СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ Российский патент 2010 года по МПК A01B79/02 

Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам восстановления плодородия почвы.

Известен способ повышения урожая яровой пшеницы, в котором в севообороте сельскохозяйственных культур применяют чистый пар, который обрабатывают периодически механическими обработками с применением гербицидов (Комаров Б.А. Памятка хлебороба по технологической дисциплине в агротехнике зерновых культур. М.: Росагропромиздат, 1988. - с.32).

Недостатками известного способа являются увеличение трудоемкости производства урожая зерна яровой пшеницы и снижение плодородия почвы.

Указанные недостатки обусловлены тем, что для повышения урожая яровой пшеницы, перед ее возделыванием, поле оставляют под чистый пар. Для уничтожения сорной растительности на поверхности почвы поля, оставленного под чистый пар, проводят его обработку - многократно. Ранней весной проводят боронование, затем первое лущение на глубину 7…8 см с прикатыванием почвы. Затем это поле несколько раз культивируют на глубину 6…7 см с применением гербицидов. Такая многооперационность ухода за парами увеличивает общую трудоемкость работ производства урожая яровой пшеницы, а также расход горючего и гербицидов. При этом разрушается структура почвы. Гранулы почвы превращаются в пылевидные частицы.

В почве поля, оставленного под чистый пар, поверхность которого лишена растительности и имеет черный цвет, приостанавливается процесс формирования ее плодородия. Под действием солнечных лучей чрезмерно повышается температура поверхности почвы. Деградирует структура верхнего слоя почвы. Почва распадается на пылевидные частицы глины, слюды, кварца и других минералов. Появляется вероятность возникновения пыльных бурь. Обусловлено это тем, что значительное повышение температуры верхнего слоя почвы, отсутствие на нем растительности приводит к разрушению органики до газообразного аммиака и PH₂, которые испаряются, и почвы теряют запас элементов питания. Приостанавливается процесс разложения органики микроорганизмами и дождевыми червями. Приостанавливается процесс накопления в почве гуминовых и фульво-кислот - органических кислот, склеивающих пылевидные частицы почвы в частицы размером 0,5…2,0 мм, благодаря которым плодородный слой почвы становится похожим на губку, состоящую из крупинок и пор между ними. Таким образом, приостанавливается формирование архитектуры почвенного монолита, обеспечивающей хорошую воздушную и водопроницаемость, высокую влагоемкость, насыщенность минеральными и органическими соединениями.

Кроме этого отсутствие в верхнем слое почвы поля растительности - корней, стеблей с листьями, становящимися пищей для микроорганизмов и дождевых червей, приостанавливает процесс накопления в почве гумуса. Это в конечном итоге снижает урожай последующей в севообороте сельскохозяйственной культуры, ведет к деградации почвы.

Известен способ восстановления плодородия почвы, включающий обработку почвы без оборота пласта и образование на поверхности почвы мульчирующего покрова из листостебельной массы растений. При этом для уничтожения сорных растений используют гербициды и проводят культивацию поверхности почвы поля. (Проспект фирмы Monsanto. Системы и методы ротационного землепользования, 1999, с.15-16).

Недостатком известного способа является низкий урожай возделываемой сельскохозяйственной культуры и снижение плодородия почвы.

Указанный недостаток обусловлен тем, что при разложении растительных остатков идет процесс образования фитотоксинов в результате выщелачивания их из соломы и жизнедеятельности микроорганизмов. Эти фитотоксины оказывают отрицательное воздействие на развитие проростков культурных растений, особенно при втором и последующем посеве монокультуры. При этом возникает эффект аллелопатической депрессии последующего посева, в том числе за счет синтеза микроорганизмами уксусной кислоты. Кроме этого усиливается процесс образования патогенных микроорганизмов - грибковых колоний в верхнем слое почвы поля (фузариоза).

