способ сохранения запасов почвенной влаги в почве и почвообрабатывающее орудие

Формула изобретения

1. Способ накопления запасов почвенной влаги, включающий создание чередующихся распаханных и невспаханных полос почвы, отличающийся тем, что распаханные полосы создают рыхлением узкой зоны и формированием в ней наклонных стенок, одну из наклонных стенок используют для образования щели, которую заполняют наполнителем в виде растительных остатков и органики, наполнитель укрывают слоем взрыхленной почвы и прикатывают, при этом ширина взрыхленной узкой зоны не превышает 0,35 - 0,45 м, и она соотносится с шириной невспаханной полосы как 1 : (3 - 5).

2. Почвообрабатывающее орудие, содержащее раму, кронштейны навески, опорное колесо с винтовым механизмом, стойку с долотом на нижнем участке, отличающееся тем, что каждая стойка снабжена вертикальным, наклонным и горизонтальным участками, наклонный участок на всю длину снабжен устройством для поделки щели, при этом на раме слева от стойки размещена пара сферических дисков для подачи наполнителя в щель, а за стойками на кронштейнах смонтирована секция катка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и сельскохозяйственному машиностроению, в частности при подготовке почвы на эрозионно-опасных участках по энергосберегающим технологиям возделывания сельскохозяйственных культур.

Известен способ снижения эрозионных процессов на склоновых землях, включающий внесение органоминеральных смесей и заделку их в подпахотный слой, в котором на глубине залегания галечника создают водопоглощающие экраны, состоящие из цеолитосодержащих глин - ирлитов в количестве 25-35 т/га, навоза и соломы, которые заделывают в двух направлениях по диагонали, с последующим посевом многолетних трав (заявка RU N 97113872/13 A, МПК⁶ A 01 B 79/02; 13/16. Способ снижения эрозионных процессов на склоновых землях //Бзиков М. А., Бекузарова С.А., Сабеев А.Т., Цогоев В.Б., Алборов И.Д. Заявлено 11.08.1997, опуб. в бюл. "Изобретения". - 1999. - N 20. - Ч.1.- С. 3).

К недостаткам рассматриваемого способа относятся трудоемкие и энергозатратные процессы при доставке на поле водопоглощающего материала (глин - ирлитов), органических удобрений и наполнителя в виде соломы, растительных, корневых и пожнивных остатков. Заделка органоминеральных смесей на глубину вспашки (25-27 см) делает их для корней широкого спектра растений практически недоступными. По этой причине эффективность предлагаемого способа весьма низка.

Известен также способ сохранения запасов почвенной влаги, включающий создание чередующихся распаханных и невспаханных полос почвы, в котором создание распаханных полос почвы осуществляют осенью, при этом ширина распаханных полос составляет 3-6 м, а ширина невспаханных полос 10-20 м (патент RU N 2134934 C1, МПК⁶ A 01 B 13/06. Заявка N 98115672/13. Способ сохранения запасов почвенной влаги //Костров П. И., Демин В.А. Заявлено 07.08.1998, опуб. в бюл. "Изобретения". - 1999. - N 24. - Ч.2.- С. 133).

Описанный способ имеет ограниченную область применения и ориентирован на ровную местность с уклонами не более 0,03. На сложном рельефе избыточная влага по невспаханным полосам стекает в понижения, а далее - в близлежащие балки и овраги. При ширине невспаханных полос 10-20 м 80-90% выпавших осадков не удерживается в пахотном слое. Осадки лавинообразно стекают по местным локальным понижениям, смывая верхний плодородный слой почвы. Это приводит к водной эрозии.

Известно почвообрабатывающее орудие, содержащее раму, кронштейны навески, опорное колесо с винтовым механизмом, дисковые ножи, стойки корпусов, каждая из которых имеет вертикальную часть, наклонную часть с долотом на нижнем конце, сменными лезвиями на наклонном участке, полевой доской и щитком, размещенным на нижнем участке (заявка GB на патент N 2100105 A, М.кл.³ A 01 B 15/00. Дата подачи 26.05.1981, опуб. 22.12.1982).

Описанное почвообрабатывающее орудие предусмотрено для рыхления почвы и многолетних залежей без оборота пласта с сохранением стерни. Рассматриваемое орудие не приспособлено для выполнения узких рыхлых полос и поделки наклонных щелей с заполнением растительными остатками.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в сохранении запасов почвенной влаги, накопившейся в почве за осенне-зимний период и исключении поверхностного стока при выпадении ливневых осадков в летний период.

Эффект и технический результат, которые могут быть получены при осуществлении изобретения, выражаются в сохранении плодородия почвы, исключении водной эрозии, увеличении запасов влаги в корнеобитаемом слое, доступном для растений сельскохозяйственных культур.

