Патент на изобретение №2156556

(54) СПОСОБ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ПОЧВЫ ПРИ ДОБЫЧЕ ЛАКРИЧНОГО СЫРЬЯ НА ЕСТЕСТВЕННЫХ ЗАРОСЛЯХ СОЛОДКИ ПОЙМЕННОГО ИЛИ СТЕПНОГО ЭКОТИПА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для добычи лакричного сырья в естественных зарослях солодки с сохранением биопотенциала и экотипа и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ осуществляют в процессе прикатывания почвы в полосе. В послеуборочный период лакричного сырья при непрерывном движении крупные комья и почвенные агрегаты на поверхности полосы и приканавных валиках разделывают на агрономически ценные фракции. Далее смещают почву с валиков в среднюю часть канавы и в процессе прикатывания поверхности полосы придают желобчатую форму с водораспределительной щелью вдоль ее оси. Устройство имеет раму и каток. Спереди катка последовательно смонтированы дисковая секция и оппозитно установленные со смещением от середины рамы левый и правый отвалы. Каток выполнен в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями. Каток снабжен дисковым щелерезом, установленным в плоскости сопряжения оснований конусов. Такие технология и конструкция позволят сократить сроки восстановления популяции солодки и исключить процессы водной, ветровой и солнечной эрозии почвы. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и сельскохозяйственному машиностроению, а именно к способам борьбы с водной, ветровой и солнечной эрозией почвы и повышения продуктивности солодки пойменного или степного экотипа в естественных зарослях и на долговременных лакричных плантациях.

Однако этот способ направлен лишь на уменьшение эродирующей энергии сосредоченных потоков воды, а не на полное или даже частичное их задержание, что очень важно в условиях неустойчивого и недостаточного увлажнения.

Не все сельскохозяйственные культуры, применяемые при полосном посеве, эффективны в кулисах для борьбы с эрозионными процессами от смыва почвы талыми или паводковыми водами. Полосной посев высокостебельных культур, как наиболее эффективных культур для борьбы с эрозионными процессами и повышения поглощения почвой талых вод, приводит к появлению монокультуры, что негативно сказывается на другие растительные сообщества. Создание противоэрозионной борозды является трудоемкой операцией и приводит к отчуждению пахотных земель.

В сельскохозяйственном производстве известен также способ защиты почв от эрозии, включающий полосной посев поперек склона и уход в зиму кулис, нарезание водопоглощающих щелей с последующим мульчированием растительной массой и заделкой ею в почву, посев высокостебельной культур для кулис проводят с одновременным нарезанием щелей внутри кулис и восстановлением их перед оставлением кулис в зиму, а в следующем году кулисы сеют со смещением ниже по склону от прошлогоднего места на расстояние, равное их ширине, причем для мульчирования используют растительную массу прошлогодней культуры кулисы (см. RU, патент, N 2108010. МПК⁶

К недостаткам выше рассматриваемых способов борьбы с эрозией почвы относится то, что требуется подсев какой-либо с.-х. культуры. Однако пойма реки Волги затапливается на период от 30 до 60 дней слоем воды от 0,5 до 1,8 м. Посеянные семена за этот период теряют полностью свои посевные качества.

Указанный способ не приемлем для борьбы с водной и ветровой эрозией на массивах естественных зарослей солодки в затапливаемых поймах рек юга Российской Федерации по ряду природно-климатических и почвенных условий.

Кроме этого известен способ борьбы с эрозией почвы на склонах, включающий создание параллельных земляных валков с расположением в них вертикальных экранов, в котором, с целью повышения эффективности борьбы с эрозией и уменьшения потерь питательных веществ, на глубину от верхней кромки валков до твердого подпахотного слоя почвы производят нарезание щели, при этом экраны образуют заполнением этой щели раствором полимерного материала, способного затвердевать (см. SU, авторское свидетельство, N 886765. М.кл.³