В анаэробных условиях, т.е. в отсутствие достаточного количества кислорода, в процессе разложения соломы образуются в значительных количествах органические кислоты, в частности уксусная кислота, оказывающая ингибирующее воздействие на культурные растения, замедляя их рост.

Разлагающиеся корневища ряда сорных растений, например пырея ползучего, также выделяют уксусную кислоту в фитотоксичных концентрациях (см. кн. Х.П.Аллен, Прямой посев и минимальная обработка почвы. М.: Агропромиздат, 1985, с.65-69).

В конечном итоге наличие мульчирующего покрова почвы из растительных остатков приводит к разреженности посевов выращиваемой сельскохозяйственной культуры, снижению степени кущения растений и ухудшению их развития, а в итоге к снижению урожая сельскохозяйственной культуры.

Известен способ интенсивного выращивания зерновых культур, в котором в период между уборкой и посевом зерновых культур солому, оставляемую после уборки урожая зерна на поверхности поля, сжигают (Х.П.Аллен, Прямой посев и минимальная обработка почвы. М.: Агропромиздат, 1985, с.65-67).

Недостатками известного способа является снижение плодородия почвы поля.

Указанный недостаток обусловлен тем, что почва лишается запасов органического вещества, полностью теряются азот и фосфор соломы и стерни, уничтожаются микроорганизмы, обеспечивающие растения аминокислотами, сахарами, а почву и растения двуокисью углерода, которая в воде почвы превращается в угольную кислоту, извлекающую из почвенного поглощающего комплекса недоступные для растений элементы питания, а для растений двуокись углерода, которая является в период вегетации важнейшим элементом питания растений. При сжигании соломы углекислота к моменту активной жизнедеятельности последующего посева уносится воздушными потоками с поля. При сжигании соломы почвы деградируют.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу восстановления плодородия почвы является способ восстановления плодородия почвы, включающий обработку почвы без оборота пласта, использование севооборота сельскохозяйственных культур, нанесение гербицида сплошного действия по зеленым растениям при появлении массовых всходов сорных растений - «Раундап» в дозе 1…2 л/га в фазе 5-6 «настоящих» листьев многолетних двудольных сорняков, применение почвенных гербицидов: «Харнес», «Трофи», «Фронтьер», «Стомп», «Мерлин». Прямой посев выполняют в почву, необработанную механическим способом. (В.А.Небавский, Опыт внедрения технологии нулевой обработки почвы. Краснодар, 2003, с.38-39) - прототип.

Недостатком способа, принятого за прототип, является применение почвенных гербицидов с заделкой их вместе с растительными остатками в почву, что вызвано необходимостью воздействовать на почву структуроразрушающим смешиванием почвы с растительными остатками и гербицидами. При этом растительные остатки в почве стимулируют размножение микроорганизмов, питающихся этими остатками не за счет азота воздуха, а за счет азота почвы, обедняя его запасы, и при этом усиливают вымывание из растительных остатков аллелопатов (фитотоксинов), угнетающих развитие последующей культуры. Кроме того, в связи с меняющимися за счет зачернения почвы на дневной поверхности градиентами микроклимата, эффективность почвенных гербицидов может полностью исчезать из-за потери влаги верхним слоем почвы, т.к. почва становится рано весной теплее воздуха, и воздух поглощает влагу почвы и к полудню уносит ее за пределы поля. Процесс конденсации влаги в почве прекращается.

Применение гербицида «Раундап» в фазе проросших сорняков лишает почву дополнительной органики, в частности стержневой корневой системы сорной растительности, которая формирует более крупные и глубже расположенные в почве ходы для воздуха и воды после своего разложения.

Преждевременное уничтожение сорной растительности, т.е. до фазы бутонизации сорняков, ведет к ликвидации важнейшего фактора формирования плодородия почв.

В известном способе используются патогенные микроорганизмы для разрушения органики в почве. Патогенные микроорганизмы не отличаются высокой эффективностью при использовании почвенной органики и угнетающе действуют на культурные растения или паразитируют на них. Патогены сопровождают каждую систему, интенсифицирующую земледелие и ведущую к деградации почв. Таким образом, известный способ не учитывает наличие в почве патогенной микрофлоры.

