СИСТЕМА МЕЛИОРАЦИИ ПОЛИВНОГО УЧАСТКА Российский патент 2012 года по МПК A01G25/02 E02B11/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в орошаемом земледелии.

В 1898 году И.Е.Овсинский предложил пахать почву не глубже, чем на 5 см, что способствовало исключительной устойчивости посевов и к засухам, и предотвращало переувлажнение почвы.

Основные достоинства системы земледелия И.Е.Овсинского:

- регулируется влага в почве, вследствие чего растения во время засухи всходят и растут без дождя;

- в слишком дождливое лето растения меньше страдают от избытка влаги;

- бактерии находят самые благоприятные условия развития в почве, размножаясь с неимоверной быстротой, и приспосабливают землю к плодородию.

- газы, влага, споры бактерий, пыль различного рода поглощаются из атмосферы самым энергичным образом.

Первые подробные указания о роли органической мульчи и необязательности пахоты за двадцать лет до И.Е.Овсинского дал Д.И.Менделеев (Курдюмов Н.И. Мастерство плодородия. - Ростов н/Д: М.: РИПОЛ классик, 2008. - С.20-21).

Если чернозем закрыт слоем соломы, солома не будет высасывать воду из почвы, а между тем будет предохранять ее от солнца и сухого воздуха. Почва под слоем соломы останется влажной, хотя солома будет суха. Точно то же будет, если мы прикроем чернозем слоем крупного песка в 2-3 см толщиной (Курдюмов И.И., с.372).

До настоящего времени продолжаются споры между сторонниками минимальной или «нулевой» обработки почвы и глубокой вспашки почвы. Получаемые результаты исследований о преимуществе той или иной технологии неоднозначны для различных культур и для различных почвенно-климатических условий, что свидетельствует о необходимости дальнейшего совершенствования этих технологий.

Недостатком способа земледелия И.Е.Овсинского является не испытание его в условиях орошаемого земледелия при поливах по бороздам.

Известен способ земледелия с глубокой вспашкой почвы (В.Р.Вильямс и др.). При этом методе активизируется жизнедеятельность в почве микроорганизмов. Растения усваивают вещества мертвой органики, но не прямо, а с помощью микробов-деструктаторов. Можно сказать, что растения питаются продуктами микробного разложения органики. Оказалось что растения лучше усваивают органические соединения (хелаты). Кроме того, для работы и выживания в почвенной среде корням необходимо присутствие многих стимуляторов, витаминов, антибиотиков и прочих биоактивных веществ, большинство из которых вырабатывают те же микробы. Наконец, возможно и прямое усвоение органики (Курдюмов Н.И., с.402).

Пылеватая почва (чернозем) очень быстро пропускает первые капли интенсивного дождя, но нисходящее движение воды прекращается через 20-25 минут, таким образом, слой почвы промокает всего на 15-20 см.

В результате бесструктурная почва не может усвоить больше 30% летних дождей, а 70% летних осадков стекает по уклону поверхности или испаряется из почвы или из луж микрорельефа.

Глинистые почвы южных районов России обладают низкой водопроницаемостью. А та влага, что не успевает впитываться, быстро испаряется. Так, ведро воды, вылитой на палящий солнцем квадратный метр земли, промачивает ее на 3-5 см и улетает в воздух за день, а при ветре, и того быстрее (Курдюмов Н.И., С.404).

Растение в продолжение всего своего развития нуждается в непрерывном потреблении воды. Поэтому с производственной точки зрения вопрос прочности запаса воды в почве - способности почвы длительно сохранять проникшую в нее влагу - вопрос чрезвычайно важный. Вода - элемент плодородия почвы, абсолютно равен второму элементу - пище (Курдюмов Н.И., С.405).

Глубоко вспаханная почва слишком намокает во время частых дождей, что также уменьшает урожайность сельскохозяйственных культур, и более того угнетает развитие растений.

В сухой почве биологические процессы разложения органических остатков совершенно прекращаются, а химические процессы становятся невозможными. При излишке влаги процессы, происходящие в почве, принимают вредное для растений направление.

