Способ обработки почвы

(19) (11 9/00 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОИТЕТ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ССРРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Украинский научноский институт механизакации сельского хозяйс(56) Авторское свидетВ 873909, кл. А 01 В 8исследов телье трифиии и э инюк илев ельство СС 79/00, 197 к сельскому енено пре- бработки осле непаь изобретести обра-о 1копления почвы тол попереч- ыполняют(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЧВЬ (57) Изобретение относится хозяйству и может быть прим имущественно для основной о почвы под озимые культуры п ровых предшественников. Цел ния - уменьшение энергоемкоботки почвы и увеличение на влаги, Рыхлят верхний слой щиной 3-16 см на всю площад ного сечения, В нижнем слое периодические углубления трапецеидальной формы, пересекающие уплотненную подошву на глубину 5-15 см. Размеры углублений и расстояние между ними определяютиз соотношения Э=В(Н, -Ь)+(Н,-Ь) сеВЫ//(Н-Ь)где В - расстояние междууглублениями дна борозды трапецеидальной формы; В - ширина рабочегооргана, 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 днауглубления трапецеидальной формы, равное Н + (5-15 см); Ь - глубина рыхле- йния верхнего слоя почвы, определяетсяглубиной основной массы корней растений и равна 3-16 см; Ы " угол скалывания пласта (угол между боковой сто- Сроной трапеции и ее верхним основанием)который равен 40-505 ил.,3 табл, 13951 бЗИзобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам обработки почвы, и может быть применено преимущественно для основной обработки почвы под озимые культуры после непа 5 ровых предшественников.Целью изобретения является уменьшение энергоемкости обработки почвы и увеличение накопления влаги. 10На Фиг.1 схематически показан про" филь поперечного сечения пласта разрыхленного предлагаемым способом; на фиг.2 - зависимость удельного сопротивления К почвы от ширины долота В; на фиг.З - схема основания пределов величины доуглубления пахотного слоя; на фиг4 - схема определения величины угласкалывания почвы; на фиг.5 показана зависимость удельньио 0 затрат р энергии на разрушение пласта от расстояния Ь.П р и м е р, Поперечное сечение профиля аЬсй (фиг,1) пласта, разрыхляемого обычным способом, заменяется 25 сечением проФиля аЬ 1 КзКГе, причем площади обоих сечений одинаковы, Равновеликость площадей поперечного сечения профиля разрыхляемого пласта предопределяет равновеликость объемов разрых; 30 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 способе образуется профиль е 1 Кзйе, значительно превьппающий первый по длине. Следовательно, по предлагаемому спосо бу рыхления почвы площадь поверхности дна борозды значительно превьппает таковую при примейении известного способа при одинаковых затратах энергии. Уве;- личение площади поверхности дна бороз-. ды способствует лучшему проникновению влаги в нижние почвенные горизонты. 45Осуществение предлагаемого способа предусматривает сплошное рыхление верхнего слоя почвы на глубину Ь с образованием в нижних слоях почвы периодически расположенных углублений, например, трапецеидальной формы, пересе кающих уплотненную подошву и находя- . щихся на оптимальном расстоянии Р друг от друга, Расстояние определяется из соотношенияВ(Н и)(Н-и)сЬдН-ЬРасстояние 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 долотарабочего органа, образующего углубле-.ние и установленного за лапой, обеспечивающей сплошное рыхление верхнегослоя почвы, критерием оценки являетсяминимальное тяговое сопротивлениепри максимальной разрыхляющей способности,Экспериментальными исследованиямибыла получена зависимость (фиг2)В = (К), где К - удельное сопротивление рабочего органа, цаН/смОпыты проводили в типичных для лесостепной зоны условиях, Тип почвы -тяжелосуглинистый чернозем обыкновенный. Влажность почвы по горизонтамсоставляла; 0-10 см - )3,3; 1 О 20 см - 13,8; 20-30 см - 15,1; 3040 см - 15,6; 40-50 см - 15,8. Твердость по горизонтам была следующей,КТа; 0-10 см - 2,35; 10-20 см -2,20; 20-30 см - 2,75; 30-40 см -2 э 80; 40-50 см - 3,14Из приведенной зависимости видно,что оптимальное значение величины Внаходится в пределах 5-20 см,Если В50 мм, увеличиваетсяудельное тяговое сопротивление, чтоповьппает общие затраты энергии нарыхление пласта, Кроме того, недостаточен ресурс износоустойчивости, слишком узкое долото быстро изнашивается и поэтому требует более частойзамены.