СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ Российский патент 2012 года по МПК A01B79/02 G01N33/24 

Изобретение относится к технологиям возделывания зерновых культур сплошного сева, в частности к способам обработки почвы.

Известны технологии выращивания зерновых культур [1, 2, 3 и др.], в соответствии с которыми обработку почвы производят относительно однородным по площади горизонтальным слоем. При этом в зависимости от используемой хозяйством степени минимизации обработки почвы толщина (или глубина) этого слоя колеблется от максимальной при использовании технологии на базе вспашки (или глубокого рыхления) до минимальной при использовании технологии на базе поверхностной (минимальной) обработки. Особенностью этого слоя является то, что все исполнители стараются придать ему некую «оптимальную» плотность, составляющую согласно научным рекомендациям 1,1-1,3 г/см³ [4].

В то время как для растения важна не просто какая-то определенная величина плотности, а соотношение плотности почвы и режима ее увлажнения. Поэтому в принципе величина оптимальной плотности не является величиной постоянной. При недостатке осадков она смещается в сторону увеличения (до 1,3-1,4 г/см³), при избытке - в сторону уменьшения (до 1,0-1,1 г/см³) [4]. А в результате из-за большой динамичности текущих метеоусловий на практике вероятность совпадения величины плотности почвы и количества выпадающих осадков очень мала.

Это порождает ежегодные потери у производственников на неадекватную погоде обработку и колебания валовых сборов зерна по годам от 10 до 40%.

В научном мире малая вероятность совпадения величины оптимальной плотности и количества выпадающих осадков породила вывод о малом долевом влиянии обработки на величину получаемого урожая. Что в свою очередь приводит к рекомендациям по отказу от интенсивной обработки почвы вплоть до прямого посева. То есть неспособность человека отрегулировать взаимодействие результатов его труда с природными факторами порождает глубокий системный кризис.

Все попытки человека улучшить условия развития растений, увязывающие обработку почвы и количество воды в ней, сводятся к реализации двух направлений повышения подвижности почвенной влаги:

1. Разуплотнения нижних (или подпахотных) горизонтов почвы с целью облегчения проникновения в них корней растений и улучшения оттока избыточного количества осадков. Например, патент RU №2160519 опубликован 20.12.2000 г.

2. Создания вертикальных уплотненных прослоек внутри пахотного слоя, обеспечивающих капиллярное подтягивание влаги из глубоких слоев к корням растений (т.е. попытка организовать движение влаги снизу вверх). Например, патент СССР №294273 опубликован 26.01.1971 (наиболее близкий аналог). Или попытка перераспределения влаги по площади путем создания горизонтальных уплотненных прослоек. Например, авторское свидетельство №973051 опубликовано 15.11.1982 г.

При этом общим для всех способов обработки почвы является момент начала работ - по достижении почвой «физической спелости». А с точки зрения агрофизики физическая спелость почвы наступает по достижении ею «влажности разрыва капилляров». Именно при этой влажности почва лучше всего крошится и с наименьшими энергетическими затратами.

Поэтому первое направление совершенствования обработки почвы будет «работать» только в случае выпадения осадков ливневого характера, а в повседневной жизни оно малоэффективно, т.к. «лишней» влаги просто нет.

Второе направление при влажности разрыва капилляров (и дальнейшего ее снижения в процессе вегетации), т.е. при влажности, когда нарушается целостность капиллярных потоков воды, так же не работает. Причин этого две. Во-первых, влага в почве перемещается из уплотненного участка в менее плотный. Поэтому влага из тонкой горизонтальной уплотненной прослойки быстрее перейдет в окружающие ее более рыхлые объемы, чем переместится по этой прослойке, для ее перераспределения по площади.

