JP2006230417A - 土層改良機 - Google Patents

Abstract

【課題】水田を畑圃場に転換する場合や、湿田を乾田に改良する場合に適した作業方式と作業機を提案する。
【解決手段】掘削溝の側壁を押圧する機能をもつサブソイラをもち、これにより疎水材の一つとしての有材心土材を投入する充填溝を形成し、この充填溝中に移動しながら有材心土材を投入し、これを充填溝中を移動する圧縮輪によって上方から圧縮すると共に、掘削溝の側壁の復元土圧によっても圧縮して、心土層中に圧密状態の保水層を形成することで心土改良を行うことを特徴とする。

【選択図】 図2

Description

本発明は、有材心土材による心土改良作業方式およびその作業機に関し、さらに詳しくは、保水性の悪い土壌を改良して保水性を向上させる、いわゆる透排水良好な土壌へと改良するに適した圃場土壌改良方式ならびにその作業を実施する上で便利な作業機に関する。

一般に、圃場の断面的構造は、最も表面に作土層があり、その下層に耕盤層があって、さらにその下層に水分をまったく通さない心土層、概以上の三層により構成されている。作物の生育には、作土層が常に適度の水分を含んでいて、しかも十分な深さがあることが理想的である。

例えば近年、米の生産調整により水田を畑圃場に転換することが行われているが、畑作物は水稲と異なり浸水すると大きな打撃を受けるため、転換された畑圃場は作土の表面水を確実に排除できるものでなければならない。ところで、水田とくに重粘土壌の水田にあっては、大型トラクタの使用による踏圧や、代かきによって心土層が固結し、通気性、透水性、保水性等の土壌物性が不良になり、また、毎年繰り返されるロータリ耕によって、作土層が浅くなり、その下層に難透水層である耕盤層が形成されている。

耕盤層の下側に暗渠を設けたものであっても、多量の降雨があると地表の作土層には停滞水を生じて過湿状態になり、いわゆる泥濘状態になってしまい、また逆に、長期間降雨がないと耕盤層が作土層から下の下層部分の水分の吸い上げを阻害してしまい、作土層が乾燥状態になって干害を生じることがある。

従って、上述のような水田を畑圃場に転換する場合には、透水性や保水性を不良にしている耕盤層を破壊すると共に、さらにその下の心土層を膨軟状態にすることによって土壌の通気性、透水性を改良し、作土深を畑作物に望ましい深さ、例えば、２０〜３０ｃｍにすることが必要である。

このような見地から、従来では水田を畑圃場に転換するには、心土破砕機で耕盤層を破壊すると共に、心土層を膨軟にし、その後プラウで作土を耕起反転する方法、あるいは心土耕プラウで作土層と耕盤層を一緒に耕起反転すると共に、心土層を膨軟にする方法が採用されている。

また、作土層の表面水の排除を良好にするため、既設の暗渠と直交にトレンチャーで深さ５０ｃｍ〜６０ｃｍの溝を掘り、これに人力で有材心土材としての籾殻をその溝に投入して、圃場の透水性を改良する方法が行われている。また、弾丸暗渠掘削機の上部に籾殻入れホッパを取り付け、トラクタのＰＴＯ駆動によるブローワとの組合わせによって、ホッパ内の籾殻を強制的に弾丸暗渠のり柱通過跡溝に吹き込んで充填する籾殻充填弾丸暗渠施工機も知られている。

上述した従来の技術において、心土破砕機で心土層を破砕する方法は、重粘土壌の場合、犂柱が心土層と作土層の二つの層を同時に破砕するために必要馬力が大きく、心土層が全体的に破砕される結果、多量の水を含むようになってトラクタ等の踏圧によって２〜３年で固結してしまい、その効果が無くなるという問題点があった。

また心土耕プラウを用いる方法は、プラウで作土層と耕盤層とを一緒に耕起反転することにより耕盤を破壊できるが、心土破砕機の場合と同様に破砕された心土層の固結が早いという問題点があった。

また、トレンチャーで溝を掘削し籾殻を人力で投入する方法は、費用と手間が大きく、トレンチャーの通過跡以外の耕盤層及び心土層を破砕できないので、別に耕盤層及び心土層を破砕することが必要になってしまう問題があった。

