Способ обработки старопахотных солонцовых почв и орудие для его осуществления

Изобретение относится к способам улучшения физических свойств почвы и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ включает рыхление без смешивания почвы ярусов солонцового комплекса, создание агрономически ценной структуры в верхнем ярусе, смещение почвенной массы верхнего яруса в сторону обратной части поля на ширину прохода агрегата, рыхление нижнего яруса и вовлечение почвенных кальциевых солей подсолонцового горизонта с перемешиванием их с солонцовым горизонтом. Солевой, солонцовый и верхний плодородный ярусы почвы подрезают по периметру канавы прямоугольного сечения. Пласты поднимают над дном канавы. Ударным воздействием рыхлят в направлении снизу вверх солевой, солонцовый и верхний плодородный ярусы почвы. Из ярусов сепарируют при интенсивном перемешивании эрозионно-опасные и пылевые частицы из верхнего плодородного слоя, солонцового и солевого ярусов. Тонкораспыленные компоненты из ярусов укладывают на дно канавы для гомогенизации. Компоненты солонцового комплекса укладывают со смещением разрушенных ярусов назад по ходу перемещения солонцового пласта. На тонкораспыленный слой из солевого, солонцового и верхнего плодородного ярусов укладывают агрономически ценные фракции с 0,5...5,0 см плодородного слоя, солонцового и солевого ярусов. На верхний уровень канавы укладывают комья ярусов. Орудие содержит раму, кронштейн навески, стойки с режущей кромкой на фронтальной части и фрезерователь, имеющий привод от вала отбора мощности трактора через редуктор. Нижние части стоек сопряжены с U-образным лемехом. Лемех снабжен наклоненными к горизонту подъемниками. Фрезерователь выполнен в виде ротора с клыками. Клыки размещены между подъемниками лемеха и выше их. Орудие снабжено сепаратором. Сепаратор выполнен в виде последовательно установленных вальцов. Вальцы имеют клыки. Клыки на поверхности вальцов размещены в шахматном порядке. Группы вальцов размещены ярусно. В каждой группе последняя пара вальцов выполнена встречно-вращающейся. Такие технология и конструкция обеспечат уменьшение энергозатрат, повышение производительности труда и качество обработки солонцовых комплексов. 2 н.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к способам улучшения физических свойств почвы и может быть использовано в сельском хозяйстве.

Известен способ мелиорации солонцовых почв, включающий введение мелиоранта и механическую обработку почвы, в котором, с целью снижения трудоемкости, в качестве мелиоранта используют сжиженный углекислый газ; углекислый газ вводят в почву под давлением; углекислый газ вводят в почву на глубину залегания солонцового горизонта (SU, авторское свидетельство №704578. М.кл.² А 01 №7/00. Способ мелиорации солонцовых почв / В.И.Карпенко, В.И.Волочаев, Г.П.Токарева (СССР). - Заявка №2575014/30-15; Заявлено 01.01.1978; Опубл. 25.12.1979, Бюл. №47 // Открытия. Изобретения. - 1979. - №47).

В Нижнем Поволжье на площадях до 100 млн га в течение вегетационного периода наблюдается острый дефицит почвенной влаги. Введение углекислого газа в пересохшие слои почвенных горизонтов в солонцовых комплексах не дает положительного эффекта. Описанный способ требует специального оборудования и больших материальных затрат.

Известен также способ мелиорации солонцовых почв путем их рыхления и внесения мелиорантов, в котором, с целью повышения мелиорирующего эффекта и ускорения процесса мелиорации, верхний солонцовый слой почвы поднимают с одновременным рыхлением и смещают его на величину, кратную среднему размеру солонцовых пятен, причем один из мелиорантов вносят в разрыхленный слой почвы, а другой мелиорант помещают под разрыхленный слой и затем проводят глубокое безотвальное рыхление (SU, авторское свидетельство №719582. М.кл.² А 01 №7/00. Способ мелиорации солонцовых почв / В.М.Кретинин, Б.А.Шупов, М.С.Горовой (СССР). - Заявка №2522677/30-15; заявлено 13.09.1977; Опубл. 05.03.1980, Бюл. №9 // Открытия. Изобретения. - 1980. - №9).

