способ поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ, включающий подрезание оснований и одновременное измельчение растительных и землистых кочек, отличающийся тем, что дополнительно подрезают и измельчают дерновый слой, причем подрезание оснований кочек и дернового слоя осуществляют на глубину 5 см от поверхности почвы на полосе шириной 1,2 м, после чего измельченные частицы кочек и дернового слоя подвергают сепарации на мелкие частицы размером не более 5 см и на крупные, размер которых превышает 5 см, с укладыванием мелких частиц на крупные и выравниванием поверхности почвы, и осуществляют посев семян трав на глубину 1-1,5 см с внесением стартовой дозы минеральных удобрений и послепосевное прикатывание, оставляя при этом не засеянными по краям подготовленной для посева семян трав полосы полоски шириной 10 см.

2. Устройство для поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ, включающее установленные на основной раме на равном друг от друга расстоянии с возможностью вращения вертикальные фрезбарабаны, рабочие органы которых выполнены в форме сферических дисков с фигурными вырезами с режущим лезвием в виде выпуклой кривой по их кромке, установленных на валах фрезбарабанов поярусно на равном расстоянии друг от друга и выпуклой поверхностью обращенных к основной раме, при этом основная рама установлена под углом к направлению движения машины, обеспечивающим перекрытие траекторий движения сферических дисков, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено последовательно установленными за фрезбарабанами на дополнительной раме грабельной решеткой и посевной секцией с прикатывающим катком, при этом дополнительная рама жестко соединена с основной и установлена по направлению движения машины, кроме того, грабельная решетка, зубья которой установлены на равном друг от друга расстоянии, равном 5 см, шарнирно соединена с дополнительной рамой, а фрезбарабаны установлены на основной раме с возможностью вращения навстречу друг другу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам улучшения закочкаренных лугов и пастбищ, и может быть использовано для поверхностного улучшения природных кормовых угодий.

Известен способ ускоренного залужения задернелых почв кормовых угодий и устройство для его осуществления (Патент РФ № 2423034, кл. А01В 79/02; А01В 49/06, 2009). Способ включает грубое фрезерование почвы с заделкой дернины в нижние слои. Почвенный пласт разрезают путем фрезерования пяти щелей шириной 15 см и двух щелей шириной 1 см, по бокам от центральной щели, с образованием полос шириной, не превышающей 47,5 см. В верхней части полос нарезают по три щели глубиной 4 см и шириной 1 см. Далее проводят гладкую вспашку полос с оборотом пласта в собственных бороздах с полной заделкой дернины в нижний слой. Осуществляют рыхление уплотненной колеи по следам энергосредства на глубину 4 6 см. После чего измельчают верхний слой пласта фрезерованием со скоростью резания не более 5 м/с путем боковой деформации отрезаемых стружек. Проводят выравнивание и предпосевное уплотнение почвы. Осуществляют высев семян на уплотненное ложе с локальным внесением стартовой дозы минеральных удобрений и послепосевное прикатывание. Устройство содержит фронтально навешиваемый фрезбарабан с Г-образными ножами с приводом от ВОМ энергосредства, имеет задненавесной каток, выполненный гладким, измельчитель-выравниватель, ротор с активными рабочими органами и прицепную сеялку с катком. Устройство снабжено фронтально-ротационным плугом с односторонними и сдвоенными право- и левооборачивающими винтовыми плужными корпусами и заплужниками.

Изобретение относится к приемам коренного улучшения природных и выродившихся сеяных сенокосов и пастбищ, является энергоемким и требует наличия универсального энергетического средства.

Известен способ улучшения кормовых угодий (Патент РФ № 2011325, кл. А01В 79/02, 1991), в котором для повышения продуктивности кормовых угодий и снижения эрозии почвы предусматривается разрезание дернины на полосы на глубину заделки семян. Семена высевают в разрез дернины и одновременно вносят удобрения в сторону и глубже от строчки посева семян. Затем разрез дернины прикатывают.

