Способ и устройство для посева пропашных культур
Владельцы патента RU 2369065:
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) (RU)
Способ посева пропашных культур заключается в следующем. Перед формированием посевной борозды определяют влажность почвы на глубине до 10 см. Формируют посевную борозду и осуществляют высев в нее семян с одновременным измерением влажности почвы на глубине высева семян и температуры почвы в борозде. После высева семян в посевную борозду вводят порцией раствор активированной жидкости для приведения почвы до состояния влажности, обеспечивающей максимальную полевую всхожесть семян в том случае, если влажность почвы, рассчитанная по данным двух ее измерений до высева и в процессе высева, меньше оптимальной. Затем уплотняют семена в борозде с регулируемым усилием в пределах 350-700 г/см2 и одновременно закрывают их почвой. После чего осуществляют уплотнение почвы над бороздой с давлением, не превышающим 35-50 г/см2. При этом меньшее значение усилия давления выбирают, если влажность почвы больше оптимальной. Затем осуществляют шлейфование почвы над бороздой. Устройство для осуществления способа включает комкоотвод, сошник, семяпровод, патрубок для введения в почву порцией активированной жидкости, высевающий аппарат с ячеистым диском, прикатывающее колесо, прикатывающий каток и шлейф. Комкоотвод установлен перед сошником на независимой подвеске и в его корпусе размещен емкостной датчик влажности почвы. За сошником последовательно установлены патрубок для введения в почву порцией активированной жидкости и прикатывающее колесо на независимой подпружиненной подвеске, совмещенной с механизмом регулирования жесткости пружины. Обод колеса соответствует профилю борозды. Патрубок соединен трубкой, пропущенной через тороидальный магнит, с электроклапаном и электронасосом для емкости с активированной жидкостью. Кроме того, высевающий диск снабжен датчиком вращения, семяпровод - совмещенным с ним емкостным датчиком высева семян, сошник - датчиком измерения температуры. Датчик влажности почвы по ее омическому сопротивлению прикреплен к торцу сошника под семяпроводом. Все датчики, механизм регулирования жесткости пружины, электроклапан и электронасос подсоединены к интегральной микросхеме для задания оптимального значения влажности почвы и выработки управляющих сигналов на механизм регулирования жесткости пружины, электроклапан и электронасос. Предложенное изобретение позволяет повысить полевую всхожесть семян и равномерность размещения семян в борозде, а также снизить расход жидкости, вносимой в борозду. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и может использоваться для посева пропашных культур, например сахарной свеклы, кукурузы, подсолнечника и др. культур, по точной технологии.
Известны способы и устройства для посева семян с гидравлическим вытеснением и увлажнением семян, последующим нерегулируемым уплотнением и рыхлением почвы /1, 2, 3/.
Однако данные способы и устройства не учитывают состояние почвы по влажности, что может отрицательно сказаться на полевой всхожести семян.
Наиболее близким по сущности к заявляемому способу для посева пропашных культур является выбранный в качестве прототипа способ высева семян, включающий формирование посевной борозды, подачу в нее струи жидкости, высев семян с засыпкой почвой и последующим нерегулируемым уплотнением и рыхлением почвы над посевной бороздой /4/.
Наиболее близким по сущности к заявляемому устройству для посева пропашных культур является выбранное в качестве прототипа устройство для высева семян, включающее высевающий аппарат с ячеистым диском, комкоотвод на независимой подвеске, передний и задний прикатывающие катки, килевидный сошник с щечками, выталкиватель и емкостный датчик высева семян, совмещенный с направителем /5/.
Недостатком известных способа и устройства является то, что технологические и технические решения направлены на повышение точности высева и не обеспечивают максимальную полевую всхожесть семян с учетом неоднородных свойств почвы на длине гона, минимальный расход жидкости, а также оптимальную равномерность размещения семян в борозде.
Задачей изобретения является повышение полевой всхожести семян, снижение расхода жидкости и повышение равномерности размещения семян в борозде.
