JP4713132B2 - 心土作溝土層改良作業機 - Google Patents

Description

本発明は、圃場に排水性向上の為に耕盤を破り、溝をつくるための作溝機に関する。

圃場において、耕盤とはトラクタなどが走行する際、土壌は踏圧を受けて固結するため、生成される硬くなった土壌の層をいう。このように、トラクタ等の動力機によって踏圧が繰り返されると、作土表面や作土下に堅密な土層が形成される。この作土下の層を耕盤と呼ぶ。踏圧が繰り返されるたびに発達し、硬度と厚さを増すものである。
また、土壌の良し悪し(肥沃性)は、土壌の理化学的性質、物理的性質、生物的性質の３つの性質から説明される。作業機による作業は、耕耘や圃場の排水と関係が深く、該作業により土壌の物理的性質を良くする事ができる。物理的性質が良い土壌とは以下の３つの性質を兼ね備えていることをいう。つまり、第１に作物の根が適当な深さまで容易に伸びること(土壌硬度)、第２に作物の生育に必要な酸素(空気)が十分に供給されること(通気性)、第３に作物に十分な土壌水分を供給できること(保水性)をいう。

圃場の土を断面で分類すると、大きくは作土層と心土層に分けられる。作土層は土壌の上部にあり、作物栽培の為、耕耘(こううん)、施肥、管理などを行い、養分に富み、作物生育上最も重要な土を言う。国内ではロータリ耕耘(こううん)による作業が主流であり、１００ミリ程度と耕深は浅いが前述した如く深い作土層も存在する。実際は農業の形態によって作土層の深さは異なるものである。
心土層は、作土層の下の層で、風化不十分、有機物を含まない密なる土壌、通常養分が少ないとされる土壌である。本出願では地表から１００ミリ以上深い部分をさすものである。

湿潤地帯のわが国で土地生産性を高める為に、余剰水の排水が重要であることは、論を待たないのであるが、一方水稲を主食としたわが国は、水を引く灌漑を主体(水があれば水稲が植えられるという考え方)に組み立てられていたため、排水を軽く捉える傾向があった。

排水性向上には、ビーム先端に切削刃(チゼル)を持つ耕盤を破るサブソイラ(心土破砕作業機)による作業が最もポピュラーな主体作業であるが、関東ローム土壌には、チゼルを先端に持つビームに土壌付着が著しく、板状のビームが棒状に変わり牽引続行不能となってしまう。このため、出願人は、ビームの前縁幅より幅広な掘削板と撥土板で掘削心土を地表に放擲させる心土作溝土層改良作業機を提案している(特許文献１)。

該出願人の提案している心土作溝土層改良作業機によれば、掘削上昇された心土空隙部には、作土が混入され、該心土空隙部は深い作土層に改良される。掘り上げた溝は左右の土圧でやがては押しつぶされるが、その際に生じる亀裂が、井戸に水が集まるように余剰水の排水効果を高め効用の持続性も長く優れた土層改良方法である。

しかし、一面においては有機物の欠乏している心土を一度に多く作土に加えることは高度な営農技術で補充されなければならないという側面もあり、作土層の拡大は毎年少量ずつ時間をかけて改良を続けるものでなければならないものでもある。
例えば、北海道農業の場合、畜力農業時代の作土層の厚さは１００ミリであり、作土層が３００ミリの深さまで拡大されるまで、毎年作土量比５〜６％程度の心土量を加えながら反転耕で有機物を補充しつつ２０年かけて達成したものである。

従来の特許文献１や特許文献２に記載されているような心土作溝土層改良作業機(図１６図１７)は心土層をチゼル３０で掘削して心土を上昇させ、作溝板９０で地表まで一気に上昇させ放擲する構造になっていた。その結果地表面には放擲された心土が連続して、あるいは一定の間隔で大きな土塊となって放置された状態になっていた。そこで心土層の作溝で掘削し上昇した心土を地表に出さない目的で、掘削板を心土層・作土層の境界近傍で途切れるようにし、分轄爪で分轄放擲する手段は、既に特許文献３や特許文献４(図１８)で考えられている。