Известен способ повышения продуктивности деградированных пастбищных угодий (Патент РФ № 2239967, кл. А01В 79/02, 2003), который включает полостное рыхление почвы, подсев семян трав в эти полосы и прикатывание засеянных рядов. В системе пастбищеоборота на участках, не подверженных ветровой эрозии и с проективным покрытием почвы менее 30%, проводят поверхностное улучшение обработкой полос на глубину 0,10-0,12 м тяжелыми дисковыми боронами, подсевом житняка узколистного, послепосевным прикатыванием кольчато-шпоровыми катками и поверхностным внесением минеральных удобрений.

Указанные способы не применимы для обработки закочкаренных лугов и пастбищ, так как требуют для работы устройств сравнительно ровной поверхности природных кормовых угодий.

Известен способ улучшения поверхности закочкаренных сенокосов и пастбищ и устройство для его осуществления (А.с. СССР № 1690568, кл. А01В 45/00, 1989), предусматривающий уничтожение кочек щучки, а также других мелких кочек. Кочки отрывают от почвы на глубине 0 10 мм от ее поверхности долотообразным рабочим органом, подбирают и удаляют за пределы обрабатываемого участка.

Известно также устройство для обработки поверхности закочкаренных сенокосов и пастбищ (А.с. СССР № 1806496, кл. А01В 45/00, 1991), включающее установленную на опорных колесах раму, смонтированные на раме расположенные в ряд поперечно к направлению движения орудия и выполненные в виде дугообразных стоек с долотообразными наральниками рабочие органы для отрыва кочек, а также средства для удаления отделенных кочек.

Недостаток известных способа и устройств заключается в их применении только для уничтожения мелких кочек, которые требуют дальнейшей утилизации за пределами обрабатываемого участка, при этом удаляется также почвенный слой.

Наиболее близким по сущности к заявленному способу поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ является способ, реализованный устройством для удаления кочек (Патент РФ № 2400955, кл. А01В 45/00, 2009, прототип), включающий измельчение послойно растительных и землистых кочек с одновременным подрезанием оснований кочек и их измельчением.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является устройство для удаления кочек (Патент РФ № 2400955, кл. А01В 45/00, 2009, прототип), включающее установленные на раме на равном друг от друга расстоянии вертикальные фрезбарабаны с возможностью вращения в одну сторону, рабочие органы которых выполнены в форме сферических дисков, установленных на оси поярусно на равном друг от друга расстоянии и выпуклой поверхностью обращенных к раме. Диски имеют по их кромке фигурные вырезы с режущим лезвием в виде выпуклой кривой. Рама установлена под углом к направлению движения машины, обеспечивая перекрытие траекторий движения сферических дисков.

Известное устройство энергоемко, благодаря конструкции рабочего органа, а также выполнению двух функций (подрезание и измельчение) одним рабочим органом, при этом обеспечивается качественное выполнение операций. Но ресурсосберегающая технология поверхностного улучшения природных кормовых угодий, позволяющая снизить энергетические и материальные затраты для повышения продуктивности лугов и пастбищ по сравнению, например, с технологией коренного их улучшения, не может ограничиться только уничтожением кочек и не может быть реализована без создания травостоя.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в создании ресурсосберегающей технологии поверхностного улучшения природных кормовых угодий, а также в создании устройства для реализации данной технологии.

Технический результат от решения поставленной задачи заключается в уменьшении энергетических и материальных затрат на уничтожение кочек и посев семян трав за один проход машины для создания травостоя и повышения продуктивности лугов и пастбищ, способствующих укреплению кормовой базы России и направленных на развитие животноводства.

Поставленная задача решена тем, что предложен способ поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ, включающий подрезание оснований кочек и дернового слоя на глубину 5 см от поверхности почвы на полосе шириной 1, 2 м с одновременным их измельчением, после чего измельченные частицы кочек и дернового слоя подвергают сепарации на мелкие частицы размером не более 5 см и на крупные, размер которых превышает 5 см, с укладыванием мелких частиц на крупные и выравниванием поверхности почвы, далее осуществляют посев семян трав на глубину 1 1,5 см с внесением стартовой дозы минеральных удобрений и послепосевное прикатывание, оставляя при этом не засеянными по краям подготовленной для посева семян трав полосы полоски шириной 10 см.