Поставленная задача достигается тем, что в способе для посева пропашных культур по точной технологии, включающем формирование посевной борозды, подачу в нее струи жидкости, высев семян с засыпкой почвой и последующим нерегулируемым уплотнением и рыхлением почвы над посевной бороздой, согласно изобретению одновременно с формированием посевной борозды определяют влажность почвы на глубине высева семян, после высева семян в посевную борозду, с влажностью, отличной от оптимальной, вводится порцией раствор активированной жидкости в объеме, соответствующем максимальной полевой всхожести семян, если влажность почвы меньше оптимальной, затем семена уплотняют с одновременным закрытием их почвой в борозде с регулируемым усилием в пределах 350-700 г/см2, меньшее значение которого соответствует большей влажности почвы, чем оптимальная, а сверху, по оси рядка, почву уплотняют до усилия 35-50 г/см2 и шлейфуют с образованием рыхлого и выровненного мелкокомковатого слоя почвы над семенами.
Кроме того, в качестве активированной жидкости используют катодную воду после электролиза, пропущенную через постоянное магнитное поле напряженностью
600-700 Гаусс.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для посева пропашных культур по точной технологии, включающем высевающий аппарат с ячеистым диском, комкоотвод на независимой подвеске, передний и задний прикатывающие катки, килевидный сошник с щечками, выталкиватель и емкостный датчик высева семян, совмещенный с направителем, согласно изобртению к торцу сошника, под направителем, установлены датчики сопротивления и температуры почвы, в корпусе комкоотвода размещен емкостный датчик влажности почвы, к высевающему диску прикреплен датчик вращения, за сошником, на независимой подпружиненной подвеске, совмещенной с механизмом регулирования жесткости пружины, установлено прикатывающее колесо, обод которого соответствует профилю борозды, перед прикатывающим колесом и по его оси установлен патрубок, соединенный трубкой, пропущенной через тороидальный магнит, с электроклапаном и электронасосом, который размещен в емкости для жидкости, а используемые датчики, механизм регулирования жесткости пружины, электроклапан и электронасос подсоединены к интегральной микросхеме (контроллеру).
Сравнение заявленного способа с прототипом показывает, что новым является то, что одновременно с формированием посевной борозды определяется влажность почвы на глубине высева семян двумя методами: по электрическому сопротивлению почвы и емкости и после высева семян в посевную борозду с влажностью, отличной от оптимальной, расчитываемой по данным двух измерений, автоматически вводится раствор активированной жидкости в объеме, соответствующем максимальной полевой всхожести семян, если влажность почвы меньше оптимальной, затем семена уплотняются с одновременным закрытием их почвой в борозде с регулируемым усилием в пределах 350-700 г/см2, меньшее значение которого соответствует большей влажности почвы, чем оптимальная, а затем сверху, по линии рядка и в защитных зонах, почва уплотняется до усилия 35-50 г/см2 и шлейфуется с образованием рыхлого и выровненного мелкокомковатого слоя почвы над семенами. В качестве активированной жидкости используют катодную воду после электролиза, пропущенную через постоянное магнитное поле напряженностью 600-700 Гаусс.
Новым в устройстве для осуществления заявленного способа является то, что к торцу сошника, под семяпроводом, прикреплены датчики сопротивления и температуры почвы, в корпусе комкоотвода размещен емкостный датчик влажности почвы, к высевающему диску прикреплен датчик вращения, за сошником, на независимой подпружиненной подвеске, совмещенной с механизмом регулирования жесткости пружины, размещено прикатывающее колесо, обод которого соответствует профилю борозды, перед прикатывающим колесом и по его оси установлен патрубок, соединенный трубкой, пропущенной через тороидальный магнит, с электроклапаном и электронасосом, который размещен в емкости для жидкости, а установленные датчики, механизм регулирования жесткости пружины, электроклапан и электронасос подсоединены к интегральной микросхеме (контроллеру), синхронизирующей поступательную скорость сеялки и вращение высевающего диска с измерением влажности почвы и выработкой управляющих импульсов на механизм регулирования жесткости пружины давления прикатывающего колеса, электроклапан и электронасос.
