JP3838651B2 - 圃場の均一な土層を形成する圃場作業機 - Google Patents
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Description
わが国においては圃場の有効利用の代表的な方策として過去田畑輪作が行われていたのであるが、裏作としての麦作りは価格競争の点で採算が合わなくなり、衰退してしまったのである。この輪作は土壌に活力を吹き込む一つの方策であったのであるが、これが行われなくなったことで別の方策により圃場管理を行う必要が生じている。
現状では、米に限ったことではないが全ての農産物の輸入自由化の傾向が強まり、ますます水田圃場が休眠状態になりがちであり、そのため水稲の作付け面積に制約が加えられているのである。
これまでにも、米の生産調整は何度か行われてきた。かつてはいわゆる減反の割合でも、そう大きいものではなかったから、条件の悪い(水稲の収量も低い)水田から行われ、転換作物も捨て作り的にされることなどもあり、農家の経営にとって、転換畑の比重はそう大きいものではなかった。しかし、現在のような連年の、しかも面積的にも飽和状態に近い生産調整では、水稲を作付けできない水田をどのように利用するかが重要な課題になっている。
たとえば、イタリアでは米の生産調整の方策として田畑転換を実施しているといわれている。これは耕地に水田の機能を残しておき、市場の状況によって水稲の作付面積をコントロールすることによって、米の価格を安定させることを可能にするとともに、耕地の地力の維持の役割も果たしている。
日本の農業が水稲を中心にして進んできたために、基盤整備、かんがい水の確保のためのダム、用排水の整備などに膨大な投資が行われている。
米の生産調整は、水稲の作付面積を制限するものであるが、水田利用を制限しているわけではない。水田の持つ「水」の機能を生かした耕地の利用は、水田における生産性の向上に費やされた、これまでの投資を生かすものであり、減反政策により米の生産を制限されている今こそ、考え方によっては、積極的な水田の多目的利用を再確認し、水田を中心とした日本農業の再出発の時機ではないだろうか。
換言すれば「田畑輪換」による水田の利用を再確認し、作物の生産性を向上させる機運になってきたと言えよう。
「田畑輪換」による水田の利用形態については、わが国においても古くから注目されており、その経済性などについても論じられ、有効な手段であることが述べられている。たとえば、畑地跡の水稲の収量は、10〜15%増加する一方、肥料は20〜40%節約でき、所得効果が高いと言われてきた。
したがって、かつての田畑輪換は、特殊な事情を持った(たとえば、かんがい水が少ない、畑がないなど)、限られた地域で行われる場合が多く、田畑輪換の利点を積極的に取り入れたものではなかった。
水田の場合には、少なくとも水稲の栽培期間中には、湛水され、土壌は還元条件下におかれることになる。
この酸化還元条件(土壌中の酸素の多少)の違いが土壌の性質に大きな影響を及ぼすのである。
先ず第1に、病原菌の仲間の多くは、酸素を利用して生活している(たとえば糸状菌は、酸素がなければ生活できない)ので、還元条件の発達する水田では増殖しにくい。1000年以上も水稲を連作しているのに、水稲に連作障害が発生しない最大の理由には、水田の還元条件の発達があげられている。
第2に、還元条件の発達は、微生物のみでなく、リン酸などの養分にも大きな影響を及ぼす。
前述したように、酸素の多いのが酸化条件であるが、この条件下だと、窒素、リン酸は少ない。とくにリン酸の場合は、酸化条件では、リン酸鉄などが難溶であるために、肥効は小さいが、還元条件になると、鉄は二価鉄の形態で溶け出すので、リン酸の肥効は高まる。
有効態リン酸の量は、野菜畑においても50ミリグラム/100グラムもあれば十分と言われていることを考えると、野菜の施設畑土壌では、いかに多量のリン酸が集積しているかが理解できるであろう。
多量の養分を含有しながら、これらの肥効が小さいために、さらに多量の養分を施用し、それがまた集積量を増加させる結果になる。
