ДРЕНАЖНАЯ СИСТЕМА ПОД КОЗЛЯТНИК ВОСТОЧНЫЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2013 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и мелиорации земель и может быть применено в Нечерноземной зоне как при выборе объекта при использовании дренируемых минеральных почв, так и при проектировании и строительстве осушительных систем.

Козлятник восточный выращивают в абсолютном большинстве регионов Нечерноземной зоны - зоны избыточного увлажнения, получая достаточно высокие урожаи кормов на старопахотных в основном не нуждающихся в осушении землях (Козлятник восточный - приоритетная культура в современной системе кормопроизводства // Кормопроизводство. - 1999. - №10). В опытах ВНИИМЗ на осушаемых закрытым дренажем землях в течение 30-летнего периода козлятник восточный превосходил по урожайности зеленой массы клеверотимофеечную смесь в 1,7, а однолетние травы - в 2,4 раза. При среднем уровне плодородия почвы и сравнительно небольших дозах вносимых удобрений он давал урожай зеленой массы от 30 до 40 т/га, а на высоком агрофоне - от 70 до 100 т/га или до 21 т/га сена. Козлятник восточный является и хорошим медоносом. Однако ввиду некоторых биологических особенностей этой культуры и ее особых требований к условиям произрастания не всегда удается успешно внедрить эту уникальную культуру.

По данным Пензенской государственной сельскохозяйственной академии (Кшникаткина А.Н. Козлятник восточный. - Пенза: РИО ПГСХА, 2001. - С.22) козлятник восточный не выносит близкого залегания грунтовых вод. При длительном затоплении наблюдаются большие выпады растений, а при 25…30 - дневном пребывании под водой - полная гибель посевов. Лучшими почвами для козлятника восточного являются плодородные, супесчаные и легкие суглинистые, рыхлые и влажные, но не заболоченные.

По данным ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса козлятник восточный не рекомендуется возделывать на заболоченных почвах (Возделывание и использование козлятника восточного на корм и семена: Рекомендации / Г.Д. Харьков, В.Н. Золотарев, В.А. Бондарев и Л.А. Трузина. - М.: ВНИИ кормов им В.Р. Вильямса, 2005. - С.8).

По данным ВНИИГиМ (Максименко В.П., Бондаренко А.Н., Волчкова Т.Л. Галега восточная - реальность и перспектива. - М.: ВНИИГиМ, 2005. - С.20; аналог) при возделывании галеги восточной лучшими являются супесчаные и легкие суглинистые почвы, но не заболоченные: галега восточная относится к растениям-мезофитам, живущим в условиях достаточного, но не избыточного увлажнения.

По данным Белорусской ГСХА дерново-глеевые почвы не пригодны для выращивания козлятника восточного (Шелюто А.А. Технология создания и улучшения лугов. - Горки: БелГСХА, 2010. - С.25), а по данным Саратовского ГАУ им. Н.И. Вавилова и ВолжНИИГиМа козлятник восточный целесообразно выращивать в качестве биомелиоранта почв с глубоким залеганием почвенно-грунтовых вод (Туктаров Б.И., Папеко В.М., Чадин Д.В. Биологическая мелиорация деградированных орошаемых земель Заволжья. - Саратов: Вестник Саратовского ГАУ, 2009, №6. - С.42).

В рекомендациях по возделыванию козлятника восточного на семена и корм в Башкортостане, разработанных Башкирским НИИ сельского хозяйства, подчеркивается: «Козлятник восточный не выносит близкого залегания почвенно-грунтовых вод, его посевы нельзя размещать на тяжелых почвах с близким залеганием почвенно-грунтовых вод, на заболоченных участках». Козлятник восточный не выносит близкого залегания почвенно-грунтовых вод и по данным РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева. Н.И. Кулешов и др. (Кулешов Н.И., Конин О.С., Игнашина О.В., Новиков М.Н., Эссендулаев С.Т. Как без лишних затрат увеличить производство кормов в десятки раз? - Ковров: ОАО «Грин -Пикъ», 2006. - С.100…131) считают, что козлятник восточный не переносит залегание грунтовых вод менее 1,0 м.