Измерение влажности почвы в зоне укладки семян и перед сошником с введением порциями в места высева семян активированной жидкости позволяет точно определить степень неоднородности влажности почвы по длине гона, оптимизировать расход жидкости в режиме реального времени и полевую всхожесть семян.
Уплотнение семян в посевной борозде сразу после высева обеспечивает равномерность их размещения по глубине посева и длине рядка, а регулируемое усилие уплотнения как в посевной борозде (350-700 г/см2), так и над ней (35-50 г/см2) оптимизирует полевую всхожесть семян при неоднородных свойствах почвы.
Предлагаемое размещение и набор датчиков измерения влажности почвы с компенсационным датчиком ее температуры обеспечивает оптимизацию места ввода жидкости в борозду, расход жидкости и полевую всхожесть.
Установка за сошником прикатывающего колеса, обод которого выполнен по профилю борозды, на независимой подвеске, которая соединена с механизмом регулирования жесткости пружины, управляемым в автоматическом режиме в зависимости от влажности почвы, позволяет оптимизировать параметры размещения семян в борозде, засыпку их почвой и полевую всхожесть.
Размещение перед прикатывающим колесом патрубка для подачи активированной жидкости в посевную борозду, соединенным трубкой, пропущенной через тороидальный магнит, с электроклапаном и электронасосом, размещенным в емкости для жидкости, позволяет подать порциями активированную электролизом и магнитным полем жидкость в зону высева семян в автоматическом режиме, согласованном с размещением семян в посевной борозде.
Применение датчика вращения высевающего диска и интегральной микросхемы (контроллера) с подключением к ней датчиков влажности почвы, температуры, механизма управления жесткости пружины прикатывающего колеса, электроклапана и электронасоса позволяет одновременно с работой сеялки синхронизировать измерение влажности почвы и управление работой прикатывающего колеса, электроклапана и электронасоса.
Таким образом, заявляемые способ и устройство соответствуют критерию изобретения «новизна».
Именно такое выполнение устройства позволяет полностью осуществить предлагаемый способ посева пропашных культур, что позволяет говорить о соблюдении принципа «единства изобретения».
Изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень», так как достигнут результат, удовлетворяющий существующей потребности:
- повышение полевой всхожести семян и равномерности их размещения как по глубине посева, так и по длине гона;
- снижение расхода жидкости при обеспечении оптимальной полевой всхожести семян.
Изобретение является «промышленно применимым», т.к. может использоваться в сельском хозяйстве при выращивании пропашных культур, в т.ч. сахарной свеклы, с применением серийных машин и существующих рабочих органов.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена схема осуществления способа посева семян пропашных культур (поперечный разрез борозды); на фиг.2 - схема размещения датчиков и рабочих органов сеялки для осуществления заявленного способа; на фиг.3 - принципиальная электросхема подключения датчиков и рабочих органов к интегральной микросхеме (контроллеру).
Способ посева пропашных культур реализуется за счет выполнения следующей последовательности операций за один проход сеялки:
- комкоотвод перед сошником и измерение с помощью емкостного датчика влажности почвы в слое 0-10 см (больше глубины посева);
- нарезание сошником посевной борозды и высев в нее семян с одновременной регистрацией соответствующими датчиками высева семян температуры и сопротивления почвы в зоне высева семян;
- введение активированной жидкости на высеянные семена порцией, если влажность почвы меньше оптимальной;
- засыпка почвой семян и уплотнение их в борозде в пределах от 350 до 700 г/см2, меньшее значение которого соответствует болшей влажности почвы, чем оптимальная;
- прикатывание поверхности почвы с уплотнением посевной борозды по оси рядка и в защитных зонах с усилием, не превышающим 35-50 г/см2, с последующим шлейфованием и мульчированием мелкоструктурной почвой.