第4に、過度の塩類の集積は、肥料の無駄使いになるばかりでなく、作物の生育にも悪影響を及ぼす。
最近、野菜畑における塩類の集積が、作物の生育環境を悪化させ、本来なら作物に悪さをしない微生物が、作物の生育を阻害するようになることが懸念され始めている。
堆肥の施用量も、水田では1トン(10アール)、畑では3トン(同)が一応の基準とされ、畑の方が多量の有機物を必要としてきた。
全体的にみれば、有機物の分解は、水田で進みにくいことは事実であるが、易分解性部分についてみれば、必ずしも畑の方が水田より少なくはない。
水田と畑では微生物が違うと前述した。微生物の大部分は有機物を食って生活している。したがって、微生物が違えば、有機物の分解状況も異なってくるので、水田と畑では、有機物の分解が違うと考えられる。
稲わらの分解を水田と畑で比較してみると、土壌に稲わらを施用した後、2〜3カ月間は、水田の方が畑より分解が進みやすく、この原因のひとつとしては、畑地では、水分が不足ぎみなので、分解が進みにくいことが考えられるが、同じ試験での堆肥の分解は、最初から畑地の方が進みやすいことを考慮すれば、稲わらの一部の成分は、水田状態の方が進みやすいと言うことができる。
この事実は、有機物の中には、還元条件下でも速やかに分解が進行する部分のあることを示唆している。
この現象が、畑地跡の水田で窒素肥沃度が高まり、水稲が多収になる原因となっている。
畑地では、有機物の分解が速やかに進むが、その過程で、水田にした場合に、速やかに分解する有機物が造られ、水稲栽培期間中に分解され、窒素を供給するのである。
一方、水田では、還元条件の発達に伴い、有機物の分解が全体的に抑制されるが、好気的微生物(主に糸状菌)によってのみ分解されるリグニンの分解は、非常に進みにくくなる。その結果、リグニンの内部に閉じ込められている分解しやすい炭水化物までも集積する。
土壌が酸化的になると、集積した有機物が速やかに分解するので、水田跡の畑地の有機物の分解も速やかに進行する。
土壌有機物のおよそ一割は微生物菌体が占めていると言われており、養分の貯蔵庫としての菌体の役割も無視できない。
好気性微生物の多くは、還元条件下では死滅し、逆に嫌気性微生物は、酸化条件下では生活しにくい。したがって、水田跡の畑地、あるいは、畑地跡の水田では、それぞれ前作の間に活動していた微生物菌体が死滅して、養分の供給源にあると考えられる。
以上の理由によって、田畑輪換土壌の肥沃度は高いと推察されるのである。
さらに、畑地跡水稲の減肥(とくにリン酸の有効利用)、有機物の効果的利用(畑地に有機物を施用することにより、還元障害などの防止、および酸化と還元の有機物分解の違いを利用した効果的利用)、さらに、農薬の節約(雑草の減少、連作障害の発生が減少)があり、資源の節約ができる。加えて、水田機能の維持、水保全の役割がある。
田畑輪換にも問題点があり、(1)排水の過剰、不良、(2)転換畑のマンガン過剰、(3)畑地跡水稲の不稔障害、(4)転換畑におけるごくまれな土壌病害の発生(静菌作用不足のため)、などが原因して作物生育を阻害することもある。
さらには、耕地利用に制限があって、(1)施設化が困難、(2)深根性作物栽培の制限がある。
土壌中への過剰な塩類の集積を防ぎ、有機物の効果を高めるので省資源になる。そして転換作物に野菜、花きを導入した人びとの多くが期待している田畑輪換による連作障害の防止についても、各地の試験研究機関により効果が確認されつつある。土壌病害の回避は、復元田における水稲の多収性と合わせて、作物の安定多収を図ることができる。
すべての水田が田畑輪換に適しているわけではなく、たとえば、グライ土壌などの排水不良土壌は、転換畑としての利用が困難であろうし、砂質土壌のように排水過多の土壌は、水田よりも畑地利用に向いているのである。
もちろん、転換畑すべてに野菜や花きを導入することは、現在の供給過剰ぎみの状況からみて不可能であろうし、また施設栽培の普及は、短期間の田畑輪換を経済的に不可能にしている。
しかしながら、田畑輪換の長所を考えると、野菜や花きの栽培を田畑輪換の形態に取り入れて、空いた畑を塩類の集積や連作障害の発生の少ない作物の栽培に利用すること、そして施設の建築に際しては、構造を少し工夫し、解体をすることを試みる価値はあると考えている。
