СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ Российский патент 2023 года по МПК A01B79/02 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способу обработки почвы.

Развитие современного сельскохозяйственного комплекса основывается в первую очередь на всестороннем ресурсосбережении, включая увеличение, или как минимум сохранение бонитета земель сельскохозяйственного назначения при их постоянной эксплуатации. Для этого используются возможности передовой сельскохозяйственной техники, современных сортов и гибридов, пестицидов и удобрений, а также внедрения отвечающих современным требованиям способов обработки почвы. В соответствии с агротехническими требованиями обработка почвы представляет собой ряд последовательных или одновременных операций: резания почвенного слоя, крошения, оборачивания, перемешивания, подрезания и пр. (Сельскохозяйственные и мелиоративные машины / Под общ. ред. Г.Е. Листопада. М.: Колос, 1976, с. 12).

Наиболее распространенный в ЕС и РФ отвальный способ обработки почвы, при своей относительной простоте и агротехнологических достоинствах, характеризуется критически увеличенной эрозией почв, снижением содержания гумуса и большими энергозатратами.

В течение последних пятидесяти лет все большее распространение получают технологии сберегающего земледелия, в частности различные технологии минимальной, в т. ч. «нулевой» обработки почвы, которая заключается в отказе от глубокой вспашки с оборотом пласта. Преимуществами данного подхода являются сохранение капиллярной структуры почвы и сохранность почвенных аэробных микроорганизмов.

В Российской Федерации технология «минимальной обработки почвы» была впервые предложена Т.С.Мальцевым. Способ обработки почвы по методу Мальцева Т.С. сочетает глубокую безотвальную обработку почвы один раз в 4-5 лет и поверхностную обработку в промежуточные годы. (Система безотвального земледелия. Мальцев Т.С. М.: Агропромиздат, 1988. - С.155-162). К основным недостаткам указанной технологии относятся повышенные трудозатраты и увеличенный более чем в два раза расход горюче-смазочных материалов, использование дисковых сошников, которые снижают всхожесть семян, что в комплексе приводит к значительному повышению себестоимости обработки почвы.

В настоящее время принято выделять следующие основные способы минимальной обработки почвы: no-till (ноу-тилл, нулевая обработка почвы), strip-till (стрип-тилл, полосная обработка), mini-till (мини-тилл, поверхностная обработка).

Известен способ возделывания зерновых культур, заключающийся в прямом посеве семян в необработанную почву разбросным способом с их заделкой на заданную глубину с одновременным внесением стартовой дозы минеральных удобрений. Минимальная обработка почвы заключается в сплошном рыхлении почвы на глубину заделки семян, прикатывании надсеменного слоя почвы, уничтожении вегетирующих сорняков, мульчировании и вычесывании на поверхность срезанных сорняков. Уборку проводят путем очеса колосьев с одновременным рыхлением поверхностного слоя. Кроме того, проводят обработку гербицидами, фунгицидами и инсектицидами по вегетирующим растениям (Заявка на изобретение РФ №2002104551, МПК А01В 79/02, опуб. 27.08.2003).

Известен также способ возделывания зерновых культур с использованием минимальной обработки почвы (Заявка на изобретение РФ №2008105945, МПК A01C 7/00, опуб. 27.08.2009). Способ осуществляется путем формирования мульчирующего слоя на поверхности почвы и использования навигационного оборудования для дифференцированного применения на разных участках доз удобрений, средств защиты растений и посевного материала. Способ реализуется без вспашки и боронования почвы; производится только минимальная или нулевая обработка ее поверхности

Главными недостатками двух вышеперечисленных способов является перерасход минеральных удобрений и пестицидов, пониженная урожайность и накопление семян сорных растений.

На современном этапе развития земледелия минимализация обработки почвы осуществляется следующими путями (Г. Н. Черкасов и др., Перспективы использования нулевых и поверхностных обработок в России, Актуальные агросистемы, Ростов-на-Дону, 2015. - №7-8 (31). - С. 8-13):

1. Сокращение числа и глубины основных, предпосевных и междурядных обработок почвы в севообороте в сочетании с применением гербицидов для борьбы с сорняками.

2. Замена глубоких обработок более производительными мелкими или поверхностными, использование широкозахватных орудий с активными рабочими органами, обеспечивающих высококачественную обработку за один проход агрегата.

3. Совмещение нескольких технологических операций и приемов в одном рабочем процессе путем применения комбинированных почвообрабатывающих и посевных агрегатов.

4. Уменьшение обрабатываемой поверхности поля путем обработки лишь части почвы, где располагаются рядки семян, с оставлением необработанной в междурядьях (полосная обработка).

