Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ АГРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ ЗЕМЕЛЬ С БЛИЗКИМ ЗАЛЕГАНИЕМ ГРУНТОВЫХ ВОД НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ СУПЕСЧАНЫХ ПОЧВАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО НЕЧЕРНОЗЕМЬЯ

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано преимущественно в условиях неполивного земледелия на дерново-подзолистых супесчаных почвах с близким залеганием грунтовых вод.

Известен способ улучшения водно-воздушного режима почвы под посевами многолетних кормовых культур, включающий нарезку с вытесняемой почвы в боковые щели, поделку кротовины, укладку в нее дренажной трубы для подачи оросительной воды с меньшим диаметром, чем диаметр кротовины, при этом одновременно с нарезкой щели и кротовины в нее укладывают трубу, кроме того, в осенне-зимний период при выпадении избыточного количества осадков и из переувлажненных слоев почвы минерализованная вода собирается в кротовинах и через микропоры дренажных труб поступает в их внутренние полости (RU 2116723, кл. А01G 25/06, E02B 11/00, E02B 11/02, A01B 79/00, 1998).

Недостатком известного способа являются большие капитальные затраты, необходимые для строительства дренажа, а также снижение плодородия почвы, например, для дерново-подзолистых супесчаных почв, где необходимо сохранить верхний плодородный слой почвы для сохранения роста на показателях развития зеленой массы трав, а также получения степени зерна. Таким образом, извлечение на поверхность бесплодной материнской породы при строительстве дренажа снижает плодородие почвы, а также дополнительно требует больших норм внесения удобрений.

Известен также способ возделывания кукурузы, включающий глубокую обработку почвы с одновременным формированием почвенных гребней. Образование почвенных гребней на заданном расстоянии друг от друга, свободных от пожнивных остатков, производят затем укладу пожнивных остатков и далее внесение в гребни удобрений. Проводят междурядную культивацию, а культуру убирают в фазе полной спелости, таким образом получали повышенную урожайность путем максимального использования летних осадков в условиях недостаточного увлажнения (RU №1687105, кл. A01G 1/00, B 79/02, 1991).

Однако при близком залегании грунтовых вод первого года жизни без орошения наблюдаются большие выпады растений и изреженность травостоя, что увеличивает затраты на подсев трав. В условиях Центрального нечерноземья эта технология выращивания трав недостаточно надежна, т.е. это относится для дерново-подзолистых супесчаных почв, где необходимо в разрыхленном слое почвы получить задержание снега, создать оптимальный снежный покров, защищающий растения от вымерзания. При этом необходимо также задержать влагу в весенний период в разрыхленном слое почвы.

Кроме того, в зиму почва на всех полях уходит в уплотненном состоянии. В результате вода сбегает по уклону поля, потери воды достигают свыше 80% с поверхностным стоком. Сток проходит при очень высоком модуле (интенсивности) при резком потеплении воздуха. Все это без специальных мер благоприятствует развитию овражной струйчатой эрозии и снижет продуктивность севооборота. Кроме того, значительно замедляется процесс восстановления плодородия смытых земель на дерново-подзолистых почвах.

В отличие от оросительных увлажнительные мелиорации предусматривают сбережение и использование влаги, выпавшей в виде снега зимой на увлажняемой площади, и это может происходить только в районах с достаточным количеством выпавшего снега (осадков) для получения определенного урожая. Один из способов - задержание и накопление снега зимой. Этот способ приема сопровождается бережным отношением к влаге (сокращение потерь на испарение и транспирацию сорной растительностью), особенно там, где водозабор из поверхностных источников ограничен. Снегозадержание достигается устройством преград, замедляющих скорость ветра в приземном слое и препятствующих его сохранению от сдувания с полей до 30-70% снега, особенно в зонах Центрального Нечерноземья, что связано со строением почв. Оно эффективно в природной зоне со снежным покровом менее 50 см. Для получения высоких урожаев трав, возделываемых на дерново-подзолистых супесчаных почвах, корнеобитаемая толща почвы должна иметь к началу вегетации растений максимальный запас воды, равный наименьшей влагоемкости. Обычно продолжительность затопления, например, люцерны не должна превышать 7-8 суток, а это зависит от накопления снега зимой, запас которого зависит от его плотности. Например, при средней плотности снега 0,3 г/см³ в каждом 10-сантиметровом слое накапливается 30 мм воды или 300 м³/га. Таким образом, накопление снега выполняет две задачи: действует как утепляющее почву под снегом, а весной быстрее оттаивает и поглощает обильно талые воды, повышая эффективность действия вносимых удобрений при посеве. Посевы высокостебельных растений, имеющих достаточно прочные стебли (подсолнечник, кукуруза, горчица, сорго и др.), задерживают снег, а также ослабляют холодные и сухие ветры.