水稲の作付け制限が、田畑輪換の再評価を生んだとも言えるが、田畑輪換の導入は受け身であってはいけないと考えている。
土壌が酸性になれば石灰などで中和する。このことは誰しもが知っていることであるし、雨が多く、また火山灰土壌の多いわが国の農業は、土壌の酸性対策の成果によって築かれてきたと言っても過言ではないであろう。
しかし、化学反応には、中和反応のほかに酸化還元反応があることに留意していただきたい。我われ人間にとっても、土壌微生物にとっても、酸化還元反応は非常に重要なものなのである。前述のように、土壌の酸化還元条件は、土壌の物質の存在状況に大きな影響を与えている。
水田農業は、湛水期間中の還元状態と、落水期間中の酸化状態を相互に取り入れることによって発達し維持されてきたのである。
現在の一部の土壌は、塩類の過剰集積、連作障害の発生などで「病」んでいるし、このままの状態が続けば土壌は病むのみである。
このように圃場の土壌保護の見地から田畑輪換は有効手段の一つである。
田畑輪換、田畑転換のいずれにしても圃場の土壌環境の均一化を図る必要があり、その均一化達成が日本農業の明暗を決定すると言っても過言ではない。
とくに、大規模圃場において均一な作柄を期待することはきわめて困難であって、これを克服するには土壌環境の均一化を図らなければならず、これを達成できなければ規模は大きくなったが収量はそれほど拡大させ得なかったということになる。
そこで、圃場の全域にわたって、均一な作柄が期待できるのであれば、規模拡大による作業効率の向上と相まって日本農業の再生も可能である。
したがって本発明は、国策である田畑の大規模化だけでなく、土壌の活性化、さらには圃場全域の作土環境を均一化することで高収量を得てコスト面での国際競争にも十分対抗することが農業の育成を目的とするものである。
次に、如何なる改善改良が必要であるかについて少しく述べることにする。水田には大きく分類して湿田、乾田、漏水田3つに分けることができる。最も理想的な水田は乾田であるがこの乾田は「昔乾田今湿田」と云われているように現在の農村ではほとんど見ることができない。 乾田の場合には,代掻きを施しても、水田用水の減水深(沈降速度)が1日当たり15〜20ミリで土壌全体に酸素(O2 )を均一に供給することができるのである。
これに対して、湿田の場合には代掻きを行う度に土の粒度が過剰なまでに小さくなり、水田用水の減水深(沈降速度)が極めて小さいか、ほとんど無くなり、そのために土壌に酸素(O2 )を供給することができず、呼吸障害を発生させて稲の十分な成育を期待するすることができない。
では、理想的な水田とはどのようなものを云うのかということになるが、それは水田の表面でなく作土層の下、通常耕盤層が水平状態であることが要求されるのである。ところが、今までは水田の表面を水平にすることに力を注いできたのであって、この作業は比較的容易に行うことができるため一般化してしまったのである。極端な場合、作土層がまったく無くても表面が水平な水田にすることができ、これにより水管理が容易になり、これに肥料を施せば収量の増加が望まれ理想的な水田ができ上がると信じられていたのであるが、実際には、見せかけのだけの理想的な水田であって収量が増加するわけではない。にも拘らず水田の表面の水平化にこだわって作業が進められてきたのは、水平の意味を表面に対してと誤解されていたか、認識が誤っていたのが原因している。したがって、単なる水田表面の水平化では十分な収量の稲作は不可能であるが、水田の表面の水平化ではなく耕盤層を天地返しにより作土層の深さも均一にすることができれば水管理が容易になるばかりでなく、雑草の繁茂を抑えて稲の生育に対して、少量でも施肥効果が向上し、気象の変化にも強く、安定した増収が図られるシステムに改革されるのである。
ところが、稲作の農耕歴史上では作土層の下、通常耕盤層と云われる部分を水平にする意識は薄く、もっぱら地上部の生育管理にだけ注意が集中されている。