Для осуществления заявленного способа используют серийную сеялку с любым высевающим аппаратом 1, комкоотводом на независимой подвеске 3, передним и задним прикатывающими катками 11, килевидным сошником 2, выталкивателем и емкостным датчиком 5 высева семян, совмещенным с семяпроводом. Дооборудуют сеялку новыми элементами для осуществления заявленного способа: емкостным датчиком 4 влажности почвы, устанавливаемым на комкоотводе 3; датчиками омического сопротивления почвы 6 и температуры почвы 7 в посевной борозде, устанавливаемыми на сошнике; независимой подвеской 14, прикатывающим колесом 10 и механизмом 15 регулирования жесткости пружины подвески колеса 10; патрубком 9, размещенным между сошником и задним прикатывающим катком, соединенным трубкой 16, пропущенной через тороидальный магнит 22, с электроклапаном 17 и электронасосом 18, установленным в емкости 19 для жидкости; задним прикатывающим катком 11 низкого давления на почву (до 35-50 г/см2), цепным шлейфом 13; датчиком вращения 20 высевающего диска; постоянным магнитом 22 тороидального типа напряженностью 600-700 Гаусс.
Новые элементы соединяют в электросхему, которая включает интегральную микросхему (контроллер) 23, запрограммированную на авторегулирование заявленного способа, блок управления 24 и блок питания 25.
Пример конкретного выполнения
На поле, подготовленном под посев пропашных культур, как правило, наблюдается неоднородность по влажности поверхностного - семенного - слоя почвы. В этом случае почти повсеместно перед посевом почву прикатывают катками. Однако прикатывание приводит к дополнительному расходу энергоресурсов, а засоренность посевов к моменту появления всходов засеваемой культуры увеличивается. Для устранения указанных недостатков используют заявленные способ и устройство для его осуществления.
Перед посевом сеялку устанавливают на заданную глубину посева и норму высева. Затем в поле после заглубления рабочих органов тестируют датчики влажности и температуры почвы 4, 6 и 7 с помощью стандартных приборов (влагомеров и термометров). Датчик 6 тестируется по влажности от омического сопротивления почвы, при этом показания датчика температуры являются компенсирующими погрешность. Корректируют погрешности измерений после тестирования и устанавливают на блоке управления 24 значение оптимальной влажности почвы, например, 19…20%. Засыпают в семенной ящик семена, а в емкость 19 заливают жидкость 21, например активированную электролизом (или раствор) катодную воду с параметрами кислотности pH 7-8, экспозиция электролиза 15 мин. При пробном проезде сеялки тракторист проверяет работу датчиков вращения 20 диска и высева 5 семян. Затем с пульта управления 24 включается электропитание электросхемы от блока 25.
При работе сеялки с помощью датчиков, интегральной микросхемы (контроллера) и дополнительных новых элементов осуществляются следующие операции:
- комкоотвод перед сошником и измерение с помощью емкостного датчика 4 влажности почвы в слое 0-10 см (больше глубины посева);
- нарезание сошником 2 посевной борозды и высев в нее семян 8 с одновременной регистрацией соответствующими датчиками высева 5 семян температуры 7 и сопротивления почвы 6 в зоне высева семян;
- введение активированной электролизом жидкости 21 (катодной, pH 7-8, экспозиция 15 мин), прошедшей через магнитное поле (напряженностью 600-700 Гаусс) постоянного магнита 22 тороидального типа, через патрубок 9 на высеянные семена порциями, если влажность почвы меньше оптимальной;
- засыпка почвой 12 семян (методом обрушения почвы в посевной борозде ободом колеса) с внесенной на них жидкостью и уплотнение семян 8 в борозде прикатывающим колесом 10 в пределах от 350 до 700 г/см2, меньшее значение которого соответствует большей влажности почвы, чем оптимальная;
- прикатывание с уплотнением посевной борозды по оси рядка и в защитных зонах катком 11 с давлением, не превышающим 35-50 г/см2, с последующим шлейфованием почвы шлейфом 13 и мульчированием мелкоструктурной почвой.
Применение заявленного способа и устройства для посева пропашных культур по точной технологии, например свеклы, повышает на 15-25% полевую всхожесть семян, снижает расход жидкости на 20-35%, снижает неравномерность распределения семян по длине рядка до 10% и расход ресурсов (топлива, гербицидов) до 15% по сравнению с традиционной технологией.