К недостаткам описанного способа относятся низкая эффективность воздействия химмелиоранта и высокая себестоимость выполняемых работ.

Известен также агробиологический метод мелиорации солонцов, определяющим приемом в комплексе агротехнических мероприятий, воздействующих на механические, физические, химические и биологические свойства солонцов, является глубокая мелиоративная обработка. При обработке исторически сложившихся горизонтов обеспечивают максимальное разрушение солонцового горизонта на глубине 40-60 см, вовлечение в мелиорируемый слой солей кальция самой почвы или химических мелиорантов при поверхностном их внесении, создание благоприятных условий для мелиоративного улучшения почв (см. Технологии мелиорации и возделывания сельскохозяйственных культур на солонцовых почвах Поволжья. Рекомендации / составители: А.И.Воронин, Г.В.Дектярева, П.П.Дербенцев и др. - М.: Росагропромиздат, 1989. 113 С. - С.24-25).

К недостаткам описанного приема самомелиорации относятся то, что, как правило, солей кальция недостаточно, а пласты смещаются вбок на тот же солонец, и рассолонцевания не происходит.Для полной реализации требуется не менее 600-800 мм годовых осадков. На юге Российской Федерации при остром дефиците осадков описанный способ мелиорации солонцовых комплексов не эффективен.

Наиболее близким аналогом является способ обработки солонцовых почв, включающий двухъярусное рыхление без смешивания почвы ярусов и внесение мелиоранта, в котором, с целью ускорения мелиоративного процесса и повышения эффективности плодородия старопахотных солонцовых почв, верхний ярус рыхлят до агрономически ценной структуры, одновременно с активным рыхлением вносят мелиорант, перемешивают его с почвой и смещают почвенную массу верхнего яруса в сторону обработанной части поля на ширину прохода агрегата, при этом открывающийся нижний ярус активно рыхлят, вовлекая почвенные кальциевые соли подсолонцового горизонта с перемешиванием их с солонцовым горизонтом; при недостатке почвенных кальциевых солей одновременно с активным рыхлением почвы нижнего яруса вносят кальций содержащий мелиорант (SU, авторское свидетельство №896053. М.кл.³ С 09 К 17/00. Способ обработки солонцовых почв/ И.Д.Шишлянников (СССР). - Заявка №2980580/30-15; Заявлено 26.08.1980; Опубл. 07.01.1982, Бюл. №1 // Открытия. Изобретения. - 1982. - №1).

К недостаткам описанного способа относятся низкая эффективность мелиоративного процесса из-за отсутствия запасов необходимой почвенной влаги.

Известен плуг ярусный навесной модели ПТН-40, предназначенный для пахоты солонцовых почв в зонах Поволжья, Северного Кавказа и содержащий раму корпуса первого, второго и третьего ярусов, опорное колесо с винтовым механизмом и черенковый нож (см., например, инструкцию по эксплуатации и техническому описанию с паспортом плуга ярусного навесного ПТН-40 конструкции завода «Алтайсельмаш». - г.Рубцовск, 1976. - 42 с.).

К недостаткам описанного плуга относится то, что агробиологический метод, реализуемый данным агрегатом, т.е. глубокая вспашка на глубину 40-50 см со смещением солонцового и плодородного ярусов, не дает положительных результатов в зоне недостаточного увлажнения (Руководство по применению комплексного метода мелиорации орошаемых солонцовых почв в Волгоградской области. Составители А.С.Морозова, А.Н.Гаврилова, М.В.Араканцев и др. - Волгоград, Изд-во Всероссийского НИИ орошаемого земледелия, 1987. - С.18).

Наиболее близким аналогом в части устройства является орудие для обработки старопахотных солонцовых почв, содержащее раму, кронштейны навески, стойки с режущей кромкой на фронтальной части и фрезерователь с приводом от вала отбора мощности агрегатируемого трактора через редуктор (см. В.К.Шаршак, В.В.Сконодобов. - Подпокровные фрезерователи для мелиорирования солонцовых почв. - Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1986. - С.104. - С.11-12, рис.2).

Это орудие нами принято в качестве наиближайшего аналога.

