Способ предполивной обработки почвы под дождевальными машинами кругового действия

 

Сущность изобретения: способ предусматривает обработку сплошным рыхлением почвы полосами по концентрическим окружностям , которую ведут с увеличивающейся к периферии круга впитывающей способностью путем увеличивающегося изменения глубины обрабатываемого слоя. На посевах многолетних трав обработку ведут щелеванием. Глубину щелей увеличивают к периферии круга при равном шаге концентрических окружностей, а. щели равной глубины выполняют с уменьшающимся к периферии круга шагом. 4 з.п.флы, 18 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))5 А 01 В 79/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (I OCllATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь;„ j ("„,ДРЯБЛ) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4603870/15 (22) 09.11,88 (46) 30.04.93. Бюл.N. 16 (75) А.П.Сапунков (56) Сапунков А.П. Механизация полива. М.:

ВО Агропромиздат, 1987, с.182-183, 259261. .(54) СПОСОБ ПРЕДПОЛИВНОЙ-ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ПОД ДОЖДЕВАЛЬНЫМИ МАШИНАМИ КРУГОВОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Сущность изобретения: способ предусматривает обработку сплошным рыхлением

Изобретение относится к технологии сельскохозяйственного производства.

Цель изобретения — снижения водной эрозии, На фиг.1 показана дождевальная машина кругового действия при поливе; на фиг.2— графики измерения поливной нормы m (слой осадков h, времени полива t и интенсивности дождя по длине трубопровода R дождевальной машины кругового действия; на фиг.3- графическое представление величины допустимой поливной нормы m до по, явления невпитавшейся воды на поверхности поля, на фиг,4 — графо-аналитическое определение ширины полос ЬВ взрыхленной почвы с увеличивающейся впитывающей способностью к периферии круга; на фиг.5 - типы рабочих органов для сплошной обработки почвы; на фиг.6 — схема выполнения поворотов при движении почвообрабатывающего агрегата по концентрическим окружностям на круглом поле. на фиг.7- графическое представление части поливной нормы Л m. невпитываю, 50„„1811765 Al почвы полосами по концентрическим окружностям, которую ведут с увеличивающейся к периферии круга впитывающей способностью путем увеличивающегося изменения глубины обрабатываемого слоя, На посевах многолетних трав обработку ведут щелеванием. Глубину щелей увеличивают к периферии круга при равном mare концентрических окружностей, а щели равной глубины выполняют с уменьшающимся к периферии круга шагом, 4 з.п.флы, 18 ил.

° ° щейся в почву; на фиг.8 — графическое представление части поливной нормы, невпитывающейся в почву при различных условиях полива способом дождевания; на фиг.9— фрагмент кольцевой водосборной площади а на круглом поле; на фиг.10 — сектор круглого поля при равном шаге концентрических ок-: ружйостей, подготовленных разноглубин- д ных щелей; на фиг.11 — сектор круглого поля ( при уменьшающемся mare концентрических окружностей подготовленных щелей; на фиг.12 — типы щелей; на фиг.13 — орудие для формирования щелей, заполненных рыхлой почвой (левое опорное колесо услов- О но снято), в аксонометрическом изображе- М нии; на фиг.14 — то же, вид сбоку; на фиг.15 — схема движения агрегата на круглом поле при нарезании щелей по концентрическим окружностям с равным шагом; на фиг.16— орудие для формирования открытых щелей (левое опорное колесо условно снято), в аксонометрическом иэображении; на фиг.17— то же, вид сбоку; на фиг.18 — схема движения агрегата на круглом поле при нарезании щелей по концентрическим окружностям с переменным шагом, 1811765

m(h)=i е, а гп

1 — а !

Кс) а

Способ предполивной обработки почвы осуществляют следующим образом.

