СПОСОБ И СИСТЕМА ОРОШАЕМОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ В ГУМИДНОЙ ЗОНЕ Российский патент 2016 года по МПК A01G25/00 A01B79/02 A01C21/00 A01G13/06 A01G13/02 C02F1/48 C05F15/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в гумидной зоне при орошении сельскохозяйственных культур.

Известны типы почв:

- Аллювиальные отложения (сущ. аллювий) - отложения пород, перемещаемых реками. Большинство аллювиальных почв содержит ил, песок и гравий, они очень плодородны.

- Ил. Очень мелкие отложения, хорошо удерживающие воду. Ил плодороднее песка, похолоднее и хуже обеспечивает дренаж.

- Песчанистые почвы образованы отложениями крупнозернистых частиц, обычно кремнистых, зачастую возникают при распаде старых горных пород (например, песчаника). Обладает высоким pH.

- Песок. Крохотные частицы выветренных пород и минералов, удерживающие мало воды, но составляющие теплую, аэрированную почву с хорошим дренажем, чаще всего не зараженную филлоксерой.

- Известковая почва. Любая почва или смесь почв со значительным содержанием карбонатов кальция и магния. По сути дела щелочная, эта почва способствует образованию кислоты в винограде, хотя pH такой почвы будет изменяться в соответствии с содержанием в ней активной извести. Известковые почвы прохладны, обладают хорошими водоудерживающими свойствами.

- Мел. Один из известняков, мел - мягкая, прохладная, пористая, ярко-белая, осадочная щелочная порода, на которой выращивают виноград со сравнительно высоким содержанием кислоты. Корни винограда проникают в нее легко, она обеспечивает превосходный дренаж и в то же время удерживает достаточное для растений количество влаги.

- Кремень. Кремнистая порода, сохраняющая и отражающая тепло.

- Гранит. Твердая, богатая минералами порода, которая быстро нагревается и удерживает тепло. Гранит содержит 40-60% кварца и 30-40% калийного полевого шпата, а также слюду, амфибол и прочие различные минералы. Имеет высокий pH. Следует отметить, что почва, образующаяся из гранита, представляет собой смесь песка (частично образованного при распаде кварца и частично при разложении полевого шпата со слюдой или амфиболом), глины и различных карбонатов или силикатов, получающихся при выветривании полевого шпата, слюды и амфибола.

- Гравий. Широкий термин, охватывающий частицы кремния различных размеров. Это рыхлая, гранулированная, аэрированная почва, обеспечивающая превосходный дренаж.

- Гумус. Органическое вещество, содержащее бактерии и другие микроорганизмы, способные преобразовывать сложные химические соединения в простые питательные вещества для растений. Благодаря гумусу почва становится плодородной, а без него она представляет собой не что иное, как мелкозернистую скальную породу.

- Суглинок. Теплая, мягкая, рыхлая почва с примерно равным содержанием глины, песка и ила. Наиболее плодородная почва.

- Вулканические почвы. Происходят из двух источников, могут быть лавовыми (продуктами вулканической лавы) или изверженными (из веществ, выброшенных в атмосферу). Примерно 90% лавовых пород и почв состоит из базальта, остальные включают андезит, обсидиан, риолит и трахит. Базальт - порода, составляющая до 90% всех вулканических пород на основе лавы. Содержит различные минералы, богат известью и содой, беден кварцем и поташем. Изверженные вещества имеют вид шаровидных частиц, охлаждаются в воздухе и падают на землю уже как твердые частицы (пемза) или же поднимаются в воздух в виде твердого вещества и дробятся от удара (туф). Вулканические почвы удерживают влагу очень хорошо, насыщаясь даже от туманов или незначительных осадков, поэтому лоза получает достаточно воды для роста. Вулканические породы в смеси с песком плодородны и используются для выращивания винограда (http://www.wineservice.ru/vinnyj-mir/tipy-pochv/) (Уникальные виноградники острова Лансароте (Испания) - Terra-Z. www.terra-z.ru/archives/19130. http://www.terra-z.ru/archives/19130). Известна прогрессивная технология земледелия No-till с нулевой обработкой почвы. Данная технология позволяет выращивать сельхозкультуры без вспашки почвы и применения минеральных удобрений. Недостатками технологии являются:

- Увеличивается количество применяемых гербицидов на начальном этапе.

