СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ В ЗАСУШЛИВЫХ РАЙОНАХ КРЫМА Российский патент 2017 года по МПК A01C21/00 A01B79/02 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам повышения плодородия почвы.

В течение последних десятилетий в Крыму, особенно в его степной зоне, применяли интенсивные способы обработки почвы, которые предусматривали высокие темпы минерализации почвы, за счет чего получали высокие урожаи, но при этом значительно увеличивалась эрозия почвы, снижались запасы гумуса, нарушались биогенные процессы в почве, что, в конечном счете, привело к нарушению структуры почвенного плодородного слоя, снизились его плодородие, урожайность и качество сельскохозяйственной продукции.

Плодородие почв теряется из-за большого количества выведения техники на поля (МДП - машинная деградация почвы), что сильно уплотняло почву, из-за излишнего применения химических технологий, что ведет к деградации земель и дальнейшему снижению количества гумуса.

На борьбу с ветровой и водной эрозией, на восстановление плодородия, а также на борьбу с сорняками затрачиваются огромные средства, энергия, топливо, горюче-смазочные материалы, увеличиваются трудозатраты и тем самым повышается в итоге себестоимость сельскохозяйственной продукции.

Существующие системы обработки почвы и внесение химических удобрений негативно сказались на пористости и плотности почвы, что привело к плохой водо- и воздухопроницаемости, а также частичной гибели многих микроорганизмов и уменьшению количества гумуса и ухудшению его качества. При этом не только снижается плодородие почв, но и ухудшается экологическое состояние окружающей среды в целом.

За 3 ротации севооборота на фоне только минеральной системы удобрений без многолетних трав в слое 0,60 см ежегодная утрата гумуса составила 1-1,5 т/га.

Известен способ подкормки растений пропашных сельскохозяйственных культур, включающий одновременное внесение смеси азотных удобрений и биологически активных веществ путем опрыскивания в фазе 5-7 листьев, при этом в качестве азотных удобрений используют смесь углеаммонийных солей, которую вносят в количестве 5,0-6,0 кг/га (Патент №21698. А01С 21/00. Заявл. 26.05.95. Опубл. 30.04.98. Бюл. №2).

Известен способ внесения органических удобрений, включающий нарезку борозды разбрасывания удобрений, заделки их на дно борозды, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности удобрений путем создания благоприятных микробиологических, тепловых и аэрационных условий, ниже дна борозды на 50-70 мм нарезают щели с сечением 50-80 мм (АС №1706435. А01С 21/00. Способ внесения органических удобрений. Заявл. 06.12.89. Опубл. 23.01.92. Бюл. №3).

Известен способ выращивания растений, включающий подготовку почвы, внесение удобрений и посадку растений, отличающийся тем, что с целью снижения нитратов в растениях и улучшения агрофизических свойств почвы подготовку почвы осуществляют путем внесения в нее 3-5 т/га измельченных отходов производства огнезащитной фанеры, которые содержат 20-30% диамоний-фосфата, заделывая их на глубину 18-22 см (АС 1711730. А01G 31/00. Cпociб вирощування рослин. Заявл. 25.02.88. Опубл. 15.02.92. Бюл. №6).

Известен способ удаления токсичных соединений из загрязненной почвы, включающий промывку почвы водой и подачу напряжения на электроды, установленные поярусно в почвенном и подпочвенном горизонтах, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности удаления токсичных соединений из почвы, на электроды в подпочвенном горизонте одновременно с промывкой подают переменное напряжение, а после очистки подают постоянное напряжение на электроды, которые установлены в подпочвенном горизонте, а после получения заданной степени очистки эти электроды соединяют между собой симметрично относительно источника переменного тока (АС 1708196. СССР. А01G 25/00. Заявл. 23.04.90. Опубл. 30.01.92. Бюл. №4).

Известен также высевающий аппарат для локального внесения биогумуса, а также смеси органо-минеральных удобрений на основе биогумуса, который состоит из бункера, самоочищающей катушки и тукопровода (Патент №23653. А01В 49/06. Висiваючий апарат для локального внесения бiогумусу. Заявл. 26.11.96. Опубл. 31.08.98. Бюл. №4).

Все эти способы не решают проблемы повышения содержания гумуса в почве, как и не решают проблемы биологического питания и защиты культурных растений. Они предусматривают лишь выведение токсических и радиоактивных веществ, а также тяжелых металлов из почвы. Эта процедура очень сложная, дорого стоит и не решает проблемы в целом.

Поэтому в основу изобретения поставлена задача повышения плодородия почвы путем естественного восстановления и пополнения гумуса в почве за счет сведения до минимума системы обработки почвы и применения химикатов, чтобы дать возможность эффективному органическому землепользованию за счет биологизированного земледелия, биологизированных севооборотов, идти к правильному управлению плодородием почв, сохранности структуры плодородного слоя. Все это даст огромную экономию всех трудозатрат, энергозатрат и позволит увеличить урожайность при снижении себестоимости сельхозпродукции, и главное, получить экологически чистую сельхозпродукцию.