Стационарные исследования на Ергенях показали непродолжительный (до 3-х лет) и слабый мелиоративный эффект плантониной (плугами ППН-50) и трехъярусной (плугами ПТН-40, ПТН-2-40, ПТН-3-40) вспашек. Описанное выше орудие, несмотря на наличие предпосевного фрезерователя, не позволяет гомогенизировать структуру почвенного покрова солонцовых комплексов, ускорить мелиоративный процесс и улучшить пригодность почв для возделывания сельскохозяйственных культур. Выполняемый орудием процесс энергоемок и малопроизводителен.

Сущность заявленного изобретения.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, ускорить процесс рассолонцевания почвенных горизонтов и солонцовых комплексов.

Технический результат - снижение энергозатрат, повышение производительности труда и урожайности сельскохозяйственных культур.

Указанный технический результат в части способа достигается тем, что в известном способе обработки старопахотных солонцовых почв, включающем рыхление без смешивания почвы, ярусов, создание агрономически ценной структуры в верхнем ярусе, смещение почвенной массы верхнего яруса в сторону обработанной части поля на ширину прохода агрегата, рыхление нижнего яруса и вовлечение почвенных кальциевых солей подсолонцового горизонта с перемешиванием их солонцовым горизонтом, согласно изобретению, солевой, солонцовый и верхний плодородный ярусы почвы горизонта с перемешиванием их солонцовым горизонтом, согласно изобретению, солевой, солонцовый и верхний плодородный ярусы почвы подрезают по периметру прямоугольника, поднимают пласты над канавой, ударным воздействием рыхлят в направлении снизу вверх солевой, солонцовый и верхний плодородный ярусы почвы, сепарируют при интенсивном перемешивании эрозионно опасные почвенные частицы из верхнего плодородного слоя, солонцового и солевого ярусов, тонкораспыленные компоненты из ярусов укладывают на дно канавы для гомогенизации со смещением разрушенных ярусов назад по ходу перемещения солонцового пласта, на них смещают и укладывают агрономически ценные фракции с размерами 0,5...5,0 см плодородного слоя, солонцового и солевого ярусов, а на верхний уровень канавы укладывают комья ярусов, образуя между ними полости для свободного доступа воздуха и осадков в нижние уровни канавы.

Указанный технический результат в части устройства достигается тем, что в известном орудии для обработки старопахотных солонцовых почв, содержащем раму, кронштейны навески, стойки с режущей кромкой на фронтальной части и фрезерователь с приводом от вала отбора мощности агрегатируемого трактора через редуктор, согласно изобретению, стойки сопряжены с U-образным лемехом, снабженным с наклонными к горизонту подъемниками, фрезерователь выполнен в виде ротора с клыками, размещенными между подъемниками лемеха и выше их, и снабжен сепаратором, выполненным в виде последовательно установленных вальцов с клыками на поверхности, вальцы смонтированы в группы, группы размещены в ярусы, при этом в каждой группе последняя пара вальцов выполнена встречно вращающейся.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично изображен процесс подрезания генетических горизонтов солонцового комплекса и их подъем над дном канавы, поперечно-вертикальный разрез пластов и канавы.

На фиг.2 представлен процесс подъема подрезанных генетических горизонтов и их деформация ударами снизу вверх клыками приводного ротора, продольно-вертикальный разрез пласта и канавы.

На фиг.3 показан процесс отделения эрозионно опасных и пылеватых частиц из карбонатного, плодородного и солонцеватого горизонтов, дробления комьев до агрономически ценных фракций и укладки в канаву комьев на верхний горизонт, продольно-вертикальный разрез.

На фиг.4 - сечение А-А на фиг.3, схема размещения эрозионно опасных и пылеватых фракций компонентов солонцового комплекса на дно канавы, поперечно-вертикальный разрез.

На фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.3, схема размещения агрономически ценных фракций над эрозионно опасными и пылеватыми частицами солонцового комплекса, поперечно-вертикальный разрез.

На фиг.6 - сечение В-В на фиг.3, процесс укладки комьев почвы верхнего слоя, карбонатного и подкарбонатного горизонтов.