本発明は、上述した日本農業の諸問題を悉く解決して稲作に適した水田環境を整えることはもちろん、農業の国際化にも十分対応するとができる足腰の強い日本農業の発展に寄与するために、稲作に最も適した水田圃場を形成するのに適した作業機を提供することを目的とするものである。
さらには、圃場表面の均平化作業にも適した作業機を提供して、転換畑作圃場にも水田にも好都合な圃場作業機を提供することを目的とするものである。
本発明の作業機において、前記作業機能機がボトム作業機であり、前記作業機能機が均平板であり、さらには、前記作業機能機がロータリ、パディーハローなどの攪拌機能をもつものであり、また、前記作業機能機がレーキ、溝切り機などであることを特徴としているものである。
さらに、以上の作業機において、前記支点部材が車輪、ローラ、さらには、圃場表面に接触するそり部材であることを特徴とするものである。
次の発明では、牽引形式、あるいはリンケージドローバ形式で装着されるの圃場作業機にあっては、その支点部材が車輪、あるいはローラ、さらには、圃場表面に接触するそり部材などであって、これらの支点部材を支点として、レーザ受光部が受けた平面信号によりトラクタの備えるリフト制御機構を駆動して作業機の高さ制御を行うことを特徴とするものである。
また、ゲ−ジホィ−ル、またはこれと同じ機能をもつヒ−ルなどの位置を最終ボトム、言い換えると、最後部のボトムによって耕起されるれき溝中に位置し、そのれき壁に密着した状態で移動するので、水平面に沿って移動することになり作業機の姿勢を水平に保持した状態で作業をすることができ、作業機の姿勢を水平に制御することと相まって、正確に水平面を形成することができる。
さらに、均平作業機で代表される圃場作業機では圃場表面に対して直接作業を行う均平板の高さを水平信号により一定の高さに保ちながら運土、削土などの作業を行うことが可能であり、加えて、作業幅方向にも水平状態を保持しながら作業を進行することができ、砕土機はその左右が自由に上下動することができ、しかも、均平板は作業進行方向に対して適当な角度をもたせることにより土寄せの抵抗を軽減することができる。
また、マストの長孔(フリ−ゾ−ン)を介してアッパリンクはその長孔の範囲内で移動することができる、言い換えると、装着点に遊びが与えられているので、トラクタのもつリフト機構のよる上下動制御幅がそのまま作業機の上下動幅とはならず、トラクタは上下動しても作業機は支点部材を支点として作業機の前端部のみが上下動させられるので作業機はトラクタの上下動の影響を受けず、圃場に存在する凹凸などを平坦に修正することができる。
とくに、圃場作業機において作業中に発生する抵抗(負荷)がトランスファ作用となって牽引力増大となり、大型作業機であってもこれを使用することができる。
また、作業機の進行方向後端部の高さはゲ−ジホィ−ルなどの上下動により行い、これにより作業機10全体が水平になるように制御されるのであって、レ−ザ受光部31により受光した信号により高さ方向の、または水平センサ32からの信号が制御ボックス34(マイコン)において処理されて後で説明する油圧回路の電磁弁45を開閉制御するようになっている。
そして上層部になった下層部の土を乾かしてから粗砕土しながら上層の土を圃場A部分に移動させて粗整地する(図17)。この状態では圃場A、Bともに圃場面高さは同一になっている。
ここで、理解を容易にするために、マスト68に長孔68A(フリ−ゾ−ン)が存在しない場合を考えると、圃場に存在する凹凸に乗ってトラクタが走行移動する場合、トラクタは当然上下動が伴うのである。この上下動運動が装着されている作業機に伝わり、受光部31も上下動することになる。この受光部31の上下動により制御回路は受光部が基準平面にあるように動作することになり、作業機を基準平面に対してロアリンクのヒッチ点が所定の高さになるように制御される。すなわち、トラクタの走行移動に伴う上下動が作業機にそのまま伝わり、極端な場合には、作業機が持ち上げられてしまうので、圃場に存在した凹凸と位相が異なっただけの凹凸が圃場表面に形成されてしまい所期の目的を達成することができない。