さらにまた、籾殻充填弾丸暗渠施工機は籾殻暗渠の形成に対し、前記のトレンチャーに比べ費用と手間を節減できるが、犂柱の通過部以外の耕盤層及び心土層を破砕できないので、トレンチャーの場合と同様な問題点があった。

また、有材心土材を心土層に形成した深い溝に充填すると言っても、有材心土材を重力落下させているだけであり、ブロアによる充填であっても有材心土材は前記溝内でおいては単に積み上げられた状態であるにすぎないのである。何れにしても、従来の改良工法によれば、土壌の保水性を向上させるに、作土層をできるだけ厚くして保水可能部分をできるだけ多くすることが試みられてはるが、ロータリ耕運機による耕耘が主流であるわが国の農作業にあっては作土層を深くすることができないばかりか耕盤層の形成を助長してしまい、圃場環境の悪化を招いているのが実情である。

もともと、ロータリ耕運は作土層の下に極めて透水性の悪い耕盤層を形成する傾向にあって、耕深を深くしてもおのずと限界があり、しかも作土層の下層に耕盤層を形成することには変わりはなく、耕盤層や、心土層に対して保水性を向上させるような改良には不十分である。

しかし、心土層の保水性を増加するために幾つかの試みが実施されているが、例えば、北海道立上川農業試験場において開発された有材心土改良耕法が提案されている（特公平７−２４４８５）が装置が大掛かりであり、トラクタの轍跡との関係で十分に保水性能が向上しきれていないのが実状である。これは、トラクタの轍が保水材を投入した後を通るので、その部分を踏み固めてしまい、せっかくの保水材が十分な機能を発揮するに至らない問題を抱えている。

そこで、本発明は、上記のいくつかの問題点を解消し、水田圃場から畑作圃場に変換する場合だけではなく、さらには水田を稲作に適した好適な圃場に改良するために、施工が簡単で費用が安く、かつ改良効果の持続性を高めることができる土壌改良方式とその作業に適した作業機を提供することにより排水性に優れ、また、保水性にも優れ、降雨に対しても、さらには長期の日照りに対しても、圃場をベストなコンディションに保つことができるようにすることを目的としている。

言い換えると、本発明は耕盤層を破壊するだけに止まらず、心土層に保水性に優れた有材心土材を充填し、しかもこれらを圧縮することにより密度の高い保水層を形成することができ圃場全体の保水性を向上させることができる。

上述のような目的を達成するために、本発明は、掘削溝の側壁を押圧する機能をもつサブソイラをもち、これにより有材心土材を投入する充填溝を形成し、この充填溝に移動しながら有材心土材を投入し、これを充填溝中を移動する圧縮輪によって上方から圧縮すると共に、掘削溝の側壁の復元土圧によっても圧縮して、心土層中に圧密状態の保水層を形成することで心土改良を行うことを特徴とするものであり、また、トラクタに装着することができる作業機フレーム上に搭載された有材心土材のホッパと、このホッパ中の有材心土材を送出する供給手段と、この有材心土材供給手段から供給される有材心土材を投入する充填溝を側方土圧に抵抗して形成する充填溝形成手段と、投入された有材心土材を上方から圧縮する圧縮輪と、この圧縮輪を強制的に駆動すると共に、前記充填溝形成手段の作業深を定めるゲージホイールを作業幅方向に配置して、投入有材心土材を圧縮輪により上方から、また、充填溝の復元土圧を利用して心土層中に圧密状態の籾殻層を形成して心土改良を行うのに適したものである。

次に、本発明の方式を実施する上で便利な作業機の構成の説明とともに、その方式を説明する。まず、添付図面の図1は、本発明による土壌改良作業機の側面図であり、符号１０は溝堀作業機を示し、これを構成するフレーム１１にはそのの前端部にアッパリンクを取り付けるマスト１２、ロアリンクを取り付けるクロスシャフト１３が設けられており、フレ−ム１１上には有材心土材としての籾殻を蓄えるためのホッパ１３が搭載されており、このホッパ１３の底部１３Ａには側面視上ロ−ト状になっていて、その底部には作業幅方向に沿ってスクリュウコンベア１４が配置されいる。このコンベア１４は有材心土材として代表させた籾殻Ｍｏを作業幅方向中央部に集めるために中心部の左右が対称的，いわゆる送りが逆方向になっている。その中央部位置にはほぼ垂直方向に籾殻Ｍｏを強制的に落下させるための垂直コンベア１５があって、このコンベア１５はダクト１６に収納されている。このダクト１６は後述する掘削溝Ｚの内部に届くように後述する掘削部２０の側板２３、２３で囲まれる空間Ｘ内に至っている。これらのコンベア１４、１５はトラクタの油圧取り出し部から供給をうけた圧油により油圧モ−タＭを介して駆動されるようになっている。

