RU2786696C1 - Способ контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы склоновых земель - Google Patents
Способ контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы склоновых земель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2786696C1 RU2786696C1 RU2022108433A RU2022108433A RU2786696C1 RU 2786696 C1 RU2786696 C1 RU 2786696C1 RU 2022108433 A RU2022108433 A RU 2022108433A RU 2022108433 A RU2022108433 A RU 2022108433A RU 2786696 C1 RU2786696 C1 RU 2786696C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slope
- soil
- account
- horizontal
- contour
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000003628 erosive Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000005413 snowmelt Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000004162 soil erosion Methods 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000877 morphologic Effects 0.000 description 2
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 2
- IYLGZMTXKJYONK-ACLXAEORSA-N (12s,15r)-15-hydroxy-11,16-dioxo-15,20-dihydrosenecionan-12-yl acetate Chemical compound O1C(=O)[C@](CC)(O)C[C@@H](C)[C@](C)(OC(C)=O)C(=O)OCC2=CCN3[C@H]2[C@H]1CC3 IYLGZMTXKJYONK-ACLXAEORSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000002224 dissection Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003971 tillage Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к способам борьбы с водной эрозией на склоновых землях. Способ включает применение глубокорыхлителя, при этом формируют цифровую модель рельефа обрабатываемого участка агроландшафта, используя навигационный терминал с измерительной системой, расположенный на уборочной технике в период комбайнирования сельскохозяйственных культур на обрабатываемом участке. Для непрерывного определения продольного и поперечного уклонов комбайна по ходу движения, перегружают ее в навигационный терминал машинно-тракторного агрегата. За первую горизонталь склона Н принимают горизонталь, приближенную к водораздельной линии. Задают траекторию движения машинно-тракторного агрегата по горизонтали склона с высотой над уровнем моря Н в процессе контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы. Причем по завершении гона на обрабатываемом участке машинно-тракторный агрегат каждый раз переезжает по склону на горизонталь с высотой над уровнем моря Н+ΔН, где ΔН – переменная величина, определяемая гидродинамической характеристикой подстилающей поверхности на агроландшафте, представляющая собой перепад высот для горизонталей по склону при минимальном потенциальном смыве почвы Mmin, т/га, ΔН=Mmin/(hnmσλβ
k), где h - интенсивность дождей, ливней, снеготаяния; n - параметр, учитывающий тип почв; m - параметр, учитывающий механический состав почв; σ - коэффициент стока; λ - коэффициент, учитывающий степень смытости почвы;
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам борьбы с водной эрозией на склоновых землях.
Известен способ обработки склоновых почв, включающий обработку почвы поперек склона, отличающийся тем, что обработку проводят глубоким рыхлением на глубину до 60 см с одновременным образованием внутрипочвенных стенок из необработанной почвы, чередующихся с разрыхленными областями почвы, при этом толщина внутрипочвенной стенки должна быть меньше ширины области разрыхления (Патент РФ №2255450, опубл. 10.07.2005).
Недостатком известного способа является то, что ширина образованных внутрипочвенных стенок из необработанной почвы остается постоянной по длине эродированного участка и никак не привязана к уклону сложного склона, т.е. к его горизонтали, которые извиваются на сложном склоне существенно, а образованная щель довольно быстро наполниться почвой в период появления стока атмосферных осадков.
Наиболее близким является способ безотвальной обработки склоновых земель (Патент РФ №2487518 от 20.07.2013), включающий безотвальное вертикальное щелевание на глубину до 0,3 м и поверхностное мульчирование верхнего слоя почвы на глубину посева, отличающийся тем, что подготовку почвы осуществляют в две фазы, причем в первой фазе осенью в почве лопатообразными рабочими органами проделывают вертикальные щели размерами k×b×h1 - соответственно 0,05×0,3×0,3 м с регулируемым шагом S, который меняется в пределах от 0,1 до 0,3 м, и с размещением их в шахматном порядке, а затем весной выполняют вторую фазу путем сплошного поверхностного рыхления и мульчирования почвы орудиями с ротационными рабочими органами на глубину посева семян.
Недостатком данного способа является то, что созданные вертикальные щели на сложных склонах выполнены при прямолинейном движении машинно-тракторного агрегата и траектория их расположения, полученная в шахматном порядке, будет отличаться от горизонталей, представляющих контур сельскохозяйственного поля на одной высоте над уровнем моря.
Техническим результатом является повышение точности и эффективности выполнения операции контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы машинно-тракторным агрегатом на агроландшафте склоновых земель.