Технологии XXI века по кормопроизводству и ООО «Петербургские Биотехнологии» предусматривают создать и внедрить технологии выращивания козлятника восточного со сроком использования без пересева в течение 30 и более лет (А. Попов. Козлятник восточный и биотехнология его возделывания - основа прочной кормовой базы в любом регионе РФ // Гл. агроном. - 2009. - №2. - С.52…53). Такие технологии неотделимы и от решения на должном уровне вопросов осушения почв, предназначенных для выращивания козлятника восточного в гумидной зоне. Известно, что и срок службы пластмассового дренажа то же составляет порядка 30 лет ((Мелиорация и водное хозяйство. 3. Осушение: Справочник / Под ред. Б.С. Маслова. - М.: Агропромиздат, 1985. - С.406).

В Нечерноземной зоне главная причина переувлажнения почв - превышение выпадающих осадков над испарением. Годы случаются как влажно-холодные, так сухие и теплые. Очень часто сбываются надежды земледельцев на благоприятный год. Хороший урожай заставляет многих из них забыть о том, что в будущем могут снова наступить неблагоприятные времена. Плохо дренированное поле, которое дает то высокий, то низкий урожай, приносящий земледельцу убыток, для успешного выращивания козлятника восточного со сроком использования без пересева в течение 30 и более лет не пригодно. На таком поле не удается избежать повреждения растений грибковыми заболеваниями, их выпадения от переувлажнения, загнивания корней и их повреждения при уборке урожая во влажный год. Естественно, что на этом поле не может быть и речи о многолетнем стабильно высоком урожае козлятника восточного по годам.

Известно, что глеевые почвы в Нечерноземной зоне целесообразно осушать при любом их сельскохозяйственном использовании, кроме естественных сенокосов (Методические указания по использованию мелиорированных земель в гумидной зоне России. - М: РАСХН, 1995. - С.173, 174).

Известен способ осушения минеральных почв разной степени оглеения закрытым дренажем с коллектором и дренами, обеспечивающими за счет расстояния между ними, глубины их заложения и диаметра труб требуемую выращиваемыми растениями норму осушения в расчетный период года с водной нагрузкой расчетной вероятности превышения (Мелиорация и водное хозяйство. 3. Осушение: Справочник / Под ред. Б. С. Маслова. - М.: Агропромиздат, 1985. - С.21, 50…54, 65, 85…87; прототип). Но действующие нормативы не учитывают особенностей осушения почв для выращивания такой высоко доходной кормовой культуры как козлятник восточный (Справочник агронома Нечерноземной зоны / Под ред. Г.В. Гуляева. - М.: Агропромиздат, 1990. - С.54). Методы и способы дренирования почв для выращивания козлятника восточного до сих пор не известны.

Известно, что при осушении почв имеет место вынос питательных веществ из пахотного слоя в дренаж. Линии тока воды сгущаются при приближении к дренам. Концентрация элементов питания растений в почвогрунтах придренной зоны - наибольшая. Это, естественно, «представляет интерес для корней растений», объясняет проникновение их внутрь трубок, ведущее в конечном итоге к образованию в них корневых пробок и прекращению отвода дренажем гравитационных вод.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в разработке дренажной системы под козлятник восточный, обеспечивающей надежную и эффективную ее работу в течение всего нормированного срока службы при выращивании козлятника восточного на минеральных почвах различной степени оглеения.

Технический результат, полученный от решения поставленной задачи, заключается в создании надежного в действии закрытого дренажа, обеспечивающего интенсивность осушения, гарантирующую успешное выращивание козлятника восточного на одном месте без пересева в течение 30 и более лет на супесчаных и легких суглинистых почвах разной степени заболоченности, и предотвращающего возможность образования корневых пробок растений в полости дренажных труб, повреждения растений грибковыми заболеваниями, загнивания корней и выпадения растений от переувлажнения, что обеспечивает получение в течение многолетнего периода высокой урожайности козлятника восточного.