前記ダクト１６の下端部はこれから説明する掘削部２０を構成するビ−ム２１の後方に延びていて、またこのビ−ム２１にはサブソイラのビ−ムがそのまま用いられており、下端部にはチゼル２２が固定されている。そして、ビ−ム２１を挟む空間を形成するような状態で一端部がビ−ム２１に固定された側板２３がビ−ム２１の後方に延びていて、この側板２３の間に空間Ｘが形成されている。この空間Ｘ内に前記ダクト１６の端部が開放されており、内部に位置する垂直コンベア１５の送り出し作用により籾殻Ｍｏが前記空間Ｘ内に供給されるようになっており、供給された籾殻Ｍｏはガイド１７により円滑にその空間Ｘの奥に供給、落下することができるようになっている。

この掘削部２０は心土層の土をビ−ム２１が切り込み、続いてビ−ム２１の後方に延びる側板２３、２３が土のもつ弾性に抗して左右両側に拡げ、ビ−ム２１により広い掘削溝、言い換えると、籾殻の充填溝Ｚを形成するのである。

そして、さらに、前記フレ−ム１０には前記掘削部２０より作業進行方向後方位置に籾殻充填部３０としての圧縮輪３１、ゲ−ジホィ−ル３２がア−ム３３を介して取り付けられており、これらは同心軸の支持軸３４に固定されていて、支持軸３４の両端部はア−ム３３に対して回転自在になっているが、前記圧縮輪３１、ゲ−ジホィ−ル３２は支持軸３４と一体的になっている。したがって、ゲ−ジホィ−ル３２が回転すれば圧縮輪３１が強制的に回転させられるのである。

また、圧縮輪３１の寸法Ｄは前記ゲ−ジホィ−ル３２の直径ｄより大きく、その幅は前記掘削部２０が土壌の中に形成する掘削溝、いわゆる籾殻の充填溝Ｚの幅寸法より狭い寸法になっている。したがって、籾殻が当初投入された状態では単に積層状態になっているにすぎないが、前記圧縮輪３１が籾殻の表面を回転しながら移動することにより、籾殻Ｍｏが圧縮されて圧密状態となって、比較的硬い籾殻層を形成する。

また、フレ−ム１１の両側後端部には支持腕１８が立設されており、この支持腕１８により作業者が載るステップ１９の両端部が支持されている。このステップ１９の下側中央位置にはア−ム３４が取り付けられており、その下端部には支持ア−ム３５を介して計測輪３６が回転自在に取り付けられている。この計測輪３６は掘削溝Ｓに投入され、圧縮状態になっている充填された籾殻Ｍｏの表面を回転しながら移動し、充填された籾殻の量、言い換えると、籾殻の高さを計測輪３６の上下動により検出し、その量をトラクタのオペレ−タの視界の範囲内において確認することができるようになっている。

したがって、籾殻の供給量が不足して掘削溝Ｓ中に空間が形成されると、前記計測輪３６が下方に落ち込むことで支持ア−ム３５が上下方向に回転することになり、この回転をワイヤなどを介してトラクタのオペレ−タに伝達する。伝達の手段は光学的なものから、電気的にランプを点灯させる電気的なもの、ただ単純にワイヤの上下動を目印物の上下動として視覚に訴える形式など随意選択することができるものである。

以上の説明では、有材心土材として籾殻を例に挙げたが、バ−ク堆肥や火山灰、さらには木材チップ材など保水性に富むものを有材心土材として使用することができるものである。この説明における有材心土材は広い意味合いをもち、疎水材としての機能をもち合わせる材料ならさらに良好な結果が得られる。例えば、粉砕された樹脂粒、砂（厳密な定義のものではなく、通常砂と云われる程度の粒度をもつもの、土木学会などで定義されている砂は径が２mmまでのもの）などが採用される。