Дождевальные машины кругового действия (" Фрегат" или "Кубань — ЛК") применяют для полива всех возделываемых сельскохозяйственных культур, в том числе многолетних трав, овощей, зерновых колосовых, а из высокостебельных — кукурузу, суданку и др, Широкозахватные машины кругового действия позволяют автоматизировать по-. лив, так как дождевальный трубопровод 1 (фиг,1), установленный на самоходных тележках, вращается вокруг неподвижной опоры 2 в постоянном предварительно заданном режиме. Секторные неподви>кные насадки и вращающиеся струйные дождевальные аппараты 3 устанавливают тэк, чтобы обеспечить равномерное распределение заданной поливной нормы вдоль всего тру- 20 бопровода, то есть по радиусу круглого поля. Поливную норму обычно задают объемом воды, выливаемым на гектар m (м /га) или толщиной слоя осадков (поливной воды) на поверхности поля h (мм), при

m = 10 м /га h = 1 мм, По агротехническим з требованиям допуск на равномерность полива не превышает + 10%. т.е. распределение слоя осадков может изменяться в пределах (0,9...1,1) m. Поливную норму рас- 30 считывают по формуле: где m — поливная норма, м /ra; з 35

h — слой осадков, мм;

i — интенсивность дождя, мм/мин;

t — продолжительность дождевания, мин.

На фиг,2 показано, что слой осадков h 40 (или поливная норма m) по длине трубопровода должен быть одинаковым. Продолжительность полива t единичной площади по длине трубопровода R уменьшается от центра к периферии круга, поэтому интенсив- 45 ность дождя соответственно увеличивается по мере приближения к периферии круга.

Для базовой модели ДМУ "Фрегат" интенсивность дождя прямолинейно изменяется от 0,12 до 0,65 мм/мин. 50

Проникновение воды в почву слагается из последовательно протекающих процессов инфлюкции„инфильтрации и фильтрации, !-!аиболее полно в общем виде этот процесс описывают формулой: 55 где К и Ко- коэффициенты водопроницаемости почвы, соответственно в текущий и в начальный момент, мм/мин;

t — продолжительность полива, мин; а — коэффициент, зависящий от типа почвы, графическая интерпретация которой представлена на фиг,3.

При поливе с интенсивностью i вся подаваемая на почву вода будет впитываться полностью до момента, когда сравняются численные значения интенсивности дождя и изменяющейся впитывающей способности почвы; на графике фиг,3 это соответствует точке соприкосновения (стороны !1 и t1) скривой;,описывающей процесс проникновения воды в почву при условиях Ко и а, Площадь заштрихованного прямоугольника равна . t = m, т,е. допустимой поливной норме до появления невпитавшейся воды, Продолжение полива с той же интенсивностью станет причиной появления луж на поле. При поливе с большей интенсивностью дождя iz такая же норма может быть поглощена почвой за время tz лишь при условии повышения начальной впитывающей способности почвы до КО2 (кривая 2). Дальнейшее увеличение численного значения интенсивности дождя до !з также потребует повышения водопроницаемости почвы (кривая 3). В этом случае требуемую поливную норму почва поглотит эа продолжительность полива ез, Процесс проникновения воды в почву интенсифицируют дополнительным ее рыхлением, создавая условия для инфлюции — заполнения макротрещин в верхнем слое почвы, Пользуясь вышеприведенной формулой, продол>кительность полива до начала появления невпитавшейся воды можно рассчитать по соотношению: с .

I=

Ко !

Тогда поливная норма m = i . а а — 1

=m

, -/

-,-а — . ль Ко

Ширину концентрически располагаемых полос с переменной впитывающей способностью определяют графо-аналити1811765 ческим способом (рис,4). Исходными данными являются экспериментальная зависимость изменения интенсивности слоя дождя по длине трубопровода дождевальной машины (по радиусу круга) i - f(R), 5 данные по водно-физическим свойствам почвы — Ко и а; поливная норма — m, Ширину полосы с впитывающей способностью Ко(рис.4) находят так: по формуле(1) рассчитывают значение интенсивности до- 10 ждя I1, обеспечивающей полив заданной нормой m без появления невпитывающейся воды на поверхности поля; откладывают это значение.на вертикальной оси графика I =

= f(R); проводят горизонтальную линию до 15 пересечения с линией функции i = f(R).

Из точки а опускают вертикальную линию до пересечения с осью ординат — точка

Ь, где шкала дается в частях от радиуса.

В нашем примере находим, что на цен- 20 тральном круге поля радиусом 0,11R полив осуществляется без образования стока, За пределами этого круга полив с интенсивностью более I1 станет причиной появления

/-d.