Следует учитывать, что для отдельных зон, в частности для Центрального нечерноземья, урожайность ограничивается продолжительностью безморозного периода и суммой активных температур за этот период.

Заявленное изобретение направлено на решение следующей задачи: сохранение всходов трав при сохранении всходов кукурузы более позднего посева в летний период, не достигая своего полного созревания, оставляя ее на поле зимой, а уборку ее осуществляют перед вегетацией трав с измельчением и вывозом стеблей с листьями на сухой корм животным с последующей кормовой добавкой (приготовленной из смеси зерна).

При этом по сравнению с известными техническими решениями при минимальных затратах труда и средств оптимизируются параметры почвенного задержания снега, создавая оптимальный снежный покров, защищающий растения от вымерзания, и в весенний период накапливания влаги, обеспечивая в начале первого года жизнь трав в разрыхленном слое почвы.

Целью заявляемого изобретения является сокращение затрат на обработку почвы путем создания условий для перезимовки и развития растений при сохранении в них влаги.

Для достижения указанного технического результата способа агробиологической мелиорации земель с близким залеганием грунтовых вод на дерново-подзолистых супесчаных почвах Центрального нечерноземья, включающего обработку почвы с одновременным формированием почвенных гребней, после летней глубокой обработки почвы перед посевом трав проводят выравнивание, прикатывание в один проход гладкими водоналивными катками, посев осуществляют смесью травостоя, естественно растущего на дерново-подзолистых супесчаных почвах, ленточными полосами, а подсев высокостебельной пропашной культуры кукурузы проводят с одновременным формированием гребней между лентами и не проводят междурядную обработку, при этом высокостебельную пропашную кукурузу, не достигшую своего полного созревания, оставляют под зиму, а уборку осуществляют во второй год весной перед вегетацией трав с измельчением и вывозом стеблей с листьями с поля на сухой корм с последующей кормовой добавкой, кроме того, подсев трав между полосами лент осуществляют в механически разрушенные гребни и проводят подкормку трав, которые убирают в период полной вегетации, при этом расстояние между полосами принимают 20-25 м, а междурядье кукурузы - 70 см.

Кроме того, одновременно после уборки пропашной культуры в полосы с механическими разрушенными гребнями вносят фосфорно-калийные минеральные удобрения.

Кукуруза - культура поздневесеннего срока сева. Если внести азотные удобрения раньше, часть их будет вымыта в открытые водоемы, а часть в грунтовые воды.

В засеваемые летом полосы кукурузы она испытывает острый недостаток азота, поскольку в еще не прогретой почве в весенний период микробиологическая деятельность угнетена, а минеральные формы азота, особенно подвижные нитраты, вымыты талыми водами. Подкормку этой высокостебельной культуры азотными удобрениями проводят после окончания горизонтального и вертикального стока талых вод, когда влажность верхнего слоя будет ниже 100% ППВ, но выше ВРК. Азотные удобрения, попавшие на такую почву, быстро растворяются и по капиллярам проникают в корнеобитаемый слой. При этом потери от вымывания и газообразные потери будут минимальными, а эффективность азотной подкормки - максимальна. Норма внесения азотных удобрений 50-60% от расчетной нормы. Посев пропашной кукурузы проводят сеялками с пневматическим высевающим аппаратом с междурядьями 70 см и нормой высева 90-100 тыс всхожих семян на 1 га. Глубина посева 4-6 см. Перед посевом семена протравливают и покрывают пленкообразующим составом (инкрустирование).