Техническим решением задачи является повышение плодородия почв.

Задача достигается тем, что в способе восстановления плодородия почвы, включающем обработку почвы без оборота пласта, использование севооборота сельскохозяйственных культур, нанесение гербицида сплошного действия по зеленым растениям при появлении массовых всходов сорных растений, внесение в ценоз химических и биологических препаратов, прямой посев по необработанной почве, согласно изобретению в севообороте в период между возделыванием сельскохозяйственных культур выращивают сорные растения любого видового состава до фазы бутонизации, после чего наносят гербицид сплошного действия по зеленым растениям, за 1-2 суток до посева очередной сельскохозяйственной культуры снова на сорняки наносят гербицид сплошного действия по зеленым растениям, а по всходам сельскохозяйственных культур вносят гумусопочвообразующие органические удобрения и баковую смесь элиситоров, ростовых веществ и микроорганизмов.

Новизна заключается в том, что в севообороте после возделывания яровой культуры и сорных растений высевают сорта двуручки озимой пшеницы.

Способ восстановления плодородия почвы, отличительные признаки которого в том, что в периоды после посева яровой культуры севооборота и после ее уборки поверхность почвы обрабатывают эффективными микроорганизмами с нормой внесения 2 л/га.

Благодаря отличительным признакам способа, т.е. выращиванию в севообороте в период между возделыванием сельскохозяйственных культур сорных растений любого видового состава, получают биомассу сорных растений для биопроцессов почвы. Биопроцессы увеличивают плодородие почвы и включают:

- брожение - спиртообразование - образование кислот;

- сжигание с помощью ферментов, выделяемых микроорганизмами;

- мацерацию тканей растений;

- синтезирование новых соединений - гуминовые кислоты - гуматы - гумус;

- формирование архитектоники почвы.

Выращивание сорных растений до фазы бутонизации предотвращает засорение почвы урожаем семян сорных растений, возделываемых для увеличения плодородия почвы. Это облегчает борьбу с сорняками при выращивании следующей в севообороте сельскохозяйственной культуры и увеличивает эффективность использования сорных растений для увеличения плодородия почвы.

Нанесение на сорные растения до их фазы бутонизации гербицида сплошного действия на поверхность зеленых растений, т.е. исключение основной обработки почвы, устраняет из севооборота такое явление как «падалица», т.е. всходы осенью яровой сельскохозяйственной культуры из попавшего на поверхность почвы зерна после уборки ее урожая. Это оставшееся на поверхности почвы после уборки урожая зерно, не заделанное в почву, не всходит, а гибнет, гниет, а часть съедается птицами. Отсутствие всходов «падалицы» предотвращает перенос вирусов с ее пораженных участков на последующую в севообороте сельскохозяйственную культуру.

Кроме этого мышевидные грызуны - полевки, которые питаются не зерном, а зеленой массой всходов «падалицы», лишенные пищи, уходят с поля. Отпадает необходимость их травить.

Нанесение на поверхность почвы поля за 1…2 суток до посева очередной сельскохозяйственной культуры гербицида сплошного действия по зеленым растениям приводит к тому, что гербицид проникает внутрь сорных растений, прорастающих на поверхности почвы, они гибнут, увеличивая слой мульчи на поверхности поля. Часть гербицида, которая не была расходована сорными растениями, распадается в течение двух недель, что исключает его попадание в последующем на всходы культурных растений. При этом максимально увеличивается срок до начала конкуренции сорных растений, прорастающих из семян, находившихся в почве, с культурными растениями. Это обеспечивает преимущество всходам культурных растений в конкуренции с всходами сорняков.