- Медленное прогревание почвы весной.

- Риск возникновения проблем с вредителями и болезнями.

- Невозможность внесения органических удобрений и мелиорантов, которые надо запахивать.

- Ограничения на слабодренированных, переувлажненных почвах (повышенное переувлажнение на слабодренированных почвах приводит к уменьшению биологической активности почвы) (Михаил Драганчук. Проблемы нулевой технологии - http://no-till.ru/view_articles.php?id=24).

В No-till технологии для повышения урожайности сельскохозяйственных культур используются: базовый раствор «Восток-ЭМ1» с почвообразующими эффективными микроорганизмами (ЭМ) стоит 1000 руб. литр; этот литр расходуется на 20 гектаров и биостимулятор «Биостим», один грамм расходуется на 10 гектаров зерновых культур, кукурузы, подсолнечника, трав. На овощных культурах требуется 1 грамм на гектар (Руководителям хозяйств - zazhizn.org.zazhizn.org/files/for_leaders.doc) (Ю.И. Слащинин, Председатель неформального сообщества «Народный Опыт», учредитель и главный редактор газеты «Разумное Земледелие» Контактные адреса для заинтересованных: Слащинин Юрий Иванович Ly32008@yandex.ru. 191123, г. Санкт-Петербург, а/я 110).

Известна технология органического земледелия, при которой в мае на сорняки притаптывают, затем на них наносят перегной или недозрелый навоз слоем 3-4 см. Потом все это прикрывается бумагой или картоном. Прямо на картон насыпают слой, сантиметров 10, питательной органики (недозревший навоз или компост). Сверху покрывают соломой, листвой, травой слоем 5-6 см. Картон отсекает сорняки, питательный слой держит влагу и дает питание, солома охраняет от солнца и птиц. При посадке немного разрывают солому и навоз, затем делают отверстия в картоне. Рассаду устанавливают в лунке и обсыпают вокруг землей или готовым компостом. Известны также приподнятые грядки-короба. Применяется в северных областях. Они раньше прогреваются, в случаях переувлажнения не вымокают. На поверхность грядок наносится компост. Растения сажаются прямо в него. Для уменьшения потерь воды на испарение создаются кулисы из кукурузы, фасоли, подсолнуха сорго. Нанесением мульчи из опилок, коры дуба сдерживают размножение слизняков. Настои из гнилой соломы сдерживают развитие грибков фитофторы и переноспоры (Курдюмов Н.И. Умный огород в деталях. - Ростов н/Д; Владис; М.: РИПОЛ классик, 2013. - С. 98, 181, 239, 241).

Недостатком этих систем является неприменение в системах орошаемого земледелия при поливе по бороздам. В гумидных районах осенью возможно также выпадение осадков, вызывающее переувлажнение почвы, препятствующее при данных системах земледелия применению сельскохозяйственной техники при весенних работах и уборке урожая.

Известна туманообразующая установка «ТОУ Шохина» (Петинов Н.С., Шохин A.M., Остряков И.А. А.С. №695633 от 01.02.1977 г. на изобретение «Способ стимулирования развития растений», Шохин К.А., Шохин A.M., Кръстев М. Патент РФ №2338368 «Вегетационная система для создания микроклимата»). С помощью «ТОУ Шохина» возможно проведение внекорневых подкормок, опрыскивание растений омагниченной и электризованной водой для благотворного повышения их биопотенциала.

Это альтернатива теплицам. Экономия воды 20 раз по отношению к капельному поливу. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур 2-3 раза. Сбор урожая раньше 10-20 дней. В подмосковном климате период возможной вегетации увеличивается до 6-7 месяцев. ТОУ Шохина работает при давлениях 2 атм., таком же, как в системах для полива по бороздам.

ТОУ Шохина соединяют в систему и устанавливают парными рядами, в поле. Система состоит из 12 ячеек, ограниченных прозрачным ветрозащитным барьером. Каждая ТОУ покрывает свою ячейку дозированным количеством теплого тумана. С помощью ТОУ возможно проведение внекорневых подкормок, опрыскивание растений омагниченной и электризованной водой для благотворного повышения их биопотенциала.