Заявленный способ применительно для борьбы с эрозией почвы на зарослях солодки неприемлем по двум причинам: 1. Требуется поделка щелей; 2. Выполнение водо- и корненепроницаемого экрана из полимерного материала исключает распространение корней в освободившееся пространство. Упомянутый экран будет препятствовать восстановлению популяции солодки в убранной полосе.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является способ противоэрозионной обработки почвы, включающий прикатывание почвы и придание ей шероховатой поверхности, в котором, с целью повышения ветроустойчивости торфяных почв, в процессе прикатывания почвы ее поверхности придают ребристую форму в виде обтекаемых выступов, соприкасающихся своими основаниями, с последующим дополнительным уплотнением этих выступов (см. SU, авторское свидетельство, N 1166678. М.кл.⁴

Однако такой способ противоэрозионной обработки почвы дает желаемый эффект на массивах, подвергнутых сплошной обработке без наличия стерневого фона и крупных комьев и агрегатов.

Более простым решением для реализации рассматриваемого способа является прикатывающий каток сеялки, содержащий пустотелый барабан, в котором, с целью повышения уплотнения почвы и улучшения ее водного режима в зоне посева семян, поверхность пустотелого барабана выполнена в виде кольцеобразных конических выступов, которые установлены с шагом, равным ширине междурядий (см. SU, авторское свидетельство, N 946421. М.кл.³

Перед посевом в ранневесенний период почву на поверхности засеваемого поля разделывают на агрономически ценные почвенные агрегаты с размерами комьев не выше 3-4 см при добыче лакричного сырья в условиях Нижнего Поволжья в период с июня по ноябрь каждого календарного года размер почвенных комьев превышает 20-30 см. Работа упомянутого катка в описанных условиях не дает каких-либо положительных результатов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному объекту по совокупности признаков является устройство для противоэрозионной обработки почвы, содержащее раму и цилиндрический каток с приспособлением для профилирования поверхности почвы, в котором, с целью повышения ветроустойчивости торфяных почв, приспособление для профилирования выполнено в виде ряда параллельных кольцевых впадин на рабочей поверхности катка, за каждой из которых установлен уплотнитель в виде желоба, который связан с рамой подпружиненным относительно нее поводком, при этом впадина и желоб в поперечном сечении имеют форму полуокружности (см. SU, авторское свидетельство, N 1166678. М. кл.⁴

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, принятого за ближайший аналог в части устройства, относятся неприемлемость обработки полос при уборке корневой массы солодки в естественных зарослях солодки. Этому препятствует как сложный профиль полосы, так и размер почвенных агрегатов на полосе и вдоль нее.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в исключении процессов водной, ветровой и солнечной эрозий.

Эффект и технический результат, которые могут быть получены при осуществлении изобретения, выражаются в сокращении сроков восстановления популяции пойменного или степного экотипа солодки в убранных полосах и сохранении растительного покрова мятликовых трав.

Указанный эффект и технический результат при осуществлении изобретения достигаются тем, что в известном способе рекультивации почвы при добыче лакричного сырья на естественных зарослях солодки пойменного экотипа, включающем прикатывание почвы и придание ей шероховатой поверхности, в послеуборочный период лакричного сырья при непрерывном движении крупные комья и почвенные агрегаты на поверхности полосы и приканавных валиков разделывают на агрономически ценные фракции, смещают с них почву в среднюю часть канавы и в процессе прикатывания поверхности придают желобчатую форму с водораспределительной щелью вдоль ее оси.

Для осуществления указанного способа предусмотрено устройство для рекультивации почвы при добыче лакричного сырья на естественных зарослях солодки пойменного или степного экотипа, в котором в отличие от известного устройства спереди катка последовательно смонтированы дисковая секция и оппозитно установлены со смещением от середины рамы левый и правый отвалы, а каток, выполненный в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями, снабжен дисковым щелерезом, установленным в полости сопряжения оснований конусов; щелерез выполнен в виде кольца и на поверхности катка установлен с возможностью демонтажа; отвалы установлены на раме с возможностью сближения (удаления) и вертикального перемещения.

Проведенный Заявителями 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 Заявителями не обнаружены аналоги (как устройства для осуществления способа), характеризирующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Предложенные аналоги для способа и для устройства позволили выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому Заявителями техническому результату отличительных признаков в заявленных способе и устройстве для осуществления способа, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “новизна” по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня Заявители провели дополнительный поиск известных способов и технических решений с целью выявления признаков, совпадающий 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, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются известные преобразования.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “изобретательский уровень” по действующему законодательству.