Без кислорода биологические процессы, в том числе нитрификация, происходить не могут. Перегнойные (гуминовые) кислоты, из-за недостатка кислорода, перестают разлагать фосфориты. Корни растений также нуждаются в кислороде.

Одним из главных факторов плодородия почвы является ее пористость. Если рядом с черноземом находится почва песчаная, то с нее во время сильных дождей не стекает вода, и вся она просачивается в землю. Мы должны увеличить проницаемость чернозема для воды (с.351).

Недостатком системы земледелия с глубокой вспашкой является возможное разрушение структуры почвы при ее переувлажнении, вследствие воздействия на почву сельскохозяйственной техники. В результате водно-физические свойства почвы становятся хуже, чем при поверхностной обработке почвы, что сводит на нет преимущества пахотных технологий.

Известна система земледелия, при которой в почву закапываются древесные стволы, - они дают больше гумуса, чем солома и папоротник, закапываемые в траншеи (Курдюмов Н.И. Мастерство плодородия. - Ростов н/Д: М.: РИПОЛ классик, 2008. - С.194). Применение этой технологии индейцами до прихода испанцев в бассейне Амазонки на кислых почвах позволило создать плодородные земли на площади, равной площади Бельгии, которые сохраняют свое плодородие до настоящего времени.

Недостатком данной системы является не использование стволов деревьев при поливе по бороздам при создании узких траншей посередине грядок, дополнительного уплотнения пространства между стволами соломой, другими растительными остатками и навозом.

Известны треугольные грядки, позволяющие производить более раннее выращивание сельскохозяйственных культур за счет создания на грядках склонов, обращенных к югу, и улучшить аэрацию почвы (Траннуа П.Ф. Треугольные грядки. - М.: АСТ-ПРЕСС СКД. 304 с.).

Недостатком способа является отсутствие узких траншей посередине грядок, активизирующих микробиологическую деятельность в активном слое почвы и позволяющих накопить влагу в почве.

Известны «живая» и «мертвая» вода (Андреев Ю. Вода - наместник бога на земле. - Спб.: Питер, 2007. - С.44). «Мертвая» вода способна уничтожать микроорганизмы.

Официальная медицина спокойно реагирует на наружное применение «мертвой воды» в качестве дезинфектора, стерилизующего, бактерицидного вещества (Андреев Ю. Вода - наместник бога на земле. - Спб.: Питер, 2007. - с.159). Щелочная «живая» вода стимулирует регенеративную функцию клеток, благоприятно влияет на метаболические процессы, а кислая «мертвая» вода представляет собой мягкодействующий антисептик (там же с.165). Например, яблоки, обрызганные «мертвой» водой из пульверизатора, могут спокойно без гниения сохраняться в течение нескольких месяцев. Щелочная «живая» вода должна быть использована в интервале времени не более 5 часов (там же с.172).

«Живая» и «мертвая» вода могут быть получены при электролизе воды. При этом возле отрицательного электрода - катода - проявляются щелочные свойства воды, а в зоне положительного электрода анода - вода проявляет себя как сильный окислитель. Электроды разделены между собой мембраной (Андреев Ю. Вода - наместник бога на земле. - Спб.: Питер, 2007. - С.161).

Эффективность действия «живой воды» объясняется присутствием в ней отрицательных ионов водорода. Отрицательные ионы водорода - это источник энергии и питательной ценности растительной пищи. Много такого водорода в сырых овощах, фруктах. Отрицательные ионы - идеальное питание для митохондрий и средство защиты чувствительных ДНК от вредного воздействия свободных радикалов, активных форм кислорода (Андреев Ю. Вода - наместник бога на земле. - Спб.: Питер, 2007. - С.156-157).