Дозированный туман, как и природная роса, обеспечивает воздушную ирригацию почвы. При этом осевшая влага уходит вглубь почвы по свободным капиллярам, не нарушая структуру и аэрацию среды обитания корней. В открытом грунте распыление воды до состояния тумана способствует насыщению ее кислородом, что весьма важно для развития корневой системы, а также углекислотой, что активизирует процесс фотосинтеза. Известно, что водяной пар, поглощаемый листьями растений, перераспределяется из надземных органов в корневую систему. Присутствие на поверхности листьев и стеблей растений тончайшей (невидимой) пленки воды препятствует транспирации, а это в свою очередь способствует активному фотосинтезу даже в жаркие часы.

Заряженные частицы тумана направленно стимулируют рост и развитие как корневой системы, так и надземной части растений, находящихся в зоне действия ТОУ.

ТОУ в условиях открытого грунта обеспечивает для растений оптимальные условия увлажнения и здоровое развитие без формирования лишней вегетативной массы. Созревание плодов происходит под солнцем, снижается вероятность эпифитотий, которые часто случаются в теплицах и парниках (http://poliv2000.blogspot.ru/, http://poliv2000.narod.ru/kak1.html www.poliv.my1.ru).

Недостатком способа орошаемого земледелия является неиспользование при поливах по бороздам, в технологиях биодинамического земледелия и с применением эффективных микроорганизмов.

Известен способ мелиорации в горно-предгорной зоне и система для его реализации, включающие полив верхнего горизонта активного слоя почвы по бороздам, расположенным посередине гребней, а полив нижнего горизонта животноводческими стоками, проводится из траншей, проложенных по краям гребней и заполненных камнями (патент на изобретение RU №2362298, МПК A01G 25/00 //И.И. Ким, И.А. Ким, А.И Ким. - Опубл. 27.07.2009. - Бюл. №21).

Недостатком способа является неиспользование для полива активированной воды и эффективных микроорганизмов, отсутствие посередине траншей с растительными остатками, повышающих плодородие почвы. Не используются виды камней, содержащие элементы питания растений, которые могут быть переработаны почвенной флорой и фауной в растворимые соединения.

Известен способ орошаемого земледелия, в котором на отдельных грядках поливного участка создаются ряды плодовых деревьев и кустарников (Патент на изобретение RU №2451445, МПК A0G 25/00 С1//И.А. Ким и др. - Бюл. №15. - 2012 г.).

Недостатком способа является возможные трудности проведения весенних и осенних полевых работах при высокой влажности почвы.

Известен способ мелиорации, включающий полив по бороздам и мелкодисперсным дождеванием участков с широкими стационарными грядками, имеющими посередине узкие траншеи, заполненные растительными остатками, отличающийся тем, что поливы по бороздам проводятся активированной водой, а поливы мелкодисперсным дождеванием проводят в ночное время на увлажнение приповерхностного слоя почвы с чередованием поливов обычной и активированной водой (Патент на изобретение RU 2444179 C1, МПК A01G 25/00 /И.А. Ким, И.И. Ким, А.И. Ким).

Недостатком системы является неприменение при поливе мелкодисперсным дождеванием омагниченной и электризованной водой, для благотворного повышения их биопотенциала и эффективных микроорганизмов при поливах по бороздам.

Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение аэрации почвы, повышение конденсации атмосферной влаги в почву, активизация жизнедеятельности почвенной флоры и фауны, улучшение обеспечения растений элементами питания, повышение плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур на глинистых почвах, обеспечение возможности проведения сельскохозяйственных работ при повышении влажности почвы.

На фиг. 1 приведена схема системы биоинтенсивного орошаемого земледелия в гумидной зоне; на фиг. 2 - разрез почвы поливного участка.

