СПОСОБ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СОРГОВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ Российский патент 2003 года по МПК A01B79/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к интенсивным технологиям в орошаемом земледелии при возделывании сорговых культур в качестве зеленого корма при откорме крупного рогатого скота.

Известен способ возделывания на склонах сельскохозяйственных растений на зеленый корм, включающий глубокую осеннюю обработку почвы полосами поперек склона, чередующимися с полосами обычной обработки, и посев озимых злаков, в котором, с целью повышения урожайности за счет улучшения влагообеспеченности, озимые злаки высевают только на полосах обычной обработки, ширина которых ежегодно составляет 35-50 см, а на полосах глубокой обработки весной высевают один ряд высокостебельных силосных кормовых культур, причем ширину полос глубокой обработки ежегодно меняют таким образом, чтобы расстояние между центрами полос обычной обработки равнялось ширине междурядий высокостебельной культуры; озимые злаки весною скашивают и при недостаточном увлажнении почвы предотвращают их повторное отрастание путем химической или механической обработки стерни (SU, авторское свидетельство 1218951, М.кл.⁴ А 01 В 79/02. Способ возделывания на склонах сельскохозяйственных растений на зеленый корм / Н. И. Картамышев, А.Г. Балыкин и Г.Н. Агафонов (СССР). - 3537628/30-15. Заявлено 15.12.1982; опубл. 23.03.1986. Бюл. 11 // Открытия. Изобретения. - 1986. - 11).

К недостаткам этого способа при возделывании сорго и суданской травы в условиях орошения относится то, что, несмотря на наличие разноглубинных обработок почвы, он требует больших норм поливов, связанных с эрозионными процессами почвы.

Наиболее близким способом к заявленному объекту является способ возделывания пропашных культур, включающий ранневесеннее закрытие влаги, предпосевную обработку почвы, посев семян и поделку направляющих щелей для сельскохозяйственной техники, в котором, с целью снижения затрат труда, повышения урожайности культур и противоэрозионной устойчивости почвы, осенью поперек склона выполняют культивацию по маркеру полосно с обработкой почвы в зоне предполагаемого рядка одновременно с посевом маячной культуры, ориентируясь по рядкам которой между обработанными полосами нарезают 2-4 щели на проход агрегата, а в весенне-летний период выполняют механизированные работы по закрытию влаги предпосевной полосной в зоне рядка культивации, внесению удобрений, ядохимикатов, посев семян в полосы и довсходовым обработкам посевов и последующие междурядные обработки выполняют орудиями с щеленаправителями, перемещающимися по щелям, нарезанным с осени, а маячная культура уничтожается при первой междурядной обработке; соотношение между шириной обработанной и необработанной полос устанавливают равным 0,2-0,6; глубина щелей не менее чем на 5 см превышает максимальную глубину основной обработки почвы в севообороте; щели нарезают по следу ходовых систем трактора; по следу ходовых систем трактора нарезают две щели (SU, авторское свидетельство 1384237, А1, М.кл.⁴ А 01 В 79/02. Способ возделывания пропашных культур / В. И. Домников, И.И. Гуреев, Н.И. Звягин и Н.И. Рудаков (СССР). - 3971303/30-15. Заявлено 04.10.1985; опубл. 30.03.1988. Бюл. 12 // Изобретения. Открытия. - 1988. - 12).

Этот способ нами принят в качестве наиближайшего аналога.

К недостаткам описанного способа применительно к технологии возделывания сорговых культур в условиях орошаемого земледелия относятся большие материальные затраты, сложность выполнения технологических операций, низкая эффективность использования почвенных запасов влаги, отсутствие в корнеобитаемом слое влагонакопительных резервуаров для обеспечения жизнестойкости теплолюбивых растений на первом этапе развития растений, сложность борьбы с сорной растительностью после всходов сорговых культур.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, - повышение продуктивности сорговых культур, возделываемых в условиях орошаемого земледелия.