図１６図１７は、特許文献１や特許文献２に開示されている従来の心土作溝土層改良作業機であり、心土で掘削した土はチゼル３０と作溝板９０の幅に沿って上昇しそのまま地表に放擲される仕組みになっている。また、図１８は、特許文献３や特許文献４に開示されている心土を地表に出さないようにした改良型の心土作溝土層改良作業機である。

特開平９−３２２６０１号公報 特開２０００−２７０６０２号公報 特願２００４−１８１５７ 特願２００４−１８７２４２ 農業機械用語辞典 鏑木豪夫監修 (株)新農林社出版 平成６年発行

作土層を３倍以上に拡大した北海道平均土地生産性向上の実績は収量も又、紛れもなく３〜４倍になっている。前述した特許文献１に開示された心土作溝土層改良作業機は掘削された心土が棒状に固まって地表に放擲される。やがてその心土は風化されポロポロにしてから作土に混入する時間が必要である。
同時に作土層全体に有機物の投入が計られ又、続けることが重要となるものであるが、疎かにされる傾向が多く、故に余剰水を排除し土の環境が向上するも有機物投入を失念し地力低下させる結果も作り出してしまう場合もあった。
そこで本提案の心土作溝土層改良作業機は、掘削心土を地表に放出することを極力避けて作土層内部に放擲混入させ作物生育時、特に初期成育遅延の弊害(湿害や連作障害など)を最小限に止め、専ら余剰水の除去と部分作土厚層改良を計るものである。

ここで更に、心土作溝土層改良作業機について説明する。作土層の水はけが悪くなると、心土層に刃を差し込んで牽引し心土層を切断・破砕するサブソイラが主に使用されるが、心土層の改良作業機としてのサブソイラは、下端のチゼル部の心土のみを膨軟にしているに過ぎない。心土作溝土層改良作業機は特許文献１に記載されているように、心土層の土をチゼルで掘削して土を上昇させ作溝板９０で地表に放擲することで、心土層から作土層にかけて溝(空隙部)を作り水はけ効果を長期的に維持させようとするものである。

心土層内部に作られた溝(空隙部)には、上層の作土が落下して心土層内部に作土層の土を入れることができる。また上記溝(空隙部)を毎年少しずつずらした位置に作れば、数年後には全圃場に渡って深い作土層が形成され、作物の根圏域が増し作物は深くまで根を張ることができ、化学肥料を抑えてなるべく地力で育てることができ、かつ増収が見込めるのである。

図１８の特許文献４に開示されている従来例について説明すると、チゼル３０によって掘削された心土は、平面掘削板３１上を上昇し、角度調整機能付分轄爪９１で左右に分割され作土層内に放擲混入される。しかしこの構造では全ての要望に適合することができない。例えば砂の多い土壌では分割爪下端部９１aの部分で心土が後方に排出され、心土層と作土層の境界近傍にのみ心土が集まってしまう。しかし、１２０ミリ〜２３０ミリも深く根が伸びるキャベツ、ナス、ハクサイ、とうもろこしなどは心土をできるだけ作土層に混入させ更に深くまで膨軟にしておく必要がある。しかし心土を地表に上げないで砕土整地などの後作業がやりやすいようにしておかねばならない。
さらに、関東ローム層のような火山灰性土壌は、粒子が細かいので、鉄の表面に付着しやすく、分割爪９１後方のビームの部分２０aに土が付着して著しく牽引抵抗を増大させることがある。

上記したように関東ローム層の火山灰性土壌等の土質によっては分轄爪後部のビーム部２０aに激しく土が付着、棒状となって牽引抵抗を増大させることがあった。また、土壌や作物によって放擲混入の方法や混入したい土層が農家によって希望が異なり千差万別であった。例えば、砂糖黍畑のように多少土が盛り上がっても、決して残渣物に土がかからないように希望するものや、圃場全体に深い作土層を形成することを目的とし、できるだけ多くの心土を作土層内に放擲混和させ、但し砕土整地などの後作業がやりやすいことを希望するものなどがあった。また、降雨条件や地域の条件などにより、耕運方法を工夫する必要もあった。

