Патент на изобретение №2244392

(54) СПОСОБ ТЕПЛОВОЙ МЕЛИОРАЦИИ ПОЧВ (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение предназначено для повышения сумм активных температур в почве в предпосевной период за счет эффекта компостирования, и борьбы с сорной растительностью при возделывании сельскохозяйственных культур и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ включает обработку почвы формированием гребней после всходов сорной растительности и последующие обработки путем развалки ранее образованных и формированием новых гребней. При предпосевной обработке почвы проводят заделку проросших сорняков, стерни и других растительных остатков по оси формируемых гребней с одновременным внесением гумусирующего микробиологического препарата. Через 20-40 дней (по первому варианту) после внесения микробиологического препарата проводят развалку ранее образованных и формирование новых гребней с одновременным посевом поздних культур. По второму варианту одновременно с заделкой проросших сорняков и внесением гумусирующего микробиологического препарата производят посев сельскохозяйственных культур. Такая технология позволит повысить плодородие почвы. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности мелиорации почв, и может использоваться для повышения сумм активных температур в почве в предпосевной период, для повышения плодородия земель и борьбы с сорной растительностью при возделывании сельскохозяйственных культур.

Известен способ регулирования микроклимата почвы изменением высоты снежного покрова посредством применения различных приемов снегозадержания (Адаменко В.Н. Мелиоративная микроклиматология. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1979, с.62). При накоплении первых 5-10 см снежного покрова температура почвы становится выше температуры воздуха на 3-15°С. Применение снежных мелиорации наиболее эффективно в холодных континентальных районах при возделывании озимых культур.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность, связанная с большими трудозатратами по проведению снегозадержания и недостаточной надежностью в районах с неустойчивым снежным покровом. Кроме того, при сходе снежного покрова температура почвенного слоя и воздуха быстро выравнивается, что при затяжной весне резко снижает эффект от применения способа, исключая возможность активного регулирования температуры почвы.

Известен способ защиты растений и повышения температуры поверхности почвы и нижних слоев воздуха от заморозков радиационного типа, заключающийся в использовании различных источников обогрева и дымления (Адаменко В.Н. Мелиоративная микроклиматология. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1979, с.64). При дымлении повышение температуры поверхности почвы на 1,0-0,5°С обусловлено уменьшением эффективного излучения, выделением тепла при сгорании смеси и при конденсации водяного пара.

Недостатком известного технического решения является значительное снижение эффективности при ветре, относительная краткосрочность действия обогревающего эффекта при высоких трудозатратах и возможность использования способа на относительно небольших площадях.

Известен тепломелиоративный прием, заключающийся в прикатывании почвы в начале вегетационного периода (май-июнь), что повышает температуру на поверхности почвы на 1-2°С и в пахотном слое на 0,1-0,5°С (Адаменко В.Н. Мелиоративная микроклиматология. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1979, с.63-64). Предпосевное прикатывание (при нагрузке катков до 1 т) защищает почву от ветра и способствует повышению ее температуры, что оказывает положительное влияние, например, на развитие яровой пшеницы в весенний период и в начале лета.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность, обусловленная большими трудозатратами при относительно низком повышении температуры.

Известен способ регулирования климата почвы, заключающийся в изменении микрорельефа и шероховатости деятельной поверхности (Адаменко В.Н. Мелиоративная микроклиматология. – Ленинград: Гидрометеоиздат, 1979, с.62), позволяющий активно влиять на увеличение суммы активных температур в почвенном слое в основном за счет более быстрого его прогревания при разрушении верхнего теплоизолирующего растительного слоя.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность, обусловленная большими трудозатратами в связи с проведением, например, мероприятий по многократному боронованию при относительно низком повышении суммы активных температур и без особого изменения характеристик плодородия почв.

Известен способ возделывания сельскохозяйственных культур на рисовых мелиоративных системах, включающий образование гребней за счет развалки гребней, сформированных в предыдущий год, с одновременным внесением удобрений, высевом семян пропашных культур и прикатыванием почвы, причем формирование гребней осуществляют с ориентацией преимущественно в направлении с востока на запад, а нормально к гребням нарезают щели, сопряженные с каналом оросителем-сбросом и с расстоянием между ними не более 50 м (Патент РФ №2159528, МПК⁷ А 01 В 79/02, А 01 C 7/00, 27.11.2000, Бюл. №33). За счет формирования гребневидной поверхности и особой ориентации способ обеспечивает увеличение теплопритока от солнечной радиации на 7-30% больше, чем на горизонтальную поверхность, и на 30-60% больше, чем при ориентации гребней с юга на север. Это позволяет ускорить оттаивание почвенного слоя, проводить более ранние посевы риса, сои и других культур при существенном повышении урожая.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность, обусловленная необходимостью применения большого количества ядохимикатов для борьбы с сорняками и использования минеральных и органических удобрений для восстановления и повышения плодородия почв.

