Способ посева зерновых культур и устройство для его осуществления

Способ посева зерновых культур и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области сельского хозяйства и сельскохозяйственного машиностроения, в частности к способам и устройствам для посева зерновых культур.

Известно, что продуктивность зерновых культур зависит от равномерности распределения семян по площади поля, с которой существенно связана обеспеченность растений солнечным светом, атмосферным и почвенным питанием, и, в конечном итоге, эффективность используемых технологий возделывания и урожайность зерновых.

Наилучшие результаты получают при узкорядном посеве зерновых (ширина междурядий 7,5 см), при этом обеспечивается самый высокий уровень равномерности распределения семян по площади для рядового способа посева /1/.

Однако узкорядный посев сложен в технической реализации, и посевные машины недостаточно надежны в эксплуатации.

На втором месте перекрестный посев, при котором площадь поля, используемая растениями для питания, увеличивается почти на 25 процентов, если сравнивать с обычным рядовым посевом с шириной междурядий 15 см.

Однако перекрестный посев нуждается в двух проходах высевающего агрегата по полю (с удвоением расхода ГСМ и других соответствующих ресурсов и прямых затрат).

Но равномерность распределения семян на засеваемой площади не единственный параметр, определяющий продуктивность растений в зависимости от их размещения на поверхности поля.

Известен, например, способ посева зерновых культур через полосу при равных по ширине размерах (20-25 см) засеваемой и незасеваемой полос /2/ и устройство для его осуществления (патент РФ №2204891). Почву в засеваемой полосе рыхлят по всей ширине на глубину посева и одновременно укладывают семена вразброс на подготовленное ложе. Верхний слой взрыхленной почвы сдвигают в незасеваемую полосу. Оставшуюся, прикрывающую семена, взрыхленную почву выравнивают и уплотняют.

Укладка убираемого верхнего, наиболее сухого, слоя взрыхленной почвы из засеваемой полосы на незасеваемую полосу в виде гребня позволяет полудополнительную влагу, которая скатывается с гребня в засеваемую полосу и благоприятно влияет на развитие зерновых. Сорняки же, укрытые дополнительным слоем сухой земли и не получающие атмосферной влаги, не прорастают длительное время, а посевы зерновых в период кущения затемняют незасеваемую полосу, создавая эффект боронования.

Однако практики свидетельствуют, что при таком посеве на некоторых почвах сорняки в незасеянной полосе все же прорастают, а конечные результаты иногда уступают общеизвестным способам посева зерновых культур (и посевным машинам).

Следовательно, ширина незасеянной полосы (20-25 см) достаточна для повышения урожайности, о чем ниже, но все же великовата для возможности полноценного затенения зерновыми сорняков на незасеянных полосах.

Известен способ посева И.Е.Овсинского /3/, основанный на системе земледелия с саморегулированием растений при посеве в соответствии с принципом "густо - пусто": "... растения для того, чтобы выдать большой урожай должны расти очень густо, причем с боков иметь свободное пространство ..." /3, с.164/. В таких посевах растения вынуждены вести внутривидовую борьбу, располагая одновременно изобилием света и питания вблизи. Посев зерновых ведут на глубину около 5 см полосами шириной около 30 см на влажное основание капиллярного слоя почвы, чередуя их с незасеянными полосами той же ширины. При этом посев осуществляют рядковым способом по шесть рядков в каждой полосе. Незасеянные полосы обрабатывают конными полольниками 2-3 раза, пока не подрастут зерновые на засеянных полосах и не создадут затемнение в незасеянной полосе, что, в свою очередь, позволяет подавлять рост сорняков и равносильно эффекту боронования.

Данный способ посева обеспечивал тогда (в конце 19 века) прорастание семян без дождя на 6-й день, ускоренное развитие зерновых на 2 недели и увеличение урожая до 2-х раз.

Возвращаясь к размещению семян по площади, отметим, что и у И.Е.Овсинского требование равномерности учитывается (на засеваемых полосах), и дополняется необходимостью расположения вблизи растений свободного пространства незасеваемых полос с их ресурсами света и питания для получения большого урожая.

Однако в современных условиях реализация данного способа существующими техническими средствами затруднено в связи с изменением нормативов. В частности, ширина незасеваемых полос (30 см) из-за дефицита коней и конных полольников уже недостаточна для механизированной прополки, а ширина междурядий даже при узкорядном посеве больше в полтора раза, чем у И.Е.Овсинского (7,5 см вместо 5 см).