Технический результат достигается тем, что в способе контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы склоновых земель, включающем применение глубокорыхлителя, при этом формируют цифровую модель рельефа обрабатываемого участка агроландшафта, используя навигационный терминал с измерительной системой, расположенный на уборочной технике в период комбайнирования сельскохозяйственных культур на обрабатываемом участке, для непрерывного определения продольного и поперечного уклона комбайна по ходу его движения, перегружают ее в навигационный терминал машинно-тракторного агрегата и задают траекторию его движения по горизонтали склона с высотой над уровнем моря Н в процессе контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы, причем по завершении гона на обрабатываемом участке машинно-тракторный агрегат каждый раз переезжает по склону на горизонталь с высотой над уровнем моря Н+ΔН, где ΔН - переменная величина, определяемая гидродинамической характеристикой подстилающей поверхности на агроландшафте.
На фиг. 1 представлен алгоритм реализации способа контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы склоновых земель в виде перечня последовательных операций.
А - Определение продольного и поперечного уклона комбайна по ходу его движения.
Б - Формирование цифровой модели рельефа.
В - Загрузка цифровой модели рельефа в терминал машинно-тракторного агрегата.
Г - Задание контурного трека движения трактора с учетом морфологических параметров склона и процесс контурного глубокого рыхления с мульчированием.
Д - Процесс контурного глубокого рыхления с мульчированием Обработанный участок агроландшафта.
На фиг. 2 представлено расположение обработанных участков почвы по горизонталям с шагом ΔH=2 метра (а) и по профилю склона (б). Точки А Б В Г показывают проекции горизонтальных уровней с шагом по вертикали 2 метра на поверхности агроландшафта.
Способ реализуют следующим образом.
Предварительно получают регулярную цифровую модель рельефа обрабатываемого участка агроландшафта, используя расположенный на зерноуборочном комбайне при комбайнировании сельскохозяйственных культур навигационный терминал с измерительной системой.
Для реализации регулярной цифровой модели рельефа все пространство делят на отдельные элементы - пиксели, которые являются далее не делимыми. Эти элементы образуют регулярную сеть высотных отметок (высот). При создании регулярной сети высот (GRID) учитывают плотность сетки (шаг сетки), которая определяется ее пространственным разрешением и размерами комбайна. К примеру, стандарт на цифровую модель рельефа Геологической съемки США, разработанный для Национального цифрового картографического банка данных, специфицирует цифровую модель рельефа как регулярный массив высотных отметок в узлах решетки 30x30 м для карты масштаба 1:24 000. В заявляемом способе для создания цифровой модели рельефа используют регулярный массив высотных отметок в узлах решетки 3×3 м, учитывая габаритные размеры комбайна.
Навигационный терминал с измерительной системой CAN-WAY В включает контроллер, гироскоп, инклинометры, а также навигационный ГЛОНАСС/GPS - трекер для определения продольного и поперечного уклона зерноуборочного комбайна, например Агромаш-4000, по ходу движения (Фиг. 1, А). Гироскоп и инклинометр, входящие в терминал CAN-WAY В, позволяют точно определить продольный и поперечный уклон комбайна по ходу движения на агроландшафте.
CAN-WAY В - универсальный программируемый бортовой терминал предназначен для мониторинга транспортных средств и специальной техники, имеющих шину CAN. Позволяет одновременно поддерживать соединение с 4 серверами с различными протоколами межсистемного взаимодействия: NDTP, Wialon IPS, Wialon Combine, Vega, EGTS и др.
После обработки полученной информации с помощью программного обеспечения по изменению продольного и поперечного уклона комбайна по ходу движения путем оцифровывания получают цифровую модель рельефа обрабатываемого участка агроландшафта в формате GRD в ГИС-пакете ArcGIS (Фиг. 1, Б).
Цифровую модель рельефа обрабатываемого участка перегружают в контроллер навигационного терминала с измерительной системой машинно-тракторного агрегата, например Агромаш 90ТГ+КПГ-250 (модернизированный), для выполнения операции контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием (Фиг. 1, В).
Задают контурный трек движения трактора с учетом морфологических параметров склона в процессе выполнения контурного глубокого рыхления с мульчированием на склоне, представляющий собой горизонталь, подробный расчет которой представлен ниже по фиг. 2. Горизонталь - частный случай изолинии, линия на карте, состоящая из точек с одинаковой высотой над уровнем моря или другим выбранным уровнем. Используется для отображения рельефа суши на топографических, физических и гипсометрических картах, определяя проекцию сечения рельефа, обычно относительного уровня Мирового океана (форму, крутизну склонов и характер расчленения). Траектория движения машинно-тракторного агрегата в виде контурного трека изображается на курсоуказателе, расположенного в кабине трактора (Фиг. 1, Г).