Ко1 нввпитввшвйся воды 11 = (1). л1 а

Дальнейшие расчеты ведут в следую- 30 щей последовательности. Для предотвращения причин появления луж на поле увеличивают впитывающую способность почвы до КО2 из расчета полива увеличенной нормой в допустимых пределах, т.е. 3-, до 1,1m. При этих условиях по фора 1- — а. муле Ко = (1,1гп ) 11 (2) рассчитывают величину К2 и в масштабе откладывают из точки на шкале графика, помещенного ниже функции i = f(R). Из точки

d. проводят горизонтальный луч. Для нахождения второй его граничной точки ло формуле 12 = Й 45 а г (3) рассчитывают интенсивно(0,9 m1 стй доживя, обеспечивающее допустимую равномерность полива при водопроницаемости К,2, t.е; при 0,9m.

Величину КО2 откладывают на шкале, проводят линию до пересечения с линией зависимости! f(R). Из точки е опускают 55 вертикаль. По шкале в точке fнаходим,,что отрезок(в масштабе) равен ширине кольцевой полосы Ь и = 0,33R-0,11R = 0.22R с водолроницаемостью К2. где полив интенсивностью дождя в пределах I1...1z обеспечивает равномерность в допустимых пределах.

Водопроницаемость почвы на следующем концентрически расположенном кольце (при вышеизложенных условиях) рассчитывают по формуле Коз = а 1-а

= (1,1m) iz (4) и затем 1з по формуле

4-о

1з = (5), Численное значеа (09m) ние 1з откладывают на шкале нΠ— Г.

Последующие построения и расчеты Ко, приведенные на фиг,4 формулам, аналогичны вышеописанным.

На концентрических полосах сплошную обработку почвы выполняют известными рабочими органами (фиг.5). существующих орудий и машин, Увеличение впитывающей способности почвы по мере приближения к периферии круга добиваются увеличением глубины рыхления почвы.

Схема движения агрегата при обработке концентрических полос показана на фиг.б. Перед началом работ дождевальную машину 1 останавливают на технологической полосе 2. Агрегат заезжает с края поля и по окружности 3 движется до технологической полосы, а затем поворачивает на 180 и в обратном направлении движется вдоль предыдущего прохода, Указательную линию готовят маркером, Края технологической полосы используют как поворотные полосы. После обработки почвы на одной полосе до ее границы 4 тракторист уменьшает глубину рабочего органа и продолжает работу на следующей концентрической полосе. По завершении обработки почвы на посевах дождевальную машину смещают с технологической полосы, После этого проводят сплошную обработку почвы на границах поворота и части технологической полосы. Обработку ведут известным челночным способом движения агрегата. Глубина обработки почвы должна соответствовать глубине на внешней кольцевой полосе.

На посевах вегетирующих многолетних трав осуществляют щелевание. На этих полях в результате многократных поливов, движения уборочной и транспортной техники почва уплотняется, ее впитывающая способность снижается, Поэтому поливная норма до появления поверхностного стока значительно меньше ее расчетных величин, Необходимость полива полной нормой требует применения дополнительных локальных обработок почвы, чтобы поглотить часть

1811765 воДы, невпитывающейся в верхний слой почвы.

Для подготовки разноглубинных щелей с увеличивающейся к периферии круга глубиной при равном шаге концентрических окружностей или уменьшающимся к периферии круга шагом параметры определяют графически, Дадим аналитические зависимости, описывающие процесс полива нормой воды больше допустимой поливной нормы до образования стока. На фиг.7 эта площадь прямоугольника abfg равнозначна поливной норме до образования стока при поливе с интенсивностью l в продолжение ц. Продолжение полива в течение времени

Ьт позволит часть поливной нормы m (площадь bdef) поглотить почвой, а другая часть

Л m (площадь bed) — составит сток. Таким образом, полив расчетной нормой (прямоугольник aceg) при интенсивности l в продолжении tz на почвах с известными показателями К, и а приведет к образованию стока в объеме:

Л m = m-(m>+ тг)

Анализ этого уравнения показывает, что увеличение интенсивности дождя при постоянных поливной норме и водно-физических свойствах почвы способствует увеличению неЖелательного ирригационного стока. Графически эта зависимость показана на фиг.8. Перемещающийся по поверхности поля 1 (фиг.9) невпитывающийся слой осадков Ь h с водосборной площади кольца 2 шириной Л R должен быть локализован в щели 3 шириной b и глубиной а, то есть:

h,h DR=a:b, При постоянной ширине концентрических колец и одинаковой ширине щелей на всем поле глубину щели определяют по соотношению а=Аh — hh