Недостатком известной технологии является низкая эффективность, особенно при использовании ее на больших площадях, обусловленная большими трудозатратами, связанными с необходимостью уборки и складирования сорной растительности и растительных остатков, послойной их укладки и дальнейшим распределением компоста по поверхности и внесением в почву.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является способ паровой мелиорации почвы (Патент РФ №2159527, МПК⁷ А 01 В 79/00, 27.11.2000, Бюл. №33), включающий зяблевую вспашку, обработку зяби, предпосевную обработку почвы под парозанимающие культуры и осеннюю обработку, причем обработку зяби проводят гребнеобразующими механизмами, предпосевную обработку проводят путем развалки образованных при зяблевой обработке гребней и формированием новых гребней по оси ранее образованных борозд после всходов сорной растительности с одновременным известкованием, последующие обработки путем развалки ранее образованных и формирования новых гребней проводят с периодичностью 15-20 суток, посев парозанимающих культур проводят с одновременным образованием гребней и внесением удобрений, а после уборки парозанимающих культур и провоцирования прорастания сорняков проводят формирование новых гребней развалкой существующих.

Недостатком известного способа является низкая эффективность, обусловленная следующим: возделывание парозанимающих культур (овес, соя на сидерат) при относительно высоких затратах не позволяют получать высокую прибыль; переформировывание гребней не позволяет надежно уничтожать сорную растительность, поскольку корневые остатки могут прорастать при относительно медленно текущих естественных процессах переработки органики, а периодичность переформирования 15-20 суток рассчитана только на время, требуемое для провоцирования роста сорняков; температура в гребнях не более чем на 10°С выше средней температуры воздуха, поскольку эффект компостирования органики в гребнях без его искусственного стимулирования не наблюдается.

Задача изобретения – создание нового высокоэффективного способа тепловой мелиорации почв, обеспечивающего возможность регулировать температурный режим в предпосевной период за счет эффекта компостирования при механическом разрушении вегетативных органов сорной растительности, концентрировании ее и пожнивных остатков в борозде при активизации почвенных процессов микробиологическими препаратами, вносимыми по оси формируемых гребней.

Указанная задача решается следующим образом.

В известном способе, включающем обработку почвы формированием гребней с помощью гребнеобразующих механизмов после всходов сорной растительности и последующие обработки путем развалки ранее образованных и формированием новых гребней с одновременным известкованием, посев культур с одновременным внесением удобрений, причем при предпосевной обработке почвы с образованием гребней проводят заделку проросших сорняков, стерни и других растительных остатков по оси формируемых гребней с одновременным внесением гумусирующего микробиологического препарата, через 20-40 дней после внесения микробиологического препарата проводят развалку ранее образованных и формирование новых гребней с одновременным посевом поздних культур. В варианте способа при предпосевной обработке почвы формированием гребней одновременно с заделкой проросших сорняков, стерни и других растительных остатков вносят гумусирующий микробиологический препарат и производят посев сельскохозяйственных культур.

Отличительными от прототипа признаками заявляемого технического решения являются:

– при предпосевной обработке почвы и образовании гребней (вариант 1) проводят заделку проросших сорняков, стерни и других растительных остатков с одновременным внесением по оси формируемых гребней ферментирующего микробиологического препарата;

– через 20-40 дней (вариант 1) после внесения микробиологического препарата проводят развалку ранее образованных и формирование новых гребней с одновременным посевом поздних культур;

– при предпосевной обработке почвы (вариант 2) формированием гребней одновременно с заделкой проросших сорняков, стерни и других растительных остатков вносят гумусирующий микробиологический препарат и производят посев сельскохозяйственных культур.

При предпосевной обработке почвы с образованием гребней проводят заделку проросших сорняков, стерни и других растительных остатков по оси формируемых гребней с одновременным внесением ферментирующего микробиологического препарата, что обеспечивает концентрирование органических остатков сорной растительности и стерни в борозде при активизации почвенных процессов за счет ферментации органики микробиологическими препаратами, а образование гребневидной поверхности поля обеспечивает вентилирование почвы и процесс компостирования в аэробных условиях, при которых переработка остатков сорной растительности до состояния биогумуса ускоряется. Это позволяет повышать температуру почв, поскольку в процессе компостирования сорняков температура в сформированных гребнях, в зависимости от общего объема биомассы, на 10-40°С выше среднесуточной температуры воздуха, а также эффективно восстанавливать плодородие почв за счет превращения органических остатков непосредственно в почвенном слое в соединения, доступные для питания растений при уничтожении сорной растительности. Кроме того, концентрирование органических остатков сорной растительности и стерни в борозде позволяет сократить объем вносимого ферментирующего микробиологического препарата без снижения эффекта компостирования, поскольку он вносится одновременно с формированием гребней адресно-непосредственно в зону сконцентрированной органики.