Решение поставленной в изобретении задачи представлено в 2-х вариантах.

Вариант I. В дренажной системе под козлятник восточный на минеральных почвах разной степени оглеения, включающей закрытый дренаж с коллектором и дренами, обеспечивающими за счет расстояния между ними, глубины их заложения и диаметра труб требуемую выращиваемыми растениями норму осушения оглеенных почв в расчетный период года с водной нагрузкой расчетной вероятности превышения, закрытый дренаж устроен на супесчаных почвах с интенсивно оглеенными горизонтами почвенного профиля, залегающими не глубже 60 см от поверхности почвы, с глубиной заложения дрен не менее 1,3 м и изменением ее по длине дрены, не превышающем 0,2 м, кроме того, дренажные линии выполнены без локальных участков с обратным уклоном на продольном их профиле и длиной безуклонных участков, не превышающей 5 м, при этом расстояние между дренами, диаметр их труб и длина и диаметр труб закрытого коллектора соответствуют водной нагрузке 5% - ной вероятности превышения, обеспечивая норму осушения на дату возобновления вегетации козлятника восточного не менее мощности пахотного слоя (гумусового горизонта) плюс 10 см, на начало предпосевного периода - не менее 60 см, в течение посевного и вегетационного периодов и в поздне-осенний период уборки урожая - не менее 80 см.

Вариант II. В дренажной системе под козлятник восточный на минеральных почвах разной степени оглеения, включающей закрытый дренаж с коллектором и дренами, обеспечивающими за счет расстояния между ними, глубины их заложения и диаметра труб требуемую выращиваемыми растениями норму осушения оглеенных почв в расчетный период года с водной нагрузкой расчетной вероятности превышения, закрытый дренаж устроен на легких суглинистых почвах с интенсивно оглеенными горизонтами почвенного профиля, залегающими не глубже 70 см от поверхности почвы, с глубиной заложения дрен не менее 1,5 м и изменением ее по длине дрены, не превышающем 0,3 м, кроме того, дренажные линии выполнены без локальных участков с обратным уклоном на продольном их профиле и длиной безуклонных участков, не превышающей 5 м, при этом расстояние между дренами, диаметр их труб и длина и диаметр труб закрытого коллектора соответствуют водной нагрузке 5%-ной вероятности превышения, обеспечивая норму осушения на дату возобновления вегетации козлятника восточного не менее мощности пахотного слоя (гумусового горизонта) плюс 15 см, на начало предпосевного периода - не менее 70 см, в течение посевного и вегетационного периодов и в поздне-осенний период уборки урожая - не менее 100 см.

Заявленная дренажная система под козлятник восточный (варианты) на минеральных почвах разной степени оглеения обусловлена биологическими и хозяйственными особенностями выращиваемой культуры - козлятника восточного, а также длительностью хозяйственного использования плантации.

Козлятник восточный - многолетнее травянистое высокопродуктивное растение из семейства бобовых высотой до 2,0 м. По типу корневой системы относится к стержнекорневым растениям, образующим корневые отпрыски. Корневая система - мощная, размещается в основном в слое, глубиной от 60 до 90 см. На главном корне на глубине до 7 см формируется 2…8 отпрысков. Они растут горизонтально в стороны на 30 см и более, а затем выходят на поверхность почвы и образуют стебли.

В Нечерноземной зоне глубина проникновения корневой системы в почву по данным РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева (2006, Э.Р. Мухамеджанов) может достигать от 132 до 145 см, а по данным ВНИИМЗ - от 125 до 132 см (2008; Д.А. Иванов и А.Д. Капсамун).

