы.

Для почв влажных и невысокой твердости предпочтительным является верхний

55 о предел значения угла (Ы = 50 ), для сухих и твердых почв — нижний предел ,(yC 40 ) для почвы оптимальной твердостн и нляжностн — среднее значение (Ы= 45 ).

Пример. Основная обработка почвы под посев озимой пшеницы после стерневого предшественника (ячменя) проводилась плоскорезом-глубокорыхлителем КПГ-250 на глубину 22,4 см (средний из 60 замеров). Для замены такого способа обработки почвы предла гаемым был выполнен следующий расчет.:

Исходные данные: глубина основной обработки Н = 22 см; глубина расположения основной массы корней ячменя н сорняков, распространенных на данном поле, h = 10 см; толщина слоя уплотненной подошвы 7 см (определено с помощью твердомера Ревякина); влажность почвы в слое 0-30 см находилась нц пределах 10-127 при твердости 33,5 МЛа. Для таких условий предпочтительным является угол с6= 40

Из имеющихся в наличии рыхлителей с шириной В долота 60, 100 и 150 мм выбираем В = 1 00 мм, Н, = Н + 7 =

22 + 7 = 29 см.

При данных параметрах расстояние

D между углублениями 51,6 см, Для осуществления указанного спог . соба обработки почвы на раму экспериментального орудия были установлены на глубину рыхления 10 см две серийные плоскорежущие лапы с общей шириной захвата 220 см, а за ними на раме через 52 см были установлены на глубину 29 см четыре рыхлительных рабочих органа с шириной долота В = 10 см.

Оптимальное расстояние D обеспечивает одинаковые объемы разрыхляемой почвы известным и предлагаемым спосо» бами обработки почвы, а следовательно, и примерно равные затраты энергии на разрушение пласта. Это видно из результатов энергетической оценки, приведенных в табл.2 °

Из приведенных данных видно, что тяговое сопротивление, а следовательно, и затраты энергии на объем разрыхляемой почвы примерно одинаковы (разница в пределах одной 6 ).

Предлагаемый способ обеспечивает следующие преимущества, 1. При одинаковых энергетических затратах разрушается плужная подошва, обеспечивается проникновение влаги в нижние слои почвы и тем самым улучшается водно-воздушный режим почвы как минимум на глубину разрыхленных

5 1395! трапецеидальных полос (т.е. значительно большего объема почвы, чем при известных способах).

2. Тот объем неразрыленной почвы, который находится между двумя смежными разрыхленными полосами, под действием проникающей через стенки этих полос влаги полностью улучшает свой водно-воздушный режим.. Увеличение 10 расстояния D без учета предлагаемой формулы приводит к тому, что объем не разрушенной почвы между разрыхленными полосами не полностью улучшает свой водно-воздушный режим, а это, в свою очередь, приводит к пестроте поля по плодородию °

Определение оптимального расстояния D между разрыхленными полосами проводится в каждом конкретном случае 20 с учетом характеристики поля, которое предстоит обрабатывать, Прежде всего определяется глубина поверхностной сплошности обработки почвы. Пределы возможного изменения такой глубины указаны (3...16 см),но для данного конкретного поля эти пределы будут значительно уже: 5-6 см; 1012 см и т.д., т,е. практически прини« мается однозначное значение глубины. 30

Разница в 1-2 см при определении глубины обработки разными людьми, большо го влияния на значение величины D не имеет, Так, в приведенном примере, если вместо j1 = 10 см принять Ь = 12 см, то при всех остальных неизменных вели 35 чинах значение изменится с 51,5 см на 51,4 см, Аналогичное положение и с определе нием толщины слоя уплотненной подошвы.

Пределы ее изменения 5-15 см, однако она определяется для каждого конкретного поля отдельно. Твердомер Ревякина позволяет определить толщину уплотненной подошвы с точностью +0,5 см. Определение толщины плужной подошвы необ» ходимо проводить более тщательно, так как ошибка в +1 см приводит к изменению (в нашем случае) в пределах от 47,1 до 56,3 см.

Выбор угла скалывания также проводится в каждом конкретном случае °

На сухих почвах Ы принимается 40 о на оптимальных 45, влажных - 50 .

Если в нашем случае принять вместо = 40 Ы = 45, то D изменится с

5),6 на 45,9 см (т.е. даже ошибка в определении угла Ы не приведет к суще63 ственной ошибке в определении оптиФ мального расстояния D).

Выбор величины В в укаэанных преде. лах 5-20 см является произвольным, Мы можем принять В = 5 см и получить

D„„„ = 43,7 см и можем принять В =

20 см и получить D = 67,4 см.