Но ныне в принципе реализуема подобная схема посева, если незасеянные полосы образовывать взаимно скоординированным разрывом в засеваемых рядках или полосах. И проблема подавления сорняков в незасеянных полосах вполне разрешима, например, если их занимать озимой культурой под покров яровой или ширину незасеваемых полос убавить до величины, когда обеспечивается полноценное затемнение сорняков зерновыми, создавая эффект боронования, и отпадает необходимость в дополнительной обработке, а утрату части свободного пространства при этом компенсировать взаимно скоординированными разрывами в засеваемых рядках или полосах, например, при посеве способом внутрипочвенного разбрасывания. Для этого потребуется техническая реализация взаимно скоординированной прерывистой работы высевающих аппаратов, других узлов и деталей посевных машин.

Наиболее близким способом посева к заявленному является способ посева семян, включающий прерывистый высев семян в рядки с образованием в рядках скоординированных (упорядоченных разрывов) разрывов (4).

Недостатком известного способа является то, что упорядочность (скоординированность) разрывов происходит только в отдельно взятом рядке и нет взаимной скоординированности разрывов в засеваемых рядках или полосах, что приводит к снижению урожайности, качества зерна из-за того, что культура подавляется сорняками.

Основной задачей, решаемой в заявленном изобретении, является разрешение противоречия между необходимостью размещения семян по площади, обеспечивающего наиболее благоприятные условия для произрастания зерновых культур и подавление роста сорняков, и возможностью эффективной технической реализации.

Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости хлебов к полеганию, урожайности, качества зерна, уменьшение засоренности посевов сорняками, при снижении энергоемкости и себестоимости зернопроизводства.

Этот технический результат достигается тем, что в засеваемых культурой рядках или полосах образуют взаимно скоординированные разрывы и оставляют их незасеянными, или в засеваемых яровой культурой или смесью семян яровой и озимой культур в рядках или полосах во взаимно скоординированных разрывах укладывают семена озимой культуры.

Кроме того, в полосах используют однострочный посев; посев осуществляют в полосы рядками при равной площади засеваемых и незасеваемых, или засеваемых другой культурой, пространств.

Для осуществления способа посева предлагается высевающее устройство, содержащее ящики для посевного материала, два вала с высевающими аппаратами прерывистого высева с приводом от колес или катков, подводящие устройства, семяпроводы и сошники. Высевающие аппараты снабжены катушкой с желобками, расположенными на поверхности катушки группами с интервалами между группами, причем в группе - один или более желобков, на высевающем валу отверстия под фиксирующие катушки штифты расположены на одной линии. Катушки зафиксированы на валу одинаково, по расположению группы желобков, и в противофазе, при этом валы синхронизированы по противофазе расположения группы желобков высевающих катушек.

Кроме того, в частных случаях, устройство может содержать дополнительный вал с аппаратами непрерывного высева. Валы могут быть отключаемы по отдельности, а также устройство может быть снабжено батареями катков, причем сошники позади катков сгруппированы на поводке, шарнирно соединенном с рамой батареи, при этом уровень расположения нижнего края сошников совпадает с нижней кромкой интегрального профиля борозд. Сошники могут быть выполнены килевидными.

Кроме того, катки в батарее могут быть сгруппированы в две, расположенные друг за другом секции, каждая со своей осью, а в каждой секции катки раздвинуты на ширину двух междурядий, при этом задние катки сдвинуты относительно передних на ширину междурядья.

Дополнительно семяпроводы могут быть выполнены в виде гибких упругих трубок с гладкой внутренней поверхностью, концы которых сочленены с трубчатыми выходами подводящих устройств и входами сошников, с возможностью поступательного перемещения в сочленении.

Осуществление способа и устройства показано на чертежах.

На фиг.1-8 представлены примеры схем укладки семян (вид в плане);

- на Фиг.9 - примеры конструкции высевающих катушек с желобками, сгруппированными по два и по пять (вид с торца);

- на Фиг.10 - пример схемы устройства в универсальном варианте;

- на Фиг.11 - пример размещения катушек на высевающих валах, синхронизированных по противофазе расположения желобков;

- на Фиг.12 - пример схемы высевающего аппарата для прерывистого высева.

Устройство для осуществления способа в универсальном варианте содержит, в частности, ящик для посевного материала с отделениями 1, 2, 3. К ящику снизу прикреплены высевающие аппараты прерывистого высева 4, 5 и сбоку - аппараты непрерывного высева 6 (с обычными катушками и регулируемыми заслонками на выходных окошках). Для приема семян из высевающих аппаратов 4, 5, 6 имеются общие подводящие устройства 7, соединенные семяпроводами 8 с сошниками 9.

На высевающих валах 10, 11 (Фиг.11) катушки 12, 13 зафиксированы штифтами 14, 15 относительно друг друга в противофазе по расположению желобков.

Высевающие аппараты 4, 5 (Фиг.10) для обеспечения чистоты прерывистого режима работы снабжены резиновой заслонкой 16 (Фиг.12), прикрепленной к порогу 17 с помощью стальной заслонки 18 и болтового соединения 19.