Козлятник восточный достаточно морозостоек: в бесснежные зимы переносит морозы до (-25°C), весной растения выдерживают заморозки до (-5,0…-6,0)°С. Семена начинают прорастать при температуре от 5 до 6°С при оптимальной - от 10 до 12°С,. Отрастание козлятника восточного начинается ранней весной из зимующих на подземной части стебля 3…4 почек и корневых отпрысков. В начальный период вегетации - начале весенней вегетации рост козлятника происходит за счет запасных питательных веществ в корневой системе, в более позднюю фазу - проявляется действие удобрений.

Самое ценное свойство козлятника восточного - способность к раннему отрастанию. Он дает самый ранний весенний (раньше озимой ржи) корм, когда клевер и люцерна лишь начинают вступать в период интенсивного роста. Ни одно бобовое растение не может сравниться с ним по урожаю в начале вегетационного периода.

Наилучший срок посева - ранневесенний, совпадающий с севом ранних яровых зерновых. По данным ряда исследователей (Кшникаткина А.Н. Козлятник восточный. - Пенза: РИО ПГСХА, 2001. - С.59) при поздних посевах растения козлятника восточного не успевают сформировать хорошо развитое корневище. В результате не обеспечивается закладка зимующих почек. Поэтому большая часть растений во время перезимовки гибнет.

Общая продолжительность вегетационного периода козлятника восточного от начала отрастания до созревания семян в зависимости от почвы колеблется от 85 до 110 дней, до первого укоса - 58 дней, второй укос через 60…70 дней. Известны отдельные примеры выращивания козлятника восточного на одном месте в течение 20 и более лет. В этом случае он, как правило, выращивался на хорошо проветриваемых и освещенных, богатых органическим веществом, нейтральных или слабощелочных почвах.

Даты начала отрастания козлятника восточного весной близки к датам возобновления вегетации озимых культур и многолетних трав, по которым, в отличие от козлятника восточного, как правило, имеется многолетний ряд наблюдений. Эти данные могут быть использованы при установлении режима осушения почвы под козлятник восточный. В начальный период роста надземная масса козлятника развивается медленно, значительно отставая от роста подземной - корневой системы.

Учитывая долголетие культуры и длительность хозяйственного использования плантации, выбор участка для размещения кормовых и семеноводческих посевов козлятника восточного осуществляют тщательно. Как правило, участок подбирают вблизи фермы, вне севооборота или исключают на этот срок площадь под козлятник из полевого или кормового севооборотов.

Козлятник восточный обеспечивает снабжение скота самым ранним (одновременно с озимой рожью) и самым поздним (сентябрь…октябрь) зеленым кормом. Именно в эти периоды (ранневесенний и позднеосенний) почвы при атмосферном водном питании, как правило, испытывают избыточное переувлажнение. Требование к осушению почвогрунтов: в ранневесенний период необходимо обеспечить условия для развития и роста козлятника восточного, а в поздне-осенний период - условия для механизированной уборки урожая без повреждения корневой системы и хорошие условия для формирования урожая будущего года.

Работам по созданию дренажной системы предшествует тщательный выбор участка под возделывание козлятника восточного. Это призвано обеспечить минимальные капитальные затраты на создание дренажной системы. Размещают участок в выводных полях или прифермских севооборотах. При этом, учитывая, что козлятник восточный не развивает корней в зоне постоянного или длительного насыщения водой, не растет на почвах, где уровень верховодки или почвенно-грунтовых вод подходит вплотную к основной массе корней, а также учитывая глубину проникновения корней козлятника восточного в почву и возможность закупоривания дренажа корневыми пробками при его возделывании, и необходимость обеспечения требуемой нормы осушения дрены систематического горизонтального дренажа закладывают в зависимости от гранулометрического состава почвы на глубину не менее от 1,3 до 1,5 м. Расстояние между дренами, диаметр их труб и длина и диаметр труб закрытого коллектора соответствуют водной нагрузки 5%-ной вероятности превышения. Это обеспечивает ускорение прогревания почвы весной и раннее возобновление вегетации козлятника восточного. Известно, что чем меньше содержание влаги в почве, тем меньшее количество тепла нужно затратить, чтобы поднять температуру этой почвы на одно и то же число градусов: удельная теплоемкость (количество калорий, необходимое для поднятия температуры одного грамма почвы на один градус) для песка составляет 0,19, суглинка и глины - 0,22 и воды - 1,0, т.е. удельная теплоемкость почвы в 4…5 раз меньше удельной теплоемкости воды.