Технический результат - повышение урожайности зеленой массы суданской травы до 140 т/га и зерна сорго 7 т/га при снижении поливных норм и эрозионных процессов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе возделывания сорговых культур в условиях орошаемого земледелия, включающем осеннее внесение после уборки предшественника удобрений, ядохимикатов, проведение основной обработки почвы с оборотом пласта, ранневесеннее закрытие влаги, поделку щелей, предпосевную обработку почвы и посев семян, довсходовые обработки посевов и последующие междурядные обработки до смыкания рядков, согласно изобретению до основной обработки почвы на глубину 0,3-0,5 м проводят поделку водонакопительных резервуаров с шагом 3-5 м, после вспашки с оборотом пласта осуществляют влагозарядковый полив с нормой 200-300 м³/га, в ранневесенний период после закрытия влаги нарезают щели на глубину 0,4-0,6 м с шагом 1,5-2,5 м под углом 10-15^o к направлению поделки водонакопительных резервуаров, посев осуществляют на 5-10 суток позже установленных агросроков при посеве в неорошаемом земледелии, вегетационный полив нормой 300-400 м³/га проводят после смыкания рядков растений, водонакопительные резервуары выполняют в виде кротодрен диаметром 0,2-0,3 м; водонакопительные резервуары выполняют в виде объемных зон рыхления трапецеидального сечения.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображено орошаемое поле при поделке водонакопительных резервуаров после уборки предшественника, вид в плане (Н.Д.1 - предпочтительное направление движения мелиоративного агрегата).

На фиг.2 - то же, при основной обработке почвы с полным оборотом пласта (Н.Д.2 - направление движения пахотного агрегата), вид в плане.

На фиг. 3 - процесс нарезки щелей на глубину 0,4-0,6 м в ранневесенний период после покровного боронования, вид в плане (Н.Д.3 - направление движения щелереза).

На фиг.4 - сечение А-А на фиг.1, поперечное сечение пахотного слоя, плужной борозды и подпахотного горизонта с водонакопительным резервуаром в виде кротодрены диаметром 0,2-0,3 м.

На фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.3, поперечное сечение щели в месте стыка с водонакопительным резервуаром.

На фиг. 6 - сечение А-А на фиг.1, поперечное сечение водонакопительного резервуара в виде зоны с объемным рыхлением трапецеидального сечения.

На фиг. 7 - аксонометрическое изображение пересечения одной из щелей с водонакопительным резервуаром в виде равнобокой трапеции,
На фиг.8 представлена динамика впитывания оросительной воды на участках без дополнительной обработки (щелевания), с щелеванием и водонакопительными резервуарами.

На фиг.9 - предполивная влажность почвы по варианту обработки почвы: без щелевания; с щелеванием; с резервуарами.

Сведения, подтверждающие возможность реализации заявленного изобретения, заключаются в следующем.

Сорговые культуры в условиях Юга Российской Федерации обладают высокими потенциальными возможностями. На орошаемых землях при правильной агротехнике урожаи зеленой массы суданской травы достигают до 140 т/га, зернового сорго - до 7 т/га зерна и более при высоком качестве корма. Однако только сочетания водного и питательного режимов почвы могут обеспечить получение устойчивых запланированных урожаев зеленной массы суданской травы в пределах 80,110 и 140 т/га и 5; 6; 7 т/га зерна сорго. Поддержание водного режима почвы на оптимальном уровне без коренного изменения технологии обработки почвы на сегодняшний день практически невозможно. Этому препятствуют требуемая глубина увлажнения почвы с учетом строения корневых систем сорговых культур и поддержания в этой толще почвогрунта предполивной влажности почвы на определенном пороге влагоемкости.

Заявленный способ возделывания сорговых культур рассмотрим на примерах суданской травы сорта Камышинская 541 и зернового сорго сорта Волгоградское 20.

Способ возделывания сорговых культур в условиях орошаемого земледелия включает осеннее внесение после уборки предшественника удобрений и ядохимикатов в виде гербицидов для уничтожения злостных многолетних сорняков, проведение основной обработки почвы с оборотом пласта, и до основной обработки почвы на глубину 0,3-0,5 м проводят поделку водонакопительных резервуаров с шагом T₁, равным 3-5 м.

Посевы зернового сорго Волгоградское 20 размещают в звене кукуруза на силос - озимая рожь с поукосным посевом овса с горохом. После уборки предшественника орошаемое и неорошаемое поля 1 подвергают лущению стерни 2 на глубину 6...8 см. Затем вносят минеральные удобрения. После этого известными мелиоративными орудиями проводят поделку водонакопительных резервуаров 3 или 4. Водонакопительные резервуары 3 выполняют в виде кротовых дрен диаметром 0,2-0,3 м. Водонакопительные резервуары 4 выполняют в виде зон с объемным рыхлением трапецеидальнего сечения. Водонакопительные резервуары 3 и 4 закладывают ниже плужной борозды 5 на глубину 0,3-0,5 м от дневной поверхности поля.

Резервуары 4 формирует навесными рыхлителями РН-80 или РН-60Б. Щелевателем навесным ЩН 2-140 со смененными рабочими органами и дренерами нарезают резервуары 3, Направление движения мелиоративных агрегатов с указанными орудиями показано стрелкой Н.Д.1 на фиг.1.