Пользуясь зависимостью приведенной на фиг.2, легко показать, что применение долот различной ширины приводит к изменению удельных затрат энергии на единицу расстояния Р (фиг.5). Таким образом, от ширины долота зависят общие затраты энергии на разрушение объема почвы при полученном расстоянии D между разрыхленными полосами.

В нашем случае (фиг ° 5 — при изменении В от 5 до 20 см) расстояние D изменяется в пределах от 43,7 до

67,4 см, а удельные затраты энергии от 19,5 до 16 ДАН/см

Выбор ширины долота 5 см > В >

> 20 см приводит к увеличению удельных затрат энергии на разрушение почвы, следовательно, уменьшается эффект от применения предлагаемого способа. На фиг.5 (верхняя кривая) приведен пример, показывающий, что выбор ширины В долота вне указанных пределов (т.е. 5 см > В > 20 см) приводит к увеличению удельных затрат энергии на разрушение пласта.

Таким образом, выбор ширины В долота в пределах 5...20 см обеспечивает получение расстояния D близкого к оптимальному по удельным затратам энергии на разрушение пласта, В табл.3 приведены данные по урожайности зерна ячменя, Формула изобретения

Способ обработки почвы, включающий рыхление пахотного слоя и образование периодических углублений в подпахотном слое, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергоемкости обработки почвы и увеличения накопления влаги, рыхление верхнего слоя толщиной 3-16 см осуществляют на всю площадь поперечного сечения, а в нижнем слое выполняют периодические углубления транецеидальной формы, пересекающие уплотненную подошву на глубину 5-15 см, а размеры углублений и расстояние между ними определяют из соотношения

7, — h) + (Н, - h) et@ ы

7! .395163

0 — B(H

Н— гдеРТаблица

ВН—

80,4

Разнотравье 0-5

0-20

94,7

Соя пропашная 0-10

Люцерна -1 0-10

92,7

71,4

Кукуруза пропашная

0-1 0

89,3

0-15

81,4

Луг

Таблица 2

Тяговое сопрот ление, 6

Глубина обработки, см

Орудие обработки

22,4

2,57

2637 284

ДТ-75+КПГ-250

ДТ-75+плоскорезщелеватель

2480 240

10 9 2,47

29,6 2,42

Скорость движения обоих агрегатов составляла 6,23 км/ч

" В числителе глубина хода рабочих органов верхнего яруса, в знаменателе — глубина рыхлителей.

Таблица 3

Урожайность ячменя, ц/га, в зависимости от внесенных удобрений

Способ обработки почвы

Контроль удобрений 5 60 60

60 60 8о м5 15о щО

30,6

34,5

33,5

32,6

34,6

35,2

Плоскорезная обработка на .глубину 20-22 см

22,0

33,9

35,9

37,9 расстояние между углублениями дна борозды трапецеидальной б формы; ширина рабочего органа, образующего углубление трапецеидальной формы, В = 5-20 см; глубина основной обработки почвы под данную сельскохозяйственную культуру, на кото" рой образуют уплотненную подошву; расстояние от поверхности поля

75 до дна углубления трапецеидальной формы, Н, = Н +

+ (5-15 см); глубина рыхления верхнего слоя почвы определяется глубиной основной массы корней растений и равна 3-16 см;

- угол скалывания пласта (угол между боковой стороной трапе1

Вспашка на глубину 20-22 см 21,6

То же + почвоуглубление 21,8 ции и ее верхним основанием), c6= 40-50 .

Культура Слой почвы, Корни, Х см

1395163

Продолжение табл.3! Г

Урожайность ячменя, ц/ra, в зависимости от внесенных удобрений (5, 60 60

35,3

38,3

39,6

4,1

3 5

4,3

3,3

Поверхность

К.

ЮУмм бЮмм ю !

/Дамм

Способ обработки почвы

Мелкая плоскорезная обработка иа глубину 12-14 см со щелеванием до 40 см

S39

НСРо, ц/га !

Контроль удобрений

ЬО М М (ф 1Ж . Ю

I 395163

Hoop@&

Я.м х с1 имгьгие

Рх

1395t 63

5 /TИ/7

8=5cw ) ) Ю .Рлтох

)Ю=/Лм ) У=Л7гм

C&g

У,ам юо !

) Р-"Л7гм

27

Составитель Т.Семенова

Редактор И.Циткина ТехредЛ.Олийнык Корректор М.Демчик

Заказ 3714 Тира к 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий .

13303S, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 °

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

OO !50

) ф» $C !

hami n

)TО Ю

Р = Лксм

27 гюлям