次に、実際の作業について説明する。まず、トラクタに作業機１０が装着されること従来の作業方式と同様であり、この作業機１０が接地状態から移動を開始するとトラクタの前進と共に、掘削部２０のビ−ム２１はサクションにより土壌内部に至り、作業進行により圃場の土壌中に籾殻を投入するための充填溝Ｚが形成される。この充填溝Ｚは土のもつ弾性に抗して幅Ｈに形成される。幅Ｈの充填溝Ｚ内部に籾殻が充填されるのであって、充填された籾殻Ｍｏは充填溝Ｚの側圧、言い換えると、土の復元弾性圧による圧力を受けて圧密状態になる。

さらに、充填溝Ｚの幅Ｈより狭い幅ｈの圧縮輪３１が充填溝Ｚ中の籾殻Ｍｏの表面を回転しながら移動し、ゲ−ジホィ−ル３２（直径ｄ）より直径Ｄが大きいために周速度が大きく、そのために籾殻を圧縮しながらゲ−ジホィ−ル３２の回転周速度と等しくなるまで充填溝Ｚの中に潜り込むようになる。これにより籾殻Ｍｏは側面からも、上面から圧力を受けることになり充填溝の内部においては圧密状態におかれることになり、圃場の余剰水の吸収力が一段と向上する。言い換えると、保水力も増大することになる。このとき、籾殻層は高さ方向寸法が圧縮され圃場表面から低い位置になるが、籾殻のレベルから上の部分の土壌は後においてプラウによる反転耕される。

本発明による作業方式によれば、作業機による作業を終了したところの圃場断面の状態は心土層中に有材心土材である籾殻Ｍｏによる壁が形成されることになり、言い換えると、保水性の悪い心土層内部に水分を吸収することができる部分が形成されることになる。

なお、掘削部２０の寸法を大きいものとすれば、大型のトラクタを必要とするが幅の大きい掘削溝を形成することでができて、充填溝としての機能のほか疎水材を充填する作業と同時に暗渠用のパイプの埋設作業を合せ行うことができる。

以上の説明から明らかなように、本発明の作業方式ならびにその作業機によれば、圃場に形成した充填溝に疎水材などの有材心土材を単に投入するだけではなく、これを押し固めて密度の高い保水層を能率よく形成することができ、また、作業機においては、ゲ−ジホィ−ルを含む強制的に駆動させる手段によって駆動される圧縮輪により有材心土材を上から押さえつけ、さらには、掘削部が土の弾性に抗して形成した充填溝が復元土圧によ有材心土材を側面から押すので、さらに密度の高い保水層を形成することができて、湿田の改質、圃場の管理保持に優れた効果を期待することができる。

また、雨量が多く、作土層の表面に水が溜るようなことがあっても、圃場における心土層の保水性能が向上しているので、流出以前に耕盤を通過した雨水は心土層にまで達して保水することができ、また作物の根を心土層にまで生育させることができ、保水材のもつ水分を吸水することで旱魃に強い作物にすることができ収量の増加を図ることができるなどの効果がある。

本発明の実施に適した作業機の側面図である。 本発明の実施に適した作業機による作業状態の後方から見た一部破断説明図である。 本発明の実施に適した作業機の作業状態を示す説明斜視図である。

符号の説明

１０ 作業機
１１ フレ−ム
１２ マスト
１３ ホッパ
１４ コンベア
１５ 垂直コンベア
２９ 掘削部
２１ ビ−ム
２２ チゼル
２３ 側板
３０ 充填部
３１ ゲ−ジホィ−ル
３２ 圧縮輪
Ｚ 充填溝
Ｍｏ 有材心土材
Ｘ 掘削部の空間

Claims (1)

1. 牽引されるフレームに取り付けられる掘削溝を形成するビームと、
   前記フレーム上に搭載されて透水材を収容し、前記掘削溝に該透水材を充填するホッパと、
   前記ホッパ内部の底部に設けられ前記透水材を該ホッパ中央に集める水平スクリュウコンベアと、
   前記ホッパの中央位置に前記透水材を強制的に前記掘削溝に落下させる垂直スクリュウコンベアを備え、
   前記掘削溝に前記透水材を充填し透水性を向上する土層改良機。