Известен активатор для рассады (vksn.narod.ru/elektro/mk387e.html), содержащий два электрода, отделенные друг от друга полупроницаемой перегородкой. Введение между электродами плотной полупроницаемой перегородки позволило, не нарушая эффекта, предотвратить обратное смешивание образующихся под током сред, получить две разные жидкости - анолит и католит. Одну группу растений поливали простой водой, другую - щелочной (католитом), третью - кислотной (анолитом). По сравнению с первой растения второй группы развивались заметно быстрее, а у третьей всходов вообще не было. Но когда этот третий участок затем стали поливать щелочной водой, - растения не только проросли, но и быстро обогнали обе первые группы.

Известен активатор воды (Патент РФ 2075450). Активатор воды содержит корпус, размещенные в нем и прикрепленные к его основанию два трубчатых электрода с отверстиями на боковой поверхности. Снаружи к основанию прикреплены два крана с выпускными патрубками. Краны связаны с полостью трубчатых электродов.

Недостатком устройств и технологий является не применение активированной воды при поливах по бороздам.

Известен способ мелиорации и устройство управления поливом (патент на изобретение №2355162 (PU), МПК A01G 25/00. / И.П.Кружилин, А.И.Ким, И.А.Ким, И.И.Ким. - Опубл. 20.05.2009. - Бюл. №14).

Способ включает полив по бороздам участков с широкими стационарными грядками, имеющими узкие траншеи, проложенные вдоль их середины и заполненные растительными остатками и навозом. Поверхность грядок, мульчируемых растительными остатками, выполняется с уклоном к центру грядок. Узкие траншеи, проложенные посередине грядок, разделяются на две части, причем их верхняя часть, расположенная в активном слое почвы, заполнена растительными остатками и навозом, а нижняя, отделенная от верхней части прослойкой из глины и полосой полиэтиленовой пленки, заполняется песком или гравием.

Недостатком способа является не ориентация уклона грядок в сторону юга, что ухудшает их прогрев. Отсутствие прослойки песка на поверхности грядок способствует образованию корки после полива дождем на поверхности почвы грядок и высыханию поверхности почвы. Быстрое превращение в гумус растительных остатков может привести к исчезновению узких траншей и ухудшению аэрации почвы и питания растений. Активный слой почвы может не впитать всю влагу, которая скопилась на поверхности почвы в зимний период, и осадки, выпавшие в весенний период. При поливах по бороздам возникает неравномерность увлажнения почвы грядок вдоль длины борозд.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение качества мелиорации поливных участков.

Заявленный технический результат достигается тем, что система мелиорации поливного участка содержит источник орошения, водозаборное сооружение, первый насос, соединенный через первый затвор с входом транспортирующего трубопровода. Параллельно первому затвору установлены последовательно соединенные второй насос, активатор и накопитель воды, выполненный, например, в виде пирамиды, и третий насос.

К транспортирующему трубопроводу подключены две группы управляемых микрогидрантов для подачи воды в поливные борозды с экранами из пленки, установленными под ними. Микрогидранты соединены двумя трубками управления с блоком управления поливом.

Поливные борозды проложены по краям широких стационарных треугольных грядок с прокопанными вдоль их середины узкими траншеями, которые заполнены растительными в нижней части стволами и остатками древесины, а в верхней части - растительными остатками и навозом.

Склоны грядок, используемые для выращивания растений, выполнены с уклоном на юг, накрыты слоем песка и дополнительно, после проведения первой прополки, мульчей из растительных остатков и навоза.

В поливных бороздах в осенне-весенний период установлены перегородки, а на южных склонах сделаны щели, перпендикулярные к поливным бороздам и заполненные песком, причем расстояние между щелями, которое обеспечивает равномерность увлажнения грядок но длине борозд при поливе, уменьшается при приближении к концу поливных борозд.

На фиг.1 приведена схема системы мелиорации поливного участка; на фиг.2 - разрез почвы на поливном участке.

Система мелиорации поливного участка содержит источник орошения 1, водозаборное сооружение 2, соединенное с входом насоса 3. Выход насоса 3 соединен через первый затвор 4 с входом транспортирующего трубопровода 5. Параллельно первому затвору 4 подключены последовательно соединенные второй затвор 6, активатор и накопитель воды 7, третий затвор 8 и второй насос 9.