Для осуществления заявленного способа предложено устройство для поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ, включающее установленные на основной раме на равном друг от друга расстоянии с возможностью вращения вертикальные фрезбарабаны, рабочие органы которых выполнены в форме сферических дисков с фигурными вырезами с режущим лезвием в виде выпуклой кривой по их кромке, установленных на валах фрезбарабанов поярусно на равном расстоянии друг от друга и выпуклой поверхностью обращенных к основной раме, при этом основная рама установлена под углом к направлению движения машины, обеспечивающим перекрытие траекторий движения сферических дисков. Устройство дополнительно снабжено последовательно установленными за фрезбарабанами на дополнительной раме грабельной решеткой и посевной секцией с прикатывающим катком, при этом дополнительная рама жестко соединена с основной и установлена по направлению движения машины, кроме того, грабельная решетка, зубья которой установлены на равном друг от друга расстоянии, равном 5 см, шарнирно соединена с дополнительной рамой, а фрезбарабаны установлены на основной раме с возможностью вращения навстречу друг другу.

Создание ресурсосберегающей технологии поверхностного улучшения природных кормовых угодий, а также создание устройства (машины) для реализации данной технологии предполагает уменьшение энергетических и материальных затрат на уничтожение кочек и подсев семян трав за один проход для создания травостоя и повышения продуктивности лугов и пастбищ.

В заявленном способе предусмотрено одновременное выполнение двух-трех операций одним рабочим органом за один проход машины:

- подрезание основания кочек и дернового слоя и одновременное их измельчение дисками фрезбарабанов;

- сепарация измельченных кочек и дернового слоя на мелкие, размером не более 5 см, и крупные фракции, размер которых больше 5 см, с укладыванием мелких фракций измельченных кочек и дернового слоя на более крупные фракции и выравнивание поверхности почвы грабельной решеткой.

Технологические параметры способа получены расчетным путем, подтверждены экспериментально и отвечают агротехническим требованием на базовые машинные технологические операции (Исходные требования на базовые машинные технологические операции в растениеводстве. / - М.: Росинформагротех, 2005. - 270 с.).

Глубина подрезания основания кочек и дернового слоя на глубину Н=5 см от поверхности почвы обоснована конструкцией диска фрезбарабана, высота шарового слоя которого равна 10 см, и условиями обеспечения резания скольжением в целях снижения энергоемкости машины и достаточности глубины посева и заделки мелкосеменных культур кормовых трав. Обработке на указанную глубину подвергается не вся поверхность лугов и пастбищ, а только полосы шириной В=1,2 м в местах расположения кочек, которая задана исходя из конструктивных параметров рабочих органов машины, в частности диаметра диска, обеспечивающего измельчение кочек и дернового слоя на кусочки, размер которых удовлетворяет агротехническим требованием, а также из условия снижения энергоемкости машины, решающей задачу выполнения ресурсосберегающей технологии.

Сепарация измельченных кочек и дернового слоя направлена на качественную обработку закочкаренных и задернелых почв кормовых угодий также с соблюдением агротехнических требований на базовые машинные технологические операции, согласно которым измельчение должно осуществляться до фракций размером менее 5 см. Выравнивание поверхности частиц измельчения направлено на качественную подготовку закочкаренных и задернелых почв кормовых угодий для подсева семян трав.

Посев семян трав с внесением стартовой дозы минеральных удобрений производится, оставляя не засеянными по краям полосы полоски шириной до b=10 см, что обеспечивает уменьшение конкуренции природного травостоя и способствует улучшению роста растений в начальную фазу вегетации, а также исключает необходимость проведения обработки гербицидами. Высев семян трав на глубину 1 1,5 см при глубине обработанной полосы 5 см с прикатыванием для уплотнения почвы с высеянными семенами трав является важным условием прорастания для мелкосеменных культур и обеспечивает благоприятные условия прорастания семян трав.