Во-вторых. При влажности разрыва капилляров прекращается движение воды, в том числе и снизу вверх. Поэтому нет подпитки водой снизу и в случае вертикальных уплотненных прослоек. К тому же рекомендуемые автором нагрузки (патент СССР №294273), необходимые для создания вертикальных уплотненных прослоек (1,5-2,5 кг/см²), значительно превосходят допустимые для пахотного слоя. Например, воздействие на почву колеса трактора К-700, создающего давление, равное 1,1-1,7 г/см², приводит к снижению урожайности зерновых по колее на 10-30% [4].

Поэтому в общем итоге, до сих пор мы имеем реальное подтверждение заключения академика В.Р.Вильямса, сделанного им еще в 1938 году, что на старопахотных землях урожайность зерновых всецело зависит от величины и своевременности выпадения осадков.

Целью предлагаемого изобретения является создание способа обработки почвы, обеспечивающего повышение урожайности зерновых за счет снижения зависимости посевов от метеоусловий вегетационного периода.

Указанная цель достигается путем создания одновременно с посевом в пахотном слое, ниже уровня расположения семян, чередующихся участков, имеющих разную плотность. Соответственно один участок почвы, имеющий плотность, благоприятную для растений при избытке влаги (1,0-1,1 г/см³), а соседний, имеющий плотность, благоприятную при недостатке осадков (1,3-1,4 г/см³). Сочетание и взаимовлияние участков поля с разной плотностью делает поле в целом более адаптированным к любым погодным проявлениям, что в итоге приводит к повышению урожайности.

В зависимости от региона применения технологии размеры различно уплотненных полос меняются. Чем больше количество выпадающих осадков, тем шире должны быть рыхлые участки. Чем меньше осадков, тем шире уплотненные участки. При этом форма участков (прямолинейные или криволинейные полосы или «шахматная доска») большого значения не имеет.

Более того, если равновесная плотность почвы региона применения технологии соответствует величине плотности одного из участков, то допустимо применение сочетания «обработанный участок - необработанный». При этом разница в величине плотности соседних участков должна сохраняться (0,2-0,3 г/см³).

Формирование участков с разной плотностью необходимо производить одновременно с посевом для исключения переуплотнения почвы и исключения несвоевременности посева.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что, во-первых, урожайность растений, высаженных вблизи границы раздела участков с разной плотностью, при всех погодных условиях выше, чем урожайность растений, выращиваемых на однородном участке оптимальной плотности.

Во-вторых, каждая плотность почвы обеспечивает максимальную урожайность (при прочих равных условиях), при характерном только для нее режиме увлажнения. То есть работают своеобразные биологические весы. При преобладании, например, избытка влаги (фиг.2) преимущество по развитию растений (а значит и урожайности) получают более рыхлые участки. За счет роста урожайности на стыке участков более плотный участок «подтягивается» по развитию растений и их продуктивности к более продуктивному (рыхлому), обеспечивая в сумме общий рост урожайности и компенсацию неблагоприятных погодных проявлений.

Осенью по предлагаемому способу проводится обработка почвы на глубину 8-10 см любым известным рабочим органом.

От аналога (патент №234273) предлагаемый способ отличается по следующим принципиальным моментам.

1. Временем формирования неоднородного сложения. У аналога неоднородное сложение формируется заблаговременно до посева. А как известно, уплотнение почвы на 80% происходит после первого прохода по ней тракторного агрегата (в нашем случае посевного). То есть к моменту окончания сева созданная неоднородность в значительной степени окажется нарушенной, а значит неэффективной.

2. Величиной плотности различных участков. У аналога они не определены. Более того (ранее это упоминалось), рекомендуемые нагрузки уплотнения приведут не к уплотнению, а к значительному переуплотнению части участков. Кроме того, задача привести плотность почвы в соответствие с режимом выпадения осадков (увлажнения) у авторов аналога просто не ставилась. Возможно из-за этого необходимости конкретизировать величину плотности формируемых участков у авторов аналога не было.