Заявленный результат достигается тем, что система биоинтенсивного орошаемого земледелия в гумидной зоне содержит источник орошения 1, водозаборное сооружение 2, соединенное через затвор 3 с входом генератора омагниченной и электризованной воды 4, через затвор 5 с входом насоса 6, вход которого соединен через затвор 7 с выходом генератора 4 омагниченной и электризованной воды и через затвор 8 с емкостью с водой 9, в которую добавлены эффективные микроорганизмы или биостимулятор, например «Биостим». Выход насоса 6 соединен через затвор 10 с транспортирующим трубопроводом 11 оросительной системы для полива участка по бороздам, содержащей гидранты 12 для подключения переносных поливных трубопроводов 13 с микрогидрантами 14 для подачи воды в поливные борозды 15, и через затвор 16 с напорной трубопроводной сетью 17, к которой подключаются туманообразующие установки «ТОУ Шохина» 18. Расстояние между поливными бороздами соответствует расстоянию между колесами тракторов (1,2-1,6 м).

По краям поливного участка для ослабления ветра посажены деревья с кустарниками 19, а вокруг участков, поливаемых туманообразующей установкой «ТОУ Шохина» 18 на грядках 20, расстояние между которыми равна ширине захвата туманообразующей установки, высаживаются кулисы 21, созданные из высокорослых сельскохозяйственных растений, например из кукурузы, подсолнуха, фасоли, сорго.

Поперек грядок по краям участков, поливаемых «ТОУ Шохина», могут быть установлены ветрозащитные экраны, например, из поликарбоната.

Узкие поливные траншеи 22 созданы по краям широких стационарных грядок 20, которые расположены поперек основного направления ветра.

Снизу узких поливных траншей 22 могут устанавливаться лотки из мелиоративной пленки с перегородками для накопления влаги 31. Узкие поливные траншеи 22 заполнены галькой, гравием, песком, известняком (мел), туфом 23, получаемыми из горных пород (гранит, кремень) и вулканических пород. Сверху они присыпаются слоем земли 24, поверх которого созданы поливные борозды.

Посередине широких стационарных грядок 20 сделаны траншеи 25, на дно которых положен слой остатков деревьев 26. На этот слой положен слой из растительных остатков с навозом 27, выше которого положен слой компоста 28. На поверхность широких стационарных грядок 21 нанесен слой компоста, смешанный с опилками и соломой 29, присыпанный слоем песка 30.

Растения могут высаживаться по краям грядок 21 или на грядках в слой компоста, смешанный с опилками 29.

Система биоинтенсивного орошаемого земледелия в гумидной зоне реализуется следующим образом.

Осенью после уборки урожая производится глубокая вспашка почвы с внесением в почву органических удобрений. Затем создаются параллельные узкие поливные траншеи 22 глубиной до 1 м. Нижняя часть поливных траншей 22 выкладывается мелиоративной пленкой 31 в виде лотка с перегородками. Затем узкие поливные траншеи 22 заполняются галькой, гравием, песком, известняком (мелом), туфом 23, производимыми из горных (гранит, кремень и др.) и вулканических пород. Сверху они присыпаются слоем почвы 24. Затем выше узких поливных траншей 22 создаются поливные борозды 15. Во время вегетационного периода элементы питания, содержащиеся в наполнителе узких поливных траншей, за счет активизации микробиологической деятельности в почве могут быть использованы для питания растений. Кроме того, узкие поливные траншеи обеспечивают хорошую аэрацию почвы, накапливают атмосферную влагу и поливную воду.

Посередине между узкими поливными траншеями 22 создаются траншеи 25, на дно которых укладываются остатки деревьев 26, сверху на них укладывается слой растительных остатков с навозом 27, а на этот слой - слой компоста 28. На поверхность грядок насыпается слой компоста, смешанный с опилками и гнилой соломой 29, присыпанный сверху слоем песка 30.

Весной при уменьшении влажности почвы в приповерхностном слое ниже 0,7…0,8 НВ начинают поливы туманообразующей установкой «ТОУ Шохина» до доведения влажности в приповерхностном слое до 0,9 НВ. Поливы осуществляются с чередованием поливов с добавлением в воду эффективных микроорганизмов, поливов омагниченной и электризованной водой и биостимуляторами.