На орошаемом поле 1 вспашку с полным оборотом пласта в пахотном слое 6 осуществляют на глубину 25-27 см. Направление движения пахотного агрегата (Н. Д. 2) ортогонально к направлению движения мелиоративных орудий (ЩН - 2-140, РН-80) и показано на фиг.2 стрелкой. После вспашки поля с полным оборотом пласта на орошаемом поле 1 осуществляет влагозарядковый полив нормой 200-300 м³/га. За счет гравитационных сил капли дождя через пустоты проникают на полную глубину пахотного слоя 6, а не впитавшаяся вода по плужной подошве 5 стекает в водонакопительные резервуары 3(4). При положительных температурах вода из резервуаров 3 и 4 по капиллярам увлажняет нижний подпахотный горизонт. Этому способствуют выпавшие осадки в позднеосенний период, снег зимой и осадки в виде дождя в ранневесенний период. Водонакопительные резервуары 3 и 4 устойчиво удерживают без потерь влагу, накопившуюся на поверхности орошаемого и неорошаемого полей 1 до первой декады апреля в условиях Юга России. Открытые пространства и большие скорости ветра, а также гребнистая после вспашки поверхность поля приводят к интенсивному испарению влаги. В первой декаде апреля проводят ранневесеннее закрытие влаги. Боронование проводят тяжелыми зубовыми боронами в два следа. Этим достигается выравнивание поверхности поля и создается верхний, рыхлый слой почвы на глубине 5-6 см.

После закрытия влаги в ранневесенний период нарезают щели 7 на глубину 0,4-0,6 м с шагом Т21, равным 1,5-2,5 м. Щели 7 нарезают под углом α, равным 10-15^o к предыдущему направлению движений мелиоративных агрегатов (Н.Д.1) (см. фиг. 3 и 5). Выполненные щели 7 в ранневесенний период равномерно распределяют избыточную влагу из водонакопительных резервуаров 3 или 4 по поверхности орошаемого поля без искусственного орошения (полива).

Первую культивацию на глубину 5-6 см проводят при достижении температуры в верхнем слое почвы 0-10 см до (+14) - (+16)^oС. Этим достигается механическое уничтожение холодостойких сорняков. По истечении от 5 до 10 суток принятых агросроков для посева сортовых культур проводят предпосевную культивацию на глубину заделки семян. Температура почвы в это время достигает (+20) - (+26)^oС в дневное время в слое до 10 см. Глубину заделки семян сорго устанавливают в пределах 5-7 см. После посева проводят прикатывание верхнего слоя почвы кольчато-шпоровыми катками 3 ККШ-6А. Этим достигается надежный контакт семян с почвой и подтягивание доступной влаги из нижних слоев. Норму высева зернового сорго при рядовом посеве с шириной междурядий 0,15 м устанавливают в пределах 0,8-10⁶ штук всхожих семян на 1 га. При посеве сорго широкорядным способом (0,6; 0,7 м) норму высева уменьшают до 250 тысяч штук на 1 га.

После посева проводят довсходовое боронование поперек направления посева легкими боронами - скрепницами для подавления ростков поздних теплолюбивых сорняков. При появлении устойчивых всходов и четко видимых рядков проводят 1 или 2 культивации в междурядьях. Заявленный способ возделывания зернового сорго сорта Волгоградское 20 позволяет обойтись запасами почвенной влаги до периода смыкания листьев в рядках растений. В этот период проводят вегетационный полив нормой 300-400 м³/га. Проведенные ранее междурядные уходы (две культивации), выполненные щели 7 в ранневесенний период и водонакопительные резервуары 3(4) впитывают весь объем оросительной воды без поверхностного стока и эрозии почвы. Уборку урожая семян сорго проводят зерноуборочными комбайнами СК-5 "Нива", СК-6 "Колос", СКД-5 "Сибиряк", Дон-1200, Дон-1500, Енисей, Кедр и др. отечественного производства.

Эффективность заявленного способа возделывания зернового сорго проверялась на делянках и в полевых, и в хозяйственных условиях. Схемой опытов предусматривали три варианта глубины увлажнения почвы:
1) на глубину до 0,4 м;
2) на глубину до 0,7 м;
3) с переменной глубиной увлажнения - сочетания 0,4-0,7 м.

Предполивная влажность для всех вариантов выдерживалась в пределах 70-75% НВ.