Указанный эффект и технический результат в заявленном изобретении достигается тем, что в известном способе накопления запасов почвенной влаги, включающем создание чередующихся распаханных и невспаханных полос почвы, согласно изобретению распаханные полосы создают рыхлением узкой зоны и формированием в ней наклонных стенок, одну из наклонных стенок используют для образования щели, которую заполняют наполнителем в виде растительных остатков и органики, наполнитель укрывают слоем взрыхленной почвы и прикатывают, при этом ширина взрыхленной узкой зоны не превышает 0,35-0,45 м, и она соотносится с шириной невспаханной полосы как 1:(3-5).

Заявленный способ реализуется почвообрабатывающим орудием, содержащем раму, кронштейны навески, опорное колесо с винтовым механизмом, стойку с долотом на нижнем участке, отличительными свойствами которого является то, что каждая стойка снабжена вертикальным, наклонным и горизонтальным участками, наклонный участок на всю длину снабжен устройством для поделки щели, при этом на раме слева от стойки размещена пара сферических дисков для подачи наполнителя в щель, а за стойками на кронштейнах смонтирована секция катка.

За счет того, что на раме почвообрабатывающего орудия стойки размещены со взаимным удалением, при этом каждая из них снабжена устройством для поделки наклонной щели, а пара сферических дисков обеспечивает свободную (беспрепятственную) подачу наполнителя в щель, в совокупности с секцией катка, обеспечивают достижение технического результата.

Проведенный заявителем анализ уровня технологий (способов) и техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог (как в части способа, так и в части устройства для осуществления способа), характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Предложенные ближайшие аналоги для способа и для устройства, позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленных способе и устройстве для осуществления способа, изложенного в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных способов и технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от ближайшего аналога признаками заявленного изобретения. Результаты проверки показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня технологии и техники, поскольку из уровня техники, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются известные преобразования. Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 схематично представлен технологический процесс обработки почвы с обработанными и необработанными участками, вид в плане.

На фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1, поперечное сечение пахотного слоя (залежи) после скашивания предшественника или сорной растительности в валки.

На фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2, поперечные сечения обработанных и необработанных полос с поделкой щелей для размещения наполнителя из соломистой массы предшественника или сорной растительности.

На фиг. 4 - рабочий орган для обработки почвы с устройством поделки наклонной щели для размещения наполнителя из волокнистого материала, вид справа.

На фиг. 5 - то же, вид сзади.

На фиг. 6 - то же, вид в плане.

На фиг. 7 - сечение В-В на фиг. 5, сечение наклонной части стойки, щитка для поделки щели и механизма регулирования угла наклона щитка к поверхности наклонной части стойки.

На фиг. 8 - процесс взаимодействия стойки с пластом залежи, вертикальный разрез.

На фиг. 9 - процесс выполнения наклонной щели и заполнения ее наполнителем, вертикальный разрез.

На фиг. 10 - процессы уплотнения разрыхленного слоя и наполнителя под ним.

На фиг. 11 - технологический процесс распределения осадков естественного или искусственного происхождения и их перехват при стоке по поверхности необработанных полос.

Сведения, подтверждающие возможность заявленного способа сохранения запасов почвенной влаги в бросовых массивах, заключаются в следующем.

В силу сложившейся на конец сентября 1999 г. экономической ситуации в Российской Федерации, в частности по Волгоградской области более 2.5 млн. га старопахатных земель остались без основной обработки почвы. Указанные поля подвергаются ветровой, водной и солнечной эрозиям. Заявленный способ сохранения запасов почвенной влаги предусматривает выполнение двух менее энергоемких и затратных операций. После уборки колосовой части предшественника (а если таковой не было, то сорной растительности) пожнивные остатки скашивают и формируют в валки 1 (см.фиг. 1). Валки 1 на поверхности 2 бросового поля формируют либо параллельно с шагом Т относительно друг друга, либо по эквидистантным линиям контура обрабатываемого участка. Предлагаемый способ сохранения запасов почвенной влаги предусматривает создание чередующихся распаханных полос 3 и невспаханных полос 4 почвы. Распаханные полосы 3 создают рыхлением узкой зоны 5 (фиг.3) и деформированием наклонных стенок 6 и 7. На одной из наклонных стенок 6 выполняют щель 8. Щель 8 заполняют наполнителем в виде растительных остатков и органики. Наполнитель в щели 8 укрывают слоем взрыхленной почвы и прикатывают (см. фиг. 1-3, 8-11). Ширина взрыхленной узкой полосы 3 не превышает 0,35-0,45 м. Ширина взрыхленной полосы 3 соотносится с шириной невспаханной полосы 4 как 1: (3-5).

Заявленный способ накопления запасов почвенной влаги осуществляют почвообрабатывающим орудием, изображенным на фиг. 1.