Передаточные отношения привода от колес (или катков) посевной машины (на схеме не показано) обеспечивают требуемые параметры прерывистой работы высевающих аппаратов 4, 5 в соответствии с реализуемой схемой укладки семян, установку общей нормы высева.

Примеры осуществления способа посева.

Внешние условия: прогнозируется засушливый год, поле средней засоренности сорняками.

Выбираем схемы укладки семян для смешанного посева и с меньшей продуваемостью хлебов, например, на Фиг.5 (рядовой посев) и на Фиг.6 (посев способом внутрипочвенного разбрасывания).

1. На посевной машине с высевающим устройством (Фиг.10) на высевающем вале 10 (Фиг.11) катушки 12 первой пары фиксируют штифтами 14 таким образом, как показано на Фиг.11. Катушки каждой последующей пары фиксируют в противофазе к катушкам предыдущей пары. Точно таким же образом фиксируют высевающие катушки на высевающем вале 11. В отделения 1 и 2 (Фиг.10) ящика для посевного материала засыпают семена различных культур, например яровой пшеницы и озимой ржи. Для получения требуемой общей нормы высева подбирают по диаграмме, например, и устанавливают необходимое передаточное отношение привода, а длину рабочей части катушек на валах 10, 11 выставляют в соответствии с нормой высева семян для каждой из культур, высеваемых одновременно. Вал высевающих аппаратов 6 отключают. При движении посевной машины вращение колес (или катков) через редуктор привода передается на валы высевающих аппаратов 4, 5. На вход подводящих устройств 7 поочередно из аппаратов 4 и 5 поступают порции семян пшеницы и ржи, создавая вместе непрерывный поток в пределах установленной общей нормы высева. По семяпроводам 8 семена поступают в сошники 9 и заделываются в почву в соответствии со схемой укладки семян (Фиг.5).

2. На посевной машине с устройством (Фиг.10), снабженным сошниками для посева внутрипочвенным разбрасыванием (вместо сошников для рядового посева), для реализации посева в соответствии со схемой укладки семян (Фиг.6) на высевающих валах 10 и 11 (Фиг.11) первые катушки 12 и 13 фиксируют штифтами 14 и 15 так, как показано на Фиг.11, а все последующие катушки фиксируют в потивофазе к предыдущей. В остальном осуществление способа аналогично предыдущему описанию по п.1.

При работе устройства резиновые заслонки 16 (Фиг.12) препятствуют высеву семян во время прерывания потока семян, соответствующему интервалу между желобками на катушке. А гладкая внутренняя поверхность семяпроводов 8 (Фиг.10) способствует прохождению порций семян без перемешивания семян различных культур. При этом исполнение семяпроводов в виде гибких упругих трубок с возможностью поступательного перемещения в сочленении способствует стабилизации угла наклона семяпроводов и, следовательно, постоянству скорости прохождения семян и равномерности высева.

Использование каткового варианта устройства для рядового способа посева вызвано неизбежным уменьшением нормы высева по отдельной культуре при смешанных посевах (в пределах общей нормы высева) рядовым способом из-за и без того повышенной неравномерности размещения семян по площади посева /1/. Катковая посевная машина позволяет скомпенсировать уменьшение нормы высева по отдельным культурам повышенной кустистостью зерновых. А предлагаемое расположение катков в два ряда (патент РФ №2267896), один за другим, целесообразно для эффективной реализации узкорядного способа посева зерновых, который среди рядовых способов посева отличается наилучшей равномерностью размещения семян по площади.

Заметим, что на схемах укладки семян (Фиг.1, 2, 3, 4) соотношение площади пространств, засеваемых и незасеваемых (или засеваемых другой культурой) везде один к одному (как и у И.Е.Овсинского) и сохраняется при уменьшении ширины полос (Фиг.5). И в принципе возможна однострочная схема укладки семян, представленная в варианте со смешанным посевом зерновых культур (Фиг.7), пригодная, как и схема укладки семян для посева способом внутрипочвенного разбрасывания (Фиг.8), в частности, для полей с повышенным уровнем засоренности сорняками.

Смешанные посевы зерновых культур способны обеспечить нормальное затенение почвы и всходов сорняков между культурными растениями. При этом возникают дополнительные ресурсы солнечного света и питания яровых в связи с отставанием растений озимой культуры в развитии, способствуя сокращению сроков созревания, повышению устойчивости яровых к полеганию (и болезням), урожайности и качества зерна. Появляется дополнительная возможность регулирования количества растений и продуктивных стеблей яровой и озимой культур в направлении достижения их оптимального соотношения и распределения по площади посева, в пределах установленной общей нормы высева. А возможность получения второго урожая при одновременном посеве яровой и озимой культур, способна значительно уменьшить энергоемкость и себестоимость зернопроизводства.