5. Посев в необработанную почву специальными сеялками (нулевая обработка).

При поверхностной обработке почвы используются дискаторы, дисковые бороны и лущильники, после использования которых в один или несколько проходов производится посев зерновых или трав обычными сеялками.

Наиболее распространенным современным способом минимальной поверхностной обработки почвы в РФ является на сегодняшний день прямой посев специализированными сеялками, например Обь-4-3Т и Агромастер-4800, которые позволяют проводить одновременные операции поверхностного рыхления и заделки семян в почву.

К недостаткам указанных способ относятся: повышение засоренности посевов, особенно при длительном использовании; необходимость использования при нулевой обработке дорогостоящих посевных агрегатов; увеличение поражения возделываемых растений болезнями и вредителями и соответственно значительный перерасход пестицидов; переуплотнение почвы при систематическом применении.

Известен способ обработки почвы (см. патент РФ 2453091 по кл. МПК A01B79/02, опуб. 20.06.2012), обеспечивающий повышение урожайности зерновых за счет снижения зависимости посевов от метеоусловий вегетационного периода. Данная 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. При этом 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. Формирование участков с разной плотностью необходимо производить одновременно с посевом для исключения переуплотнения почвы и исключения несвоевременности посева.

Основным недостатком способа является крайняя сложность практической реализации вследствие естественной не выровненности полей, локальных флуктуаций плотности почвы и непредсказуемого характера почвенных капилляров на конкретном поле.

Таким образом, на сегодняшний день отсутствуют способы обработки почвы, которые полностью сочетали бы в себе основные преимущества отвальных и минимальных (поверхностных) способов. В то же время работы в данном направлении непрерывно продолжаются.

Известен способ зяблевой обработки почвы (см. патент РФ 2100918 по кл. МПК A01B79/00, опуб. 10.01.1998), который включает в себя рыхление верхнего слоя почвы, измельчение и заделку в этот слой стерни и других растительных остатков батареями сферических дисков, последующее сплошное безотвальное рыхление нижнего слоя почвы плоскорежущими лапами и полосное глубокое рыхление плужной подошвы. При этом при рыхлении верхнего слоя почвы сохраняют полосы шириной 25-60 см с не заделанной стерней и с интервалами между этими полосами 200 - 700 см, а плунжерную подошву с обеих сторон полосы с не заделанной стерней рыхлят полосно на глубину более 30 см, причем ширина дна разрыхленных полос меньше их глубины. Кроме того, верхний слой почвы с не заделанной стерней дополнительно крошат без перемешивания посредством ротационных, например игольчатых или ножевых рабочих органов.

Известен способ минимальной обработки почвы (см.патент РФ 2612798 по кл. МПК A01B79/02, опуб. 13.03.2017), который включает полосное рыхление почвы. При этом обработку нечетных полос осуществляют чизельными рыхлителями на глубину 0,25-0,4 м, а четных полос - плоскорезными рыхлителями на глубину 0,06-0,12 м. Расстояния между центрами четных и нечетных полос равны и соответствуют ширине сева пропашных высокостебельных культур. Причем центры четных и нечетных полос равноудалены между собой. Глубину обработки нечетных полос корректируют с учетом агрофизических свойств почвы и среднемноголетних метеоусловий региона применения технологии. Способ позволяет снизить эрозионную нагрузку при обработке почвы и повысить урожайность возделываемой культуры.

Известен способ минимальной обработки почвы (патент РФ 2453090 по кл. МПК A01B79/02, опуб. 20.06.2012), который включает послеуборочную обработку почвы, боронование, культивацию и посев. Послеуборочную обработку почвы осуществляют дискаторами со скоростью не менее 16 км/час под углом 30-40° к направлению уборки предшественника. Боронование ведут пружинными боронами со скоростью движения агрегата не менее 14 км/час под углом 30-40° к направлению обработки дискаторами. Культивацию ведут культиватором, снабженным лапами-плоскорезами и игольчатыми роторами, со скоростью движения не менее 10 км/час под углом 30-40° к направлению боронования. Посев ведут с помощью сеялки сплошного высева под углом 30-40° к направлению движения культиватора, при этом послеуборочную обработку, боронование, культивацию и посев осуществляют на глубину не более 8,0 см.