На фиг.7 - приведена схема смещения солонцовых комплексов по ходу движения почвообрабатывающего агрегата, вид на плане.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Способ обработки старопахотных солонцовых почв включает последовательное выполнение следующих технологических операций: рыхление без смешивания почвы ярусов; создание агрономически ценной структуры в верхнем ярусе; смещение почвенной массы верхнего яруса в сторону обработанной части поля на ширину прохода агрегата; рыхление нижнего яруса; вовлечение почвенных кальциевых солей подсолонцового горизонта с перемешиванием их с солонцовым горизонтом.

Солевой ярус 1 почвы, солонцовый ярус 2 и верхний плодородный ярус 3 почвы подрезают по периметру канала 4 прямоугольного сечения. Подрезанные яруса 1-3 поднимают над дном 5 канавы 4. Ударным воздействием рыхлят в направлении снизу вверх солевой ярус 1, солонцовый ярус 2 и верхний плодородный ярус 3. Из них сепарируют при интенсивном перемешивании эрозионно-опасные и пылеватые почвенные частицы 6 из верхнего плодородного слоя 3, солонцового яруса 2 и солевого яруса 1. Тонко распыленные компоненты в виде частиц 6 из ярусов 1-3 укладывают на дно 5 канавы 4 для гомогенезации и создания структуры почвы (см. фиг.1-6). Частицы 6 почвы смещают назад по ходу перемещения солонцового пласта (см. фиг.7). На частицы 6 укладывают агрономически ценные фракции 7 с размерами 0,5-5,0 см плодородного слоя 3, солонцового яруса 2 и солевого яруса 1. На верхний уровень 8 канавы 4 укладывают комья 9 из ярусов 1-3. Между комьями 9 образуются полости для свободного доступа воздуха и атмосферных осадков в нижние уровни 10 канавы 4.

Описанный способ мелиорации старопахотных солонцовых комплексов путем рыхления ярусов 1-3, извлечения из них пылеватых тонкораспыленных частиц 6 и смещение их назад, на величину, кратную среднему размеру солонцовых пятен, обеспечит рассолонцевание ярусов 1 и 2 и создаст условие для почвообразовательных процессов. Способ коренным образом разрушает и удаляет солонцовый слабопроницаемый экран в виде слоя 2, ускоряет расселение, предотвращает осолонцевание, выравнивает солонцеватость почвенного корнеобитаемого горизонта, улучшает агрофизические, физико-химические свойства пахотного слоя почв солонцового комплекса, ускоряет мелиорацию и повышает плодородие, в том числе и лесо- и пастбищепригодность почв.

На конкретном поле определяют содержание солонцов в почвенном комплексе и средний размер солонцовых пятен (см. фиг.7). При этом наиболее типичное содержание солонцов в почвенном комплексе равно 5-75% и оптимальное - 10-50%. Наиболее типичный средний размер солонцовых пятен равен от 3 до 30 м, а оптимальная средняя величина 3-15 м. При движении орудия подрезают ярусы 1-3 на глубину иллювиального солонцового горизонта В₁ на целине и пахотного горизонта А+B₁ мощностью 0-30 см. Почвенная масса перемещается назад по ходу движения орудия. За счет воздействия смещенная масса солонцового комплекса размещена на новом месте, где нарушены почвенные горизонты и структура солонцов. Контур // солонцового комплекса показан на фиг.7.

Орудие для обработки старопахотных солонцовых почв содержит раму 12, кронштейны навески, стойки 13 и 14 с режущей кромкой 15 на фронтальной части и фрезерователь 16 с приводом от вала отбора мощности агрегатируемого трактора через редуктор. Нижние части стоек 13, 14 сопряжены с U-образным лемехом 17. Лемех 17 снабжен наклонными к горизонту подъемниками 18. Фрезерователь 16 выполнен в виде ротора с клыками 19. Клыки 19 фрезерователя 16 размещены между подъемниками 18 лемеха 17 и выше их. Орудие снабжено сепаратором 20. Сепаратор 20 выполнен в виде последовательно установленных вальцов 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27. Вальцы 21-24 и вальцы 25-27 смонтированы в группы. Группы вальцов 21-24 и 25-27 размещены в верхнем и нижнем ярусах. В каждой группе вальцов 21-24 и 25-27 последняя пара вальцов 23, 24 и 26, 27 выполнена встречно вращающейся.