К транспортирующему трубопроводу 5 подключены две группы управляемых микрогидрантов 10, соединенные трубками управления 11 с выходами блока управления 12 поливом, вход которого соединен с транспортирующим трубопроводом 5. Блок управления поливом 12 содержит источник питания, контроллер, электронные ключи, два импульсных злектрогидрореле типа КЭГ-И.

Управляемые микрогидранты 10 установлены в начале двух групп поливных борозд 13, проложенных по краям широких стационарных грядок 14. Склоны широких стационарных треугольных грядок, на которых выращиваются растения, ориентированы на юг. На этих склонах перпендикулярно направлению поливных борозд 13 проделаны короткие щели 15, заполненные песком. Расстояние между щелями 15 постепенно уменьшается к концу поливных борозд. В осенний, зимний и весенний периоды после уборки и до посадки сельскохозяйственных культур в поливных бороздах устанавливаются перегородки 16. Под поливными бороздами 13 проложены полосы экранирующей пленки 17.

Посередине грядок 14 сделаны узкие траншеи 18, заполненные в нижней части стволами, древесными остатками, а в верхней части - сорняками и навозом 19. Поверхность грядок мульчируется песком 20 и растительными остатками 21.

Система мелиорации поливного участка реализуется следующим образом.

Осенью на поливном участке с оросительной системой производится глубокая вспашка почвы с внесением в почву органических удобрений. На поливном участке создаются широкие стационарные грядки 14 с уклоном поверхности грядок, где высаживаются растения, на юг.

Посредине широких стационарных треугольных грядок 14 создаются узкие траншеи 18, которые заполняются внизу стволами и остатками деревьев, а сверху - растительными остатками и навозом 19. По краям широких стационарных треугольных грядок 14 прокладываются поливные борозды 13, расстояние между которыми составляет 1,2…1,8 м, равное расстоянию между колесами сельскохозяйственной техники. Под поливными бороздами 13 и частью грядок прокладываются полосы экранирующей пленки 17.

На южном склоне стационарных широких грядок 14 перпендикулярно поливным бороздам 13 нарезаются короткие щели 15, которые заполняются песком. Длина щелей 15 меньше расстояния от поливных борозд до узких траншей 18. Расстояние между щелями при приближении к концу поливных борозд 13 постепенно уменьшается.

На поверхность грядок наносится слой песка 20.

Затем в поливных бороздах 13 устанавливаются перегородки 16. Весной перед посадкой растений перегородки 16 убираются.

Перед поливом блоку управления поливом 12 задают программу полива участка. Емкость для воды в активаторе и накопителе 7 заполняется водой. Поливы участка проводятся чередованием полива водой из источника орошения 1 и с добавлением в поливную воду активированной воды. При этом оператор открывает затворы 4, 6, 8, включает насосы 3 и 5, включает блок управления поливом в работу, который начинает поочередно подавать в трубки управления 11 давление воды для переключения двух групп микрогидрантов 10, для дискретной подачи воды в борозды. При этом полив осуществляется с добавлением в поливную воду активированной воды. «Живая» вода применяется для активизации микробиологической деятельности и роста растений. «Мертвая» вода - для обеззараживания почвы.

Поливы проводятся с рассредоточением выдачи поливной нормы. В начале полива в две группы поливных борозд поочередно подаются четыре импульса полива, обеспечивающих добегание поливных струй до конца поливных борозд. Последующие импульсы полива подаются в поливные борозды с увеличением паузы между импульсами до 12-24 часа до выдачи нормы полива.

После подрастания растений и проведения первой прополки поверхность грядок 14 мульчируется растительными остатками 21.

При проведении полевых работ колеса сельскохозяйственной техники перемещаются только по поливным бороздам, что позволяет уплотнить почву под поливными бороздами, увеличить длину поливных борозд и предотвратить уплотнение почвы на грядках.

Создание на поливном участке широких стационарных грядок со склонами южной ориентации, покрытых слоем песка, позволяет обеспечить хороший прогрев почвы и более раннюю высадку растений, предотвратить образование луж и образование корки на поверхности грядок, уменьшить испарение влаги с поверхности грядок.