Схемы для посева одной культуры, например на Фиг.1 и 3, могут быть использованы при посеве озимых на очищенных от сорняков почвах. На других почвах лучше использовать варианты схем для смешанных посевов яровых и озимых культур.

Предлагаемые способ посева зерновых культур и устройство для его осуществления обладают существенными различиями и новизной. В результате системного анализа наблюдаемых природных процессов, функционирования технических устройств и многолетних исследований.

1) На основе распространения принципа "густо - пусто" И.Е.Овсинского в направлении движения посевного агрегата разрешается противоречие между необходимостью размещения семян по площади поля, обеспечивающего наиболее благоприятные условия для произрастания зерновых культур и подавления роста сорняков, и возможностью эффективной технической реализации в современных условиях.

2) Предложен метод формирования и примеры схем укладки семян в соответствии с п.1 в зависимости от состояния полей и прогноза погодных условий для повышения урожайности и подавления сорняков без гербицидов и дополнительной обработки, существенно обогащая арсенал агротехнических приемов.

3) Определены принципиальные конструкционные схемы посевных машин на основе вариантов предлагаемого устройства для реализации высева семян зерновых культур по п.2.

4) Определились варианты модернизации серийных посевных машин существующего парка.

Таким образом, предложена новая технология повышения продуктивности растений зерновых культур посредством оптимизации параметров использования площади посевов, позволяющая придать развитию энергообменных процессов наиболее подходящее направление и оптимизировать технологические процессы посева зерновых, что проявится в существенном повышении урожайности и качества зерна, снижении энергоемкости и себестоимости зернопроизводства.

Источники информации

1. В.А.Мухин и др. О влиянии способов посева зерновых колосовых культур на распределение их по площади поля // Сборник трудов Международной научно-практической конференции "Технолого-экообразование в XXI веке: Изд-во НГПУ. - Новосибирск, 2005. - с.110-126.

2. Патент РФ №2235451 С2, кл. 7 А01С 7/00, А01В 79/02, 2004.

3. Овсинский И.Е. Новая система земледелия. - Киев, тип. С.В.Кульженко, 1999 (прототип).

4. Патент RU 2240667 С1, 27.11.2004.

1. Способ посева зерновых культур, включающий прерывистый высев семян, отличающийся тем, что в засеваемых культурой рядках или полосах образуют взаимно скоординированные разрывы и оставляют их незасеянными, или в засеваемых яровой культурой или смесью семян яровой и озимой культур рядках или полосах во взаимно скоординированных разрывах укладывают семена озимой культуры.

2. Способ посева по п.1, характеризующийся тем, что посев однострочный.

3. Способ посева по п.1 или 2, отличающийся тем, что площади пространств, засеваемых и незасеваемых, или засеваемых другой культурой, или смесью семян культур равны.

4. Устройство для посева зерновых культур, содержащее емкости для посевного материала с отделениями для семян разных видов зерновых культур, два вала с высевающими аппаратами и парами катушек для высева семян разных зерновых культур с общими подводящими устройствами, соединенными с семяпроводами и сошниками, отличающееся тем, что для прерывистого высева в рядок или полосу на высевающих катушках желобки расположены на поверхности катушек с интервалами между группами, причем в группе - один или более желобков, при этом для взаимной скоординированности разрывов в рядках или полосах на высевающем валу отверстия под фиксирующие катушки штифты расположены на одной линии, при этом катушки зафиксированы на валу одинаково по расположению группы желобков, и в противофазе, а валы синхронизированы по противофазе расположения группы желобков высевающих катушек.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что дополнительно имеет вал с аппаратами непрерывного высева.

6. Устройство по любому из п.4 или 5, отличающееся тем, что валы отключаемы по отдельности.

7. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что снабжено батареями катков, причем сошники позади катков сгруппированы на поводке, шарнирно соединенном с рамой батареи, при этом уровень расположения нижнего края сошников совпадает с нижней кромкой интегрального профиля борозд.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что сошники килевидные.

9.Устройство по п.8, отличающееся тем, что катки в батарее сгруппированы в две расположенные друг за другом секции, каждая со своей осью, а в каждой секции катки раздвинуты на ширину двух междурядий, при этом задние катки сдвинуты относительно передних на ширину междурядья.

10. Устройство по любому из пп.4, 5, 8, 9, отличающееся тем, что семяпроводы выполнены в виде гибких упругих трубок с гладкой внутренней поверхностью, концы которых сочленены с трубчатыми выходами подводящих устройств и входами сошников с возможностью поступательного перемещения в сочленении.