Внесение по всходам сельскохозяйственной культуры гумусопочвообразующих удобрений обеспечивает продолжение восстановления плодородия почвы в период роста сельскохозяйственной культуры. При этом обеспечивается защита культурными растениями гумусообразующих удобрений от воздействия прямых солнечных лучей. Это усиливает эффективность протекания гумусопочвообразующих процессов. Внесенные удобрения стимулируют грануляцию почвы через процесс образования так называемых «центров» почвообразования.

Баковая смесь, т.е. смесь, в которой компоненты не теряют своих индивидуальных свойств, элиситоров, ростовых веществ и микроорганизмов, способствует оптимальному развитию растений сельскохозяйственной культуры. При этом снижается расход плодородия почвы на выращивание сельскохозяйственной культуры.

Высев сортов-двуручек озимой пшеницы в севообороте после возделывания яровой культуры и сорных растений позволяет на 2…5 месяцев позже от оптимального срока посева озимой культуры высевать сорта-двуручки пшеницы, ячменя и подсолнечника. Это увеличивает время периода возделывания сорных растений, позволяя выращивать и уничтожать их несколько раз за один период.

Кроме этого устраняется воздействие почвенной и воздушной засухи на всходы сельскохозяйственной культуры, которым подвержены всходы озимой культуры в осенний период в известных способах выращивания озимых культур.

Устраняется воздействие ряда вредителей на всходы сельскохозяйственной культуры, которое происходит в посевах озимой культуры, высеянной в оптимальные для конкретного региона сроки. В посевах озимой культуры развиваются хлебная, гессенская и шведская мухи, а также хлебная жужелица.

Обработка поверхности поля эффективными микроорганизмами с нормой внесения 2 л/га после посева яровой культуры и после ее уборки обеспечивает вытеснение из почвы патогенных микроорганизмов в летний период, т.е. в период их активной жизнедеятельности, что установлено нами экспериментально.

Анализ свойств совокупности признаков заявленного способа и свойств совокупности признаков обнаруженного прототипа и аналогов показал, что совокупность признаков заявленного способа проявляет новые свойства прототипа - управление архитектоникой почвы и устранения аллелопатической депрессии культурных растений.

Примеры конкретного выполнения способа восстановления плодородия почвы.

Пример 1. В процессе уборки яровой культуры незерновую часть урожая измельчают и разбрасывают по поверхности поля на стерню. На образовавшийся мульчирующий покров, а также затем при посеве последующей культуры в ранневесенний период на почву наносят 2 литра на 1 га эффективных микроорганизмов ЕМ-1 МБТС (ТУ 9291-002-2961435-5-2001). При достижении сорной растительностью фазы бутонизации их обрабатывают, например, гербицидом «Раундап» в дозе 3 кг/га и выдерживают поле до наступления сроков посева последующей культуры. В случае, если в этот период сформируется новая растительность сорняков, достигшая фазы бутонизации, ее повторно обрабатывают тем же гербицидом в дозе 2-3 кг/га.

За 1-2 дня перед посевом поле еще раз обрабатывают после обработки гербицидом «Раундап» в дозе 2-3 кг/га в смеси с 2 л/га ЕМ-1 МБТС и ведут прямой посев возделываемых культур. При этом сорная растительность под действием гербицида отмирает, разлагается под действием атмосферных факторов, а попавшая на почву биомасса сорняков, мульча предшествующей культуры, корневая система сорных и культурных предшествующих культур, их аллелопаты и патогенная микрофлора под действием микроорганизмов ЕМ-1 МБТС разлагается и вытесняется из почвы.

При этом возникающие в почве фитотоксины и аллелопаты являются пищей для ЕМ-1 МБТС, которые их разлагают до двуокиси углерода и воды, т.е. полностью нейтрализуются их действия.

Почвообразующие удобрения наносят на поле при посеве или до появления всходов после посева с самолета АН-2. Это удобрение в течение 10-14 дней синтезирует гумус в почве и запускает процесс структурирования почвы. При этом образуются из пылевидных частиц гранулы почвы в 2-3 мм в диаметре.