Для обеспечения равномерности осушения почвогрунта по длине дрены разница в глубине ее заложения по длине не превышает 0,2 м на супесчаных почвах с интенсивно оглеенными горизонтами почвенного профиля, залегающими не глубже 60 см от поверхности почвы, и 0,3 м на легких суглинистых почвах с интенсивно оглеенными горизонтами почвенного профиля, залегающими не глубже 70 см от поверхности почвы, а для обеспечения надежности действия и долговечности дренажных линий в эксплуатации их продольный профиль после завершения строительных работ исполнен без локальных участков с обратным уклоном при длине безуклонных участков не более 5 м.

Для активной жизнедеятельности корней в возможно большем объеме почвогрунта дренажная система обеспечивает надлежащий водно-воздушный режим до глубины их максимального размещения, в том числе и во вневегетационный период. Глубина заложения дрен на супесчаных почвах (вариант I) составляет не менее 1,3 м, а на легких суглинистых почвах (вариант II) - не менее 1,5 м.

Особое внимание уделено водно-воздушному режиму почвы и корневой системы козлятника восточного в начале его вегетации. Расстояние между дренами, диаметр их труб и длина и диаметр труб закрытого коллектора соответствуют водной нагрузке 5%-ной вероятности превышения, обеспечивая норму осушения на дату возобновления вегетации козлятника восточного не менее мощности пахотного слоя (гумусового горизонта) плюс 10 см (вариант I) и плюс 15 см (вариант II), на начало предпосевного периода - не менее 60 см (вариант I) и не менее 70 см (вариант II), в течение посевного и вегетационного периодов и в позднее-осенний период уборки урожая - не менее 80 см (вариант I) и не менее 100 см (вариант II).

В поздне-осенний период дренажная система гарантирует норму осушения, создающую условия для механизированной уборки урожая без повреждения корневой системы козлятника восточного и обеспечивающую хорошие условия для формирования урожая следующего года.

Данное изобретение направлено на создание дренажной системы для многолетнего возделывания козлятника восточного на одном месте без пересева, на обеспечение необходимой нормы осушения и надежной работы дренажной системы в течение всего многолетнего периода хозяйственного возделывания этой высоко доходной культуры, а также и в течение всего нормативного срока службы закрытого дренажа, на предотвращение возможности образования корневых пробок растения в полости дренажных труб. При этом в основу создания основных положений конструкции дренажной системы положены результаты 48-летних натурных наблюдений за действием дренажных систем на минеральных почвах различной степени оглеения.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и мелиорации земель и может быть применено в Нечерноземной зоне как при выборе объекта при использовании дренируемых минеральных почв, так и при проектировании и строительстве осушительных систем. Дренажная система под козлятник восточный на минеральных почвах разной степени оглеения включает закрытый дренаж с коллектором и дренами, обеспечивающими за счет расстояния между ними, глубины их заложения и диаметра труб требуемую выращиваемыми растениями норму осушения оглеенных почв в расчетный период года с водной нагрузкой расчетной вероятности превышения. Закрытый дренаж устроен на супесчаных (вариант 1) или легких суглинистых (вариант 2) почвах с интенсивно оглеенными горизонтами почвенного профиля, залегающими не глубже 60 см (вариант 1) или не глубже 70 см (вариант 2) от поверхности почвы, с глубиной заложения дрен не менее 1,3 м (вариант 1) или не менее 1,5 м (вариант 2) и изменением ее по длине дрены, не превышающим 0,2 м (вариант 1) или не превышающим 0,3 м (вариант 2). Дренажные линии выполнены без локальных участков с обратным уклоном на продольном их профиле и длиной безуклонных участков, не превышающей 5 м. Расстояние между дренами, диаметр их труб и длина и диаметр труб закрытого коллектора соответствуют водной нагрузке 5%-ной вероятности превышения, обеспечивая норму осушения на дату возобновления вегетации козлятника восточного не менее мощности пахотного слоя (гумусового горизонта) плюс 10 см (вариант 1) или плюс 15 см (вариант 2), на начало предпосевного периода - не менее 60 см (вариант 1) или не менее 70 см (вариант 2), в течение посевного и вегетационного периодов и в поздне-осенний период уборки урожая - не менее 80 см (вариант 1) или не менее 100 см (вариант 2). Обеспечивается интенсивность осушения, гарантирующая успешное выращивание козлятника восточного на одном месте без пересева в течение 30 и более лет на супесчаных и легких суглинистых почвах разной степени заболоченности, и предотвращается возможность образования корневых пробок растений в полости дренажных труб, повреждение растений грибковыми заболеваниями, загнивание корней и выпадение растений от переувлажнения, что обеспечивает получение в течение многолетнего периода высокой урожайности козлятника восточного. 2 н.п. ф-лы.