Если В200 мм, это влечет засобой увеличение удельного тяговогосопротивления; ухудшение заглубляющейспособности рабочего органа и устойчивости хода орудия.Из фиг.2 видно, что К обеспечивается при В = 100 - 150 мм, Однаковыбирать такой узкий предел измененияВ было бы неверным, Экспериментальныеданные показывают, что с изменениемтипа почвы, ее твердости и влажностизначение Кможет смещаться вправоили влево, однако оно не будет выходить за пределы В = 50-200 мм,2Н, = Н + (5 - 15 см).Уплотненная подошва представляетсобой слой уплотненной подпахотнойпочвы (фиг.З). При движении лемеха впочве на его лезвии силы сопротивления пласта разрушению разлагаютсятаким образом, что часть силы, движущей лемех в почве, направляется вглубьпочвы, вызывая при этом в подпахотном5слое напряжения. Эти напряжения проникают на глубину до 50-60 см, Однакоуплотнение происходит только в верхнем слое почвы, в котором напряжения, 10вызванные перемещением лемеха, разрушают естественные связи между отдельными частицами и приводят к уплотнениюпочвы. В более глубоких слоях указан- .ные напряжения не превышают пределовупругой деформации и там уплотнениепочвы не происходит. Экспериментальноустановлено, что толщина уплотненнойпочвы в зависимости от ее состояния,типа и механического состава находится в пределах 5-15 см.Для того чтобы разрушить этотуплотненный слой почвы, т.е. обеспечить проникновение влаги в нижниеслои, необходимо увеличить глубинуосновной обработки, принятой в даннойзоне, на величину 5-15 см, Конкретноезначение величины доуглубления определяется в поле опытным путем, например, с помощью твердомера Ревякина,3. Ь = 3-16 см.При выборе указанных пределов использованы данные, приведенные втабл.1, в которой представлено содержание корней в верхней части пахотногс35 сло я почвыНижний предел - это минимально возможная глубина обработки почвы существующими орудиями. Верхний предл это минимально допустимая глу 40 бина обработки существующими пропашны ми культиваторами и культиваторами плоскорезами, Данные таблицы показывают, что в пределах 3-16 см находится основная масса корней растений. 454. Ы = 40-50 (фиг.4)Из механики грунтов известно, что90 -р , где р - угол внутреннего трения, который изменяется в зависимости от физико-механическогоо 50 состояния почвы в пределах 40-50 ь= 90 - (40-50)=50-40При выборе углапользуются основными сведениями о состоянии почвы. Для почв влажных и невысокой твердости предпочтительным является верхний55о предел значения угла ( Ы = 50 ), для сухих и твердых почв - нижний предел ,( к щ 40 ) для почвы оптимальной твердости и пляжное ц - средне значение(Ы= 45 ).П р и м е р. Основная обработкапочвы под посев озимой пшеницы послестерневого предшественника (ячменя)проводилась плоскорезом-глубокорыхлителем КПГна глубину 22,4 см(средний из 60 замеров). Для заменытакого способа обработки почвы предлагаемым был выполнен следующий расчетИсходные данные: глубина основной обработки Н = 22 см; глубина расположения основной массы корней ячменя нсорняков, распространенных на данномполе, Ь = 10 см; толщина слоя уплотненной подошвы - 7 см (определено спомощью твердомера Ревякина); влажность почвы в слое 0-30 см находиласьв пределах 10-127 при твердости 33,5 1 фЛа. Для таких условий предпочтительным является угол с= 40Из имеющихся в наличии рыхлителейс шириной В долота 60, 100 и 150 ммвыбираем В = 100 мм, Н, = Н + 7 =22 + 7 = 29 см.При данных параметрах расстояниеР между углублениями 51,6 см,Для осуществления указанного спогсоба обработки почвы на раму экспериментального орудия были установленына глубину рыхления 10 см две серийные плоскорежущие лапы с общей шириной захвата 220 см, а за ними на рамечерез 52 см были установлены на глубину 29 см четыре рыхлительных рабочихоргана с шириной долота В = 10 см.Оптимальное расстояние 0 обеспечивает одинаковые объемы разрыхляемойпочвы известным и предлагаемым способами обработки почвы, а следовательно,и примерно равные затраты энергии наразрушение пласта. Это видно из результатов энергетической оценки, приведенных в табл,2Из приведенных данных видно, чтотяговое сопротивление, а следовательно, и затраты энергии на объем разрыхляемой почвы примерно одинаковы(разница в пределах одной 6 ).Предлагаемый способ обеспечиваетследующие преимущества,1, При одинаковых энергетическихзатратах разрушается плужная подошва,обеспечивается проникновение влаги внижние слои почвы и тем самым улучшается водно-воздушный режим почвыкак минимум на глубину разрыхленных5 13951трапецеидальных полос (т.