Контурное глубокое рыхление выполняют с вертикальным мульчированием почвы на склоне путем применения машинно-тракторного агрегата, состоящего из трактора Агромаш-90ТГ и глубокорыхлителя-мульчирователя. Глубокорыхлитель-мульчирователь содержит раму с установленным на ней рыхлителем, причем за глубокорыхлителем к раме в горизонтальной плоскости, крепятся симметрично, под определенным углом к направлению движения, два бруса, на которых с внутренней стороны через равное расстояние друг от друга, под острым углом, установлены оси с закрепленными шарнирно игольчатыми дисками, а на концах брусьев прикреплены поводки с размещенным на оси диском, имеющим вырезы по периферии и вращающимся в вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось машины. В итоге получают обработанный участок агроландшафта как результат реализации способа контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы склоновых земель (Фиг. 1, Д).
Цифровая модель рельефа на водосборной площади позволяет задать траекторию движения машинно-тракторного агрегата по горизонтали склона Н в процессе контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием (Фиг. 2, а).
Как правило, за первую горизонталь склона Н принимают горизонталь, приближенную к водораздельной линии (Фиг. 2, б). По завершении гона на обрабатываемом участке машинно-тракторный агрегат каждый раз переезжает по склону на горизонталь Н+ΔН, где ΔН - величина, определяемая гидродинамической характеристикой подстилающей поверхности агроландшафта.
Определение этой величины, как перепада высот для горизонталей ΔН по склону проводят через известную формулу для определения потенциального смыва почвы
где М - потенциальный смыв почвы за год, т/га; h - интенсивность дождей, ливней, снеготаяния; n - параметр, учитывающий тип почв; m - параметр, учитывающий механический состав почв; σ - коэффициент стока; λ - коэффициент учитывающий степень смытости почвы; l - длина участка склона, i - уклон участка склона, 
- коэффициент, учитывающий экспозицию склона; β - коэффициент, учитывающий форму склона; k - коэффициент эрозионной опасности культур.
Перепада высот для горизонталей ΔН выражают через произведение длины участка склона на уклон участка склона по выражению
где δ - угол склона, град.
Подставив уравнение (2) в (1), находят перепад высот для горизонталей по склону при минимальном потенциальном смыве почвы Mmin
определяют перепад высот для горизонталей по склону при минимальном потенциальном смыве почвы по гидродинамической характеристике подстилающей поверхности агроландшафта, учитывающей тип почв, механический состав почв, степень смытости почвы, экспозицию склона, форму склона и эрозионную опасность культур.
Таким образом, заявляемый способ позволяет достичь повышения точности и эффективности выполнения операции контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы машинно-тракторным агрегатом на агроландшафте склоновых земель.
Claims (1)
- Способ контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы склоновых земель, включающий применение глубокорыхлителя, при этом формируют цифровую модель рельефа обрабатываемого участка агроландшафта, используя навигационный терминал с измерительной системой, расположенный на уборочной технике в период комбайнирования сельскохозяйственных культур на обрабатываемом участке, для непрерывного определения продольного и поперечного уклонов комбайна по ходу движения, перегружают ее в навигационный терминал машинно-тракторного агрегата, за первую горизонталь склона Н принимают горизонталь, приближенную к водораздельной линии, задают траекторию движения машинно-тракторного агрегата по горизонтали склона с высотой над уровнем моря Н в процессе контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы, причем по завершении гона на обрабатываемом участке машинно-тракторный агрегат каждый раз переезжает по склону на горизонталь с высотой над уровнем моря Н+ΔН, где ΔН – переменная величина, определяемая гидродинамической характеристикой подстилающей поверхности на агроландшафте, представляющая собой перепад высот для горизонталей по склону при минимальном потенциальном смыве почвы Mmin, т/га, ΔН=Mmin/(hnmσλβk), где h - интенсивность дождей, ливней, снеготаяния; n - параметр, учитывающий тип почв; m - параметр, учитывающий механический состав почв; σ - коэффициент стока; λ - коэффициент, учитывающий степень смытости почвы;
- коэффициент, учитывающий экспозицию склона; β - коэффициент, учитывающий форму склона; k - коэффициент эрозионной опасности культур.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2786696C1 true RU2786696C1 (ru) | 2022-12-23 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1545956A1 (ru) * | 1988-01-21 | 1990-02-28 | Н. Н. Агапонов и | Способ противоэрозионной обработки почвы на склонах |
| SU1575955A1 (ru) * | 1988-03-16 | 1990-07-07 | Н. Н. Агапонов, Ю К. Телешек, В. В Замлелый и А Ф. Ольховский | Способ подготовки почв под многолетние насаждени на каменистых склонах |
| WO2000043866A1 (en) * | 1999-01-21 | 2000-07-27 | Case Corporation | Apparatus and method for preventing an automatic operation sequence in a work vehicle |