Основным преимуществом подобного подхода является существенное снижение энергетических и трудовых затрат путем уменьшения числа основных междурядных обработок и совмещения нескольких технологических операций в одном рабочем процессе. Использование комбинированных почвообрабатывающих агрегатов позволяет за один проход по полю выполнить несколько работ для подготовки почвы под посев культур: глубокое рыхление без оборота пласта, чизелевание, щелевание и другие работы. Это способствует накоплению влаги в почве, улучшению водно-воздушного почвы и обеспечивает повышение урожайности.

К основным недостаткам упомянутых способов обработки почвы следует отнести сравнительно низкую экономическую и энергетическую эффективность технологии обработки почвы, связанную с использованием разнотипных почвообрабатывающих агрегатов и необходимостью использование нескольких проходов техники для выполнения комплекса подготовительных и посевных работ.

Известен способ минимальной обработки почвы разработанный А.И. Шугуровым (Журнал «Белгородский агромир», №6(18), 2004) Способ заключается в послеуборочной обработке почвы, бороновании, культивации, посеве и уборке урожая, при этом послеуборочную обработку ведут культиватором многократно для заделки соломы и пожнивно-корневых остатков в почву на глубину 12-14 см, боронование ведут для закрытия влаги и борьбы с сорняками, культивацию ведут многократно культиватором КПЭ-3,8, а последнюю культивацию - культиватором КПС-4, посев ведут широкозахватными сеялками-культиваторами АУЛ-18-05 с трактором Т-4А. Для уборки урожая используют зерноуборочные комбайны, оборудованные измельчителями соломы, убирающие урожай с созданием мульчирующего слоя на поверхности почвы. Способ осуществляется без вспашки, без применения минеральных удобрений и ядохимикатов. В качестве удобрений используют только органические, а именно сидеральные - зеленую массу и измельченную солому. После посева озимых культур прикатывание не проводят, т.к. почва по известной технологии уплотняется и такого приема не требуется. Посев яровых культур осуществляют с прикатыванием.

К недостаткам способа относятся необходимость многократного повторения одних и тех же операций боронования и культивации, невозможность проведения работ на повышенной скорости, повышенный трудозатраты и увеличенный расход горюче- смазочных материалов.

Наиболее близким к предлагаемому способу обработки почв является способ обработки почв, описанный в заявке WO 2020/218931 по кл. МПК A01B25/00, опуб. 29.10.2020. Способ включает в себя обработку полос почвы, которую провозят чизельными рыхлителями на глубину до 35 см, при этом одновременно проводится посев семян сельскохозяйственных культур и, опционально, почвопокровных растений. При этом между указанными обработанными полосами оставляют необработанные полосы. Способ реализуется за один проход специализированной техники, при этом вдоль прохода техники, оснащенной дисковым сошником, чизельными стойками с зубьями, устройством для дозирования удобрений, прижимными колесами, сошниками для высева семян и уплотняющими колесами, пожнивные остатки и мульча удаляются и оставляются на необработанных полосах. При реализации способа почва подвергается рыхлению чизельными рыхлителями в пределах обработанных полос, минеральные удобрения помещаются в пределах обработанных полос, затем обрабатываемые полосы уплотняют с помощью прижимного колеса машины, и после уплотнения в них высевают семена сельскохозяйственных культур, а затем почву уплотняют с использованием углубляющего и уплотняющего колеса машины, сохраняя глубину посева.

При реализации способа возможно помещение пожнивных остатков различной длины и мульчи в один или два потока в пределах каждой необрабатываемой полосы, в том числе дисковым сошником под углом, отрегулированным относительно направления движения машины. Одновременно возможен посев семян покровных культур, при этом семена покровных культур направляют перед, позади или рядом с посевным сошником, который высевает семена культурных растений, в пределах обрабатываемой полосы.

Основным недостатком прототипа является наличие на поле необрабатываемых полос. На данных полосах в условиях ведения сельскохозяйственного производства и отсутствия даже минимального рыхления верхнего почвенного горизонта происходят как минимум два отрицательных процесса: накопление всхожих семян и значительный рост сорных растений а также снижение эффективности жизнедеятельности почвенной микробиоты вследствие снижения аэрации верхнего слоя почвы. При этом несмотря на возможность внесения на данные необрабатываемые полосы гербицидов опасность накопления и последующей всхожести сорных растений сохраняется в значительной степени, вследствие отсутствия необходимого нарушения сплошности верхнего слоя почвы. Также недостатком прототипа является отсутствие стадии измельчения пожнивных остатков и качественной их заделки в верхний слой почвы для исключения их раздува с поверхности необрабатываемых полос. Недостатком прототипа также является ограничение глубины чизельного рыхлителя в 35 см, которая не обеспечивает дополнительного рыхления почвенных горизонтов ниже залегания плужной подошвы, нарушения структуры естественно плотных, склонных к засолению, солонцеватых почв и солонцов, создания лучших условий для накопления влаги в нижних почвенных горизонтах и их лучшей аэрации. Данные недостатки не позволяют осуществлять ведение сельскохозяйственного производства с сохранением бонитета земель сельскохозяйственного назначения.