Полевыми опытами установлено влияние заявленного способа посева и устройства для его осуществления на показатели всходов и биологическую урожайность сахарной свеклы (см. таблицу).
| Показатели посевов и биологическая урожайность сахарной свеклы в сравнительных опытах | ||||
| Варианты опыта | Масса 100 растений, г | Вес корнеплодов, т/га | Вес ботвы, т/га | Густота растений на 1 га, тыс. шт. |
| Контроль | 290 | 27,6 | 5,2 | 69,7 |
| Семена, обработанные магнитным полем (600-700 Гс) при высеве | 335 | 34,7 | 6,3 | 84,6 |
| Семена, увлажненные в борозде, активированной электролизом жидкостью, прошедшей через магнитное поле (600-700 Гс) | 372 | 41,2 | 8,1 | 87,3 |
Данные полевых опытов показали значительную эффективность нового способа и устройства для посева свеклы. Масса 100 растений перед прорывкой (1-2 пары листьев) увеличилась на 28% по сравнению с контролем (посев по существующей технологии, см. /3/), биологическая урожайность корнеплодов повысилась в 1,5 раза, а густота - до 25%, что обеспечивает экономический эффект до 90 тыс. руб. с 1 га.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №581900, МПК А01С 7/04.
2. Авторское свидетельство СССР №1028264, МПК А01С 7/04.
3. Басин В.С., Брей В.В., Погорелый Л.В. и др. Машины для точного посева пропашных культур: конструирование и расчет. Под ред. Л.В.Погорелого. - К.: Техника, 1987, с.130.
4. Авторское свидетельство СССР №169918, МПК А01С 7/04 (прототип).
5. Авторское свидетельство СССР №829009, МПК А01С 7/04 (прототип).
1. Способ посева пропашных культур, включающий формирование посевной борозды и высев в нее семян с одновременным измерением влажности почвы на глубине высева семян, закрытие семян в борозде почвой, последующее уплотнение и шлейфование почвы над бороздой, отличающийся тем, что дополнительно перед формированием посевной борозды определяют влажность почвы на глубине до 10 см, одновременно с измерением влажности почвы в зоне высева осуществляют измерение температуры почвы в борозде, а после высева семян в посевную борозду вводят порцией раствор активированной жидкости для приведения почвы до состояния влажности, обеспечивающей максимальную полевую всхожесть семян в том случае, если влажность почвы, рассчитанная по данным двух ее измерений до высева и в процессе высева, меньше оптимальной, при этом семена уплотняют в борозде с одновременным закрытием их почвой с регулируемым усилием в пределах 350-700
г/см2, меньшее значение которого выбирают, если влажность почвы больше оптимальной, а почву над бороздой уплотняют с давлением, не превышающим 35-50 г/см2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве активированной жидкости используют катодную воду после электролиза, пропущенную через постоянное магнитное поле напряженностью 600-700 Гс.
3. Устройство для посева пропашных культур, включающее сошник, снабженный датчиком измерения влажности почвы по ее омическому сопротивлению, семяпровод, высевающий аппарат с ячеистым диском, прикатывающий каток и шлейф, отличающееся тем, что перед сошником установлен комкоотвод на независимой подвеске с размещенным в его корпусе емкостным датчиком влажности почвы, а за сошником последовательно установлены патрубок для введения в почву порцией активированной жидкости и прикатывающее колесо на независимой подпружиненной подвеске, совмещенной с механизмом регулирования жесткости пружины, обод которого соответствует профилю борозды, при этом патрубок соединен трубкой, пропущенной через тороидальный магнит, с электроклапаном и электронасосом, для емкости с активированной жидкостью, кроме того, высевающий диск снабжен датчиком вращения, семяпровод - совмещенным с ним емкостным датчиком высева семян, сошник - датчиком измерения температуры, а датчик влажности почвы по ее омическому сопротивлению прикреплен к торцу сошника под семяпроводом, причем все датчики, механизм регулирования жесткости пружины, электроклапан и электронасос подсоединены к интегральной микросхеме для задания оптимального значения влажности почвы и выработки управляющих сигналов на механизм регулирования жесткости пружины, электроклапан и электронасос.