Предлагаемый способ рекультивации почвы при добыче лакричного сырья на естественных зарослях солодки пойменного или степного экотипа и устройство для его осуществления иллюстрируются схемами и чертежами.

На фиг. 1 показан участок естественных зарослей солодки голой пойменного экотипа с целинными залежами, полосами с извлеченными корнями и корневищами лакрицы в качестве сырья фармацевтической промышленности, рядами резервантов при добыче по экологически безопасной полосной технологии извлечения корневой массы в пределах 90-95% и их рекультивация в послеуборочный период.

На фиг. 2 – сечение А-А на фиг. 1, поперечный разрез целинного пласта после уборки скашиванием надземных побегов в предуборочный период и корневой системы в виде карабаша, веревочных корней, горизонтальных корневищ и вертикальных корней.

На фиг. 3 – сечение Б-Б на фиг. 1, поперечное сечение полосы после уборки корневой массы с дневной поверхности.

На фиг. 4 – сечение B-B на фиг. 1, профиль эрозионно-устойчивой полосы после проведения рекультивации в естественных зарослях лакрицы при полосной технологии добычи лакричного сырья.

На фиг. 5 схематично представлено устройство для рекультивации полос в послеуборочный период лакричного сырья, вид сбоку (Н.Д. – направление движения) на легко ранимых и эрозионно неустойчивых массивах пойм рек и заливных лугов.

На фиг. 6 – то же, вид в плане.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, заключаются в следующем.

Предложенный способ реализуют следующим образом.

В послеуборочный период при завершении добычи лакричного сырья при непрерывном движении крупные комья и почвенные агрегаты на поверхности полосы и приканавных валиках разделывают на агрономически ценные фракции, смещают с них почву в среднюю часть канавы и в процессе прикатывания поверхности полосы придают желобчатую форму с водораспределительной щелью вдоль ее оси.

Пример осуществления способа рекультивации почвы при добыче лакричного сырья на естественных зарослях солодки пойменного экотипа.

После схода паводковой воды в пойме реки Волги надземные побеги солодки и растительных сообществ в солодковой ассоциации за 30-40 суток достигают пиковых значений биопотенциала. К середине июля – первой декады августа надземные побеги скашивают ротационными навесными косилками КРН-2,1 в расстил. По истечении 5-6 суток влажность сена снижается до 18-24%. Сено сгребают в валки либо поперечными граблями ГП-14, либо колесно-пальцевыми граблями ГВК-6,0. В зависимости от дальности расположения сенокосных угодий валки собирают либо в копны и формируют стога (ометы), либо прессуют рулонными прессами ПРП-1,6 в рулоны, обвязывают, упаковывают и вывозят к местам складирования. За период уборки сена на убранной массе солодковые заросли образуют отаву высотой 20-35 см. Перед началом массовой добычи лакричного сырья в требуемом направлении готовят полосы шириной 1,8-2,0 м, удаляя при этом отаву солодки, стерню злаковых трав, карабаш и стерню солодки, фрезеруя верхний слой на глубину 3-4 см. При фрезеровании верхнего слоя создается мульчирующий слой стеблей и растительных остатков. По обработанным полосам в дальнейшем двигаются уборочные агрегаты, включающие тракторы класса тяги 30-50 кН и машины для добычи корней солодки МДКС-1,1 (МДК-2,5). Из корнесодержащего слоя 1 (см. фиг. 1 и 2) при непрерывном движении на целинных залежах 2 извлекают корневую массу 3 и укладывают на дневную поверхность полосы 4. После сушки в естественных условиях в течение двух – трех суток извлеченных корней и корневищ лакрицы (Glycyrrhiza glalra L., Glycyrrhiza uralensis Fisch. , Glycyrrhiza korschinskyi G.Grig), их влажность с 42-45% снижается до 20-26%. Предварительно просушенную массу убирают подборщиком корней солодки ПКС-2,0. При завершении уборки на поверхности полосы 4 часть почвы и комья земли образуют приканавные валики 5 и 6 вдоль канавы 7. Профиль канавы 7 показан на фиг. 3. Затем в послеуборочный период лакричного сырья – корневую массу 3 – при непрерывном движении крупные комья и почвенные агрегаты 8 на поверхности полосы 4 и приканавных валиков 5 и 6 разделывают на агрономически ценные фракции 9. Далее их смещают с них в среднюю часть канавы 7 и в процессе прикатывания поверхности полосы 4 им придают желобчатую форму 10 с водораспределительной щелью 11 вдоль ее оси (см. фиг. 4).