Орудие для обработки старопахотных солонцовых почв работает следующим образом.

Раму орудия посредством кронштейнов навески соединяют пальцами с тягами гидронавесной системы агрегатируемого трактора. Карданным телескопическим валом соединяют ВОМ трактора и приемный вал конического редуктора для привода во вращении фрезерователя 16 и группы вальцов 21-27. Опорными колесами устанавливают требуемую глубину подрезания лемехом 17 ярусов 1-3.

При установившемся движении лемехом 17 и стойками 13 и 14 подрезают канавы 4 прямоугольного сечения.

Наклонными подъемниками 18 поднимают подрезанные ярусы 1-3 над дном 5 канавы 4. Ударами вращающихся клыков 19 фрезерователя 16 снизу вверх импульсным воздействием рыхлят ярусы 1-3. За счет ударов клыков 19 производят деформацию, крошение, рыхление ярусов 1-3 на комья. Одновременно с этим из комьев и слоев 1-3 выделяют эрозионно опасные и пылеватые частицы 6 из солевого яруса 1, солонцового яруса 2 и верхнего плодородного слоя 3. Далее комья непрерывным потоком поступают на сепаратор 20. Клыками вальцов 21-24 и 25-27 комья дополнительно разбиваются и разрыхляются на агрономически ценные фракции с размерами 0,5-5 см, которые укладывают совместно частицами 6 на нижний уровень 10 канавы 4. Парами встречно вращающихся вальцов 23, 24 и 26, 27 производится интенсивное крошение крупных почвенных монолитов и агрегатов. Ими заполняется верхний уровень 8 канавы 4. Между комьями 9 в уровне 8 в пустотах свободно перемещаются выпавшие естественные осадки.

Наличие влаги и пылеватых частиц обеспечивает условия для почвообразовательного процесса.

Описанное орудие обеспечит снижение энергозатрат, повышение производительности труда и урожайности сельскохозяйственных культур и восстановит плодородие почвы.

1. Способ обработки старопахотных солонцовых почв, включающий рыхление без смешивания почвы ярусов, создание агрономически ценной структуры в верхнем ярусе, смещение почвенной массы верхнего яруса в сторону обработанной части поля на ширину прохода агрегата, рыхление нижнего яруса и вовлечение почвенных кальциевых солей подсолонцового горизонта с перемешиванием их с солонцовым горизонтом, отличающийся тем, что солевой, солонцовый и верхний плодородный яруса почвы подрезают по периметру канавы прямоугольного сечения, поднимают пласты под канавой, ударными воздействиями рыхлят в направлении снизу вверх солевой, солонцовый и верхний плодородный яруса почвы, сепарируют при интенсивном перемешивании эрозионно-опасные и пылеватые почвенные частицы из верхнего плодородного слоя, солонцового и солевого ярусов, тонкораспыленные компоненты из ярусов укладывают на дно канавы для гомогенизации со смещением разрушенных ярусов назад по ходу перемещения солонцового пласта, на них смещают и укладывают агрономически ценные фракции с размерами 0,5...5,0 см плодородного слоя, солонцового и солевого ярусов, а на верхний уровень канавы укладывают комья ярусов, образуя между ними полости для свободного доступа воздуха и атмосферных осадков в нижние уровни канавы.

2. Орудие для обработки старопахотных солонцовых почв, содержащее раму, кронштейны навески, стойки с режущей кромкой на фронтальной части и фрезерователь с приводом от вала отбора мощности трактора через редуктор, отличающееся тем, что нижние части стоек сопряжены с U-образным лемехом, снабженным наклоненными к горизонту подъемниками, фрезерователь выполнен в виде ротора с клыками, размещенными между подъемниками лемеха и выше их, и снабжен сепаратором, выполненным в виде последовательно установленных вальцов с клыками на поверхности, вальцы смонтированы в группы, группы размещены в ярусы, при этом в каждой группе последняя пара вальцов выполнена встречно-вращающейся.