При снижении влажности нижней части активного слоя почвы ниже 0,7 НВ проводят полив по бороздам 15 из переносных поливных трубопроводов 13 с добавлением в воду эффективных микроорганизмов.

При поливе по бороздам вода проникает в узкие поливные траншеи 22, накапливается в нижней части поливных траншей и затем осуществляет внутрипочвенное увлажнение активного слоя почвы.

Способ и система биоинтенсивного орошаемого земледелия в гумидной зоне позволяют:

- предотвратить переувлажнение, разрушение и слитизацию активного слоя почвы при орошении и выпадении осадков;

- производить дренаж воды при подъеме грунтовых вод;

- накапливать влагу;

- улучшить аэрацию почвы, конденсацию атмосферной влаги и аэрационное увлажнение почвы;

- минимизировать затраты воды на орошение;

- стабилизировать влажность и температурный режим почвы;

- активизировать жизнедеятельность почвенной флоры и фауны во всем активном слое почвы;

- уменьшить потребность в минеральных удобрениях и вред, наносимый удобрениями почвенной фауне, за счет использования элементов питания в горных породах, заполняющих узкие поливные траншеи;

- осуществлять борьбу с патогенными микроорганизмами;

- снизить заболеваемость растений;

- повысить плодородие почвы;

- повысить урожайность сельскохозяйственных культур;

- осуществлять раннюю посадку сельскохозяйственных культур и уборку урожая механизированным способом при переувлажнении почвы.

Система биоинтенсивного орошаемого земледелия включает стационарные грядки, траншеи посередине грядок, заполненные растительными остатками, поливные борозды, систему с переносными трубопроводами для полива по бороздам, туманообразующие установки с генератором омагниченной и электризованной воды, участки полива которых ограничены ветрозащитными экранами. На входе системы установлена емкость с водой с эффективными микроорганизмами или биостимулятором. Под поливными бороздами сделаны поливные траншеи, заполненные галькой, гравием, песком, известняком (мелом), туфом, их нижняя часть экранирована мелиоративной пленкой с перегородками. В траншеях, расположенных посередине грядок, уложены остатки деревьев, сверху на них - слой растительных остатков с навозом, а на этот слой - слой компоста. На поверхность грядок насыпан слой компоста, смешанный с опилками и гнилой соломой, присыпанный сверху слоем песка. По краям участка высажены деревья. Участки, поливаемые туманообразующей установкой, ограничены кулисами из высокорослых сельскохозяйственных растений. Технический результат - повышение урожайности. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ биоинтенсивного орошаемого земледелия в гумидной зоне, включающий полив грядок, посередине которых проложены траншеи, заполненные растительными остатками, по бороздам из переносных поливных трубопроводов и туманообразующей установкой, отличающийся тем, что увлажнение всего активного слоя почвы грядок осуществляют с чередованием поливов по бороздам водой с эффективными микроорганизмами из узких поливных траншей, расположенных по бороздам, и поливов на увлажнение приповерхностного слоя почвы и растений туманообразующей установкой омагниченной и электризованной водой и водой с добавлением эффективных микроорганизмов или биостимуляторов.

2. Система биоинтенсивного орошаемого земледелия, включающая широкие стационарные грядки, траншеи посередине грядок, заполненные растительными остатками, поливные борозды, систему с переносными трубопроводами для полива по бороздам и туманообразующие установки с генератором омагниченной и электризованной воды, участки полива которых ограничены ветрозащитными экранами, отличающаяся тем, что на входе оросительной системы дополнительно установлена емкость, заполненная водой с эффективными микроорганизмами или биостимулятором, под поливными бороздами сделаны узкие поливные траншеи, заполненные галькой, гравием, песком, известняком (мелом), туфом, нижняя часть которых экранирована мелиоративной пленкой с перегородками, в траншеях, расположенных посередине грядок, уложены остатки деревьев, сверху на них - слой растительных остатков с навозом, а на этот слой - слой компоста, на поверхность грядок насыпан слой компоста, смешанный с опилками и гнилой соломой, присыпанный сверху слоем песка, по краям участка высажены деревья, а участки, поливаемые туманообразующей установкой, ограничены кулисами из высокорослых сельскохозяйственных растений.