本願は様々な農家の希望に合せて効率よく掘削した心土を地表に出さず作土層内に放擲混入する為のものである。そのために、ビーム下端部にチゼルと作土層・心土層の境界近傍まで伸びた撥土板もしくは掘削板があり、掘削板近傍に取り付けられた分轄爪と、撥土角が与えられた撥土板と、ビーム側面に貼られた土壌付着防止材をそれぞれ用途に応じて着脱自在に取り付けられるようにして、様々な要望に対応できる様にしたものである。

トラクタ等に牽引される作業機で、作業機を構成するフレームにビームを取り付けて、前記ビーム下端部に取り付けられ作業姿勢において心土層位置にあるチゼルとビームに取り付けられ土壌を左右に分割し、砕土する分割爪があり、チゼル上方に取り付けられ作業姿勢において心土層位置から心土層・作土層境界近傍まで伸びており心土を上昇させる働きをするビームより幅広で平面の掘削板と、チゼルもしくは掘削板の上方にあり、撥土角が与えられており土壌を徐々に左右に分散させながら土層内に放擲混和するようにして上方に伸びているビームより幅広の撥土板と、ビーム側面に貼られた土壌付着防止材とが用途に応じて使い分けられるようになっており掘削した心土を地表に出す事無く土層内に分散して放擲混入することを特徴とする。

さらに、前記掘削板の上方の心土層・作土層境界近傍に前方に張り出した前記分割爪が取り付けられて、前記分割爪と前記ビームの間には、撥土角が与えられた前記撥土板が取り付けられ、前記掘削板に押し上げられた心土が前記分割爪で左右に分かれ砕土され、同一平面で滑らかにつながっている前記撥土板をへて土層内に心土を放擲混入させる。

前記チゼル表面と同一平面で滑らかにつながりその後徐々に撥土角が深くなるよう構成された下部撥土板と、更にその上方に前記下部撥土板と滑らかにつながり、撥土角が徐々に変化する上部撥土板が取り付けられ、前記上部撥土板後方の前記ビーム側面に前記土壌付着防止材が貼られており、前記チゼルと前記下部撥土板との境界近傍の心土層位置に前記分割爪が取り付けられており、前記チゼルが切削して前記分割爪で左右に分けられ、かつ砕土され上昇した心土が前記下部撥土板と前記上部撥土板に沿って上昇し、撥土角の与えられた前記上下部撥土板によって徐々に土層内に放擲混入させ、また前記上部撥土板を外せば、前記下部撥土板により上昇した心土が、前記ビーム側面の前記土壌付着防止材を経て、一気に土層内に放擲混入できるよう選択可能とされている。

前記下部撥土板と前記上部撥土板は、左右に撥土角が与えられており、同一平面で滑らかにつながる分割可能構造もしくは一体構造で取り付けられ、前記チゼル上方の心土層位置に前記分割爪が取り付けられており、左右に分かれ砕土された心土を徐々に土層内に放擲混入させる。
前記チゼル表面と同一平面で滑らかにつながりその後徐々に撥土角が深くなるように構成された下部撥土板と、前記下部撥土板の上方の心土層・作土層境界近傍位置に、前方に張り出した分割爪が取り付けられて、分割爪後方のビーム側面に土壌付着防止材が貼られており、下部撥土板に押し上げられた心土が徐々に左右に分かれ、分割爪から土壌付着材をへて土層内に心土を放擲混入させる。