е. значительно большего объема почвы, чемпри известных способах).2. Тот объем неразрыленной почвы,который находится между двумя смежными разрыхленными полосами, под действием проникающей через стенки этихполос влаги полностью улучшает свойводно-воздушный режим Увеличение 10расстояния 0 без учета предлагаемойформулы приводит к тому, что объем неразрушенной почвы между разрыхленнымиполосами не полностью улучшает свойводно-воздушный режим, а это, в своюочередь, приводит к пестроте поляпо плодородию.,Определение оптимального расстояния В между разрыхленными полосамипроводится в каждом конкретном случае 20с учетом характеристики поля, котороепредстоит обрабатывать,Прежде всего определяется глубинаповерхностной сплошности обработкипочвы. Пределы возможного изменения такой глубины указаны (316 см),но дляданного конкретного поля эти пределыбудут значительно уже: 5-6 см; 1012 см и т.д., т,е. практически принимается однозначное значение глубины.Разница в 1-2 см при определении глубины обработки разными людьми, большого влияния на значение величины 0 неимеет, Так, в приведенном примере, если вместо Ь = 10 см принять Ь = 12 см,то при всех остальных неизменных вели 35чинах значение изменится с 51,5 смна 51,4 см,Аналогичное положение и с определе 40 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 1 также проводится в каждом конкретном случаеНа сухих почвах Ы принимается 40о на оптимальных 45, влажных - 50. Если в нашем случае принять вместо 55 Ы= 40 Ы = 45 , то Э изменится с 51,6 на 45,9 см (т,е. даже ошибка в определении угла Ы не приведет к суще 63ственной ошибке в определении оптимального расстояния Р).Выбор величины В в укаэанных преде. лах 5-20 см является произвольным, Мы можем принять В = 5 см и получить Р = 43,1 см и можем принять В =20 см и получить 0 , = 67,4 см,Пользуясь зависимостью приведенной на фиг.2, легкопоказать, 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 0 между разрыхленными полосами.В нашем случае (фиг5 - при изменении В от 5 до 20 см) расстояние 0 изменяется в пределах от 43,7 до 67,4 см, а удельные затраты энергии от 19,5 до 16 ДАН/смВыбор ширины долота 5 см В20 см приводит к увеличению удельных затрат энергии на разрушениепочвы, следовательно, уменьшаетсяэФФект от применения предлагаемогоспособа, На фиг.5 (верхняя кривая)приведен пример, показывающий, чтовыбор ширины В долота вне указанныхпределов (т.е. 5 смВ20 см)приводит к увеличению удельных затратэнергии на разрушение пласта,Таким образом, выбор ширины Вдолота в пределах 520 см обеспечивает получение расстояния Э, близкого к оптимальному по удельным затратам энергии на разрушение пласта,В табл.3 приведены данные по урожайности зерна ячменя,Формула изобретенияСпособ обработки почвы, включающий рыхление пахотного слоя и образование периодических углублений в подпахотном слое, о т л и ч а ю щ и й с я 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 соотношения395163 р В(Н где Р -расстояние между углублениямидна борозды трапецеидальной бформы;ширина рабочего органа, образующего углубление трапецеидальной формы, В = 5-20 см;глубина основной обработкипочвы под данную сельскохозяйственную культуру, на кото"рой образуют уплотненнуюподошву;расстояние от поверхности поля75до дна углубления трапецеидальной формы, Н, = Н ++ (5-15 см);глубина рыхления верхнего слояпочвы определяется глубинойосновной массы корней растенийи равна 3-16 см;- угол скалывания пласта (уголмежду боковой стороной трапеТаблица 1 В Н -80,4 Разнотравье 0-5 0-20 94,7 Н Соя пропашная 0-10 Люцерна-1 0-10 92,7 71,4 Кукурузапропашная 0-10 89,3 0-15 81,4 Луг Таблица 2 Тяговое сопротление, 6 Глубина обработки, см Орудие обработкиДТ+КПГ2637 2,4 2,57 ДТ+плоскорез- елеватель 2480 0,9 2,4 240 2,29 Скорость движения обоих"ф В числителе глубина хо яруса, в знаменателе -агрегатов составляла 6,23 км/чрабочих органов верхнеголубина рыхлителей,Таблица рожайность ячменя, ц/га, в зависимост внесенных удобренийКонтрольудобрений 80 /1 150 ЩО спашка на глубину 20-22 см 21,6,5 4,6 21,35,22,0 35,9 7- Ь) + (Н, - 17) сС 8 ыН пособ обработки почвы о же + почвоуглубление Плоскорезная обработка н1395163 Продолжение табл.ЗГ Урожайность ячменя, ц/га, в зависимости от внесенных удобрений(5, 60 60 23 35,3 38,3 39,6 4,1 4,3 3,3 Способ обработки почвы Мелкая плоскорезная обработка иа глубину 12-14 смсо щелеванием до 40 см 8 юеНСР , ц/гаЗаказ 3714 Тирак 661 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рауш