Поставленная задача решается тем, что в способе повышения плодородия почвы в засушливых районах Крыма предусматривается применение севооборотов и восстановление структуры плодородного слоя почвы за счет повышения содержания в нем гумуса, согласно изобретению, проводят биологизированные севообороты, а повышение содержания гумуса в почве достигают путем оптимизации условий питания и защиты растений с преимущественным использованием агротехнических и биологических мер, активизирующих микробиологические процессы за счет введения в почву только органических веществ в виде навоза с нормой внесения - 7,5 т на 1 га и оставление растительных остатков незерновой части урожая, т.е. соломы и других пожнивных остатков - 1,5-3,0 т на 1 гектар севооборотной площади, при этом контроль за динамикой плодородия почвы проводят постоянно путем анализа содержания в ней гумуса.

Одним из стратегических принципов развития аграрного сектора является экологический, который направлен на восстановление, защиту и повышение плодородия почвы.

Постоянное устойчивое развитие предусматривает: сохранение, восстановление и рациональное использование биологического разнообразия в агроландшафтах; формирование зональных конкурентоспособных ресурсо- и энергосберегающих моделей эффективного ведения сельскохозяйственного производства на принципах природозащитной организации, восстановление природно-ресурсного потенциала, усовершенствование структуры посевных площадей и севооборотов для полного использования биоклиматического потенциала, улучшения фитосанитарного состояния почвы и агрофитоценозов, поддержание оптимального баланса органического вещества и биологического состояния почвы, применение почвозащитных энергосберегающих технологий обработки почвы, что обеспечивает оптимизацию ее агрофизических свойств и повышение противоэрозионной стойкости, особенно в районах выявления водной эрозии и дефляции.

Именно нарушение системы севооборотов и технологий выращивания сельскохозяйственных культур вызвало усиление процесса дегумуфикации почвы и засорение полей сорняками.

Для повышения урожайности пропашных культур и защиты от сорняков применяются разнообразные удобрения и пестициды химического происхождения, которые загрязняют почву химическими веществами, тяжелыми металлами и даже радиоактивными веществами в результате техногенных условий. По этой причине хозяйства несут большие экономические затраты на детоксикацию, промывные поливы водой, на внесение адсорбентов и др.

Предлагаемый способ повышения плодородия почвы предусматривает разработку технологий расширенного естественного восстановления плодородия почвы и получение высоких урожаев полевых культур с хорошими показателями качества выращенной продукции за счет оптимизации условий питания и защиты растений, и улучшения агрофизических свойств почвы из-за полного исключения применения химических веществ, которые загрязняют почву, воду и растения, и которые, попадая в организм животных и человека, вызывают различные заболевания.

Научные исследования проводились на опытных участках ГБУ Республики Крым «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крыма».

Исследования проводились в 8-польном стационарном севообороте с чередованием культур: черный пар - озимая пшеница - озимый ячмень - занятый пар (вико-пшеничная смесь) - озимая пшеница - кукуруза на зеленый корм - озимый ячмень - подсолнечник.

Сев озимых культур проводился сеялкой СЗП - 3,6 с нормой высева озимой пшеницы 5,5 млн/га всхожих семян, озимого ячменя 4,5 млн/га, вико-пшеничная смесь высевалась из расчета 1,8 млн/га озимой пшеницы и 2,5 млн/га озимой вики. Кукурузу и подсолнечник высевали сеялкой СПЧ - 6,3 с нормой высева 50-60 тыс/га кукурузы и 35 тыс/га подсолнечника.

Агротехника выращивания культур севооборота соответствовала научно-обоснованным нормам для засушливых условий степной зоны Крыма.

Восстановить плодородие почвы можно только за счет создания условий биологизации питания и защиты растений потому, что в здоровой почве, которая характеризуется количеством в ней гумуса и нормальной микрофлоры, происходит нормальное питание и растение реализует свой генетический потенциал и противостоит болезням и вредителям.

Качество почвы влияет не только на ее химический состав, влагу, но и на многочисленные живые организмы, которые живут в поверхностном слое почвы и на ее поверхности, и находятся в тесном взаимодействии.

Переход на органическое земледелие происходит не моментально, а поэтапно. Это будет уже биоземледелие, в результате него будет экологически чистая продукция.

Необходимо прекратить убивать микрофлору и начать возрождать активизацию почвы. Это будет интенсивный гумусовосстанавливающий процесс с активным участием микроорганизмов и дождевых червей (биогумус), которые влияют на структурообразование, состав почвы, потому что помогают быстро расщеплять органические удобрения и органические растительные остатки.