На фиг,10 показано, что средняя величина интенсивности дождя над центрами 1

10 Для щелей с постоянными параметрами из равенства

Л h Ь R= à.b=const

55 колец с границами 2 увеличивается, Поэтому слой невпитавшейся воды увеличивается по мере удаления от оси круга, Для локализации большего объема воды требуется увеличение объема щели. Отсюда, при приближении к периферийной части круга объем щели, а значит ее глубина при постоянной ширине, должна быть больше глубины щели, находящейся ближе к центру. следует Л R = —, Из этого следует, что

=- 1

ЛЬ при увеличении радиуса концентрической окружности Rn (фиг.11) слой невпитавшихся осадков увеличивается. Для этого следует уменьшить ширину кольца.

Способ дополнительной локальной обработки почвы с целью повышения ее впитывающей способности (щелевание) может быть выполнен в нескольких вариантах (фиг.12), Щели с наполнителем выполняют для . аридной климатической зоны. Такие щели получают при использовании рабочих органов 1 (см,фиг.13 и 14) с дополнительным рыхлителем 2 в нижней части щелереза. 3акрывают такие щели прикатывающими катками 3, Щели с открытой уплотненной верхней частью способствуют быстрому и более полному сбору поверхностного стока и направлению воды в нижние почвенные горизонты.

Эти щели выполняют на посевах многолетних трав перед влагозарядковыми поливами в осенний период. Выравнивают и уплотняют устье щели дополнительными рабочими органами 1(фиг.16 и 17), установленными после щелереза.

Подготовку щелей производят при непрерывном движении агрегата по концентрическим окружностям 1 (фиг;15 и 18) и с последующими поворотами на технологической полосе 2. Постоянное расстояние между щелями устанавливают при размещении рабочих органов на раме 5 орудия. Для крепления продольных брусьев 6 с рабочим органом 2 щелереза на поперечных брусьях рамы предусмотрены технологические отверстия 7.

Ширину полос между проходами агрегата (фиг,18) при нарезании открытых щелей поддерживают с помощью маркера. Глубину щели в работе изменяют с помощью гидроцилиндра 4 (см.фиг.13) или другими механизмами.

1811765

Применение предлагаемого способа предполивной обработки почвы помимо более равномерного и глубокого промачивания активного слоя почвы позволяет перемещающейся на поверхности поля водой направлять пылеватые фракции почвы, образующиеся от воздействия рабочих органов машин и крупных капель дождя, с поверхности поля на дно открытой щели — в нижние горизонты активного слоя почвы; рыхление почвы при реализации способа улучшает аэрацию почвы. Все это способствует обеспечению режима орошения возделы Bàåмой культуры, активизации микробиологических процессов в почве, что в конечном итоге увеличивает урожайность на 15-20%

Формула изобретения

1. Способ предполивной обработки почвы под дождевальными машинами кругового действия, в котором осуществляют полосную обработку почвы по концентрическим окружностям. отличающийся тем, что. с целью снижения водной эрозии, обработку почвы по кольцевым концентрическим окружностям осуществляют с

5 увеличивающейся к периферии круга впитывающей способностью почвы путем изменения глубины обрабатываемого слоя.

2. Способпоп.1,отлича ющийся тем, что обработку почвы осуществляют пу10 TGM сплошного рыхления с увеличивающейся к периферии круга глубиной.

3. Способ поп1. отлича ющийся тем, что на nocesax многолетних трав обработку осуществляют путем щелевания.

15 4. Способ по пп.1 и 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что глубину щелей увеличивают к периферии круга при равном шаге концентрических окружностей.

5, Способ по п,3, отличающийся

20 тем, что щели выполняют равной глубины, располагая их с уменьшающимся к перифе1811765

1811765 чм // И И

%n г.

Фиа9

Чиг, 10

1811165

Фиа11

1811765

iu « iuv

Фиг. 1

Составитель А.Сапунков

Техред М,Моргентал Корректор С,Шекмар

Редактор Н,Егорова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 191

Заказ 1537 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5