また、前記掘削板の上方の心土層・作土層境界近傍に前方に張り出した前記分割爪が取り付けられて、前記分割爪と前記ビームの間には撥土角が与えられた前記撥土板が取り付けられ、前記掘削板に押し上げられた心土が前記分割爪で左右に分かれ砕土され、前記撥土板が掘削板後方に段差を設けて配置され、一旦心土を後方に送り込んで上昇力を削減した後に作土層内に心土を放擲混入させる。
さらに、前記分割爪が下端部と上端部で前記ビームに固定されている。なお、前記分割爪は、チゼルの上端部、もしくは掘削板の上端部もしくは下部撥土板の上端部等の何れに取り付けてあってもかまわないものである。

本発明では、様々な要望に合せて撥土板、分割爪、土壌付着防止材を着脱することができ、かつ掘削板や撥土板により、心土を膨軟化し掘削溝空隙を作りながら、更に確実に心土を作土層内部に放擲混入させることができる。その結果、
・心土改善の為心土層の掘削溝空隙には上層の作土が落下する。掘削された心土は作土内に混入し熟成される。
・心土を地表に上げないので砕土整地などの後作業がやりやすい。
・溝(空隙部)を毎年少しずつずらした位置に作れば、数年後には全圃場に渡って深い作土層が形成され、作物の根圏域が増し作物は深くまで根を張ることができ、増収が見込める。

本発明では、様々な要望に合せて掘削板、撥土板、分割爪、土壌付着防止材を様々に組み合わせて着脱することができることで、農家の要望に応じた状態で心土を作土層内部に放擲混入させることができるようにする目的を、最小の部品点数で、軽量小型化を損なわずに実現した。

図１、図２はトラクタに本発明の第１実施例の作業機を取り付けた側面図と斜め後から見た斜視図である。また図３は、第１実施例の作業機の作溝の断面図である。
本発明は、トラクタ１０に１つのトップリンク１１と２つのロアリンク１２によって取り付けられ牽引される。トップリンク１１はピン１３を介してマスト１４に取り付けられており、ロアリンク１２はピン１５を介してロアリンクプレート１６に取り付けられている。マスト１４とロアリンクプレート１６はメインフレーム１７に固着されており、更にメインフレーム１７にはブラケット１８を介してビーム２０が取り付けられている。
作業機はトラクタのロアリンク１２の上げによって、地面から浮き上がり、ロアリンク１２の下げによって地面に突き刺さり牽引され作溝作業を行う。

図１に図示した作土層は、毎年ロータリ耕耘などで砕土整地される部分で、国内のロータリ耕耘では通常地面から１００ミリ程度の深さのところを指す。
心土層は作土層の下の部分で、(非特許文献)農業機械用語辞典 鏑木豪夫監修 (株)新農林社出版 平成６年発行によれば「表層土の下の層で、風化不十分、有機物を含まない密なる土壌、通常養分が少ないが、表層の施肥分が流亡して心土に集積していることもあり、その場合の心土耕は耕土改良の効果が大きい。」とされる部分である。

図１〜図５に記載されたものは、本発明の第１実施例で、分割爪４０の下方に撥土板を取付け、さらに分割爪４０の後方のビーム２０側面に土壌付着防止材を貼り付けたものである。分割爪４０は、前方に張り出した形状で撥土板３３（特許請求の範囲の請求項２記載の「撥土板」に相当する。）の上部位置のビーム２０に下端部をボルトで取り付けられている。図１８の従来例との相違点は平面状の掘削板３１が撥土角を持った撥土板３３になり、チゼル３０の掘削した心土が徐々に溝の壁面に広く分布されながら上昇させ、分割爪４０で分割砕土し土層内に放擲するようにしたものである。従来例よりも強い溝(空隙部)を作ることができ、ビーム側面に土が付着することを防止できるものである。図３に表現されたような溝を形成するが粘土質で崩れにくければ、最適な形状の溝である。