Предложенный способ рекультивации почвы при промышленной добыче лакричного сырья на больших массивах естественных зарослей солодки осуществляют устройством, схематично изображенным на фиг. 5 и 6.

Устройство содержит раму 12 с кронштейнами навески на тяги гидронавесной системы агрегатируемого трактора и каток 13 с приспособлением для профилирования поверхности почвы. Спереди катка 13 последовательно смонтированы дисковая секция 14 и оппозитно установленные со смещением от середины рамы 12 левый отвал 15 и правый отвал 16. Каток 13, выполненный в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями, снабжен дисковым щелерезом 17, установленным в плоскости сопряжения оснований конусов.

Дисковая секция 14 на раме 12 установлена на двух стойках с подшипниковыми опорами. Секция 14 снабжена возможностью изменения положения своей оси вращения к продольной оси рамы 12. Это позволяет секции 14 с ее дисковыми рабочими органами изменять угол атаки от 10 до 35^o ступенчато в указанных интервалах через каждые 5^o. Диски в секции 14 могут быть выполнены плоскими, сферическими или вырезными, а также могут быть заимствованы с серийно выпускаемых сельскохозяйственных почвообрабатывающих орудий.

Левый отвал 15 выполнен в зеркальном отражении правого отвала 16. Поверхности отвалов 15 и 16 выполнены линейчатыми и относятся к типу культурных поверхностей. Отвалы 15 и 16 установлены на раме 12 с возможностью взаимного сближения или удаления. Каждый из отвалов 15 (16) установлен на раме 12 с помощью стоек 18 и снабжен возможностью вертикального перемещения.

Каток 13 выполнен полым. На левом торце катка 13 выполнена резьбовая крышка 19. Это позволяет с помощью жидкого балласта менять массу катка 13 и, следовательно, удельное давление на единицу поверхности прикатываемой полосы 4. Конусность поверхности составляющих катка 13 выполнена в пределах 15 3^o. В средней части катка 13 размещен отъемный дисковой щелерез 17. Выполнение щелереза 17 в виде отъемного кольца позволяет изменять его толщину и ширину, следовательно, ширину и глубину водораспределительной щели 11 на поверхности полосы 4.

Устройство работает следующим образом.

Агрегат, составленный из колесного трактора класса тяги 14 кН и навесной машины с установленными вышеописанной последовательности рабочими органами, методом седлания движется вдоль канавы 7. При перемещении устройства ротационные рабочие органы дисковой секции 14 измельчают крупные комья почвы на агрономически ценные почвенные агрегаты 8. Крайними сферическими дисками секции 14 почвенные приканавные валики 5 и 6 вместе со стерней солодки и злаковых трав подвергаются крошению. При дальнейшем перемещении агрегата разрыхленные валики 5 и 6 вместе с растительными и корневыми остатками левым отвалом 15 и правым отвалом 16 смещаются на середину канавы 7. Образовавшийся после схода с отвалов 15 и 16 вал земли поступает сначала на кольцевую кромку дискового щелереза 17 и совместно с катком 13 с конической поверхностью вдавливается в направлении дна и боковых стенок канавы 7. После прохода агрегата поверхность полосы 4 принимает желобчатую форму 10 с водораспределительной щелью 11 вдоль ее оси. Нижнее Поволжье характеризуется острозасушливым климатом в период вегетации. Для рекультивации полос 4 необходимо создать в канавах 7 запасы почвенной влаги. При выпадении даже незначительного количества осадков в весенне-летний период последние с уплотненной желобчатой поверхности скатываются в водораспределительную щель 11, а из нее влага распределяется в полости канавы 7. При добыче корневой массы лакрицы в канаве 7 остаются мелкие корни с почками возобновления и карабаш. Прикатывание почвы в канаве 7 создает контакт корней с почвой, удаляет воздух из пустот, создает контакт почвенных агрегатов 8 со стенками и дном канавы 7. Прикатывание почвенных агрегатов 8 в канаве 7 подтягивает влагу с нижележащих горизонтов в верхние слои. Наличие влаги и высокой температуры создает благоприятные условия для развития вегетативных побегов и корнеобразованиям из пазушных почек оставшихся корней и карабаша солодки. Одновременно с этим через уплотненные стенки канавы 7 корни и корневища солодки из необработанных зон резерваций проникают в обработанные полосы и их осваивают. Результатами исследований в период с 1997 по 1998 гг. установлено, что за один полевой сезон в обработанных полосах восстанавливается биопотенциал корней солодки от 10 до 18% от исходной продуктивности. Вместе с этим сложная поверхность полос на обработанных в послеуборочный период массивах создает ветроустойчивый фон, исключающий процессы не только ветровой, но и водной эрозий. Созданные коническими поверхностями катка 13 желобообразные профили в зависимости от ориентации направлений движения агрегата по сторонам света образуют микросклоны либо северной и южной экспозиции, либо восточной и западной экспозиции, либо их сочетаний. Эти профили также сводят до минимальных значений негативное воздействие солнечной эрозии.