Технической проблемой заявляемого изобретения является разработка способа обработки почвы, одновременно сочетающего в себе преимущества глубокой и поверхностной обработки почвы при сохранении бонитета земель сельскохозяйственного назначения при их постоянной эксплуатации.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении эффективности обработки почвы за счет полного использования пожнивных остатков в качестве органического удобрения и структуратора почвы при исключении их раздува с поверхности необрабатываемых полос.

Для достижения технического результата в способе обработки почвы, заключающемуся в создании обрабатываемых и необрабатываемых полос почвы, проведении на обрабатываемых полосах рыхления с одновременным посевом семян сельскохозяйственных культур, размещении на необрабатываемых полосах пожнивных остатков различной длины, согласно изобретению, рыхление проводят на глубину 36-50 см, на необрабатываемых полосах дополнительно проводят прикатку и измельчение пожнивных остатков и осуществляют поверхностное рыхление на глубину от 1 до 18 см с одновременной заделкой измельченных пожнивных остатков в почву на глубину от 1 до 15 см.

Одновременно с заделкой измельченных пожнивных остатков возможно проведение обработки биологическими препаратами, например, препаратом на основе гриба рода Триходерма. Возможно внесение минеральных удобрений и мелиорантов. При этом, в качестве мелиорантов используют гипс, фосфогипс, гидроксид или карбонат кальция. Возможно также внесение пестицидов, в частности - гербицидов сплошного и избирательного действия.

Способ осуществляется следующим образом:

Обработку полос почвы проводят на глубину от 36 см до 50 см чизельными рыхлителями для полного разрушения плужной подошвы, дополнительного рыхления почвенных горизонтов ниже залегания плужной подошвы, нарушения структуры естественно плотных, склонных к засолению, солонцеватых почв и солонцов, создания лучших условий для накопления влаги в нижних почвенных горизонтах и их лучшей аэрации. Чизельный рыхлитель может быть оборудован от одного до трех горизонтально расположенных подрезающих зубьев по вертикальной оси чизельного рыхлителя на общую длину чизельного рыхлителя от 36 см до 45 см, что обеспечивает необходимую глубину обработки естественно плотных, склонных к засолению, солонцеватых почв и солонцов при минимальном уровне экономических затрат.

Одновременно с обработкой полос почвы чизельными рыхлителями осуществляют посев семян сельскохозяйственных культур в эти полосы.

Одновременно проводят прикатку и измельчение пожнивных остатков с помощью измельчительных устройств, например катковых устройств с режущими ножами. На необрабатываемые чизельными рыхлителями полосы помещают измельченные пожнивные остатки различной длины в один или два потока в пределах каждой необрабатываемой чизельным рыхлителем полосы.

Необрабатываемые чизельным рыхлителем полосы подвергают поверхностному рыхлению с помощью зубовой бороны, дискатора или плоскореза на глубину от 1 до 18 см, с одновременной заделкой измельченных пожнивных остатков в почву на глубину от 1 до 15 см для исключения их раздува и одновременного накопления естественной влаги и иных полезных компонентов в пределах необрабатываемых чизельными рыхлителями полос в известном способе, при этом глубина указанных обработок соответствует оптимальному режиму эксплуатации указанных сельскохозяйственных орудий и экономической эффективности их эксплуатации, при этом дополнительная обработка необрабатываемых чизельным рыхлителем полос способствует полной заделки органических пожнивных остатков, минеральных удобрений и структураторов, что снижает на 95% их потери и обеспечивает их эффективную переработку почвенной микробиотой, накопление, эффективное использование и повышение урожайности сельскохозяйственных культур до 25% в последующий посевной период.

Для обеспечения оптимальных условий накопления полезных органических и минеральных компонентов и для дополнительного подавления многолетних сорных растений возможно проведение дополнительной отвальной обработки почвы не чаще чем в 4 -6 лет, при наличии к этому агротехнических показаний.

Изобретение иллюстрируется примерами.