1. Дренажная система под козлятник восточный на минеральных почвах разной степени оглеения, включающая закрытый дренаж с коллектором и дренами, обеспечивающими за счет расстояния между ними, глубины их заложения и диаметра труб требуемую выращиваемыми растениями норму осушения оглеенных почв в расчетный период года с водной нагрузкой расчетной вероятности превышения, отличающаяся тем, что закрытый дренаж устроен на супесчаных почвах с интенсивно оглеенными горизонтами почвенного профиля, залегающими не глубже 60 см от поверхности почвы, с глубиной заложения дрен не менее 1,3 м и изменением ее по длине дрены, не превышающим 0,2 м, кроме того, дренажные линии выполнены без локальных участков с обратным уклоном на продольном их профиле и длиной безуклонных участков, не превышающей 5 м, при этом расстояние между дренами, диаметр их труб и длина и диаметр труб закрытого коллектора соответствуют водной нагрузке 5%-ной вероятности превышения, обеспечивая норму осушения на дату возобновления вегетации козлятника восточного не менее мощности пахотного слоя (гумусового горизонта) плюс 10 см, на начало предпосевного периода - не менее 60 см, в течение посевного и вегетационного периодов и в поздне-осенний период уборки урожая - не менее 80 см.

2. Дренажная система под козлятник восточный на минеральных почвах разной степени оглеения, включающая закрытый дренаж с коллектором и дренами, обеспечивающими за счет расстояния между ними, глубины их заложения и диаметра труб требуемую выращиваемыми растениями норму осушения оглеенных почв в расчетный период года с водной нагрузкой расчетной вероятности превышения, отличающаяся тем, что закрытый дренаж устроен на легких суглинистых почвах с интенсивно оглеенными горизонтами почвенного профиля, залегающими не глубже 70 см от поверхности почвы, с глубиной заложения дрен не менее 1,5 м и изменением ее по длине дрены, не превышающим 0,3 м, кроме того, дренажные линии выполнены без локальных участков с обратным уклоном на продольном их профиле и длиной безуклонных участков, не превышающей 5 м, при этом расстояние между дренами, диаметр их труб и длина и диаметр труб закрытого коллектора соответствуют водной нагрузке 5%-ной вероятности превышения, обеспечивая норму осушения на дату возобновления вегетации козлятника восточного не менее мощности пахотного слоя (гумусового горизонта) плюс 15 см, на начало предпосевного периода - не менее 70 см, в течение посевного и вегетационного периодов и в поздне-осенний период уборки урожая - не менее 100 см.