После трех-четырех сезонов произрастания продуктивность корней в ранее убранных полосах становится соразмерной запасам сырья лакрицы в зонах резерваций. Эти профили в канавах 7 используют в дальнейшем при уборке в качестве направляющей колеи методом седлания при добыче растительного сырья в необработанных зонах – резервантах.

Заявленный способ рекультивации почвы при полосной технологии добычи лакричного сырья на естественных зарослях солодки пойменного или степного экотипа не только сохраняет вид и естественный травостой, но и улучшает биопотенциал лакрицы и качественный состав травостоя на сенокосных угодьях пойм рек.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения совокупности условий: заявленные способ и устройство для его осуществления предназначены для использования в сельском хозяйстве при добыче лакричного сырья на естественных зарослях солодки, при этом устройство используется для рекультивации почвы в послеуборочный период; возможность осуществления изобретения достигается с помощью известных методов и средств; предложенный способ рекультивации почвы при добыче лакричного сырья на естественных зарослях солодки пойменного или степного экотипов обладает исключительно высокой эффективностью, достигаемой на всех стадиях жизненного цикла растений Glycyrrhiza glabra L. и Glycyrrhiza uralensis Fisch., начиная от корнеобразований и кончая занятием свободного пространства, способ рекультивации благоприятно влияет на процессы сохранения и воспроизводства самой почвы благодаря улучшению условий жизнедеятельности почвенных бактерий; технический результат предложенного устройства для осуществления способа достигается при простоте конструкции, применении известных элементов и характеризуется широкими возможностями.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию “промышленная применяемость” по действующему законодательству.

Формула изобретения

1. Способ рекультивации почвы при добыче лакричного сырья на естественных зарослях солодки пойменного или степного экотипа, включающий прикатывание почвы и придание ей шероховатой поверхности, отличающийся тем, что в послеуборочный период лакричного сырья при непрерывном движении крупные комья и почвенные агрегаты на поверхности полосы и приканавных валиках разделывают на агрономически ценные фракции, смещают с них почву в среднюю часть канавы в процессе прикатывания поверхности полосы придают желобчатую форму с водораспределительной щелью вдоль ее оси.

2. Устройство для рекультивации почвы при добыче лакричного сырья на естественных зарослях солодки пойменного или степного экотипа, содержащее раму и каток с приспособлением для профилирования поверхности почвы, отличающееся тем, что спереди катка последовательно смонтированы дисковая секция и оппозитно установленные со смещением от середины рамы левый и правый отвалы, а каток, выполненный в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями, снабжен дисковым щелерезом, установленным в плоскости сопряжения оснований конусов.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что щелерез выполнен в виде кольца и на поверхности катка установлен с возможностью демонтажа.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что левый и правый отвалы установлены на раме с возможностью взаимного сближения (удаления) и вертикального перемещения.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.05.2001

Номер и год публикации бюллетеня: 1-2003

Извещение опубликовано: 10.01.2003