Пример 1

Обработку проводят на склонной к солонцеванию, каштановой почве, после многолетней обработки оборотными плугами. Проводят прикатку и измельчение пожнивных остатков с помощью катковых устройств с режущими ножами, при этом обработку полос почвы чизельными рыхлителями проводят на глубину 45 см для полного разрушения плужной подошвы, дополнительного рыхления почвенных горизонтов ниже залегания плужной подошвы и их лучшей аэрации, а необрабатываемые чизельным рыхлителем полосы подвергают поверхностному рыхлению с помощью бороны Двуреченского на глубину от 1 до 3 см с одновременной заделкой измельченных пожнивных остатков в почву на глубину от 1 до 3 см, что на 80% исключает их раздув и одновременно увеличивает на 30% накопление естественной влаги в почве.

Пример 2.

Обработку проводят на склонной к солонцеванию, луговой почве. Обработку почвы проводят следующим образом: проводят прикатку и измельчение пожнивных остатков с помощью катковых устройств с режущими ножами, при этом обработку почвы чизельными рыхлителями проводят на глубину 36 см с использованием чизельных рыхлителей с тремя горизонтально расположенными режущими ножами для разрушения многолетнего корневого слоя и склонных к засолению почвенных горизонтов и их лучшей аэрации, а необрабатываемые чизельным рыхлителем полосы подвергают поверхностному рыхлению с помощью плоскореза на глубину 18 см, обработкой препаратом грибов рода Триходерма в концентрации 10⁸ КОЕ и гербицидом сплошного действия глифосатом в количестве 2 литра на 1 гектар с одновременной заделкой измельченных пожнивных остатков в почву на глубину от 1 до 18 см с помощью дисковой бороны для исключения их раздува и дополнительного на 80% накопления органических питательных веществ в почве.

Пример 3.

Обработку проводят на склонной к солонцеванию, выщелочной черноземной почве. Обработку почвы проводят следующим образом: проводят прикатку и измельчение пожнивных остатков с помощью катковых устройств с режущими ножами, при этом обработку почвы чизельными рыхлителями проводят на глубину 40 см с использованием чизельных рыхлителей с двумя горизонтально расположенными режущими ножами для разрушения естественно плотных склонных к засолению почвенных горизонтов и их лучшей аэрации, а необрабатываемые чизельным рыхлителем полосы подвергают поверхностному рыхлению с помощью плоскореза на глубину 10 см. При этом вносят удобрения аммиачной селитры в дозе 80 кг на гектар и структуратор - фосфогипс в дозе 300 кг на гектар с одновременной заделкой измельченных пожнивных остатков в почву на глубину от 1 до 10 см с помощью зубовой бороны для исключения их раздува, при этом осуществляется полная заделка органических пожнивных остатков, минеральных удобрений и структураторов, что снижает на 95% их потери и обеспечивает их эффективную переработку почвенной микробиотой, накопление, эффективное использование и повышение урожайности зерновых культур до 25% в последующий посевной период.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способу обработки почвы. Способ заключается в создании обрабатываемых и необрабатываемых полос почвы, проведении на обрабатываемых полосах рыхления с одновременным посевом семян сельскохозяйственных культур и размещении на необрабатываемых полосах пожнивных остатков. Рыхление проводят на глубину в интервале 36-50 см, на необрабатываемых полосах дополнительно проводят прикатку и измельчение пожнивных остатков и осуществляют поверхностное рыхление на глубину от 1 до 18 см с одновременной заделкой измельченных пожнивных остатков в почву на глубину от 1 до 15 см. Способ обеспечивает повышение эффективности обработки почвы за счёт полного использования пожнивных остатков в качестве органического удобрения и структуратора почвы при исключении их раздува с поверхности необрабатываемых полос. 5 з.п. ф-лы, 3 пр.

1. Способ обработки почвы, заключающийся в создании обрабатываемых и необрабатываемых полос почвы, проведении на обрабатываемых полосах рыхления с одновременным посевом семян сельскохозяйственных культур, размещении на необрабатываемых полосах пожнивных остатков, отличающийся тем, что рыхление проводят на глубину в интервале 36-50 см, на необрабатываемых полосах дополнительно проводят прикатку и измельчение пожнивных остатков и осуществляют поверхностное рыхление на глубину от 1 до 18 см с одновременной заделкой измельченных пожнивных остатков в почву на глубину от 1 до 15 см.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с заделкой измельчённых пожнивных остатков проводят их обработку препаратом на основе гриба рода Триходерма.

3. Способ по п.1, одновременно с заделкой измельчённых пожнивных остатков вносят минеральные удобрения и мелиоранты.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве мелиорантов используют гипс, фосфогипс, гидроксид или карбонат кальция.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что одновременно с заделкой измельчённых пожнивных остатков вносят пестициды.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве пестицидов используют гербициды сплошного и избирательного действия.