В каждом из вариантов увлажнения почвы вносили минеральные удобрения в соответствующих дозах: N₅₀P₂₀K₂₀; N₁₀₀P₈₅K₃₅; N₁₅₀P₁₃₅K₆₀ кг д.в. на 1 га. Контроль - вариант без удобрений. Базисная урожайность сорго на неудобренных светло-каштановых почвах при оптимальной влагообеспеченности принята на уровне 5 т/га.

Для посева суданской травы комплекс агротехнических мероприятий аналогичен вышеизложенному.

Сообразуясь с распределением корневой массы по отдельным слоям активной толщи почвогрунта, поливные нормы дифференцировались из расчета увлажнения на 0,4 м и 0,8 м.

В схему опытов были включены три варианта глубины увлажнения почвы:
1) - с глубиной увлажнения 0,4 м;
2) - с глубиной увлажнения 0,8 м;
3) - с переменной глубиной увлажнения, чередуя ее из расчета 0,4 и 0,8 м.

Каждый вариант глубины увлажнения изучался на четырех агрохимических фонах: первый - без внесения удобрений, последующие - с внесением минеральных удобрений в дозах: Н₁₅₀Р₉₀К₉₀; N₂₁₀P₁₂₀K₁₂₀; N₂₇₀P₁₅₀K₁₅₀ кг д.в. на 1 га. Предполивная влажность для всех вариантов выдерживалась на уровне 75-80% НВ.

В опытах использовался сорт суданской травы Камышинская - 541. Норма высева семян - 30-35 кг или 2,6-3 млн. семян на 1 га. Посев проводили сплошным рядовым способом. Уборку суданской травы на зеленую массу - в фазу выметывания метелки.

Эффективность заявленного способа возделывания сорговых культур в условиях орошаемого земледелия прокомментируем экспериментальными данными, полученными в период возделывания типичных культур за 1997-2000 гг.

В таблице 1 приведены величины поливных норм сорго сорта Волгоградское 20 с изменением глубины увлажнения. В 1997 году во всех вариантах глубины увлажнения оросительная норма составила 2700 м³/га. Величины поливных норм по фазам роста и развития зернового сорго сорта Волгоградское 20 представлены в таблице 2 (данные 1998 года). Из-за острозасушливого климата 1998 года оросительная норма увеличена в зависимости от глубины увлажнения от 3700 до 4300 м³/га. Динамика поливных норм при изменении глубины увлажнения при возделывании зернового сорго сорта Волгоградское 20 по базовой технологии в 1999 г. показана в таблице 3. Приведенные результаты показывают, что даже при благоприятных погодно-климатических условиях для юга Российской Федерации требуются завышенные поливные нормы, которые могли бы обеспечить получение плановой продуктивности.

Поделка водонакопительных резервуаров с шагом 3-5 м на глубине 0,3-0,5 м в виде кротовых дрен диаметром 0,2-0,3 м позволяет снизить общие поливные нормы до 1800-2000 м³/га. Это подтверждается данными, полученными на опытном орошаемом поле учебно-опытного хозяйства "Горная Поляна" ГНУ Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия в 2000 году (таблица 4).

Коэффициент эффективности орошения зернового сорго при рядовом посеве (ширина междурядий равна 0,15 м) с внесением минеральных удобрений резко возрастает (см. таблицу 5).

Предлагаемый способ возделывания сорговых культур эффективен без применения гербицидов по борьбе с сорной растительностью как при сплошном (рядовом) посеве, так и на посевах с шириной междурядий 0,7 м. Данные по засоренности посевов приведены в таблице 6.

Реализация заявленного способа позволяет изменить и строение корневых систем растений зернового сорго. Эти данные приведены в таблице 7.

Урожайность зернового сорго сорта Волгоградское 20 по данным 1997-2000 годов представлена в таблице 8. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что плановая урожайность 7 т/га зерна сорго при использовании описанных приемов достижима с существенным снижением поливных норм и при максимальном использовании минеральных удобрений.

Продуктивность зернового сорго и качественные показатели приведены в таблице 9. Энергетическая оценка сорго Волгоградское 20 за 1997-2000 гг. при различных уровнях минерального питания представлена в таблице 10.

Экспериментальные данные в таблицах 1-10 свидетельствуют о высокой эффективности поделки водонакопительных резервуаров и рациональном использовании почвенной влаги в период вегетации и налива зерна сорго Волгоградское 20 благодаря щелям, нарезанным под углом 10-15^o к направлению поделки водонакопительных резервуаров. Выполненные щели с шагом 1,5-2,5 м на глубину 0,4-0,6 м выравнивают распределение искусственных и естественных осадков по всей поверхности орошаемого поля и в корнеобитаемом горизонте до 0,7 м.