Через 20-40 дней после внесения микробиологического препарата проводят развалку ранее образованных и формирование новых гребней с одновременным посевом поздних культур, что обеспечивает перемешивание разложившихся и полуразложившихся органических остатков сорных растений. При этом в присутствии большого количества микроорганизмов продолжается переработка органического вещества, стимулируются дождевые черви, также способствующие переработке органики. Дальнейшее созревание биогумуса, вносимого при такой развалке гребней в зону заделки семян, способствует созданию оптимальных температурных условий и условий питания, обеспечивающих активизацию роста и развития сельскохозяйственных культур, а в конечном итоге – повышение их урожайности.

При предпосевной обработке почвы (вариант 2) формированием гребней одновременно с заделкой проросших сорняков, стерни и других растительных остатков вносят гумусирующий микробиологический препарат и производят посев сельскохозяйственных культур, что позволяет при повышении температуры в формируемых гребнях за счет эффекта компостирования обеспечивать оптимальные условия для активизации роста и развития сельскохозяйственных культур, сократить число операций обработки, что целесообразно при относительно небольшой засоренности почвы и при возделывании ранних культур.

Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: повышение эффективности за счет регулирования температурного режима в предпосевной период при механическом разрушении вегетативных органов сорной растительности, концентрировании ее и пожнивных остатков в борозде при активизации почвенных процессов микробиологическими препаратами – за счет эффекта компостирования, при этом восстанавливается плодородие почв и уничтожаются сорняки, что позволяет существенно снизить дозу вносимых удобрений и сократить или практически полностью исключить применение ядохимикатов для уничтожения сорной растительности.

Способ тепловой мелиорации почв (варианты) поясняется технологическими схемами.

На фиг.1 показан фрагмент схематичного поперечного разреза поля с гребневидной поверхностью после прорастания сорной растительности в предпосевной период (вариант 1); на фиг.2 – тот же фрагмент после переформирования гребней и внесения микробиологического препарата (вариант 1); на фиг.3 – тот же фрагмент после переформирования гребней, внесения микробиологического препарата и высева семян сельскохозяйственных культур (вариант 2).

До переформирования гребневидной поверхности поля после прорастания сорняков на схематичном поперечном разрезе (вариант 1) имеются гребни 1 с ложбинами 2 между ними, проросшая сорная растительность 3 и пожнивные остатки 4, а также условно можно выделить ось 5 ложбин 2 (фиг.1). После переформирования гребней 1 образуются гребни 6 и ложбины 7, причем ось 8 гребней 6 совпадает с осью 5 ложбин 2, образованных ранее до развалки гребней 1, а во вновь образованных гребнях 6 имеется зона 9, в которой концентрируется органика – остатки сорняков (фиг.2). При предпосевной обработке почвы (вариант 2) одновременно с заделкой проросших сорняков, стерни и других растительных остатков и внесением гумусирующего микробиологического препарата производят посев сельскохозяйственных культур на полках гребней 6 с необходимой глубиной заделки семян 10 (фиг.3).

Пример промышленной применимости изобретения.

Вариант 1. После уборки сельскохозяйственных культур, возделываемых с использованием гребневой мелиорации, например по патенту РФ №2159527 или по патенту РФ №2159528, сохраняются гребни 1 и ложбины 2 между гребнями 1, на поверхности которых в весенний период прорастает сорная растительность 3 и сохраняются пожнивные остатки 4. За 20-40 дней до посева сельскохозяйственных (преимущественно поздних) культур производят переформирование гребней 1 с помощью гребнеобразующей сеялки (а.с. СССР №946430, МКИ⁵²/год и увеличение теплопоступлений в соответствии с указанной выше суммой активных температур существенно активизирует окислительно-восстановительные процессы, изменяющие внутреннюю структуру почвы и ее агрегатный состав. Через 20-40 дней после внесения микробиологического препарата проводят развалку гребней 6 и формирование новых гребней с одновременным посевом поздних культур. Посев также осуществляют гребнеобразующей сеялкой, например сеялкой СГН-3,6, обеспечивающей высев семян сельскохозяйственных культур на полку вновь образуемых гребней с необходимой глубиной заделки и производят одновременное прикатывание верхнего слоя почвы. Такое переформирование гребней 6 обеспечивает перемешивание разложившихся и полуразложившихся органических остатков сорных растений. При этом в присутствии большого количества микроорганизмов продолжается переработка органического вещества, стимулируются дождевые черви, также способствующие переработке органики. Дальнейшее созревание биогумуса, вносимого при такой развалке гребней в зону заделки семян, способствует созданию оптимальных температурных условий и условий питания, обеспечивающих активизацию роста и развития сельскохозяйственных культур, а в конечном итоге – повышение их урожайности. После всходов растений в течение вегетационного периода производят необходимый уход, в частности орошение сельскохозяйственных культур по ложбинам, образованным между вновь созданными гребнями, при дефиците влажности и культивирование с использованием гребневого пропашного культиватора, например КГН-3,6 (свидетельство на полезную модель №19441, МПК⁷ А 01 В 39/18, 10.09.01, бюл. №25). Исследования показывают, что улучшение водно-воздушного и теплового режимов почвы, а также режима питания растений особенно на ранних стадиях их развития при возделывании таких культур как соя активизирует жизнедеятельность клубеньковых бактерий, развивающихся на корнях сои. В частности, к фазе бобообразования количество азотфиксирующих клубеньков и их масса на гребнях более чем в 3 раза выше, чем на ровной поверхности. Например, общая масса клубеньков с одного растения сои на гребнях составляет в среднем 1,8-1,9 г, а на ровной поверхности – 0,5-0,6 г, при использовании тепловой мелиорации почв с внесением эффективных микроорганизмов в зону переработки органики в предпосевной период общая масса клубеньков увеличивается на 50-70%. При этом урожайность сои и гречихи повышается как минимум на 30-50%.