Совместный посев двух видов растений на одном поле с чередующимися полосами культур высевают раздельно. Если травы высевают одной сеялкой, ширина междурядья не менее 5 см, то кукурузу - другой, междурядье - 70 см. Таким образом, травы можно высевать без азотных удобрений, а под кукурузу вносить азотные удобрения, кукуруза использует свою способность к симбиотической азотфиксации.

При совместных полосных посевах культуры оказывают меньше негативное влияние друг на друга, почти исключается взаимозатемнение. Более того, при посеве культур с разной высотой стебля длиностебельные культуры лучше освещаются и масса одного растения бывает больше, чем в чистых одновидовых посевах. Низкостебельный компонент испытывает некоторое затенение, но оно намного слабее, чем в смешанных посевах.

Смесь травостоя на полосовых лентах дает наибольший урожай лучшего качества, если компоненты смесей подобраны по видовому и сортовому составу с учетом критерий их совместимости. Поэтому почвенно-климатические и гидрологические условия необходимо учитывать.

Важным фактором для разных культур являются темпы роста в начальной фазе развития. Например, кукуруза: в первые фазы надземная масса растет медленно, более быстро развивается корневая система, которая в дальнейшем обеспечивает ее устойчивость для перезимовки (задержание снега).

В Центральном районе нечерноземной зоны кукурузу при ранней посадке на силос убирают в конце августа-начале сентября, когда она накапливает наибольшее количество массы и переходит в семена. Тогда как в предложенном способе, при поздней ее посадке, хотя корневая система уже сформирована, но еще не достигнута фаза созревания семян, но ствол ее уже достаточно устойчив с образовавшимися листьями. Уборку не проводят и оставляют под зиму до весеннего срока уборки.

Таким образом, необходимо учитывать основные гидрологические показатели: глубину залегания грунтовых вод на конкретном поле, продолжительность стояния талых вод, влажность почвы, соответствующую 100% ППВ, и влажность разрыва капилляров. Кроме того, следует принимать во внимание рельеф местности, крутизну и направленность уклона поля.

Главным лимитирующим фактором в данной зоне являются продолжительность безморозного периода и сумма активных температур за этот период. Отсюда возникает недостаток влаги, следовательно, ее необходимо задержать в зимнее время в виде снега, особенно на дерново-подзолистых почвах. В разных зонах доля риска различна.

Поздняя посадка кукурузы (от заданного срока) не достигает окончания фазы воскового состояния зерна, однако с таким расчетом, что до наступления больших осенних заморозков листья уже приобретают белый цвет и высыхают, но не осыпаются. Происходит замерзание растений вакуоли в клетках листьев и жизненные процессы прекращаются. Качество устойчивости стержня повышается при низкорослой высоте. Весной своевременно убранный стебель кукурузы с листьями измельчают в массу, которая дает сухой корм с добавкой, например с переработкой зернового фуража на корм.