В таблице 11 приведены фактические поливные нормы суданской травы сорта Камышинская 541 при возделывании по предлагаемой технологии в период с 1997 по 2000 годы. Поливной режим суданской травы в зависимости от глубины увлажнения показан в таблице 12. Структура суммарного водопотребления при возделывании суданской травы с учетом запасов почвенной влаги, выпавших атмосферных осадкой и поливной воды представлена в таблице 13. Эффективность орошения суданской травы оценивается биоклиматическими коэффициентами испарения, которые в зависимости от укоса и глубины увлажнения нами приведены в таблице 14. Эффективность приемов обработки почвы в заявленном способе подтверждается результатами послойного распределения корней суданской травы (данные за 1997-2000 годы, см. таблицу 15).

В таблице 16 приведены данные урожайности зеленой массы травы суданской сорта Камышинская 541 за 1997-2000 годы при щелевании по указанному способу и без нее (контроль) на разных фонах минерального питания. Эффективность заявленных технологических приемов в предложенном способе подтверждается величинами коэффициентов водопотребления суданской травы по данным 1997-2000 годов (таблица 17).

Таким образом, выше упомянутые сведения и четырехлетние экспериментальные данные свидетельствуют о выполнении заявленного изобретения совокупностью условий:
заявленный способ предназначен для использования в сельском хозяйстве при возделывании сортовых культур в условиях орошаемого земледелия;
возможность осуществления изобретения достигается с помощью известных методов и средств;
предложенный способ обладает высокой эффективностью на всех этапах жизненного цикла сорговых культур, начиная от произрастания семян и кончая наливом зерна или накоплением зеленой (вегетативной) массы;
способ накопления влаги благоприятно влияет на почвообразовательные процессы, сохранение плодородия почвы, исключение ее смыва и стока оросительной воды.

Заявление на изобретение соответствует критериям охраноспособности и требованиям патентного законодательства Российской Федерации.

Изобретение предназначено для возделывания сортовых культур в качестве зеленого корма и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ включает следующие технологические операции: осеннее внесение после уборки предшественника удобрений и ядохимикатов, проведение основной обработки почвы с оборотом пласта и заделкой растительных пожнивых остатков, ранневесеннее закрытие влаги, поделку щелей, предпосевную обработку почвы, посев семян, довсходовую обработку посевов, последующие междурядные обработки до смыкания рядков. До основной обработки почвы на глубину 0,3-0,5 м проводят поделку водонакопительных резервуаров. Водонакопительные резервуары имеют вид либо кротодрен диаметром 0,2-0,3 м, либо - объемных зон рыхления трапецеидального сечения. После вспашки с оборотом пласта осуществляют влагозарядковый полив с нормой 200-300 м³/га, в ранневесенний период после закрытия влаги нарезают щели на глубину 0,4-0,6 м с шагом 1,5-2,5 м под углом 10-15^o к направлению поделки водонакопительных резервуаров, а посев осуществляют на 5-10 суток позже установленных агросроков при посеве в неорошаемом земледелии, а вегетационный полив нормой 300-400 м³/га проводят после смыкания рядков растений. Такая технология позволит повысить урожайность зеленой массы при одновременном снижении поливных норм и эрозионных процессов. 2 з.п. ф-лы, 9 ил., 17 табл.

1. Способ возделывания сорговых культур в условиях орошаемого земледелия, включающий осеннее внесение после уборки предшественника удобрений, ядохимикатов, проведение основной обработки почвы с оборотом пласта, ранневесеннее закрытие влаги, поделку щелей, предпосевную обработку почвы и посев семян, довсходовые обработки посевов и последующие междурядные обработки до смыкания рядков, отличающийся тем, что до основной обработки почвы на глубину 0,3-0,5 м проводят поделку водонакопительных резервуаров с шагом 3-5 м, после вспашки с оборотом пласта осуществляют влагозарядковый полив нормой 200-300 м³/га, в ранневесенний период после закрытия влаги нарезают щели на глубину 0,4-0,6 м с шагом 1,5-2,5 м под углом 10-15^o к направлению поделки водонакопительных резервуаров, посев осуществляют на 5-10 суток позже установленных агросроков при посеве в неорошаемом земледелии, а вегетационный полив нормой 300-400 м³/га проводят после смыкания рядков растений. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водонакопительные резервуары выполняют в виде кротодрен диаметром 0,2-0,3 м. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водонакопительные резервуары выполняют в виде объемных зон рыхления трапецеидального сечения.