Гумусный состав и роль типа севооборота, органические удобрения и обработка почвы влияют на восстановление плодородия почвы. Органическая составляющая почвы является одним из самых важных факторов, который обозначает агрономический потенциал почвы. При оценке качества почвы приоритетное значение имеет количество гумуса, как интегральный показатель всего комплекса почвообразования.

Необходимо повернуть в земледелие природную модель почвообразования и использования для защиты почвы мульчи с растительными остатками, что является фундаментальной основой пополнения органическими веществами в виде навоза и побочной продукции с целью обеспечения расширенного восстановления плодородия. Для этого требуется оставлять на полях солому, измельченные стебли кукурузы и подсолнечника. Роль стерни и нечерновой части урожая очень велика, поскольку они являются незаменимыми при расширенном восстановлении плодородия почв.

Известно, что в последнее время дегумификация почв происходит из-за недостатка или отсутствия вообще развитого животноводства, нехватки органических веществ, что является поводом перейти на внедрение биологизации земледелия, которое позволяет обеспечить условия расширенного восстановления плодородия почв. Внесения повышенной дозы минеральных удобрений (N₆₂P₆₆) на фоне внесения побочной продукции образует бездефицитный баланс органических веществ при безотвальной и поверхностной обработках почвы.

Поэтому для расширенного восстановления плодородия почвы необходимо больше органических веществ - навоза, птичьего помета, компостов - нетоварная часть урожая (солома, стебли грубостебельных растений, ботва, плети огурцов, тыквы) и другие послежнивные остатки, а также посевы сидеральных культур в севообороте. Для пополнения гумуса используют главным образом продукцию полевых культур, особенно солому, полову, так как зерновые колосовые составляют основу нашего земледелия.

Органические удобрения и растительные остатки влияют на восстановление плодородия почвы, особенно в засушливых районах степной зоны Крыма. Они увеличивают содержание органических веществ в гумусе, активизируют почвенно-микробиологические процессы и влияют на интенсивность минерализации почвы. Вследствие этого повышается содержание калия, фосфора и других элементов, улучшается пористость почвы, водоудержание, усиливается активная деятельность микроорганизмов без дополнительного внесения каких-либо химических элементов.

В условиях биологизованных севооборотов имеет место повышение площадей под многолетние травы и промежуточные культуры, которые оставляют в почве значительное количество послежнивных остатков, которые влияют на баланс органики в почве. Энергия Солнца является важным фактором восстановления плодородия почв, т.к. гумус является основным фактором агроэкосистемы.

Большую роль уделяют севооборотам, снижению использования минеральных удобрений при ресурсосберегающей обработке почвы, особенно в засушливых районах Крыма.

Поверхностная обработка почвы регулирует ее физические и биологические свойства, водный баланс.

Установлено также, что наибольшую продуктивность севооборотов при наборе культур, типичных для степной зоны Крыма, обеспечивает дифференцированная обработка почвы в зависимости от предшественников и оптимальных доз удобрений.

Система рационального землепользования охватывает широкий спектр основных факторов земледелия (севообороты, удобрения, обработка почвы) с учетом природных и погодных условий, что является также основным экономическим фактором снижения затрат на питательные вещества, окупаемость удобрений, затрат на способы обработки почвы, трудозатрат, энергетических ресурсов, топлива, горюче-смазочных материалов. Экономия составила 25-30%.

При использовании органического земледелия исключаются многие этапы применения техники, которая сильно уплотняет почву, уничтожая микроорганизмы, разрушает структуру почвы, приводит к эрозии почвы и снижению количества гумуса. На восстановление положительных свойств почвы в дальнейшем тратятся огромные ресурсосбережения.

Экспериментальные данные свидетельствуют, что достигнуть наилучших показателей в повышении плодородия почв, в повышении их продуктивности и сохранении окружающей среды можно путем использования разных органо-минеральных удобрений.

При безотвальной обработке почвы бездефицитность баланса органических веществ в течение двух ротаций: после первой +1,27 т/га, второй +1,42 т/га, что соответствует условиям расширенного восстановления плодородия почвы.

При поверхностной обработке почвы баланс органического вещества соответствовал простому восстановлению плодородия почвы, хотя она возросла в 1,88 раза относительно внесения одинарной дозы, или осталась меньше в 2,66 раза по сравнению с двойной дозой минеральных удобрений в севообороте, например с горохом.

Сравнительная оценка продуктивности зерно-пропашного севооборота при замене навоза на побочную продукцию показала, что применение побочной продукции в качестве органического удобрения без внесения минеральной подкормки влияет на увеличение урожайности зерновых культур на 121%, в т.ч. кукурузы на зерно 147%, кукурузы на силос - на 120%. Остаток побочной продукции без внесения минеральных удобрений повлиял на увеличение урожайности зерновых культур на 125%. Общий выход с 1 га севооборота возрос на 117%, а хозяйственный выход - на 115%. При замене 7 т/га навоза на побочную продукцию с внесением N₄₅P₅₅ обеспечило увеличение выхода с 1 га на 125%, а хозяйственный выход увеличился тоже на 125%.