しかしながら、アッパリンクULとマスト68の装着点が長孔になっていることで、トラクタの実際の上下動制御量がそのまま作業機に伝わらず、上下のいずれの方向にも小さくなって伝わることになる。言い換えると、作業機能機としての均平機がロアリンクRLのヒッチ点と支点部材との中間に存在しているためにトラクタの上下動制御が支点部材を支点とした均平機の上下動として伝えられるために、てこ比の原理により小さくなって伝わることになる。
そして、この作業機80は均平作業を行うものであるから、均平板83をもち、この均平板83は前記フレ−ム82に端部が固定されているア−ム83Aにより支持されると共に、フレ−ム82に対して取り付けられている。その均平板83の、作業進行方向の後側にタイン84が装備されている。このタイン84は表面の土を砕土するためのもので、砕土形式はこのタインに限定されるものではなく、他のさい砕土機に置き換えることができる。
この場合、移動車輪88や、鎮圧機85のリフト作業の動力源はトラクタの備える油圧出力取り出し装置からの出力により賄われる。
11 フロントフレ−ム
12 マスト
13 下部フレ−ム
14 リバ−スシリンダ
221 主フレ−ム
222 フレ−ム
223 ボトム
223Z 最終ボトム
223X ストッパ
224 支持フレ−ム
31 受光部
31A 前部の受光部
31B 後部の受光部
31X ポ−ル
32 水平センサ
32A 前部の受光部
32B 後部の受光部
33 レ−ザ発光部
34 制御回路
35 切換弁
36 ポンプ
37 流量制御弁
41 ゲ−ジホィ−ル
411 ヒ−ル
42 スウィングア−ム
43 制御シリンダ
43X,43Y 圧油室
44 制御回路
46 流量制御弁
50 リフト機構
51 リフトロッド
52 枢支点
53 リフトア−ム
54 リフトシリンダ
54A ロッド
60 均平作業機
61 フレ−ム
62 砕土機
63 均平板
64 鎮圧機
65 フレ−ム
65A ア−ム
65B マスト
66 枢着ピン
67 伸縮シリンダ
163 レ−キ
163X 接地点
164 そり部材
68 マスト
68A 長孔
68B 長孔
68Y 可動部分マスト
UL アッパリンク
RL ロアリンク
ULX 装着ピン
ULY 装着ピン
80 作業機
81 クロスバ−
81A ヒッチ金具
81P ヒッチピン
82 フレ−ム
83 均平板
84 タイン
85 鎮圧輪
85A ア−ム
85B 鎮圧輪
85X 枢支点
86 油圧シリンダ
87 移動車輪ア−ム
88 移動車輪
89 油圧シリンダ
89A ロッド
Claims (7)
- トラクタに装着されたアッパリンクを取り付けるためのマストを備える圃場作業機において、アッパリンクが取り付けられるマスト、あるいは、アッパリンク自体、さらには、トラクタとアッパリンクとのその取り付け位置にフリーゾーンがあり、そのフリーゾーンの範囲内で実質的にアッパリンクの装着点が作業進行方向に沿って、自由に移動でき、作業機のフレーム、あるいは、ロアリンクにはレーザ光により描かれる平面内に位置することができる受光部をもち、作業機のフレームの後端部には支点部材が存在して、少なくとも、ロアリンクの装着点と前記支点部材との間に作業機能機が存在し、前記受光部が受光する平面信号に従い、トラクタが備えるリフト制御機構の出力により前記受光部がレーザ光により描かれる平面内に位置するように制御する構成としたことを特徴とする圃場作業機。
- 前記作業機能機がボトム作業機であることを特徴とする請求項1記載の圃場作業機。
- 前記作業機能機が均平機であることを特徴とする請求項1記載の圃場作業機。
- 前記作業機能機がロータリ、パディーハローなどの攪拌機能をもつものであることを特徴とする請求項1記載の圃場作業機。
- 前記作業機能機がレーキであることを特徴とする請求項1記載の圃場作業機。
- 前記作業機能機がサブソイラのビームスタンダード、溝切り機、さらには、培土機などでるあることを特徴とする請求項1記載の圃場作業機。
- 前記支点部材が車輪、ローラ、さらには、圃場表面に接触するそり部材であることを特徴とする請求項1ないし請求項6記載の圃場作業機。
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