Характерная особенность на таких почвах - высокая устойчивость к неблагоприятным условиям среды, сохранение всходов от вымерзания в зимний период и обеспечение их влагой в начале первого года жизни за счет зимнего понижения уровня грунтовых вод уже в первый год жизни трав, исключив выпадение растений в зимний период. Кроме того, в соответствии с предложенным способом исключается проявление водной и ветровой эрозии почвы, при этом в сочетании с выращиванием в гребневой части кукурузы, по истечении зимы (этого срока культуры) используют стебли с оставшимися листьями как корм для животных после измельчения и вывоза с поля с последующей кормовой (зерновой и т.д.) добавкой. Прямой полосной посев в гребень кукурузы образует отдельную полосу междурядья, что позволяет весной убрать стебли с листьями с одновременным измельчением, использованием известной техники и оборудования и отвозкой кукурузы. Подсев травы, как вариант, можно оставить на следующий год для получения урожая в будущем году, сохраняя севооборот при обработке один раз в 3-4 года. На супесчаных почвах подсевы возможны, например, клевера по мартовскому снегу или почвенной мерзлой корке - посев «по черепку». Когда снег стает и верхний слой почвы становится переувлажненным, семена, например, клевера самозаглублятся на несколько миллиметров, т.е. на идеальную глубину этой культуры. Поэтому на второй год в условиях холодной осени (конец октября-ноября) и ранней весны (конец апреля-первая половина мая) микробиологическая деятельность почвы ослаблена и минерализация оставшейся массы трав будет происходить медленно, а это предотвратит вымывание осенними и весенними осадками высвобождающихся питательных веществ, в первую очередь азота, за пределы корнеобитаемого слоя. К тому же на полях создается мощный травостой злаково-бобовых компонентов с высокой почвозащитной эффективностью, создаются гарантированное отсутствие восстановления и повышения плодородия от смыва почвы. После проведения пахотной обработки поля определяют межполосной посев трав и кукурузы шириной с расстоянием между полосами 20-25 м. Эти параметры полос кукурузы позволяют задерживать снег не только внутри произрастания, но и на полосах, засеянных травами, создавая оптимальный снежный покров как от ветра, так и от вымерзания.

Цикл этих работ повторяется через каждые четыре года. Важно, что обработка почвы в севообороте проводится на каждом поле через 3-4 года и вновь производится посев трав и кукурузы на дерново-подзолистых супесчаных почвах с чередующимися полосами культур, что не нарушает его междурядный высев семян как трав, так и семян кукурузы по срокам посева перед зимним периодом с учетом высокостебельных пропашных культур. Расстояние между растениями в них 25-30 см, чтобы просветы между стеблями были не менее 70%, расстояние между полосами различных культур принимают - до 20-25 м, при этом расстояние междурядья для кукурузы принимают 70 см. В связи с явлением «клевероутомлениения» проводить повторный посев трав по тем же полосам нецелесообразно, как и по тем же полосам кукурузы. Поэтому через 3-4 года производственного использования трав требуется производить засев полосы перемещением относительно посадки кукурузы на расстояние, указанное выше, и по той же технологии междурядья. То есть подготовка поля повторяется.

Таким образом, для того чтобы с каждого гектара пашни получить максимальное количество продукции растениеводства, необходимо иметь характеристику каждого контура поля со следующими показателями: гранулометрический состав почвы; глубина залегания грунтовых вод; уклон поля и его ориентация; реакция почвенного раствора (рН_сол), гидрологическая кислотность и сумма поглощенных оснований; содержание в пахотном слое почвы гумуса, легкогидролизуемого азота, подвижного фосфора, обменного калия, бора, молибдена и других микроэлементов; влажность почвы, соответствующая 100% ППВ. Из этого фактора можно классифицировать поля (контуры полей) по близким параметрам перечисленных показателей физических, гидрологических и химических свойств почвы. Затем в соответствии с особенностями почвы севооборота следует разработать технологическую схему возделывания каждой культуры, адаптированную к условиям поля.

Следовательно, уровень планируемого урожая культуры, сорт, должен определяться не потенциальной его продуктивностью, а реальными условиями, в которых этот сорт будут выращивать, и возможностью удовлетворить требования биологии сорта.

Таким образом, по сравнению с прототипом весной накопленные запасы снега тают на полосных картах и влага задерживается в отведенные сроки в разрыхленном слое почвы. Эти запасы влаги и наличие воздухопроницаемых пор в полосах почвы для разных культур способствуют активному росту и развитию корневой системы с проникновением ее в кайму грунтовых вод, а это обеспечивает понижение уровня грунтовых вод. Обеспечивается снабжение органическим веществом (внесение навоза) и азотом клубеньковых бактерий, что способствует повышению плодородия поля и создает благоприятные условия, обеспечивающие наибольшую продуктивность севооборота на дерново-подзолистых супесчаных почвах Центрального нечерноземья - это особенно эффективно в суровые морозные зимы.