На фиг.1 изображено вертикальное строение пахотного слоя, получающееся при использовании различных известных способов обработки почвы, от технологии на базе вспашки и далее по цепочке (по мере роста степени минимизации обработки) до прямого посева. Принципиальным при этом является рост плотности в подсеменном слое по мере повышения степени минимизации обработки. То есть в предлагаемом способе минимизация обработки осуществляется не в горизонтальной плоскости, как сейчас, а в вертикальной. Участки с разной плотностью в предлагаемой технологии обрабатываются на одинаковую глубину, но с разной интенсивностью.

На фиг.2 изображена схема формирования сложения пахотного слоя в соответствии с предлагаемой технологией и схема формирования урожайности при ее реализации.

Пятилетняя экспериментальная проверка предлагаемой технологии (охвачены все возможные по увлажнению годы) показала, что предлагаемая технология обеспечивает рост урожайности по сравнению с технологией на базе вспашки (в зависимости от культуры и режима выпадения осадков) на 6,2-12,9% и на 6,6-19% по сравнению с «традиционной» минимальной обработкой.

Использованные источники

1. Вильяме В.Р. Почвоведение (земледелие с основами почвоведения). М.: Государственное издательство колхозной и совхозной литературы «Сельхозгиз», 1938, 447 с.

2. Муха В.Д., Картамышев Н.И., Кочетов И.С. и др. Агрономия. - М.: Колос, 2001, 504 с.

3. Шпаар Д., Эллмер Ф., Постников А., Протасов Н. и др. Зерновые культуры / Под общей ред. Д.Шпаара. - Минск, «ФУАинформ», 2000, 421 с.

4. Пупонин А.И. Обработка почвы в интенсивном земледелии Нечерноземной зоны. - М.: Колос, 1984, 184 с.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Способ включает осеннюю поверхностную и весеннюю комбинированную обработку путем придания пахотному слою неоднородного строения. Для снижения влияния неблагоприятных погодных явлений на урожайность зерновых культур неоднородное строение формируют одновременно с посевом в слое ниже уровня расположения семян путем создания чередующихся участков, имеющих плотность, благоприятную для растений соответственно при недостатке и избытке осадков и разницу между плотностью соседних участков в 0,2-0,3 г/см³. Величина плотности для участков, рассчитанных на недостаток осадков, - 1,3-1,4 г/см³, для участков, рассчитанных на избыток осадков, - 1,0-1,1 г/см³. В случае равенства естественной плотности почвы соответствующей плотности одного из двух типов формируемых участков допускается применение сочетания «обработанный участок - необработанный участок». Размеры участков выбираются в зависимости от агрофизических свойств почвы и среднемноголетних метеоусловий региона. Способ обеспечивает повышение урожайности зерновых на 6-19% за счет большей адаптированности поля к погодным явлениям. 2 ил.

1. Способ обработки почвы, включающий осеннюю поверхностную и весеннюю комбинированную обработку путем придания пахотному слою неоднородного строения, отличающийся тем, что для снижения влияния неблагоприятных погодных проявлений на урожайность зерновых культур неоднородное строение формируют одновременно с посевом в слое ниже уровня расположения семян путем создания чередующихся участков, имеющих плотность, благоприятную для растений, соответственно при недостатке и избытке осадков и разницу между плотностью соседних участков в 0,2-0,3 г/см³.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что величина плотности по участкам составляет: для участков, рассчитанных на недостаток осадков - 1,3-1,4 г/см³, для участков, рассчитанных на избыток осадков - 1,0-1,1 г/см³.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в случае равенства естественной плотности почвы региона применения технологии соответствующей плотности одного из двух типов формируемых участков допускается применение сочетания - «обработанный участок - необработанный участок».

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что участки в плане могут иметь форму от прямолинейных или криволинейных полос до формы «шахматной доски».

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что размеры участков выбираются в зависимости от агрофизических свойств почвы и среднемноголетних метеоусловий региона применения технологии.