図６、図７に記載されたものは、本発明の第２実施例で、分割爪４０の後方のビーム部分に撥土板５０を取付けたものである。第１実施例の撥土板３３を掘削板３１に取替え、土壌付着防止材６０を掘削板３１と同一平面でつながった撥土板５０に変更したものである。
チゼル３０の掘削した土が平面状の掘削板３１によって上昇し分割爪４０によって左右に振り分けられながら砕土され、撥土角の与えられた撥土板５０によって徐々に、溝の壁面に広く分布させながら作土を押し付けるように前方から来た作土と混和し、上部が崩れにくく下部が膨軟な溝空隙を作成することができるようにしたものである。

図８、図９に記載されたものは、第３実施例である。第１実施例の撥土板３３を掘削板３１に取替え、土壌付着防止材６０を掘削板３１と段差を設けて取り付けられた撥土板５１（特許請求の範囲の請求項１記載の「撥土板」に相当する。）に変更したものである。土壌に粘着性があると心土が棒状の塊になって上昇し、上記図６、図７に記載した第２実施例の場合では、地表に心土が出てしまう場合がある。そこで掘削板３１と撥土板５１の間に段差を設けて一旦心土を後方に送り込んで上昇力を削減した後、作土と混和しながら溝壁面に押し付けるように分布させることができるようにし、上部が崩れにくく下部が膨軟な溝を作成することができるようにしたものである。

図１０、図１１に記載されたものは、第４実施例である。第２実施例（図６、図７）では下層部は膨軟になっても上層部は逆に固められてしまう。そこでチゼルで掘削した心土は上昇しながら掘削板下端部に取り付けた分割爪４２で左右に分割砕土され撥土角が与えられた下部撥土板３２によって徐々に左右に混和させながら溝の壁面を強化しつつ何割かの心土を上部撥土板５２に上昇させ、最終的には地表に出ないようにしながら作土層内に放擲混入するものである。下層から上層まで続いた溝が作れかつ地表に土を出すことが無く後作業が容易で最大の効果が得られる。
撥土板５２の後方のビーム２０の側面には、土壌付着防止材６０が貼り付けられており撥土板５２の後に巻き込んだ土が付着して、牽引抵抗が増大しないよう、構成されている。

図１２、図１３に記載されたものは、第５実施例である。第４実施例のものから土壌付着防止材６０を取り去った構成である。より経済的にすることができる。また、下部撥土板３２と上部撥土板５２は一体成形すれば更に経済的である。

図１４図１５に記載されたものは、第６実施例である。第１実施例の撥土板３３を掘削板３１に取替え、土壌付着防止材６０を掘削板３１と段差を設けて取り付けられた撥土板５１に変更し、第３実施例（図８、図９）の分割爪４０を上部と下部がビームに固着された分割爪４１に変更したものである。
小石や根等の多い土壌でかつ高速作業する場合は片持ちの分割爪４０では折損の恐れがあるので、分割爪の上部と下部がボルトで止まっている強化型分割爪４１を取付、かつ撥土板５１が掘削板３１に対して段差を設けて構成したものである。

なお、本件の分割爪４０、４１、４２は、チゼルの上端部、もしくは掘削板の上端部もしくは下部撥土板の上端部等の何れに取り付けてあってもかまわないものである。
以上のように本発明の構成なら、どのような条件の土質や要望でも、最適な溝を形成することができる。

以上のように本発明の作業機によれば、圃場の心土層・作土層に上層部が崩れにくく下層部が膨軟な溝空隙を作ることができ、長期間保持し水はけをよくすることができる。時間が経過して溝が崩れても心土層までを膨軟にすることができるので、何度も畝を変えて圃場に作溝すれば、心土と作土が混和し深い作土層をつくり根圏域を拡大し作物の生育を良くする事ができる。また、作溝時に心土を地表に放擲しないのでその後に行う、砕土整地作業がやりやすい。