Создание на грядках узких траншей с остатками и стволами деревьев, растительными остатками и навозом посередине этих грядок позволяет увеличить время функционирования этих траншей, улучшить аэрацию и прогрев почвы, обеспечить накопление влаги в почве, улучшить конденсацию влаги из воздуха и накапливать ее в почве, активизировать жизнедеятельность микроорганизмов во всем активном слое почвы.

Дополнительное мульчирование поверхности грядок после первой прополки растений предотвращает рост сорняков, стабилизирует температуру и влажность на поверхности почвы, обеспечивает конденсацию влаги из атмосферы ночью и утром, уменьшает испарение с поверхности почвы и предотвращает ее перегрев, образование корки на поверхности почвы.

Создание на грядках щелей, заполненных песком, пленочных экранов под поливными бороздами и частью грядок обеспечивает равномерность увлажнения почвы по длине поливных борозд, и улучшает аэрацию почвы на грядках, позволяет увеличить расстояние между поливными бороздами, усилить боковую фильтрацию воды и увлажнение грядок, предотвратить потери поливной воды на глубинную фильтрацию.

Создание перегородок в поливных бороздах в осенне-весенний период предотвращает сток воды с поливного участка, эрозию почвы и обеспечивает накопление влаги в почве.

Полив почвы активированной «живой» водой активизирует жизнедеятельность микроорганизмов в почве и рост растений. Использование мертвой воды обеспечивает обеззараживание почвы от патогенных организмов.

Система включает водозаборное сооружение, первый насос, первый затвор, управляемые микрогидранты, второй насос, второй затвор, третий затвор, активатор и накопитель воды. Первый насос соединен через первый затвор с входом транспортирующего трубопровода. К транспортирующему трубопроводу подключены две группы управляемых микрогидрантов для подачи воды в поливные борозды. Под поливными бороздами установлены экраны из пленки. Экраны из пленки проложены по краям широких стационарных грядок с узкими траншеями. Траншеи прокопаны вдоль середины стационарных грядок и заполнены растительными остатками и навозом. Параллельно первому затвору подключены последовательно соединенные второй затвор, активатор и накопитель воды, третий затвор и второй насос. Склоны грядок, используемые для выращивания растений, ориентированы на юг. Склоны грядок покрыты слоем песка. Нижняя часть узких траншей заполнена стволами деревьев и древесными остатками. В поливных бороздах в осенне-зимний период установлены перегородки. На южных склонах проделаны щели. Щели перпендикулярны к поливным бороздам и заполнены песком. Расстояние между щелями уменьшается при приближении к концу поливных борозд, обеспечивая равномерность увлажнения грядок по длине борозд при поливе. Такая конструкция позволит повысить качество мелиорации поливных участков. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система мелиорации поливного участка, включающая источник орошения, водозаборное сооружение, первый насос, соединенный через первый затвор с входом транспортирующего трубопровода, к которому подключены две группы управляемых микрогидрантов для подачи воды в поливные борозды с установленными под ними экранами из пленки, которые проложены по краям широких стационарных грядок с узкими траншеями, прокопанными вдоль их середины и заполненными растительными остатками и навозом, отличающаяся тем, что параллельно первому затвору подключены последовательно соединенные второй затвор, активатор и накопитель воды, третий затвор и второй насос, склоны грядок, используемые для выращивания растений, ориентированы на юг, покрыты слоем песка, нижняя часть узких траншей заполнена стволами деревьев и древесными остатками, в поливных бороздах в осенне-зимний период установлены перегородки, на южных склонах проделаны щели, перпендикулярные к поливным бороздам и заполненные песком, расстояние между которыми уменьшается при приближении к концу поливных борозд, обеспечивая равномерность увлажнения грядок по длине борозд при поливе.

2. Система мелиорации поливного участка по п.1, отличающаяся тем, что поверхность грядок после проведения первой прополки накрыта мульчей, а в поливных бороздах в осенне-весенний период до посадки растений установлены перегородки.