Учитывая вышеизложенное, заявленная технология поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ является ресурсосберегающей, а устройство для осуществления данной технологии - энергоемким, что обеспечит уменьшение энергетических и материальных затрат на уничтожение кочек и посев семян трав за один проход для создания травостоя и повышения продуктивности лугов и пастбищ.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 показана технологическая схема почвенного разреза после прохода устройства, характеризующая технологические параметры способа; на фиг.2 - конструктивная схема устройства, общий вид сверху; на фиг.3 - конструктивная схема устройства, вид сбоку; на фиг.4 - решетка грабельная, общий вид; на фиг.5 - посевная секция, общий вид.

Способ поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ включает следующие операции:

- подрезание оснований кочек и дернового слоя на глубину Н=5 см от поверхности почвы полосой шириной В=1,2 м с одновременным их измельчением;

- сепарацию измельченных кочек и дернового слоя на мелкие, размером не более 5 см, и крупные фракции, размер которых больше 5 см, с укладыванием мелких фракций измельченных кочек и дернового слоя на более крупные фракции и выравниванием поверхности почвы;

- посев семян трав на глубину h=1 1,5 см с одновременным внесением стартовой дозы минеральных удобрений, оставляя при этом не засеянными по краям подготовленной для посева семян трав полосы полоски шириной b=10 см.

- послепосевное прикатывание почвы.

Заявленный способ поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ осуществляют следующим образом.

На полосе шириной В=1,2 м на глубину Н=5 см от поверхности почвы подрезают дерновый слой с основаниями растительных и землистых кочек и одновременно подвергают их послойному измельчению. Дисками вертикальных фрезбарабанов каждая кочка и дерновый слой разрезаются на мелкие кусочки и отбрасываются на зубья грабельной решетки, которыми они (кусочки) дополнительно измельчаются. Мелкие кусочки измельченных кочек и дернового слоя размером не более расстояния между зубьями (5 см) проходят между ними, а более крупные сваливаются на очищенную от закочкаренного дернового слоя полосу. Происходит сепарация кусочков измельченных кочек и дернового слоя на более мелкие и крупные фракции, причем более крупные фракции укладываются на почву первыми, после чего на них ссыпаются более мелкие кусочки измельченных кочек и дернового слоя и одновременно происходит предпосевное выравнивание поверхности зубьями грабельной решетки. В подготовленную таким образом почву осуществляют посев семян трав на глубину h=1 1,5 см с одновременным внесением стартовой дозы минеральных удобрений, оставляя при этом не засеянными по краям подготовленной полосы (шириной В=1,2 м) полоски шириной b=10 см. После чего почву прикатывают.

Заявленный способ поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ реализуют с помощью заявленного устройства.

Устройство для поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ включает раму, которая состоит из жестко соединенных между собой балки 1, основной рамы 2, расположенной под углом к направлению движения машины, и дополнительной рамы 3, установленной на основной раме 2 перпендикулярно балке 1 (по направлению движения машины). На балке 1 рамы имеется устройство автосцепки 4 для навески на трактор и установлен главный конический редуктор 5. На основной раме 2 установлены вертикальные фрезбарабаны 6, вращающиеся навстречу друг другу. Привод фрезбарабанов 6 осуществляется от ВОМ трактора через главный конический редуктор 5, карданную передачу 7 и конические редукторы 8. Рабочие органы фрезбарабанов 6 выполнены в форме сферических дисков 9 и установлены на валах фрезбарабанов 6 поярусно. Сферические диски 9 выпуклой поверхностью обращены к основной раме 2 и имеют по их кромке фигурные вырезы с режущим лезвием в виде выпуклой кривой. Рама устройства имеет опорное колесо 10, которое служит для установки глубины обработки дернового слоя почвы. За фрезбарабанами 6 на дополнительной раме 3 шарнирно установлена грабельная решетка 11, которая служит для сепарации частиц измельчения и получения мелкой фракци измельчения размером не более 5 см и крупной фракции размером больше 5 см. Зубья 12 грабельной решетки 11 установлены на равном друг от друга расстоянии, равном 5 см. В поперечном сечении они имеют форму равнобедренного треугольника, вершиной направленного в сторону фрезбарабанов 6, и могут быть выполнены из уголков. Нижняя часть зубьев 12 грабельной решетки 11 выполняет функцию грабель для предпосевного выравнивания поверхности слоя измельченной почвы.