Полученные данные показывают, что при соответствующем объединении факторов интенсификации (минимализации обработки почвы, преимущественное применение агротехнических и биологических методов при интегрированной защите сельскохозяйственных культур от сорняков, вредителей и болезней) даже на засушливых почвах степной зоны Крыма можно достигнуть высоких урожаев полевых культур, в т.ч. увеличить количество гумуса в почвах от 0,15 до 0,27%, при среднем выходе зерновых единиц с 1 га севооборотной площади 32 ц. Органо-минеральная система питания растений с оставлением соломы в поле и интегрированной системой защиты с/х культур позволили снизить затраты на 1 га севооборотной площади на 18-25% и использовать всего 30 кг/га удобрений, а продуктивность земледелия при использовании такой системы выросла на 30-40%.

Крым - курортная зона и обеспечить сельскохозяйственными продуктами питания людей, приезжающих для оздоровления, особенно детей, есть экологическая стратегия земледелия. Экологическое земледелие основано на максимальном использовании природных ресурсов, придавая большое значение микробиологическому потенциалу почвы, полному исключению минеральных удобрений и пестицидов, которые, попадая в почву, затем в подпочвенные водные источники, далее в растения негативно влияют на здоровье животных и людей.

Таким образом, наличие отличительных признаков в совокупности признаков находятся в причинно-следственной связи с достигнутыми результатами, а именно в биологизированных севооборотах при использовании только органических удобрений в виде навоза и растительных остатков незерновой части урожая, повышено плодородие почвы за счет увеличения количества гумуса в почве. Благодаря оптимизации питания и защиты растений активизируются почвенно-микробиологические процессы, улучшена структура и физические свойства почвы, ее водо- и воздухопроницаемость, что особенно влияет на всхожесть семян и рост растений, на их продуктивность, а наличие микроорганизмов в почве создает очень необходимые для растений органические питательные вещества, которые помогают им приобрести стойкость и независимость от погодных условий, более надежную способность противостоять болезням и вредителям, способность активизировать микрофлору на восстановленных почвах. В настоящее время запасы гумуса в почвенном слое 0-40 см увеличены с 2,02 до 2,39% благодаря биологической системе земледелия.

Оптимизация условий питания и защиты растений в биологизированных севооборотах является основным направлением в биологизации земледелия, в получении гарантированно стабильных и экономично окупаемых высоких урожаев, а самое главное – в получении экологически чистой сельскохозяйственной продукции, что очень важно для здоровья людей, а также и животных, от которых получаем молоко и мясо.

В результате увеличения урожайности себестоимость продукции снижается, и это ведет к снижению затрат живого труда на единицу продукции, увеличению денежной выручки и чистого дохода с единицы используемой площади, повышению уровня рентабельности отрасли.

Высокая урожайность и низкая себестоимость продукции присуща тем хозяйствам, которые активно внедряют и используют инновационные методы и технологии выращивания сельскохозяйственной продукции.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам повышения плодородия почвы. Способ предусматривает применение севооборотов и восстановление структуры пахотного слоя почвы за счет повышения содержания в нем гумуса. При этом используют биологизированные севообороты. Повышение содержания гумуса в почве достигают путем оптимизации условий питания и защиты растений с преимущественным использованием агротехнических и биологических мер, активизирующих микробиологические процессы за счет введения в почву только органических веществ в виде навоза и растительных остатков незерновой части урожая с нормой внесения навоза – 7,5 т, а незерновой части – 1,5-3,0 т на 1 гектар севооборотной площади. Контроль за динамикой плодородия почвы проводят постоянно путем анализа содержания в ней гумуса. Способ позволяет повысить плодородие почвы и увеличить урожайность в засушливых районах Крыма.

Способ повышения плодородия почвы в засушливых районах Крыма, предусматривающий применение севооборотов и восстановление структуры пахотного слоя почвы за счет повышения содержания в нем гумуса, отличающийся тем, что используют биологизированные севообороты, а повышение содержания гумуса в почве достигают путем оптимизации условий питания и защиты растений с преимущественным использованием агротехнических и биологических мер, активизирующих микробиологические процессы за счет введения в почву только органических веществ в виде навоза и растительных остатков незерновой части урожая с нормой внесения навоза – 7,5 т, а незерновой части – 1,5-3,0 т на 1 гектар севооборотной площади, при этом контроль за динамикой плодородия почвы проводят постоянно путем анализа содержания в ней гумуса.