本発明の第１実施例をトラクタに取り付けた状態の側面図である。 本発明の第１実施例をトラクタに取り付けて斜め後方から見た斜視図である。 本発明の第１実施例をトラクタに取り付けて斜め前方から見、かつ溝の形状を模式的に作図した図である。 本発明の第１実施例を斜め前方から見た、斜視図である。 本発明の第１実施例のビームの上面図、側面図、背面図である。 本発明の第２実施例を斜め前方から見た、斜視図である。 本発明の第２実施例のビームの上面図、側面図、背面図である。 本発明の第３実施例を斜め前方から見た、斜視図である。 本発明の第３実施例のビームの上面図、側面図、背面図である。 本発明の第４実施例を斜め前方から見た、斜視図である。 本発明の第４実施例のビームの上面図、側面図、背面図である。 本発明の第５実施例を斜め前方から見た、斜視図である。 本発明の第５実施例のビームの上面図、側面図、背面図である。 本発明の第６実施例を斜め前方から見た、斜視図である。 本発明の第６実施例のビームの上面図、側面図、背面図である。 従来例(特許文献１．２)を斜め前方から見た、斜視図である。 従来例(特許文献１．２)のビームの上面図、側面図、背面図である。 特許文献４に記載されている従来例の斜め前方から見た斜視図である。

符号の説明

１０ トラクタ
１１ トップリンク
１２ ロアリンク
１３ トップリンクピン
１４ マスト
１５ ロアリンクピン
１６ ロアリンクプレート
１７ メインフレーム
１８ ブラケット
２０ ビーム
２０a 分割爪後方のビーム側面
３０ チゼル
３１ 掘削板
３２ 下部撥土板
３３ 撥土板(分割爪下方にとりつけられたもの)
４０ 片持ちの分割爪
４１ 強化型分割爪
４２ 掘削板下端部に取り付けた分割爪
５０ 撥土板(掘削板と段差の無いもの)
５１ 撥土板(掘削板と段差のあるもの)
５２ 上部撥土板
６０ 土壌付着防止材
９０ 作溝板
９１ 角度調整機能付分割爪
９１a 分割爪下端部

Claims (2)

1. トラクタ等に牽引され、フレームにビームが取り付けられ、該ビームにチゼル、掘削板、撥土板及び分割爪が取り付けられた心土作溝土層改良作業機において、
   前記チゼルは、作業姿勢において心土層位置になるようにビーム下端部に取りつけられており、
   前記掘削板は、チゼル上方に連続してビームに取り付けられ、チゼルの掘削した心土を作土層まで上昇させるものであり、
   前記撥土板は、前記掘削板の上方であって後方に段差を設けて配置されビームに取り付けられており、
   前記分割爪は、側面視で作業進行方向に向けて凸湾曲形をしており、前記掘削板の上端の上方の位置になるように、前記撥土板の前方に張り出してビームに取り付けられており、
   前記チゼルの掘削した心土を掘削板で上昇させ、作土層において分割爪で左右に分割し砕土し、心土を前記段差を設けて配置された撥土板に向け後方に送り込んで上昇力を削減した後に、前記撥土板によって、心土を地表に出すことなく作土層内に放擲混入させることを特徴とする心土作溝土層改良作業機。
2. トラクタ等に牽引され、フレームにビームが取り付けられ、該ビームにチゼル、撥土板及び分割爪が取り付けられた心土作溝土層改良作業機において、
   前記チゼルは、作業姿勢において心土層位置になるようにビーム下端部に取りつけられており、
   前記撥土板は、作業進行方向に向けて前方に突出したくの字形の断面形状を有して撥土角が与えられており、チゼル上方に連続し、作業姿勢において心土層位置から心土層と作土層境界近傍まで伸びるようにビームに取り付けられ、チゼルの掘削した心土を作土層まで上昇させるとともに徐々に左右に分散させるものであり、
   前記分割爪は、側面視で作業進行方向に向けて凸湾曲形をしており、前記撥土板の上端の上方の位置になるように、前記ビームの前方に張り出してビームに取り付けられており、
   前記チゼルの掘削した心土を撥土板で上昇させるとともに徐々に広く分布させ、さらに、作土層において分割爪で左右に分割し砕土し、心土を地表に出すことなく作土層内に放擲混入させることを特徴とする心土作溝土層改良作業機。