Вариант 2. В весенний период после прорастания сорной растительности 3 производят переформирование гребней 1 с помощью гребнеобразующей сеялки СГН-3,6 (модифицированный вариант), позволяющей образовывать гребни с одновременным посевом сельскохозяйственных культур. При этом проросшая сорная растительность 3 и пожнивные остатки 4 концентрируются в ложбинах 2 с одновременной завалкой их почвенным слоем – образуют гребни 6. Ось 8 вновь образуемых гребней 6 совпадает с осью 5 ранее образованных ложбин 2 между гребнями 1. Непосредственно в зону 9, которая формируется при концентрировании во вновь образуемых гребнях 6 сорной растительности 3 с разрушенными вегетативными органами и пожнивных остатков 4, одновременно с завалкой почвенным слоем и формированием гребней 6 подают предварительно подготовленный ферментирующий микробиологический препарат из рабочей емкости навесного опрыскивателя ОН-600-12. С этой целью торцы трубопроводов подачи ферментирующего микробиологического препарата из рабочей емкости навесного опрыскивателя выводят перед высевающими аппаратами сеялки. Одновременно из высевающих аппаратов сеялки СГН-3,6 производят высев семян 10 сельскохозяйственных культур на полку образуемых гребней 6 с необходимой глубиной заделки и производят прикатывание верхнего слоя почвы. После внесения микробиологического препарата в зону 9 в ней начинается процесс переработки органики и температура в гребнях 6 повышается за счет эффекта компостирования. Активное участие микроорганизмов в переработке органических остатков сорной растительности наблюдается при среднесуточной температуре воздуха более +7 – +10°С. Это обеспечивает оптимальные условия для активизации роста и развития сельскохозяйственных культур, сокращает число операций по обработке почвы, что целесообразно при относительно небольшой засоренности почвы и при возделывании ранних культур. В процессе прорастания и развития сельскохозяйственных культур в зоне 9 в присутствии большого количества микроорганизмов продолжается переработка органического вещества, стимулируются дождевые черви, также способствующие переработке органики, что способствует активному поступлению к растениям питательных веществ в наиболее доступной для них форме, в конечном итоге это обеспечивает восстановление плодородия почв и повышение урожайности. При дефиците влаги в почвенном слое проводят орошение по ложбинам 7, образованным между гребнями 6.

Формула изобретения

1. Способ тепловой мелиорации почв, включающий обработку почвы с формированием гребней гребнеобразующими механизмами после всходов сорной растительности, предпосевную обработку почвы с формированием новых гребней с заделкой проросших сорняков, стерни и других растительных остатков с одновременным известкованием, посев культур с одновременным внесением удобрений, отличающийся тем, что одновременно с формированием с заделкой проросших сорняков, стерни и других растительных остатков по оси формируемых гребней производят внесение гумусирующего микробиологического препарата, а через 20-40 дней после внесения микробиологического препарата проводят развалку ранее образованных и формирование новых гребней с одновременным посевом поздних культур.

2. Способ тепловой мелиорации почв, включающий обработку почвы с формированием гребней гребнеобразующими механизмами после всходов сорной растительности, предпосевную обработку почвы с формированием новых гребней по оси ранее образованных борозд с заделкой проросших сорняков, стерни и других растительных остатков с одновременным известкованием, посев культур с одновременным внесением удобрений, отличающийся тем, что при формировании гребней одновременно с заделкой проросших сорняков, стерни и других растительных остатков, вносят гумусирующий микробиологический препарат и производят посев сельскохозяйственных культур.

РИСУНКИ

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

Дата прекращения действия патента: 26.03.2007

Извещение опубликовано: 20.02.2008 БИ: 05/2008