| RU2677968C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2019-01-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Элекрафт" | Глубокорыхлитель мульчирователь |
| US10349573B2 (en) * | 2014-06-02 | 2019-07-16 | Trimble Inc. | Implement guidance |
| RU2698280C1 (ru) * | 2018-05-29 | 2019-08-27 | Валерий Павлович Максимов | Глубокорыхлитель для обработки склоновых земель |
| US10970858B2 (en) * | 2019-05-15 | 2021-04-06 | International Business Machines Corporation | Augmented reality for monitoring objects to decrease cross contamination between different regions |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1545956A1 (ru) * | 1988-01-21 | 1990-02-28 | Н. Н. Агапонов и | Способ противоэрозионной обработки почвы на склонах |
| SU1575955A1 (ru) * | 1988-03-16 | 1990-07-07 | Н. Н. Агапонов, Ю К. Телешек, В. В Замлелый и А Ф. Ольховский | Способ подготовки почв под многолетние насаждени на каменистых склонах |
| WO2000043866A1 (en) * | 1999-01-21 | 2000-07-27 | Case Corporation | Apparatus and method for preventing an automatic operation sequence in a work vehicle |
| US10349573B2 (en) * | 2014-06-02 | 2019-07-16 | Trimble Inc. | Implement guidance |
| RU2677968C1 (ru) * | 2018-01-10 | 2019-01-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Элекрафт" | Глубокорыхлитель мульчирователь |
| RU2698280C1 (ru) * | 2018-05-29 | 2019-08-27 | Валерий Павлович Максимов | Глубокорыхлитель для обработки склоновых земель |
| US10970858B2 (en) * | 2019-05-15 | 2021-04-06 | International Business Machines Corporation | Augmented reality for monitoring objects to decrease cross contamination between different regions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| James et al. | Using LiDAR data to map gullies and headwater streams under forest canopy: South Carolina, USA | |
| Casas et al. | The topographic data source of digital terrain models as a key element in the accuracy of hydraulic flood modelling | |
| RU2502047C1 (ru) | Способ оценки проходимости местности вне дорог | |
| Shruthi et al. | Quantifying temporal changes in gully erosion areas with object oriented analysis | |
| Arnhold et al. | Conventional and organic farming: Soil erosion and conservation potential for row crop cultivation | |
| Lindstrom et al. | Quantifying tillage erosion rates due to moldboard plowing | |
| BR112020008778B1 (pt) | Sistema de mapeamento de terreno para um veículo, método e meio legível por computador não transitório e tangível | |
| Gutiérrez et al. | Gully erosion, land use and topographical thresholds during the last 60 years in a small rangeland catchment in SW Spain | |
| Romanescu et al. | Use of the 3-D scanner in mapping and monitoring the dynamic degradation of soils: case study of the Cucuteni-Baiceni Gully on the Moldavian Plateau (Romania) | |
| Vanwalleghem et al. | Characteristics and controlling factors of old gullies under forest in a temperate humid climate: a case study from the Meerdaal Forest (Central Belgium) | |
| Šiljeg et al. | A comparison of interpolation methods on the basis of data obtained from a bathymetric survey of Lake Vrana, Croatia | |
| Meijer et al. | Measuring erosion in long-term tillage plots using ground-based lidar | |
| Chevigny et al. | Lithology, landscape structure and management practice changes: Key factors patterning vineyard soil erosion at metre-scale spatial resolution | |
| Gawrysiak et al. | Application of geomorphons for analysing changes in the morphology of a proglacial valley (case study: The Scott River, SW Svalbard) | |
| Kociuba et al. | Comparison of volumetric and remote sensing methods (TLS) for assessing the development of a permanent forested loess gully | |
| RU2786696C1 (ru) | Способ контурного глубокого рыхления с вертикальным мульчированием почвы склоновых земель | |
| Johansen et al. | Object-based monitoring of gully extent and volume in north Australia using LiDAR data | |
| Schmid et al. | A case study of terrestrial laser scanning in erosion research: calculation of roughness and volume balance at a logged forest site | |
| Lima et al. | Reconstruction of historical soil surfaces and estimation of soil erosion rates with mound measurements and UAV photogrammetry in Mediterranean olive groves | |
| Dadahojaev et al. | Methods of backfilling and leveling of ravines in the radical reclamation of ravine lands | |
| Morgan et al. | Effect of shallow subsurface flow pathway networks on corn yield spatial variation under different weather and nutrient management | |
| Kociuba | Application of Terrestrial Laser Scanning in the assessment of the role of small debris flow in river sediment supply in the cold climate environment | |
| Lóczy et al. | Fluvial micromorphology influenced by tillage on a Danubian floodplain in Hungary | |
| Izenberg et al. | Erosional and depositional patterns associated with the 1993 Missouri River floods inferred from SIR‐C and TOPSAR radar data | |
| Kashtanov et al. | Mapping of rill erosion of arable soils based on unmanned aerial vehicles survey |