Почвообрабатывающее орудие содержит раму 9, навеску 10, опорное колесо 11 с винтовым механизмом, стойки 12 и 13 с долотами 14 на нижних концах. Каждая стойка 12 (13) (см. фиг. 4-7) имеет вертикальный участок 15, наклонный участок 16 и горизонтальный участок 17. Наклонный участок 16 и горизонтальный участок 17 смещены вбок (влево) относительно вертикального участка 15. Наклонный участок 16 по всей длине стойки 12 (13) снабжен устройством 18 для поделки щели 8. Устройство 18 для поделки щели 8 выполнено в виде щитка, соединенного осью 19 шарнирно с наклонным участком 16 стойки 12 (13). Устройство 18 снабжено винтовым механизмом 20 регулировки угла наклона щитка к плоскости наклонного участка 16 стойки 12 (13). Долото 14 размещено на горизонтальном участке 17. На раме 9 слева от каждой стойки 12 (13) размещена пара сферических дисков 21 и 22 (фиг. 1-3) для подачи наполнителя - растительных остатков - в наклонную щель 8. Диски 21 и 22 и стойки 12 и 13 на раме 9 смонтированы группами. Вторая пара дисков 21 и 22 и стойка 13 смещены вбок и назад относительно первой пары дисков 21 и 22 и стойки 12. За стойками 12 и 13 на кронштейнах 23 и 24 смонтирована секция катка 25. Стойка 12 (13) выполнена из конструкционной листовой стали. Вертикальный участок 15 снабжен парой монтажных отверстий 26. Фронтальная часть наклонного участка 16 снабжена сменным лезвием 27. Лезвие 27 из высокоуглеродистой стали закреплено на наклонном участке 16 посредством болтов 28 с потайной головкой. Сферические диски 21 и 22 с рамой 9 соединены посредством стоек 29.

Описанное почвообрабатывающее орудие реализует предложенный способ накопления запасов почвенной влаги следующим образом.

Кронштейны 10 рамы 9 тягами навесной системы соединяют с агрегатируемым трактором 30 класса тяги 3. Шаг Т между валками 1 устанавливают с учетом базы В трактора 30 (см. фиг. 1) и ширины его гусениц 31. Трактор 30 седлает валок 1. Механизатор ведет трактор правой кромкой гусеницы 31 по маркерной линии I-I.

При движении почвообрабатывающего агрегата с заданной рабочей скоростью долотами 14 стоек 12 и 13 подрезается на заданной глубине узкая зона 5 старопахатного слоя почвы или залежи (включая и многолетние травы, естественные пастбища, сенокосы, склоны и санитарные зоны вокруг железнодорожных полотен, автострад, полевых дорог и др.). Лезвие 27 каждой стойки 12 (13) подрезает наклонно пласт почвы к поверхности 2 поля. Это образует ровную поверхность наклонной стенки 6. Наклонная стенка 7 образуется за счет скола пласта под углом к горизонту (фиг.9).

Подрезанный пласт частично деформируется сначала съемным лезвием 27 на наклонном участке 16 стойки 12 (13) и направляется на устройство 18 для поделки щели 8. Подрезанный пласт щитком устройства 18 поднимается над стенкой 6. Между щитком устройства 18 и наклонной стенкой 6 образуется свободное пространство высотой от 15 до 22 см, шириной по наклонной линии в направлении долота 14 не менее 0,6 м и по длине (по ходу движения) не менее 0,6-0,7 м. Щитком пласт интенсивно крошится на агрономически ценные почвенные фракции. Щиток устройства 18 поддерживает взрыхленный пласт почвы над образовавшейся стенкой 6. Одновременно со стойкой 12 в работе участвуют смещенные назад и вбок пара сферических дисков 21 и 22. Нижние кромки сферических дисков 21 и 22, перекатываясь по поверхности 1 поля, подхватывают валок из растительных и корневых остатков, жнивья, органики и сдвигают в полость наклонной щели 8. Угол постановки сферических дисков 21 и 22 выбран таким образом, что наполнитель щели 8 беспрепятственно перемещается в открытую полость щели 8. Далее наполнитель укрывается слоем почва зоны 5. Наполнитель в щели 8 вместе с расположенной над ней почвой уплотняется секцией катка 25.

Таким образом, за один проход агрегата производится поделка двух наклонных щелей 8, заполненных наполнителем. Описанный процесс схематично представлен на фиг. 8-10. При выпадении осадков в осенне-зимний период (для юга Российской Федерации наибольшее количество) с поверхности невспаханных полос 4 ручьи и водяные потоки устремляются в полости наклонных щелей 8 (фиг. 11). Соотношение между шириной обработанной зоны 5 в пределах 0,35-0,45 м и необработанной полосы 4 в пределах 1,05-1,75 м исключает водную эрозию почвы, избыточная влага заполняет полости щелей 8 и накапливается в обработанной зоне 3.

Таким образом, вышеупомянутые сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения совокупности условий: заявленные способ и почвообрабатывающее орудие предназначены для использования в сельском хозяйстве при проведении обработки почвы; предложенный способ обработки почвы не только сохраняет запасы почвенной влаги, но и увеличивает их. Наличие влаги в почве обеспечивает жизнедеятельность микроорганизмов и повышает плодородие почвы. Предлагаемый способ исключает процессы ветровой, водной и солнечной эрозии и очищает поля от сорной и нежелательной растительности.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.