После появления всходов на посев наносят баковую смесь элиситоров, ростовых веществ и микроорганизмов (Фуролан, янтарная кислота, Краснодар-1, гиберелин, гиздазид малеиновой кислоты, гетероауксин, смесь микроэлементов, гумат натрия, ЕМ-1 МБТС, Ксенема).

Пример 2.

Осенью, начиная со средины ноября, и зимой в январе феврале сельскохозяйственную культуру высевают по сорнякам, обработанным гербицидом «Раундапом» по примеру 1, высевают озимую пшеницу сортов-двуручек, например Инула, Гунистан, Тристан, Чаус, Миростан, Харитоновка, с нормой высева 5,0-5,5 млн. всхожих зерен на 1 га при междурядиях 0,18 м (сеялки типа Марлис) или 5,5-6,0 млн. всхожих зерен при междурядиях 0,15 м (сеялка СЗС - 3,6), до посева наносят 2 л/га ЕМ-1 МБТС, по примеру 1, в баковой смеси при обработке сорняков перед посевом.

Использование предлагаемого способа восстановления плодородия почвы в сравнении с известными способами позволит:

- управлять архитектоникой почвы поля;

- интенсифицировать процесс накопления гумуса в почве за счет повышения активности микроорганизмов, вносимых в ценоз, а также за счет дополнительно получаемой листостебельной массы сорных растений;

- интенсифицировать накопление влаги в почве за счет воздушной ирригации;

- обеспечить вытеснение из почвы патогенной микрофлоры эффективными микроорганизмами;

- устранить аллелопатическую депрессию культурных растений с помощью эффективных микроорганизмов.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и рекультивации. Способ включает обработку почвы без оборота пласта, использование севооборота сельскохозяйственных культур, нанесение гербицида сплошного действия по зеленым растениям при появлении массовых всходов сорных растений, внесение в ценоз химических и биологических препаратов, прямой посев по необработанной почве. В севообороте в период между возделыванием сельскохозяйственных культур выращивают сорные растения любого видового состава до фазы бутонизации. Затем наносят гербицид сплошного действия по зеленым растениям, за 1-2 суток до посева очередной сельскохозяйственной культуры на сорняки снова наносят гербицид сплошного действия по зеленым растениям. По всходам сельскохозяйственных культур вносят гумусопочвообразующие органические удобрения и баковую смесь элиситоров, ростовых веществ и микроорганизмов. В севообороте после возделывания яровой культуры и сорных растений высевают сорта двуручки озимой пшеницы. В периоды после посева яровой культуры севооборота и после ее уборки поверхность почвы обрабатывают эффективными микроорганизмами с нормой внесения 2 л/га. Способ позволяет повысить плодородие почв. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ восстановления плодородия почвы, включающий обработку почвы без оборота пласта, использование севооборота сельскохозяйственных культур, нанесение гербицида сплошного действия по зеленым растениям при появлении массовых всходов сорных растений, внесение в ценоз химических и биологических препаратов, прямой посев по необработанной почве, отличающийся тем, что в севообороте в период между возделыванием сельскохозяйственных культур выращивают сорные растения любого видового состава до фазы бутонизации, после чего наносят гербицид сплошного действия по зеленым растениям, за 1-2 сут до посева очередной сельскохозяйственной культуры снова на сорняки наносят гербицид сплошного действия по зеленым растениям, а по всходам сельскохозяйственных культур вносят гумусопочвообразующие органические удобрения и баковую смесь элиситоров, ростовых веществ и микроорганизмов.

2. Способ восстановления плодородия почв по п.1, отличающийся тем, что в севообороте после возделывания яровой культуры и сорных растений высевают сорта двуручки озимой пшеницы.

3. Способ восстановления плодородия почвы по п.1 или 2, отличающийся тем, что в периоды после посева яровой культуры севооборота и после ее уборки поверхность почвы обрабатывают эффективными микроорганизмами с нормой внесения 2 л/га.