Для посева семян трав и внесения стартовой дозы минеральных удобрений имеется посевная секция 13, установленная на дополнительной раме 3 за грабельной решеткой 11. В состав посевной секции 13 входят емкость для семян и минеральных удобрений 14, высевающие аппараты катушечного типа 15, семяпроводы 16, сошниковые секции 17 с трубчатыми сошниками 18. Для установки нормы высева семян трав имеется редуктор 19 с набором сменных зубчатых колес. Посевная секция 13 монтируется на дополнительной раме 3 при помощи кронштейнов 20. Привод высевающих аппаратов осуществляется от главного конического редуктора 5 с помощью цепных передач 21, 22 и вала 23.

За посевной секцией 13 на дополнительной раме 3 установлен прикатывающий гладкий каток 24, служащий для послепосевного прикатывания с целью уплотнения почвы с высеянными семенами трав и создания надежного контакта семян с почвой.

Устройство работает следующим образом.

При подготовке к работе емкость 14 посевной секции 13 заполняют семенами и удобрениями; устанавливают с помощью редуктора 19 норму высева, а опорным колесом 10 - глубину обработки; раму устройства устанавливают в рабочее положение с помощью центральной тяги трактора так, чтобы плоскость нижнего диска 9 располагалась под углом 2° 3° к поверхности почвы, что обеспечивает качественное измельчение кочек и дернового слоя.

При поступательном движении машины режущие кромки лезвия сферических дисков 9 врезаются в кочку и дерновый слой основания кочки, разрезают и качественно измельчают их благодаря тому, что траектории вращения сферических дисков 9 перекрываются. Диски 9, имеющие по их кромке фигурные вырезы с режущим лезвием в виде выпуклой кривой, обеспечивают резание со скольжением как наименее энергоемкий процесс резания. Благодаря тому, что фрезбарабаны 6 вращаются навстречу друг другу, измельченные частички кочек и дернового слоя не разлетаются в стороны, а попадают на грабельную решетку 11. Ударяясь о зубья 12 (уголки) грабельной решетки 11, они дополнительно измельчаются. Мелкие кусочки измельченных кочек и дернового слоя размером не более расстояния между зубьями (5 см) проходят между ними. Поскольку грабельная решетка 11 установлена на дополнительной раме 3 шарнирно, под воздействием падающих на нее измельченных кусочков кочек и дернового слоя она отклоняется назад. Крупные остатки сваливаются вниз, а при возвращении решетки в исходное положение измельченные частицы, прошедшие сквозь решетку, укладываются сверху на крупные остатки. Нижняя часть зубьев 12 (уголков) грабельной решетки 11 одновременно выравнивает поверхность слоя почвы для обеспечения качественного посева семян трав с соблюдением заданной глубины посева. Далее трубчатые сошники 18 посевной секции 13 выполняют бороздки, в которые по семяпроводам 16 поступают семена и минеральные удобрения. Прикатывающий гладкий каток 24 осуществляет послепосевное прикатывание для уплотнения почвы с высеянными семенами трав и создания надежного контакта семян с почвой, что является важным условием для прорастания мелкосеменных культур трав.

Заявленный способ поверхностного улучшения закочкаренных лугов и пастбищ и устройство для его осуществления промышленно осуществимы, так как способ может использоваться в сельском хозяйстве при улучшении природных кормовых угодий, а устройство изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо. На основании теоретических исследований, обоснования конструктивных параметров рабочих органов машины разработана конструкторская документация и изготовлен опытный образец. При использовании двух фрезбарабанов энергозатраты составили 2,1 кВт, что на 15-20% ниже существующих машин для улучшения кормовых угодий.